Nauka dla Społeczeństwa

13.04.2024
PL EN
29.03.2024 aktualizacja 29.03.2024

Topnienie lodowców na biegunach zmienia tempo obrotów Ziemi; a to wymaga nowej korekty czasu

Fot. Adobe Stock Fot. Adobe Stock

W perspektywie najbliższych kilku lat w systemie pomiaru czasu na całej Ziemi zniknie jedna sekunda - wynika z nowych obliczeń, przedstawionych na łamach "Nature". Przyczyną jest ocieplenie, a konkretniej - topnienie lodowców na biegunach Ziemi, wpływające na obroty naszej planety i same pomiary czasu.

Sposób pomiaru czasu, obliczania upływu minut i sekund, ma bezpośredni związek z ruchem obrotowym naszej planety. Parametry obrotów Ziemi nie są jednak do końca stabilne: zmieniają się bardzo nieznacznie w zależności od tego, co dzieje się na powierzchni Ziemi i w jej jądrze.

A każde, nawet najmniejsze zmiany z czasem kumulują się, dając efekty coraz bardziej zauważalne. To zaś oznacza, że zegary na całej Ziemi należy skalibrować tak, by co jakiś czas uzupełnić brak jednej sekundy. Może się wydawać, że to sprawa banalna, ma ona jednak znaczenie dla sieci komputerowej na Ziemi.

Teraz naukowcy zauważają jednak, że po latach nieznacznego spowalniania obroty Ziemi ostatnio nieco przyspieszyły z powodu zmian w jej jądrze. I po raz pierwszy w historii sekundę - zamiast dodawać - trzeba będzie uszczknąć.

Nie bez znaczenia dla tego procesu jest ocieplenie - wynika z nowego badania opublikowanego w "Nature". Topniejący lód polarny wpływa na opóźnienie momentu "dołożenia brakującej sekundy" o trzy lata, co oznacza, że zamiast w roku 2026 - stanie się to w 2029 - wynika z analiz.

Przed rokiem 1955 "sekundę" definiowano jako konkretny ułamek czasu jednego obrotu Ziemi w odniesieniu do pozycji gwiazd. Później nadeszła epoka precyzyjnego pomiaru czasu za pomocą zegarów atomowych, co okazało się bardziej stabilną metodą określania fizycznej sekundy. Od końca lat 60. ludzie na świecie zaczęli korzystać z uniwersalnego czasu koordynowanego (UTC) do wyznaczania stref czasowych. System ten bazuje na wykorzystaniu zegarów atomowych, ale i tak "nadąża" za obrotami Ziemi. Kiedy jednak ruch Ziemi nie jest stały, wówczas obie skale czasu zaczynają się powoli rozbiegać. To zaś oznacza, że co jakiś czas, aby zgrać ziemskie pomiary z gwiazdami, zegarom trzeba dodawać "brakującą sekundę".

Zmiany w rotacji Ziemi (a konkretnie - spowolnienie) przez długi czas zachodziły m.in. w związku z działaniem pływów i oddziaływaniem wód na oceaniczne dno. Ostatnio jednak wpływ topniejących lodowców (do którego dochodzi wskutek aktywności człowieka i ocieplenia) stały się istotne - mówi autor badania, cytowany przez CNN Duncan Agnew, profesor geofizyki z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (USA). Kiedy lód topnieje, jego woda dostaje się do oceanu. Innymi słowy, dochodzi do przesunięcie masy wody z biegunów ku równikowi, co pogłębia tendencję do spowolnienia rotacji Ziemi.

Ted Scambos, glacjolog z Uniwersytetu Kolorado w Boulder (USA), komentujący badanie dla CNN, porównuje ten proces do łyżwiarza figurowego, który wiruje inaczej (szybciej), trzymając dłonie nad głową, a inaczej (nieco wolniej), kiedy przenosi je na ramiona.

Topnienie lodu polarnego "samo w sobie wystarczy, żeby odczuwalnie zmienić rotację całej Ziemi w sposób dotychczas niespotykany - potwierdza Agnew. - Fakt, że ludzie byli w stanie zmienić obroty Ziemi, jest niebywały".

Fakt, że topnienie lodowców może spowalniać ruch obrotowy Ziemi, to jedno. Drugą sprawą, znaczącą dla pomiaru czasu, są - zdaniem naukowców - procesy w jądrze Ziemi.

Płynne jądro planety obraca się niezależnie od jej stałych części zewnętrznych. Jeśli jądro spowalnia, to pozostałe warstwy przyspieszają, by utrzymać pęd - mówi Agnew. I tak właśnie się dzieje.

Niewiele wiadomo o tym, co dokładnie dzieje się na głębokości niemal 2900 km pod powierzchnią Ziemi, nie jest też jasne, dlaczego obroty jądra przyspieszają. Wiadomo jednak - piszą autorzy publikacji - że choć topnienie lodowców na biegunach ma działanie spowalniające, to całkowita rotacja Ziemi nabiera tempa. To znaczy, że niedługo na Ziemi trzeba będzie po raz pierwszy odjąć sekundę.

"Sekunda to niewiele" - mówi Agnew, cytowany przez CNN. Ale systemy obliczeniowe, precyzyjnie nastrojone, by współgrać z różnymi aktywnościami - choćby takimi, jak giełdowe transakcje, wymagają precyzji rzędu tysięcznych części sekundy.

Praktycznie każdy system komputerowy ma wbudowane rozwiązania, które pozwolą dołożyć sekundę. Możliwość działania przeciwnego - odjęcie sekundy - ma niewiele z nich. Dlatego większość komputerów będzie wymagała przeprogramowania, co samo w sobie otwiera drogę do powstania dodatkowych błędów. "Nikt nie przewidywał, że Ziemia przyspieszy na tyle, że trzeba będzie odejmować sekundę" - zwraca uwagę Agnew. (PAP)

zan/ bar/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2024