Если бы не Солнце, сутки на Земле длились бы 65 часов

Вращение Земли постепенно замедляется благодаря влиянию Луны. Два миллиарда лет назад наступила пауза в этих изменениях, длившаяся около миллиарда лет. Новое исследование не только объясняет такую паузу, но и подсчитывает, насколько длинным был бы день, если бы такой паузы никогда не было — и ответ довольно удивительный.

Физики на протяжении веков понимали, что Луна удаляется от Земли, и это изменение вращательного момента требует замедления вращения Земли, что делает день длиннее. Недавно геологи нашли доказательства, которые позволяют измерять продолжительность дня в несколько моментов времени, показывая, насколько сильно произошло замедление.

Вместо устойчивого процесса скорость изменений сместилась, включая длительную паузу. Месяц назад в научной статье были представлены оценки периода, за который это произошло, и объяснено, почему. Другая команда исследователей независимо пришла к очень похожим выводам о причинах, хотя и немного по-другому. Однако в своей новой работе они идут дальше и рассчитывают, какой продолжительностью был бы день, если бы замедление не ослабевало.

Обе команды предлагают объяснение, что Солнце ускоряет вращение Земли, а не замедляет его.

На протяжении большей части истории Земли сила Солнца была намного меньше, чем сила Луны, поэтому чистый эффект заключался в том, что вращение замедлялось почти так же, как под влиянием одной только Луны. Однако в период, который геологи называют «скучным миллиардом», сила Солнца была примерно достаточной, чтобы уравновесить силу Луны.

Луна создает приливную выпуклость в океанах и, в меньшей степени, в атмосфере. Приливы создают трение о дно океана. Луна также притягивает выпуклость, которую она подняла, и, поскольку Луна отстает от вращения Земли, оба эффекта создают сопротивление, замедляя вращение Земли.

«Солнечный свет также создает атмосферный прилив с такими же выпуклостями», — сказал в своем заявлении автор исследования профессор Норман Мюррей из Университета Торонто. «Солнечная гравитация притягивает эти атмосферные выпуклости, создавая крутящий момент на Земле. Но вместо того, чтобы замедлять вращение Земли, как Луна, она ускоряет его». Луна следует за выпуклостью, таща ее назад, в то время как Солнце притягивает ее вперед.

Миллиард лет назад атмосфера была теплее и имела другой состав. Был также естественный резонанс в атмосферной системе в течение половины дня. Все это увеличивало силу Солнца, а более короткий день в то время мешал резонансу лунных приливов.

«Это все равно, что качать ребенка на качелях, — говорит Норман Мюррей. «Если ваш толчок и период колебания не синхронизированы, качели не поднимутся очень высоко. Но если вы синхронизированы, и  толкаете как раз в тот момент, когда качели останавливаются на одном конце своего пути, толчок будет увеличивать импульс качелей, и они будут двигаться дальше и выше».

Если бы не влияние Солнца, большое в период резонанса и малое до и после, сутки удлинились бы с 10 часов, когда сформировалась Земля, до 65 часов сегодня, подсчитали авторы исследования. В таком случае, дни были бы намного жарче, а ночи намного холоднее.

Исследование было опубликовано в Science Advances.