Сдвиги в атмосферной циркуляции и рост углового момента из‑за антропогенного потепления: влияние на вращение Земли

Почему длина суток тихо меняется

Мы привыкли считать сутки фиксированными 24 часами, установленными ровным вращением планеты. Но вращение Земли постоянно меняется едва заметно, и новое исследование показывает, что вызванное человеком изменение климата теперь становится частью этой истории. Перестраивая глобальные ветровые структуры и распределение воздуха по планете, потепление слегка замедляет вращение Земли и измеримо удлиняет сутки.

Как воздух и планета делят космический момент

Земля и её атмосфера ведут себя как связанная система вращающихся частей. Твёрдая планета содержит большую часть массы, но движущийся воздух также несёт вращательное «импульс», известный как угловой момент. Когда атмосфера ускоряется, твёрдая Земля должна замедлиться, чтобы сохранить общий момент системы — как фигурист, который, разведя руки, снижает скорость вращения. Авторы сосредотачиваются на том, как долгосрочное изменение климата меняет этот тонкий обмен и что это значит для точной длины суток.

Усиление высоких ветров и смещение климатических поясов

Используя большие наборы моделирований из трёх современных климатических моделей при сценарии с высокими выбросами до 2100 года, исследование отслеживает, как потепление перестраивает глобальные воздушные течения. По мере нагрева планеты тропическая циркуляция, известная как ячейка Хэдли, расширяется к полюсам, а струйные течения на больших высотах в субтропиках усиливаются. Одновременно привычные поверхностные пассаты в тропиках ослабевают. Эти изменения смещают большую часть движения атмосферы в быстрые высокие западные ветры, огибающие планету. Поскольку эти ветры движутся в том же направлении, что и вращение Земли, они увеличивают долю атмосферы в её угловом моменте.

Утяжеление воздушных поясов и рост областей высокого давления

Команда также изучает, как масса воздуха — её вес, отражённый в давлении на поверхности — перераспределяется по планете. Потепление усиливает крупные области высокого давления, особенно в субтропиках около 30 градусов северной и южной широты. Это размещает больше атмосферной массы дальше от оси вращения Земли, добавляя ещё один, хотя и меньший, вклад в угловой момент атмосферы. Хотя этот эффект, связанный с массой, слабее, чем вклад от ускорения ветров, оба действия направлены одинаково: они помогают воздуху раскручиваться, в то время как твёрдая Земля замедляется.

Ослабление сцепления между воздухом и землёй

Обычно горы и поверхностное трение помогают планете и атмосфере обмениваться моментом. Различия давлений по большим хребтам, таким как Гималаи или Анды, воздействуют на твёрдую Землю, а поверхностные ветры трутся о грунт, делясь вращением. Моделирования показывают, что при продолжающемся потеплении эти обмены ослабевают. Силы давления через горные цепи становятся более выровненными таким образом, что они противостоят вращению Земли, а тропические поверхностные ветры, которые раньше передавали момент планете, теряют силу. В результате атмосфера удерживает больше своего углового момента вместо того, чтобы возвращать его земле.

Насколько станут длиннее сутки

Сложив эти факторы, авторы переводят изменения в атмосферном вращении в изменения длины суток. Во всех трёх ансамблях климатических моделей они находят, что при увеличении глобальной температуры на один градус Цельсия сутки удлиняются примерно на одну десятую миллисекунды. К концу XXI века влияние этих атмосферных изменений может добавить примерно 10–18% к долгосрочному замедлению вращения Земли, которое обычно приписывают приливному воздействию Луны. В повседневной жизни это дополнительная доля миллисекунды в сутки останется незаметной. Но для точного хронометража и для учёных, изучающих глубокую структуру Земли, это сигнал о том, что вызванное человеком изменение климата теперь достигает вплоть до временных характеристик вращения планеты.

Цитирование: Satpathy, S.S., Franzke, C.L.E., Yuan, N. et al. Anthropogenic warming-driven atmospheric circulation shifts and angular momentum increase: influence on the Earth’s rotation. npj Clim Atmos Sci 9, 101 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01382-z

Ключевые слова: Вращение Земли, атмосферная циркуляция, изменение климата, длина суток, угловой момент