دوران الأرض يتسارع - إليك ما يعنيه ذلك بالنسبة لضبط الوقت | الفلك

الفلك

دوران الأرض يتسارع - إليك ما يعنيه ذلك بالنسبة لضبط الوقت

اكتشف ما الذي يُسرّع دوران الأرض ولماذا قد يُجبر ذلك واضعي الساعات على حذف ثانية.

على مدار معظم تاريخ البشرية، اعتمد أسلافنا على الشمس في تحديد الوقت - حيث كانت الفترة بين شروق الشمس وأخرى تُشير إلى مرور ما نسميه اليوم. ولكن في خمسينيات القرن الماضي، اخترع العلماء الساعات الذرية القادرة على إجراء قياسات أكثر دقة. تُعرَّف الثانية الآن رسميًا بأنها ما يقرب من 9 مليارات اهتزاز لذرة السيزيوم، ويتكون اليوم من 86,400 ثانية، وفقًا للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM).

إلى جانب تمكين الناس في جميع أنحاء العالم من التنسيق بطرق كانت في السابق ضربًا من الخيال، كشفت الساعات الذرية أيضًا أن دوران الأرض ليس منتظمًا كما يبدو: فاليوم لا يستمر دائمًا 86,400 ثانية ذرية. لأسبابٍ عديدة، يتغير الوقت الذي يستغرقه كوكبنا لإكمال دورة كاملة حول محوره من قرنٍ إلى آخر، ومن شهرٍ إلى آخر، بل ومن يومٍ إلى آخر.

الاتجاه العام هو نحو أيامٍ أطول - أي دورانٍ أبطأ - ولكن في السنوات الأخيرة، تسارع دوران الأرض. وفقًا لموقع Time & Date، كان الخامس من يوليو/تموز 2024 أقصر يومٍ مُسجّل، وكادت أيامٌ عديدة في الصيف الماضي أن تُحطّم هذا الرقم القياسي. مع ذلك، يُشير دنكان أغنيو، الأستاذ الفخري للجيوفيزياء في معهد سكريبس لعلوم المحيطات، إلى أن عبارة "مُسجّل" تعني ببساطة منذ اختراع الساعات الذرية.

وقال لمجلة Discover: "إذا عدنا إلى أكثر من قرنٍ مضى، سنجد أن جميع الأيام التي سبقت ذلك كانت أقصر".
هذه التغييرات ضئيلةٌ للغاية من منظورٍ بشري؛ فقد كان الخامس من يوليو/تموز 2024 أقصر بـ 1.66 مللي ثانية فقط من توقيت الساعة الذرية، وكان متوسط طول اليوم خلال الإمبراطورية الرومانية أقصر بنحو 40 مللي ثانية فقط مما هو عليه اليوم، وفقًا لأغنيو. مع ذلك، يجب مراعاة حتى هذه الاختلافات الطفيفة لضمان استمرار عمل مجتمعنا العالمي المترابط بشكل وثيق بسلاسة. وعلى المدى الزمني الطويل، تتراكم أجزاء الثانية لتُحدث فرقًا كبيرًا - ففي الـ 66 مليون سنة التي انقضت منذ انقراض الديناصورات، ازداد طول اليوم بمقدار نصف ساعة، وفقًا لدراسة نُشرت عام 2020 في مجلة علم المحيطات القديمة وعلم المناخ القديم.

لماذا تتسارع الأرض وتتباطأ؟
لفهم سبب تسارع دوران الأرض أو تباطئه، تخيل متزلجة على الجليد تدور: عندما تمد ذراعيها وساقيها، موزعةً كتلتها بعيدًا عن محور دورانها، تتباطأ سرعتها؛ وعندما تقربها من محور دورانها، تزداد سرعتها. يُعرف هذا المبدأ الفيزيائي الأساسي باسم قانون حفظ الزخم الزاوي.
الأرض، مثل متزلجة الجليد، تخضع لقوانين الفيزياء. لذا، عندما ينتقل جزء من كتلتها من مكان إلى آخر، تتكيف سرعتها الإجمالية للتعويض. أحد أكبر التأثيرات ناتج عن تغيرات في أعماق باطن الأرض المنصهر، والتي يمكنها تبادل الزخم الزاوي مع باقي أجزاء الكوكب. ولأسباب غير معروفة، كما يقول أغنيو، "قرر اللب أن يدور ببطء، ونتيجة لذلك تسارع باقي أجزاء الأرض".

هذه الظاهرة مسؤولة إلى حد كبير عن قصر الأيام بشكل غير معتاد في السنوات الأخيرة.
لكن هناك عوامل أخرى كثيرة تؤثر على سرعة دوران الأرض. في ورقة بحثية نُشرت عام 2024 في مجلة Nature، أوضح أغنيو أن تغير المناخ قد خفف إلى حد ما من تأثير اللب - فمع تقلص القمم الجليدية القطبية، تنتشر المياه الذائبة في المحيطات، مما يبطئ دوران الكوكب بأكمله. أي إعادة توزيع للكتلة يمكن أن تُغير سرعة دوران الأرض بشكل طفيف، سواءً بالزيادة أو النقصان: أنماط الطقس الموسمية، وهجرات الحيوانات، وحتى أوراق الأشجار - ففي كل ربيع، ترفع هذه الأوراق الكتلة الحيوية عالياً فوق سطح الأرض، ثم تُسقطها مرة أخرى في الخريف، وفقًا لجامعة أوبورن.

كيف يُبطئ القمر دوران الأرض؟
عند النظر إلى تاريخ الأرض بكامله، يتضح أن ذوبان الجليد وتقلبات اللب لا يُحدثان فرقًا يُذكر. فآثارهما تتضاءل أمام قوة ثابتة واحدة: القمر.
يجذب القمر الأرض بقوة جاذبيته، مُرسلًا أمواج المحيطات لتصطدم بالجرف القاري يومًا بعد يوم، وقد أدى هذا الاحتكاك المدّي المستمر إلى إبطاء دوران كوكبنا منذ تكوّن القمر قبل حوالي 4.5 مليار سنة.
لولا حقيقة أن الشمس ستبتلع الأرض بعد حوالي 5 مليارات سنة، لكانت الأرض قد أصبحت مقيدة مدّيًا بالقمر وتوقفت عن الدوران.
لعقود، اعتقد العلماء أن التباطؤ التدريجي سيستمر دون انقطاع. يقول أغنيو لمجلة ديسكفر: "كان الافتراض السائد هو أن الأرض ستدور ببطء متزايد، وأن الأيام ستطول أكثر فأكثر".

لكن بفضل تقلبات اللب الخارجي لكوكبنا، فإننا نتحرك الآن في الاتجاه المعاكس، نحو أيام أقصر. لن يستمر هذا الاتجاه إلى الأبد - فعلى المدى البعيد، ستتغلب قوة المد والجزر - ولكنه يُسبب بالفعل مشاكل في ضبط الوقت العالمي.

هل سنحتاج إلى ثانية كبيسة سالبة؟

أنشأ المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا نظام الثانية الكبيسة عام 1972 لتعويض الفرق بين دوران الأرض اليومي الفعلي وطول "اليوم" كما تقيسه الساعات الذرية: فعندما يختلف الاثنان اختلافًا كبيرًا، أعلنت الهيئة الدولية لدوران الأرض وأنظمة الإسناد أنه قد حان الوقت لإضافة ثانية إضافية.

على مدى العقود الماضية، لم نكن نضيف سوى الثواني، ولم يُعر أحدٌ اهتمامًا يُذكر لإمكانية طرحها. لكن الهيئة المسؤولة عن وضع القواعد في هذا الشأن، وهي المؤتمر العام للأوزان والمقاييس، تشترط أن يتطابق التوقيت العالمي المنسق (كما يُقاس بالساعات الذرية) مع معدل دوران الأرض في حدود ثانية واحدة. إذا استمر الكوكب في التسارع، فسيكون الحل الوحيد هو إضافة ثانية كبيسة سالبة.

يثير هذا الأمر لدى بعض أعضاء مجتمع ضبط الوقت مخاوف تُشبه ذعر عام 2000: ماذا لو لم تكن أنظمتنا الرقمية مُستعدة عند حلول الوقت، وحدث انهيار واسع النطاق في البنية التحتية؟

يقول أغنيو: "إذا حدث خطأ ما، فسيكون شيئًا لم نتوقعه، لأنه لو توقعناه، لكنا تعاملنا معه مُسبقًا".

لتجنب ذلك، من المُرجح أن تُلغي السلطات المُختصة الثواني الكبيسة تمامًا، سواءً كانت موجبة أو سالبة. بحسب المكتب الدولي للأوزان والمقاييس، قد تُعدّل لوائح ضبط الوقت بحلول عام ٢٠٢٧ للسماح بفارق ساعة كاملة بين التوقيت العالمي المنسق ودوران الأرض، وهو ما وصفه أغنيو بأنه "يُؤجل المشكلة فعلياً إلى المستقبل البعيد".

ومهما كانت طريقة حل هذا الخلل الزمني، سيستمر العالم في الدوران، أحياناً أسرع، وأحياناً أبطأ، لكن ليس بدقة الساعة.

المصدر: