Gli orologi atomici, combinati con precise misurazioni astronomiche, hanno rivelato che la lunghezza di un giorno si allunga improvvisamente e gli scienziati non sanno perché.
Ciò ha un impatto critico non solo sul nostro cronometraggio, ma anche su cose come il GPS e altre tecnologie che governano la nostra vita moderna.
Negli ultimi decenni, la rotazione della Terra attorno al proprio asse, che determina la durata di un giorno, è andata accelerando. Questa tendenza ha accorciato le nostre giornate; infatti, a giugno 2022 abbiamo stabilito un record per il giorno più corto dell’ultimo mezzo secolo circa.
Ma nonostante questo record, dal 2020 quella costante accelerazione è curiosamente passata a un rallentamento: i giorni si stanno allungando di nuovo e il motivo è finora un mistero.
Mentre gli orologi nei nostri telefoni indicano che ci sono esattamente 24 ore in un giorno, il tempo effettivo impiegato dalla Terra per completare una singola rotazione varia leggermente. Questi cambiamenti si verificano in periodi di milioni di anni quasi istantaneamente: anche i terremoti e gli eventi temporaleschi possono svolgere un ruolo.
Si scopre che un giorno è molto raramente esattamente il numero magico di 86.400 secondi.
Il pianeta in continua evoluzione
Nel corso di milioni di anni, la rotazione terrestre è rallentata a causa degli effetti di attrito associati alle maree guidate dalla Luna. Questo processo aggiunge circa 2,3 millisecondi alla durata di ogni giorno ogni secolo. Alcuni miliardi di anni fa un giorno terrestre durava solo 19 ore.
Negli ultimi 20.000 anni, un altro processo ha funzionato nella direzione opposta, accelerando la rotazione terrestre. Quando l’ultima era glaciale terminò, lo scioglimento delle calotte polari ridusse la pressione superficiale e il mantello terrestre iniziò a muoversi costantemente verso i poli.
Proprio come una ballerina gira più velocemente mentre avvicina le braccia al proprio corpo – l’asse attorno al quale ruotano – così la velocità di rotazione del nostro pianeta aumenta quando questa massa di mantello si avvicina all’asse terrestre. E questo processo si riduce ogni giorno di circa 0,6 millisecondi ogni secolo.
Nel corso di decenni e più, entra in gioco anche la connessione tra l’interno e la superficie della Terra. I terremoti maggiori possono modificare la durata del giorno, anche se normalmente di piccole quantità. Ad esempio, si ritiene che il grande terremoto di Tōhoku del 2011 in Giappone, di magnitudo 8,9, abbia accelerato la rotazione terrestre di 1,8 microsecondi relativamente poco.
Oltre a questi cambiamenti su larga scala, in periodi più brevi il tempo e il clima hanno anche importanti impatti sulla rotazione terrestre, causando variazioni in entrambe le direzioni.
I cicli di marea quindicinale e mensile spostano la massa intorno al pianeta, causando cambiamenti nella lunghezza del giorno fino a un millisecondo in entrambe le direzioni. Possiamo vedere variazioni di marea nei record della lunghezza del giorno su periodi fino a 18,6 anni. Il movimento della nostra atmosfera ha un effetto particolarmente forte e anche le correnti oceaniche svolgono un ruolo. Il manto nevoso stagionale e le precipitazioni, o l’estrazione delle acque sotterranee, alterano ulteriormente le cose.
Perché la Terra sta rallentando improvvisamente?
Dagli anni ’60, quando gli operatori dei radiotelescopi intorno al pianeta iniziarono a escogitare tecniche per osservare simultaneamente oggetti cosmici come i quasar, abbiamo avuto stime molto precise della velocità di rotazione terrestre.
Un confronto tra queste stime e un orologio atomico ha rivelato una lunghezza del giorno apparentemente sempre più breve negli ultimi anni.
Ma c’è una rivelazione sorprendente una volta eliminate le fluttuazioni della velocità di rotazione che sappiamo accadono a causa delle maree e degli effetti stagionali. Nonostante la Terra abbia raggiunto il suo giorno più corto il 29 giugno 2022, la traiettoria a lungo termine sembra essere passata dall’accorciarsi all’allungarsi dal 2020. Questo cambiamento non ha precedenti negli ultimi 50 anni.
Il motivo di questo cambiamento non è chiaro. Potrebbe essere dovuto a cambiamenti nei sistemi meteorologici. Potrebbe essere un aumento dello scioglimento delle calotte glaciali, sebbene queste non si siano discostate enormemente dal loro tasso costante di scioglimento negli ultimi anni. Potrebbe essere correlato all’enorme esplosione del vulcano a Tonga che ha iniettato enormi quantità di acqua nell’atmosfera? Probabilmente no, visto che è avvenuto a gennaio 2022.
Gli scienziati hanno ipotizzato che questo recente e misterioso cambiamento nella velocità di rotazione del pianeta sia correlato a un fenomeno chiamato “Chandler wobble” – una piccola deviazione nell’asse di rotazione terrestre con un periodo di circa 430 giorni. Le osservazioni dei radiotelescopi mostrano anche che l’oscillazione è diminuita negli ultimi anni; i due potrebbero essere collegati.
Un’ultima possibilità, che riteniamo plausibile, è che nulla di specifico sia cambiato all’interno o intorno alla Terra. Potrebbero essere solo effetti di marea a lungo termine che lavorano in parallelo con altri processi periodici per produrre un cambiamento temporaneo nella velocità di rotazione della Terra.
Abbiamo bisogno di un “secondo intercalare negativo”?
La comprensione precisa della velocità di rotazione terrestre è fondamentale per una serie di applicazioni: i sistemi di navigazione come il GPS non funzionerebbero senza di essa. Inoltre, ogni pochi anni i cronometristi inseriscono secondi intercalari nelle nostre scale temporali ufficiali per assicurarsi che non vadano fuori sincronia con il nostro pianeta.
Se la Terra dovesse passare a giorni ancora più lunghi, potremmo aver bisogno di incorporare un “secondo intercalare negativo” – questo sarebbe senza precedenti e potrebbe interrompere Internet.
La necessità di secondi intercalari negativi è considerata improbabile in questo momento. Per ora, possiamo accogliere la notizia che, almeno per un po’, abbiamo tutti qualche millisecondo in più ogni giorno.
Autore
Matt King, Christopher Watson, Università della Tasmania
