Загадочная аномалия вращения Земли не даёт покоя учёным

Это очень древние породы на западе Австралии, им 2,5 миллиарда лет. Они были погружены в океан, и отчётливо заметные полосы — это осадок, который раз за разом наслаивался: вода с отливом каждый раз уносила с собой вещество с суши. Так вот, по таким слоям геологи могут вычислить продолжительность суток в данный период. Есть даже целая специальная наука, которая этим занимается, — циклостратиграфия.

И сопоставление "полос" разных таких древних пород уже давно привело учёных к удивительному выводу: приблизительно с двух миллиардов лет назад и вплоть до одного миллиарда лет назад сутки как бы "зависли" на уровне 19-часовой продолжительности. И было не очень понятно, за счёт чего же они так зависли.

Кстати, этот период — 2–1 миллиард лет назад — известен как "скучный миллиард" в истории планеты, потому что тогда, в общем-то, не происходило практически ничего интересного: ни глобальных оледенений, ни сколько-нибудь заметной тектонической деятельности. А если говорить о жизни, то были разве только микроскопические одноклеточные водоросли и столь же примитивные первые грибы. Многоклеточных, судя по всему, ещё не было. По крайней мере, пока не удаётся найти какие-то достоверные подтверждения, что они тогда были. Одним словом, тоска. Застой какой-то.

В целом вращение Земли вокруг своей оси напрямую связано с наличием у неё Луны. Луна имеется у Земли почти с самого начала, с зарождения Солнечной системы, она появилась больше четырёх миллиардов лет назад, и все эти четыре миллиарда лет она понемногу удаляется от нас и при этом понемногу нас (Землю) замедляет. Только в разные периоды она удалялась с разной скоростью. К примеру, сейчас скорость этого удаления составляет 3,8 сантиметра в год, а вот, скажем, три миллиарда лет назад она улетала почти на семь сантиметров ежегодно. И что интересно: в тот самый "скучный миллиард" она как бы притормозила удаляться и надолго осталась на расстоянии что-то около 350 тысяч километров от Земли (сейчас — в среднем 384 тысячи). То есть она всё равно уходила, но всего лишь на полсантиметра в год, даже чуть поменьше. Соответственно, одновременно с этим, можно сказать, перестала увеличиваться продолжительность земных суток, то есть планета перестала замедляться.

Дело в том, что, как вполне понятно, планета делает оборот вокруг самой себя (вокруг своей оси) гораздо быстрее, чем вокруг неё успевает обернуться Луна. Земля вокруг оси прокручивается за сутки, Луне на один круг вокруг неё нужно 27 дней. И, что тоже хорошо известно, Луна своим притяжением тянет к себе Мировой океан, вызывает приливы. Океан как бы приподнимается к Луне, и это водяное возвышение тянется за ней по мере её движения. Но поскольку Земля кружится намного быстрее, чем Луна движется по орбите, то планета успевает немножко как бы унести свой приподнятый океан вперёд, водяное возвышение как бы обгоняет саму Луну, получается что-то вроде телеги впереди лошади.

И от этого получается два "взаимных" эффекта. С одной стороны, Луна тянет к себе всё время убегающий вперёд неё приливный "горб" и тем самым тормозит океан и саму Землю. А с другой стороны, что удивительно, эта убежавшая вперёд телега тоже притягивает к себе Луну, тащит её за собой, заставляя её лететь по орбите быстрее. А общий "баллистический" закон в космосе таков, что чем быстрее что-то летит по орбите, тем выше приподнимается эта орбита. Чтобы приподнять МКС, надо включить двигатели и ускорить станцию. Поэтому ускоряющаяся Луна тоже поднимается, её орбита понемногу становится выше и выше. Итого, как результат взаимодействия Земли и Луны, мы получаем, во-первых, замедление вращения Земли вокруг своей оси и, во-вторых, ускорение движения Луны по орбите и удаление её от Земли.

И теперь вернёмся в эру скучного миллиарда.

Здесь есть явление, очень малоизвестное по сравнению с влиянием Луны на приливы и отливы. Оно называется солнечный атмосферный прилив. Суть в том, что Солнце нагревает атмосферу, расширяет её и создаёт воздушный приливный горб по тому же принципу, что и Луна делает океанский горб. Только Солнце создаёт это в основном не за счёт гравитации, а за счёт нагрева. И этот воздушный горб хоть и не такой массивный, как водяной, он всё-таки тоже оказывает некоторое тянущее воздействие. Причём воздействие это — противоположно лунному: Луна замедляет Землю, а Солнце, наоборот, её ускоряет. Сейчас, конечно, это солнечное ускорение нашей планеты слишком слабое, чтобы тягаться с её лунным замедлением, но учёные пришли к выводу, что в то скучное время именно оно сыграло свою роль.

И роль оно сыграло потому, что перед этим скучным временем случилась знаменитая Великая кислородная катастрофа: до этого, считай, бескислородная атмосфера внезапно стала обильно кислородной. Полагают, тогда так размножились выделяющие кислород цианобактерии, что от этого массово погибло всё, что не умело дышать кислородом. Так вот, вместе с кислородом атмосфера тогда приобрела и озон — это его химический родственник — и оделась в озоновый слой. А озоновый слой самоотверженно принимает на себя солнечную энергию. Как следствие, с таким одеялом атмосфера получается внушительнее, нагревается и расширяется она больше, и атмосферный приливный горб от этого тоже вырос.

А меж тем Луна в те времена, оказывается, влияла на Землю не так сильно, как сейчас, хоть и была она ближе. И всё потому, что Земля вращалась быстрее, чем сейчас, и центробежная сила этого вращения противодействовала гравитации. И в том числе снижала эффект притяжения Луны.

Поэтому учёные пришли к такому мнению, что солнечные атмосферные приливы и лунные океанические тогда надолго уравновесили друг друга. А потом, видимо, Луна понемногу всё-таки стала "перевешивать" и снова запустила процесс замедления Земли, а значит, и увеличения продолжительности суток. Стоит отметить, что эти астрономические метаморфозы считают очень важными в истории эволюции жизни на Земле. К примеру, есть версия, что именно из-за короткого светового дня в тот "скучный миллиард" лет и не было никакой сложной жизни. Эта эра закончилась, сутки стали дольше, и через какие-то 500 миллионов лет — знаменитый Кембрийский взрыв, невероятный всплеск разнообразия и "повышенной сложности" земных обитателей.