Продолжительность земных суток не является абсолютно постоянной и может меняться на несколько миллисекунд. Такие колебания связаны с изменениями вращения глубинных слоёв планеты, которые физики способны фиксировать.
Около 30 лет учёные знают, что жидкое ядро Земли вращается с неодинаковой скоростью. В течение нескольких десятилетий оно может постепенно ускоряться, а затем на протяжении следующих десятилетий замедляться. Эти процессы удалось связать с изменениями магнитного поля планеты.
Мантия — каменный слой толщиной примерно 3 тыс. километров, включающий земную кору, — реагирует на движение ядра в обратном направлении. Когда ядро ускоряется, мантия немного замедляется, а при замедлении ядра её вращение становится быстрее. Такой обмен моментом вращения необходим для сохранения общего углового момента Земли.
Возможное объяснение этого механизма предложили аспирант-физик Университета Альберты Хуэйфэн Чжан и профессор Матьё Дюмберри. Их исследование, опубликованное 23 сентября в журнале Nature, показывает, что небольшие изменения скорости вращения твёрдого внутреннего ядра способны создавать так называемый гравитационный момент.
Внутреннее ядро не имеет идеально сферической формы, поэтому его движение может гравитационно взаимодействовать с неоднородным распределением массы в мантии. Это воздействие слегка меняет скорость вращения мантии и тем самым влияет на продолжительность суток. Одновременно на границе ядра и мантии действует другой механизм — момент на границе ядра и мантии, связанный с трением и электромагнитным сопротивлением.
По данным исследователей, наблюдаемые колебания длительности суток возникают из-за тонкого баланса между гравитационным моментом и сопротивлением на границе ядра и мантии. Работа также указывает, что внутреннее ядро может «вязко деформироваться» примерно за 10 лет. Это означает, что самые глубокие слои Земли способны менять форму и реагировать на воздействие сил динамичнее, чем можно было бы ожидать от твёрдого вещества.