Как климатичните промени правят дните по-дълги?

Ефектите от климатичните промени са навсякъде - от загубата на биоразнообразие до екстремните метеорологични явления, покачването на морското равнище, горските пожари и масовата миграция на хора. С всяка изминала година научаваме все повече за въздействието си върху околната среда - и някои от тези открития са далеч по-изненадващи от други.

Към този списък вече може да се добави и едно от най-разтърсващите научни заключения досега. Учените наскоро установиха, че парниковите емисии променят начина, по който Земята се върти.

Последицата? Дните на Земята стават по-дълги, а това може сериозно да се отрази на начина, по който измерваме времето през следващите години.

"Удивително е, че ние, хората, с безпрецедентната промяна в климата, която предизвикахме през последните 100 години, можем да повлияем на цялата Земя по този начин. Това може да се окаже по-силно от всеки друг ефект, който досега е доминирал върху въртенето на планетата", казва проф. Бенедикт Зоя, учен от ETH Zürich, който е сред хората, помогнали за разкриването на тази тревожна тенденция, пише ВВС.

Повече часове в денонощието?

Всички сме запознати с парниковия ефект: когато отделяме газове като въглероден диоксид, атмосферата на Земята задържа повече топлина и така глобалните температури се покачват.

Миналата година средната температура по света е била с 1,18 градуса по Целзий над средната за XX век, което ни доближава още повече до границата от 1,5 градуса, поставена през 2015 година като максимален праг за избягване на най-тежките последици от климатичните промени.

Едно от големите последствия от това затопляне е топенето на огромните ледени маси в Северния и Южния полюс. Само през последните две години Швейцария е загубила 10 процента от ледниковата си маса. Антарктида губи по 150 милиарда тона лед годишно, а Гренландия - 270 милиарда тона.

Докато мнозина, съвсем основателно, се тревожат как това топене се отразява на крайбрежните райони, Зоя и неговият екип си задават друг въпрос - как това огромно преразпределение на маса влияе на Земята в по-широк мащаб? В свое скорошно изследване, публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS), те дават отговор именно на този въпрос.

"Докато ледът се топи, масата на Земята се преразпределя от полярните региони към океаните. Това означава, че Земята става още по-сплесната, по-облата, а масата се отдалечава повече от оста на въртене", казва Зоя.

Каква е механиката зад това?

Земята, както всяко въртящо се тяло, се подчинява на закона за запазване на импулса, който накратко може да се обясни така: импулсът трябва да се запази; той зависи от инерционния момент и скоростта на въртене; ако масата се премести по-далеч от оста на въртене, инерционният момент се увеличава.

Затова, за да се запази импулсът, докато ледът се топи, въртенето на Земята се забавя, а дните ни стават по-дълги.

По думите на Зоя това е подобно на фигурист, който се върти на лед. Когато се върти с ръце, изпънати навън, движението му се забавя, а когато ги прибере към тялото, скоростта се увеличава.

Проучването показва, че между 1900 и 2000 година влиянието на климата върху продължителността на земното денонощие е било между 0,3 и 1,0 милисекунди на век. След 2000 година ускореното топене е увеличило тази стойност до 1,3 милисекунди на век. При най-лош сценарий тя може да достигне 2,6 милисекунди на век до 2100 година, ако емисиите останат безконтролни.

Очевидно това са малки промени - толкова малки, че не ги усещаме в ежедневието си. Но за глобалната технологична мрежа, която зависи от прецизен синхрон, последиците могат да бъдат огромни.

Всичко опира до времето

В зависимост от това в какъв времеви мащаб разглеждаме въртенето на Земята, различни фактори излизат на преден план. В рамките на много хиляди години дните ни неизбежно стават по-дълги заради приливното триене, причинено от Луната. Преди около 1,4 милиарда години едно денонощие е било само 19 часа - и оттогава насам то постепенно се удължава.

Но има и други фактори. Например след последната ледникова епоха земната повърхност, която дълго време е била притискана от огромни ледени щитове, бавно започва да се издига отново. Това премества масата на Земята по на север, по-близо до оста на въртене, и в резултат скъсява продължителността на дните.

"Земната кора не се връща моментално на мястото си, след като е била притисната, а много бавно се връща към равновесие за определен период от време. Това означава, че на практика масата се премества от юг на север, защото северните райони се издигат", казва Дънкан Агню, почетен професор в Scripps Institution of Oceanography.

За да стане още по-сложно, в мащаб от десетилетия има и друга сила, която играе водеща роля - земното ядро. Ядрото на Земята се върти независимо от повърхността и ускорява или забавя скоростта си по непредвидим цикъл, който засега не е добре разбран. Агню обяснява, че от 70-те години насам земното ядро се забавя, което означава, че по закона за запазване на импулса повърхността трябва да се ускори, за да остане цялата система в баланс.

Накратко, продължителността на денонощието е резултат от непрекъснато дърпане в различни посоки между всички тези фактори. В рамките на няколко десетилетия земното ядро може да ускорява или забавя движението си и така да предизвиква обратен ефект на повърхността. Но в течение на стотици години тези колебания се изравняват и не оказват голямо влияние върху въртенето на Земята.

Единственият траен и доминиращ ефект остава приливното триене, предизвикано от Луната, което непрекъснато натиска спирачките на планетата - просто изключително, изключително бавно.

Но причинените от човека климатични промени разбалансират тази система. Въртенето на Земята се забавя по-бързо, отколкото сме очаквали. Последиците от това могат да бъдат огромни, макар и не непременно отрицателни.

Снимки: Pixabay

Проблемът с отчитането на времето

Когато става дума за измерване на времето, има три основни времеви скали с ключова роля: Международно атомно време (TAI), Универсално време (UT1) и Координирано универсално време (UTC). TAI се базира на атомни часовници, UT1 се определя от въртенето на Земята, а UTC е най-широко използваната времева скала, която се опитва да помири двете.

Високосните секунди са въведени през 1972 година, за да поддържат UTC в синхрон с UT1 с отклонение до 0,9 секунди.

За разлика от високосните години, които са предвидими, високосните секунди се добавят нередовно, когато е необходимо. От 1972 година досега са добавени 27 високосни секунди, като последната е била през 2016 година. Само през 80-те години са били добавени девет, през 2010-те - едва три, а през 2020-те засега няма нито една.

Тази система "според случая" създава сериозни проблеми в днешния дигитално свързан свят - особено за технологичните компании, които трябва да поддържат всичко синхронизирано.

Показателен е случаят от 2012 година, когато високосна секунда доведе до сривове и смущения за платформи като Reddit, Instagram, Pinterest, LinkedIn и Netflix. Над 400 полета на Qantas също бяха забавени, след като системата за резервации и чекиране на авиокомпанията беше засегната от добавената секунда.

Скорошното откритие, че земното ядро се забавя, допълнително усложнява ситуацията. Ако въртенето на планетата продължи да се ускорява, може да се наложи отрицателна високосна секунда - тоест да се премахне една секунда от UTC. Това би било безпрецедентно и би създало още по-големи трудности, защото много системи изобщо не са проектирани да обработват подобна отрицателна корекция.

"Това никога досега не се е случвало. И честно казано, не мисля, че някой изобщо е допускал, че може да се стигне дотам", казва Агню.

Той сравнява подобен сценарий с Y2K - паниката около възможни компютърни грешки в началото на новото хилядолетие.

"Най-важното е, че не знаем какво може да се случи, ако приложим отрицателна високосна секунда. Много е вероятно най-лошите проблеми да са именно онези, за които изобщо не сме се сетили", предупреждава той.

Според изчисленията на Агню отрицателна високосна секунда е щяла да бъде необходима още през 2026 година, ако не беше забавящият ефект на климатичните промени.

"Глобалното затопляне отложи нуждата от отрицателна високосна секунда и дори може напълно да я направи ненужна", казва той.

Ето че може би сме открили единствения положителен ефект от глобалното затопляне. Колкото повече лед стопява човечеството, толкова по-малка е вероятността да се наложи отрицателна високосна секунда, защото отново започват да доминират забавящите ефекти.

Само че това със сигурност не е повод за радост, предвид всички останали последици от допълнителните емисии на парникови газове. А и засега не сме се разминали напълно - отрицателна високосна секунда все пак може да се окаже нужна през 2029 година.

Може би е време да преосмислим системата

Агню предлага и решение: да се намали изискваната точност между различните времеви скали. Така отрицателните високосни секунди биха станали ненужни, а положителните корекции биха могли да се планират по-предвидимо.

"Това би го направило по-близко до високосните години - да добавяш фиксиран брой секунди в определен момент и просто да кажеш: "Да, това не е съвсем идеално, но можем да живеем с него", казва Агню.

Това има логика, защото в по-дълъг времеви хоризонт значение има основно доминиращото забавяне, а не сложното поведение на земното ядро или топенето на леда.

Предполага се, че вече се работи по въвеждането на такъв подход, с надеждата нуждата от високосни секунди да отпадне до 2035 година. Постигането на международен консенсус обаче остава сериозно предизвикателство. Ако не бъдат направени промени, преди да се наложи отрицателна високосна секунда, хаосът може да се окаже безпрецедентен. Времето буквално изтича.