Продолжительность суток на Земле не является строго фиксированной величиной — она немного колеблется со временем. Ученые, похоже, наконец-то установили причину этого явления.
Скорость вращения Земли меняется очень незначительно — всего на несколько миллисекунд за десятилетия. Геофизики отслеживают эти изменения, наблюдая за положением планеты относительно удаленных космических объектов. Ученые давно подозревали, что эти колебания связаны с взаимодействием между ядром Земли и ее каменной мантией, однако природа действующих сил оставалась неясной.
Ядро Земли представляет собой шар размером с Марс, состоящий в основном из железа и расположенный в центре планеты. Твердое внутреннее ядро может вращаться независимо внутри расплавленного внешнего ядра. Ученые предложили несколько механизмов, с помощью которых эти части ядра могут взаимодействовать с окружающей их мантией, замедляя или ускоряя общее вращение планеты.
Матье Дамберри и Хуэйфэн Чжан из Университета Альберты в Канаде разработали модель, чтобы исследовать, как различные комбинации этих сил могут влиять на продолжительность земных суток. Ключевым элементом модели стали данные исследования 2023 года, в котором с помощью сейсмических волн от землетрясений измерялась скорость вращения внутреннего ядра с 1960-х годов. Выяснилось, что примерно до 2010 года внутреннее ядро вращалось немного быстрее, чем остальная планета, а затем начало замедляться.
Исследователи отметили, что их модель наилучшим образом соответствует реальным данным о колебаниях длины дня, когда основным фактором является гравитационный момент. Однако он должен уравновешиваться электромагнитными и механическими моментами, действующими в противоположном направлении. «Прежде чем мы получили результат, мы не знали, что эти силы конкурируют друг с другом», — подчеркивает Чжан.
Согласно предложенной модели, внутреннее ядро «стремится выровняться» с мантией, поскольку их плотные области притягиваются друг к другу. Но со временем потоки внешнего ядра смещают его на запад, после чего гравитация медленно возвращает его обратно на восток. «Существует конкуренция между моментами, — объясняет Дамберри, — но гравитация все равно побеждает».
Полученные результаты также могут подтвердить наличие двух гигантских аномалий в нижней мантии Земли — так называемых областей с пониженной скоростью сейсмических волн по обе стороны ядра. Есть основания полагать, что они не только горячее, но и химически отличаются от остальной мантии. Новая работа предоставляет дополнительные доказательства в пользу этого, что важно для понимания происхождения этих загадочных структур.
Фото: hi-tech.mail.ru