Mūsu Zeme sākusi griezties ātrāk, liekot "laika vīriem" apsvērt vēl nebijušu soli

Dienas garums ir laiks, kas Zemei nepieciešams, lai pilnībā apgrieztos ap savu asi – vidēji 24 stundas jeb 86 400 sekundes. Tomēr realitātē katra rotācija ir nedaudz neregulāra dažādu faktoru dēļ, piemēram, Mēness gravitācijas pievilkšanas, sezonālām izmaiņām atmosfērā un Zemes šķidrā kodola ietekmes dēļ. Rezultātā pilna rotācija parasti aizņem nedaudz mazāk vai vairāk nekā 86 400 sekundes – atšķirība ir tikai milisekundēs un ikdienas dzīvē nav jūtama.

Tomēr ilgtermiņā šīs nelielās atšķirības var ietekmēt datorus, satelītus un telekomunikācijas, tāpēc pat vismazākās laika novirzes tiek rūpīgi uzskaitītas, izmantojot atomu pulksteņus, kas tika ieviesti 1955. gadā. Daži eksperti uzskata, ka tas varētu radīt scenāriju, kas līdzinātos Y2K problēmai, kas draudēja paralizēt modernās civilizācijas darbību.

Atoma pulksteņi skaita atomu svārstības vakuuma kamerā pulksteņa iekšpusē, lai noteiktu 24 stundu laiku ar maksimālu precizitāti. Šo laiku sauc par UTC jeb koordinēto universālo laiku, kas balstās uz aptuveni 450 atomu pulksteņiem un ir globālais laika standarts, pie kura pieskaņoti mūsu telefoni un datori. Astronomi arī uzrauga Zemes rotāciju – izmantojot satelītus, kas pārbauda planētas stāvokli attiecībā pret fiksētām zvaigznēm, piemēram – un var noteikt nelielas atšķirības starp atomu pulksteņu laiku un reālo laiku, kas nepieciešams, lai Zeme veiktu pilnu rotāciju.

Pagājušajā gadā, 2024. gada 5. jūlijā, Zeme piedzīvoja īsāko dienu kopš atomu pulksteņu ieviešanas pirms 65 gadiem – par 1,66 milisekundēm īsāku nekā 24 stundas. "Kopš 1972. gada mēs esam novērojuši tendenci, ka dienas kļūst nedaudz īsākas," saka Dankans Agnū, ģeofizikas emeritētais profesors Skripsa okeanogrāfijas institūtā un pētnieks Kalifornijas Universitātē Sandjego. "Bet ir arī svārstības. Tas ir kā vērot akciju tirgu – ir ilgtermiņa tendences, bet ir arī kāpumi un kritumi."

1972. gadā, pēc desmitgadēm lēnākas rotācijas, Zemes griešanās bija uzkrājusi tik lielu kavēšanos attiecībā pret atomu laiku, ka Starptautiskais Zemes rotācijas un atsauces sistēmu dienests noteica UTC laika korekciju, pievienojot "lēciena sekundi". Tas ir līdzīgi kā garais gads, kad ik pēc četriem gadiem februārim pievieno vienu dienu, lai izlīdzinātu atšķirības starp Gregora kalendāru un Zemes kustību ap Sauli.

Kopš 1972. gada UTC kopā ir pievienotas 27 lēciena sekundes, bet to pievienošanas biežums ir ievērojami samazinājies, Zemei griežoties ātrāk; 1970. gados tika pievienotas deviņas lēciena sekundes, bet kopš 2016. gada neviena jauna lēciena sekunde nav pievienota.

2022. gadā Ģenerālā svaru un mēru konference (CGPM) nobalsoja par lēciena sekundes atcelšanu līdz 2035. gadam, kas nozīmē, ka, iespējams, vairs nekad netiks pievienota neviena lēciena sekunde. Tomēr, ja Zeme turpinās griezties ātrāk vairākus gadus, pēc Agnū teiktā, var nākties UTC laikam vienu sekundi atņemt. "Negatīva lēciena sekunde vēl nekad nav bijusi," viņš saka, "bet iespēja, ka tāda būs līdz 2035. gadam, ir aptuveni 40%."

Kas liek Zemei griezties ātrāk?

Īstermiņa izmaiņas Zemes rotācijā, kā saka Agnū, rada Mēness un paisuma spēki, kas palēnina griešanos, kad Mēness atrodas virs ekvatora, un paātrina, kad tas ir augstākos vai zemākos platuma grādos. Šo efektu pastiprina tas, ka vasarā Zeme dabiski griežas ātrāk – atmosfēras bremzēšanās dēļ sezonālo izmaiņu rezultātā, piemēram, kad strūklas plūsma pārvietojas uz ziemeļiem vai dienvidiem; fizikas likumi nosaka, ka Zemes un atmosfēras kopējais leņķiskais impulss ir jāuztur nemainīgs, tāpēc atmosfēras zaudētais rotācijas ātrums tiek pārnests uz pašu planētu. Līdzīgi pēdējo 50 gadu laikā Zemes šķidrais kodols arī ir palēninājies, kamēr apkārt esošā cietā Zeme paātrinās.

Pētot šo efektu kombināciju, zinātnieki var paredzēt, vai kāda konkrēta diena varētu būt īpaši īsa. "Šīm svārstībām ir īstermiņa korelācijas, kas nozīmē, ka, ja Zeme vienā dienā paātrinās, tā mēdz paātrināties arī nākamajā dienā," saka Džūda Levīns, fiziķis un Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta laika un frekvences nodaļas līdzstrādnieks. "Bet šī korelācija izzūd, kad raugāmies uz ilgākiem laika posmiem, un, kad nonākam līdz gada garumam, prognoze kļūst visai neskaidra. Patiesībā Starptautiskais Zemes rotācijas un atsauces sistēmu dienests neprognozē ilgāk par vienu gadu." Lai arī viena īsāka diena neko nemaina, Levīns saka, ka nesenā tendence uz īsākām dienām palielina negatīvās lēciena sekundes iespējamību. "Kad 1972. gadā tika definēta lēciena sekundes sistēma, neviens īsti nedomāja, ka negatīvā sekunde jebkad būs nepieciešama," viņš norāda. "Tā tika iekļauta standartā pilnības pēc. Visi pieņēma, ka būs nepieciešamas tikai pozitīvas lēciena sekundes, bet tagad dienu saīsināšanās padara negatīvās lēciena sekundes par reālu risku."

Negatīvās lēciena sekundes iespēja rada bažas, jo pat pēc 50 gadiem joprojām ir problēmas ar pozitīvo lēciena sekundi, skaidro Levīns. "Joprojām ir vietas, kur to ievieš nepareizi, nepareizā laikā vai ar nepareizu skaitli, un tā tālāk. Un tas notiek ar pozitīvo lēciena sekundi, kas ir pievienota vairākkārt. Ar negatīvo lēciena sekundi bažas ir vēl lielākas, jo tā nekad nav tikusi testēta vai izmēģināta."

Tā kā daudzas fundamentālas tehnoloģijas, piemēram, telekomunikācijas, finanšu darījumi, elektroenerģijas tīkli un GPS satelīti, balstās uz precīzu laiku, negatīvās lēciena sekundes ieviešana, pēc Levīna teiktā, zināmā mērā ir pielīdzināma Y2K problēmai – brīdim, kad 20. gadsimta beigās pastāvēja bažas, ka pasaule var piedzīvot zināmu "pasaules galu", jo datori nespēs pareizi nolasīt jauno datuma formātu, pārejot no ’99’ uz ’00’.