Wyznaczanie trendów w nauce: Dni na Ziemi wydłużają się... o dwie milisekundy na sto lat

Tak niewielki przyrost oznacza, że dzień jest teraz o ułamek sekundy dłuższy niż 11 listopada 1918 r., kiedy to zamilkły działa na froncie zachodnim wieńcząc zakończenie I wojny światowej. W ciągu minionych 27 stuleci średnio dzień wydłużał się w tempie około 1,8 milisekundy na wiek. To znacznie mniej niż szacowane wcześniej tempo 2,3 milisekundy na wiek – wymagające na dodanie kolejnej minuty tylko 2,6 miliona lat. O ile nie nastąpi jakaś zmiana w spowalnianiu ruchu obrotowego Ziemi, dzień nie wydłuży się do 25 godzin przez kolejne 2 miliony stuleci.

Naukowcy z Uniwersytetu w Durham, Zjednoczone Królestwo oraz brytyjskiego Nautical Almanac Office zebrali historyczne opisy zaćmień i innych zjawisk astronomicznych od roku 720 p.n.e. do roku 2015. Najstarsze relacje pochodzą z babilońskich tabliczek glinianych zapisanych pismem klinowym. Inne źródła pochodzą ze starożytnej Grecji, choćby „Almagest” Ptolomeusza z II wieku, skrypty z Chin, średniowiecznej Europy i świata arabskiego.

W starożytnych dokumentach odnotowano czas i miejsca, w których ludzie byli świadkami rozmaitych etapów zaćmień Słońca i Księżyca, a począwszy od 1600 roku n.e. źródła opisywały zakrycia (kiedy Księżyc przechodzi przed określonymi gwiazdami, zasłaniając je).

Zespół posłużył się następnie teoriami grawitacyjnymi dotyczącymi ruchu Ziemi wokół Słońca i Księżyca wokół Ziemi, aby obliczyć pory zaćmień Księżyca i Słońca widziane z naszej planety na przestrzeni czasu. Model komputerowy obliczył gdzie i kiedy ludzie obserwowaliby minione zdarzenia, jeżeli ruch obrotowy Ziemi pozostawałby bez zmian.

„Mimo iż spostrzeżenia nie zostały jeszcze do końca opracowane, zarysowuje się stała rozbieżność między obliczeniami a tym gdzie i kiedy zaćmienia były tak naprawdę obserwowane” – zauważyła naczelna autorka Leslie Morrison. „To oznacza, że ruch obrotowy Ziemi ulega zmianom”.

Astronomowie wiedzą już od dłuższego czasu, że ruch obrotowy Ziemi stopniowo ulega spowolnieniu. Najsilniejszym czynnikiem hamującym są pływy będące skutkiem działania siły grawitacyjnej Księżyca. „Piętrzenie się wody obciąża obracającą się poniżej Ziemię” – stwierdziła Morrison. Wraz ze spowalnianiem ruchu obrotowego Ziemi, orbita Księżyca wydłuża się rocznie o około 4 cm.

Poza efektem hamowania, jaki wywiera Księżyc, innym czynnikiem wpływającym na ruch obrotowy Ziemi jest zmieniający się kształt planety z powodu kurczących się polarnych pokryw lodowych od czasu ostatniej epoki lodowej. Od końca epoki lodowej masy lądu schowane niegdyś pod płytami lodowymi zostały ich pozbawione i wróciły na swoje miejsce. To powoduje, że Ziemia jest mniej spłaszczona na swojej osi. Zmiany w poziomie mórz na świecie oraz siły elektromagnetyczne między rdzeniem Ziemi a jej skalistym płaszczem również miały wpływ na ruch obrotowy Ziemi.

Spowalnianie orbity Ziemi jest powodem, który zmusza chronometrażystów na świecie do nastawiania co kilka lat wysoce precyzyjnych zegarów, aby utrzymać synchronizację z ruchem obrotowym planety.

Pełna relacja z badań została opublikowana w czasopiśmie »Proceedings of the Royal Society B«.