Отчего в сутках 24 часа: астрофизики объяснили, почему миллиард лет сутки на Земле были 19,5 часов
Луна замедляет вращение Земли, постоянно удлиняя сутки. Однако астрофизики из Университета Торонто (Канада) показывают, что примерно с двух миллиардов до 600 миллионов лет назад атмосферный прилив, вызванный солнцем, противостоял влиянию Луны, поддерживая постоянную скорость вращения Земли и продолжительность дня в 19,5 часов. Без этой паузы наши нынешние сутки растянулись бы уже до более чем 60 часов. Научная статья вышла в Science Advances.
Опираясь на геологические данные и используя инструменты исследования атмосферы, ученые показывают, что эффект возник из-за случайной, но чрезвычайно важной связи между температурой атмосферы и скоростью вращения Земли.
Когда Луна образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, новый день наступал уже менее чем через 10 часов. И сегодня сутки продолжают удлиняться примерно на 1,7 миллисекунды каждое столетие. Луна замедляет вращение планеты, притягивая земные океаны, создавая приливные выпуклости на ее противоположных сторонах, которые мы воспринимаем как приливы и отливы. Гравитационное притяжение Луны плюс трение между водой и океанским дном действует как тормоз.
«Солнце делает то же самое, только с атмосферой Земли. Гравитация Солнца притягивает атмосферные выпуклости, создавая крутящий момент. Но вместо того, чтобы замедлять вращение Земли, как Луна, оно ускоряет его», — говорит Норман Мюррей, один из авторов исследования.
На протяжении большей части геологической истории Земли лунные приливы превосходили солнечные примерно в десять раз. Но около двух миллиардов лет назад атмосферные выпуклости были больше, потому что атмосфера была теплее и потому что ее естественный резонанс — частота, с которой через нее проходят волны, — соответствовал продолжительности дня. Сегодня каждому из двух атмосферных «приливов» требуется 22,8 часа, чтобы совершить кругосветное путешествие. Поскольку этот резонанс и 24-часовой период вращения Земли не синхронизированы, атмосферный прилив относительно невелик.
Но в течение миллиарда лет, о котором идет речь, атмосфера была теплее и резонировала с периодом около 10 часов. К тому времени сутки стали достигать 20 часов. Атмосферный прилив усилился, выпуклости стали больше, а приливное притяжение Солнца стало достаточно сильным, чтобы противостоять лунному.
«Это все равно, что качать ребенка на качелях. Если ваш толчок и период замаха не синхронизированы, он не поднимется очень высоко», — говорит Мюррей.
