На uCrazy 13 лет 4 месяца
Секунда координации. What If?
Постоянно, по причине того, что вращение Земли замедляется, приходится добавлять секунду координации*. Могли бы мы ускорить вращение Земли так, чтобы она нам больше не понадобилась?
— Антон (Берлин, Германия)
Вращение Земли замедляется. Это раздражает.
Раздражает в том числе и потому, что стандарты времени из-за этого становятся все сложнее. У нас и так слишком много временных стандартов, включая:
TAI — отслеживается по атомным часам, которые игнорируют всё движение Земли.
UT0 и UT1 — основано на точном измерении вращения Земли.
GPS — стандарт времени, используемый в спутниках GPS**
UTC — стандарт, используемый в компьютерной индустрии, который похож на TAI, но с учётом секунд координации для синхронизации с Землёй
TDT, TBT, TCB и TCG — что гораздо хуже.
Все эти стандарты обеспечивают головную боль, в основном для программистов. Например, время на часах в GPS на смартфоне отличается на 16 секунд от времени по системным часам в телефоне. Это происходит потому, что системные часы используют Универсальное Координированое Время (у которого есть секунды координации), а GPS — нет. Они были синхронизированы в январе 1980 года и, вероятно, более никогда не будут синхронизированы снова.
Полмиллиарда лет назад (тогда Земле было 4 миллиарда лет, а не 4,5) сутки длились не 24 часа, а 22. День стал длиннее из-за действия приливных сил Луны.
Грубо говоря, приливные силы работают так: Луна делает выпуклости на Земле, но эти выпуклости немного смещены относительно Луны из-за вращения Земли. Гравитация Луны пытается утянуть эти выпуклости за собой, что вызывает крутящий момент, замедляющий вращение Земли:
Странно, но Земля, вообще говоря, не настолько сильно замедляется из-за приливных сил, как можно было бы ожидать. Основной причиной расхождения является то, что во время последнего ледникового периода континенты были оттеснены вниз под весом ледников, и они все еще возвращаются на место. Это вызывает эффект смещения масс к полюсам, ближе к оси вращения:
Это заставляет нас вращаться быстрее, ну или, по крайней мере, позволяет замедляться не так быстро.
На данный момент каждый день на 0.8 миллисекунд длиннее, чем 86 000 секунд, и необходимо это компенсировать, добавляя секунды координации.
И эта разница колеблется со временем и зависит от погоды и других эффектов (она была немного сокращена в 1990х), хотя в долгосрочной перспективе она однозначно будет увеличиваться по мере того, как Земля замедляется.
И если мы хотим избавиться от координационных секунд, нам нужно заставить Землю вращаться с более постоянной частотой. Это значит, что нам нужно ускорять Землю и сокращать каждый день на 0.8 миллисекунд.
Это серьёзная проблема. Вот несколько способов, которые не будут работать:
Вращение против часовой стрелки на стуле. Это временно изменит скорость вращения Земли, но недостаточно, чтобы это имело значение..
Установка ракетных двигателей на экваторе. Это не будет работать, поскольку выхлопы уйдут в атмосферу, что перенесёт силу обратно на Землю из-за сопротивления воздуха — это как заставить велосипед двигаться вперёд, толкая его за ручки руля. Если бы двигатели каким-то образом были закреплены над атмосферой, они были бы в состоянии замедлить Землю, но не настолько, чтобы достигнуть нашей цели.
Вызывать большие землетрясения. Это может изменять продолжительность дня, но даже такие землетрясения не будут достаточно мощными, чтобы что-то изменить.
В конце концов, остаётся только одно решение — влететь в Землю астероидом.
При наличии достаточного времени мы могли бы отправить космический корабль (с капитаном в лице анти-Брюса Уиллиса), чтобы совершать повторяющиеся облёты кометы. Через некоторое время гравитационное возмущение смогло бы перенаправить комету на такой курс, чтобы она столкнулась с Землёй. Попав по Земле под правильным углом, мы даём ей толчок:
Даже если комета и загорится в атмосфере, её момент переносится к поверхности из-за сопротивления воздуха (это займёт несколько дней). Потребуется примерно десять лет, чтобы ядро синхронизировалось с земной корой, так что нам придётся запланировать расписание бомбардировок тщательнее, чтобы избежать излишнего ускорения.
А вот и плохие новости — чтобы получить достаточный момент, нам придётся ударить по Земле чем-то порядка миллиарда литров камня в секунду (это в семь раз больше, чем объёмный расход воды в Амазонке). Это сводится к примерно шестимильному астероиду — убийце динозавров — каждые два дня. Человечество — и жизнь в принципе — не выдержит эту бомбардировку долго.
Как насчёт постоянного потока астероидов поменьше?
Если астероид B-612 из "Маленького принца" четырёх метров диаметром и сделан из камня, нам понадобится в среднем около пятидесяти тысяч их, входящих в атмосферу каждую секунду, чтобы держать давление.
К сожалению, устойчивый метеоритный дождь с больших высот принесёт в атмосферу столько же энергии, сколько дали бы ежедневные колоссальные удары, и итоговая дань смерти будет та же самая. Семь миллиардов человек плюс четыре миллиона Маленьких принцев в день.
Но, по крайней мере, мы можем перестать беспокоиться о секундах координации.
___________
* - Секунда координации-
** - GPS — время основанное на атомных часах расположенных на спутниках и на наземных пунктах управления системы глобального позиционирования. Время GPS было синхронизировано в 00:00 6 января 1980 года.
Раздражает в том числе и потому, что стандарты времени из-за этого становятся все сложнее. У нас и так слишком много временных стандартов, включая:
TAI — отслеживается по атомным часам, которые игнорируют всё движение Земли.
UT0 и UT1 — основано на точном измерении вращения Земли.
GPS — стандарт времени, используемый в спутниках GPS**
UTC — стандарт, используемый в компьютерной индустрии, который похож на TAI, но с учётом секунд координации для синхронизации с Землёй
TDT, TBT, TCB и TCG — что гораздо хуже.
Все эти стандарты обеспечивают головную боль, в основном для программистов. Например, время на часах в GPS на смартфоне отличается на 16 секунд от времени по системным часам в телефоне. Это происходит потому, что системные часы используют Универсальное Координированое Время (у которого есть секунды координации), а GPS — нет. Они были синхронизированы в январе 1980 года и, вероятно, более никогда не будут синхронизированы снова.
Полмиллиарда лет назад (тогда Земле было 4 миллиарда лет, а не 4,5) сутки длились не 24 часа, а 22. День стал длиннее из-за действия приливных сил Луны.
Грубо говоря, приливные силы работают так: Луна делает выпуклости на Земле, но эти выпуклости немного смещены относительно Луны из-за вращения Земли. Гравитация Луны пытается утянуть эти выпуклости за собой, что вызывает крутящий момент, замедляющий вращение Земли:
Странно, но Земля, вообще говоря, не настолько сильно замедляется из-за приливных сил, как можно было бы ожидать. Основной причиной расхождения является то, что во время последнего ледникового периода континенты были оттеснены вниз под весом ледников, и они все еще возвращаются на место. Это вызывает эффект смещения масс к полюсам, ближе к оси вращения:
Это заставляет нас вращаться быстрее, ну или, по крайней мере, позволяет замедляться не так быстро.
На данный момент каждый день на 0.8 миллисекунд длиннее, чем 86 000 секунд, и необходимо это компенсировать, добавляя секунды координации.
И эта разница колеблется со временем и зависит от погоды и других эффектов (она была немного сокращена в 1990х), хотя в долгосрочной перспективе она однозначно будет увеличиваться по мере того, как Земля замедляется.
И если мы хотим избавиться от координационных секунд, нам нужно заставить Землю вращаться с более постоянной частотой. Это значит, что нам нужно ускорять Землю и сокращать каждый день на 0.8 миллисекунд.
Это серьёзная проблема. Вот несколько способов, которые не будут работать:
Вращение против часовой стрелки на стуле. Это временно изменит скорость вращения Земли, но недостаточно, чтобы это имело значение..
Установка ракетных двигателей на экваторе. Это не будет работать, поскольку выхлопы уйдут в атмосферу, что перенесёт силу обратно на Землю из-за сопротивления воздуха — это как заставить велосипед двигаться вперёд, толкая его за ручки руля. Если бы двигатели каким-то образом были закреплены над атмосферой, они были бы в состоянии замедлить Землю, но не настолько, чтобы достигнуть нашей цели.
Вызывать большие землетрясения. Это может изменять продолжительность дня, но даже такие землетрясения не будут достаточно мощными, чтобы что-то изменить.
В конце концов, остаётся только одно решение — влететь в Землю астероидом.
При наличии достаточного времени мы могли бы отправить космический корабль (с капитаном в лице анти-Брюса Уиллиса), чтобы совершать повторяющиеся облёты кометы. Через некоторое время гравитационное возмущение смогло бы перенаправить комету на такой курс, чтобы она столкнулась с Землёй. Попав по Земле под правильным углом, мы даём ей толчок:
Даже если комета и загорится в атмосфере, её момент переносится к поверхности из-за сопротивления воздуха (это займёт несколько дней). Потребуется примерно десять лет, чтобы ядро синхронизировалось с земной корой, так что нам придётся запланировать расписание бомбардировок тщательнее, чтобы избежать излишнего ускорения.
А вот и плохие новости — чтобы получить достаточный момент, нам придётся ударить по Земле чем-то порядка миллиарда литров камня в секунду (это в семь раз больше, чем объёмный расход воды в Амазонке). Это сводится к примерно шестимильному астероиду — убийце динозавров — каждые два дня. Человечество — и жизнь в принципе — не выдержит эту бомбардировку долго.
Как насчёт постоянного потока астероидов поменьше?
Если астероид B-612 из "Маленького принца" четырёх метров диаметром и сделан из камня, нам понадобится в среднем около пятидесяти тысяч их, входящих в атмосферу каждую секунду, чтобы держать давление.
К сожалению, устойчивый метеоритный дождь с больших высот принесёт в атмосферу столько же энергии, сколько дали бы ежедневные колоссальные удары, и итоговая дань смерти будет та же самая. Семь миллиардов человек плюс четыре миллиона Маленьких принцев в день.
Но, по крайней мере, мы можем перестать беспокоиться о секундах координации.
___________
* - Секунда координации-
** - GPS — время основанное на атомных часах расположенных на спутниках и на наземных пунктах управления системы глобального позиционирования. Время GPS было синхронизировано в 00:00 6 января 1980 года.
Комментарии2
