Листья жёлтые над городом кружатся...

[mevamevo]

Более-менее общеизвестно, что в течение долгого времени «хранителями времени» были астрономы. Поначалу (ещё в древние времена) они регистрировали движение Солнца и моменты достижения им верхней кульминации (высшего положения на небе, что соответствует моменту наступления местного солнечного полудня; для этого можно было использовать даже элементарный прибор — гномон, см. мой рассказ о нём), что позволяло определить продолжительность суток (строго говоря — солнечных суток), которые затем делились на 24 часа, час — на 60 минут, минута — на 60 секунд. Таким образом в грубом приближении секунда — это 1/86400 часть суток (а продолжительность суток, повторюсь, изначально измерялась как период между двумя верхними кульминациями Солнца). Почему сутки делятся на 24 часа, каждый час — на 60 минут, а каждая минута — именно на 60 секунд, является отдельным вопросом; для нас это в любом случае является лишь данностью.

Однако уже в «развитые» средние века стало очевидным, что Солнце на фоне небесной сферы «перемещается» неравномерно в разные периоды года (на самом деле, конечно, это не Солнце как-то неправильно перемещается, а неравномерно изменяется видимое положение Солнца относительно «неподвижных звёзд» для земного наблюдателя, чему виной эллиптичность земной орбиты и имеющийся приметный наклон плоскости земного экватора к плоскости земной орбиты). Таким образом продолжительность «солнечных суток» не является постоянной величиной, что побудило астрономов искать более точные и «стабильные» мерила времени.

Следующим шагом по уточнению «течения времени» стала регистрация продолжительности так называемых «звёздных суток» (или, по-научному говоря, сидерического периода вращения Земли). Для людей, не знакомых с основами астрономии, далеко не очевидно, что «на самом деле» полный оборот вокруг своей оси Земля совершает не за 24 часа (по продолжительности «гражданских» суток), а за 23 часа, 56 минут и 4,09 секунды, но это так! Причина расхождения между «звёздными» и «солнечными» сутками заключается в том, что Земля кроме вращения вокруг своей оси совершает ещё и обращение вокруг Солнца: в течение звёздных суток Земля заметно перемещается по своей орбите, за это время направление на Солнце (относительно неподвижных звёзд) несколько меняется, так что Земля должна «суметь» ещё немного повернуться, чтобы Солнце опять пересекло небесный меридиан (направление с севера на юг на небесной сфере), на что и уходят «лишние» четыре минуты. Данный способ определения периода вращения Земли уже заметно более надёжен (даже несмотря на имеющееся собственное движение «неподвижных звёзд», открытое ещё в 1718 году Эдмундом Галлеем; впрочем, на коротких промежутках времени смещение далёких звёзд весьма мало); его можно определять при помощи так называемых пассажных инструментов: телескопов, ориентированных строго с севера на юг; при работе с ними фиксируются моменты прохождения отдельных звёзд через небесный меридиан.

Однако примерно с 1960-х годов более точным способом измерения времени стали атомные часы (их идею предложил ещё Кельвин; первый работающий прототип был создан в 1949 году; более-менее точные часы, уже превосходящие по точности кварцевые, были созданы в 1955 году). Именно с их изобретением связано переопределение секунды как единицы измерения времени, а их точность оказалась столь высока, что позволила уже обнаружить даже небольшие неравномерности во вращении нашей планеты (опять же в комплексе с астрономическими наблюдениями). Сейчас считается доказанным, что Земля со временем замедляет своё вращение (в среднем примерно на 2 тысячных доли секунды за столетие за счёт приливных эффектов), но кроме того наблюдается и несколько более краткосрочных трендов. Иллюстрация представляет собой отклонения в продолжительности периода вращения Земли на протяжении нескольких недавних десятилетий от условно выбранного базового значения.

На представленном графике мы видим более плавную жирную линию, демонстрирующую тенденции, наблюдаемые в течение десятилетий (видно, что на протяжении нескольких десятилетий отклонения продолжительности звёздных суток от некоторой средней могут как уменьшаться, так и нарастать). Причины подобных изменений в скорости вращения Земли мы пока что надёжно не знаем, лишь предполагаем, что это связано с какими-то крупномасштабными геологическими явлениями в недрах нашей планеты.

Вдобавок мы видим приметную «пилообразную» линию, отражающую малюсенькие колебания во вращении Земли на протяжении буквально каждого года. Причины подобных ежегодных «всплесков и провалов» более менее ясны. Более явное и очевидное объяснение — сезонные климатические перемены, приводящие к изменениям направлений атмосферных потоков и океанских течений (пусть эти перемены и не очень велики по направлению, но они всё же задействуют довольно большую массу вещества, особенно если говорить об океанских течениях). Менее очевидное объяснение — это сезонный сброс листвы листопадными деревьями и выпадение влаги в виде снега (при этом заметная в планетарных масштабах масса перемещается хоть немного, но ближе к центру Земли, что приводит к уменьшению момента инерции и увеличению угловой скорости вращения; подобно тому, как фигурист на льду ускоряет своё вращение приближая руки к торсу). В общем, в случае с листьями имеем такое вот малое, но вполне себе заметное и доступное измерениям влияние биосферы ажно на всю планету!

Листья жёлтые над городом кружатся,
В результате наши сутки сократятся!
И от физики не спрятаться, ни скрыться...
Через год всё это снова повторится!

Написано на основании многих источников, но ряд важных фактических данных почерпнут из лекции В. Г. Сурдина, см. тут.

Comments

[chuka_lis]

интересно)

[mevamevo]

Да уж, ни один чих не останется незамеченным Вселенной! :)

[12_natali]

да, конечно, но на самом деле очень мало, что известно о внешних воздействиях, вот, промелькнуло в https://rg.ru/2021/10/15/tunnel.html

ну и известное чередование ледниковых периодов и потеплений, видимо, вызвано внешними воздействиями, а какими ¯\_(ツ)_/¯

[mevamevo]

Чем больше мы изучаем мироздание, тем больше мы знаем о нём. То, что наши знания и представления постоянно пополняются и уточняются - это как бы логично и предсказуемо :).