De dagen op aarde zijn op mysterieuze wijze langer geworden – wetenschappers weten niet waarom

Zorgvuldige astronomische waarnemingen, gecombineerd met atoomklokken, onthulden dat de lengte van de dag plotseling langer werd. Wetenschappers weten niet waarom.

Dit heeft cruciale implicaties, niet alleen voor onze tijdregistratie, maar ook voor zaken als GPS en andere nauwkeurige technologieën die ons moderne leven beheersen.

De rotatie van de aarde om haar as is de afgelopen decennia versneld. Aangezien dit de lengte van de dag bepaalt, maakt deze trend onze dagen korter. Sterker nog, in juni 2022 Wij hebben een record gevestigd! Voor de kortste dag in een halve eeuw of zo.

Ondanks dit record is deze vreemd constante versnelling sinds 2020 echter veranderd in een vertraging. Nu worden de dagen weer langer en de reden blijft tot nu toe een mysterie.

Hoewel de klokken in onze telefoons aangeven dat een dag precies 24 uur heeft, kan de werkelijke tijd die de aarde nodig heeft om één cyclus te voltooien enigszins variëren. Soms vinden deze veranderingen plaats over perioden van miljoenen jaren, en soms bijna onmiddellijk. Zo kunnen zelfs aardbevingen en stormgebeurtenissen een rol spelen.

Het blijkt dat het magische getal van 86.400 seconden tegenwoordig zeer zeldzaam is.

De steeds veranderende planeet

De rotatie van de aarde is in de loop van miljoenen jaren vertraagd als gevolg van de effecten van wrijving die verband houden met de getijden van de maan. Dit proces voegt elke 100 jaar ongeveer 2,3 milliseconden toe aan de lengte van elke dag. Een paar miljard jaar geleden stond Earth Day op het punt te gebeuren 19 uur.

In de afgelopen twintigduizend jaar heeft een ander proces in de tegenovergestelde richting gewerkt, waardoor de rotatie van de aarde wordt versneld. Toen de laatste ijstijd eindigde, verminderde het smelten van de poolijskappen de oppervlaktedruk en begon de aardmantel gestaag naar de polen te bewegen.

Net zoals ballerina’s sneller draaien als ze hun armen naar hun lichaam richten – de as waar ze omheen draaien – neemt de rotatiesnelheid van onze planeet toe naarmate deze mantelmassa dichter bij de aardas komt. Dit proces werd elke dag met ongeveer 0,6 milliseconde per eeuw verkort.

Decennialang en langer speelt ook de relatie tussen het binnenste van de aarde en het aardoppervlak een rol. Grote aardbevingen kunnen de lengte van de dag veranderen, hoewel meestal in kleine hoeveelheden. Bijvoorbeeld, de Grote Tohoku-aardbeving van 2011 in Japan, met een kracht van 8,9, zou de rotatie van de aarde met een relatief kleine hoeveelheid hebben versneld. 1,8 microseconden.

Afgezien van deze grootschalige veranderingen, hebben weer en klimaat over kortere perioden ook belangrijke effecten op de rotatie van de aarde, waardoor er in beide richtingen verschillen ontstaan.

Tweemaandelijkse en maandelijkse getijdencycli verplaatsen massa over de planeet, waardoor variaties in de lengte van een dag tot milliseconden in beide richtingen ontstaan. We kunnen de getijdenvariaties zien Registreert de lengte van de dag over perioden tot 18,6 jaar. Vooral de beweging van onze atmosfeer heeft een sterke invloed en ook zeestromingen spelen een rol. Seizoensgebonden sneeuwbedekking, regen- of grondwaterwinning verandert alles nog meer.

Waarom vertraagt ​​de aarde plotseling?

Sinds de jaren zestig, toen operators van radiotelescopen over de hele wereld technologieën begonnen uit te vinden Tegelijkertijd detecteren van kosmische objecten zoals quasarshebben we zeer nauwkeurige schattingen van de snelheid van de rotatie van de aarde.

Het gebruik van radiotelescopen om de rotatie van de aarde te meten omvat waarnemingen van radiobronnen zoals quasars. aan hem toegeschreven:[{” attribute=””>NASA Goddard

A comparison between these measurements and an atomic clock has revealed a seemingly ever-shortening length of day over the past few years.

But there’s a surprising reveal once we take away the rotation speed fluctuations we know happen due to the tides and seasonal effects. Despite Earth reaching its shortest day on June 29, 2022, the long-term trajectory seems to have shifted from shortening to lengthening since 2020. This change is unprecedented over the past 50 years.

The reason for this change is not clear. It could be due to changes in weather systems, with back-to-back La Niña events, although these have occurred before. It could be increased melting of the ice sheets, although those have not deviated hugely from their steady rate of melt in recent years. Could it be related to the huge volcano explosion in Tonga injecting huge amounts of water into the atmosphere? Probably not, given that occurred in January 2022.

Scientists have speculated this recent, mysterious change in the planet’s rotational speed is related to a phenomenon called the “Chandler wobble” – a small deviation in Earth’s rotation axis with a period of about 430 days. Observations from radio telescopes also show that the wobble has diminished in recent years. Perhaps the two are linked.

One final possibility, which we think is plausible, is that nothing specific has changed inside or around Earth. It could just be long-term tidal effects working in parallel with other periodic processes to produce a temporary change in Earth’s rotation rate.

Do we need a ‘negative leap second’?

Precisely understanding Earth’s rotation rate is crucial for a host of applications – navigation systems such as GPS wouldn’t work without it. Also, every few years timekeepers insert leap seconds into our official timescales to make sure they don’t drift out of sync with our planet.

If Earth were to shift to even longer days, we may need to incorporate a “negative leap second” – this would be unprecedented, and may break the internet.

The need for negative leap seconds is regarded as unlikely right now. For now, we can welcome the news that – at least for a while – we all have a few extra milliseconds each day.

Written by:

• Matt King – Director of the ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, University of Tasmania
• Christopher Watson – Senior Lecturer, School of Geography, Planning, and Spatial Sciences, University of Tasmania

This article was first published in The Conversation.