原子時計により、一日の長さが延びていることが明らかになった。しかし、科学者たちはまだその理由を把握していない。
気候変動や天候、潮汐に伴う摩擦の影響が、地球の自転に及ぼした影響を説明する要因として考えられる。
地球の一日がさらに長くなれば、前例のない「負のうるう秒」が必要になるかもしれない。専門家によると、インターネットに障害をもたらす可能性がある。
原子時計と精密な天文観測を組み合わせた結果、一日の長さが突然延びていることが明らかになった。科学者たちは理由を把握していない。
これは時刻の管理だけでなく、GPSなど現代の暮らしを支える技術にも重大な影響を及ぼす。
ここ数十年、地球の自転（その速さが一日の長さを決める）は速まっていた。この傾向によって一日は短くなっていた。実際、2022年6月には、私たちは記録を打ち立てた。過去およそ半世紀で最も短い一日だった。
しかし、この記録にもかかわらず、2020年以降、着実に速まっていた自転は不思議なことに減速へと転じた。一日は再び長くなっており、その理由は今のところ謎だ。
携帯電話の時計は一日がちょうど24時間だと示すが、地球が一回転するのに実際にかかる時間はごくわずかに変動する。その変化は数百万年にわたって起きることもあれば、ほぼ瞬時に起きることもある。地震や嵐も影響する場合がある。
実際、一日がきりのよい86,400秒ちょうどになることはめったにない。
絶えず変化する惑星
数百万年にわたり、月が引き起こす潮汐に伴う摩擦の影響で、地球の自転は遅くなってきた。この作用により、一日の長さは1世紀ごとに約2.3ミリ秒延びる。数十億年前、地球の一日はわずか約19時間だった。
過去2万年間は、別の作用が逆方向に働き、地球の自転を速めてきた。最終氷期が終わると、極地の氷床が融けて地表の圧力が低下し、地球のマントルは着実に極へ向かって移動し始めた。
バレエダンサーが腕を体、つまり回転軸に近づけると、回転が速くなる。それと同じように、マントルの質量が地球の自転軸に近づくと、地球の自転速度は増す。この作用によって、一日の長さは1世紀ごとに約0.6ミリ秒短くなる。
数十年、あるいはそれ以上の期間では、地球の内部と地表のつながりも影響する。大地震は一日の長さを変えることがあるが、通常その変化は小さい。たとえば、2011年に日本で発生したマグニチュード8.9の東北地方太平洋沖地震は、地球の自転をごくわずかに速めたと考えられている。その変化は1.8マイクロ秒だった。
こうした大規模な変化に加え、より短い期間では、天候や気候も地球の自転に大きな影響を及ぼし、両方向への変動を引き起こす。
半月周期および月周期の潮汐は地球上の質量を移動させ、一日の長さをどちらの方向にも最大1ミリ秒変化させる。潮汐による変動は確認できる。一日の長さの記録には、最長18.6年の期間にわたる変動が見られる。大気の動きは特に大きな影響を及ぼし、海流も関係する。季節的な積雪や降雨、地下水の汲み上げも、さらに変化をもたらす。
なぜ地球の自転は突然遅くなっているのか？
1960年代、世界各地の電波望遠鏡の運用者が、クエーサーなどの天体を同時に観測する手法を考案し始めて以来、地球の自転速度を非常に精密に推定できるようになった。
こうした推定値を原子時計と比較したところ、ここ数年、一日の長さが一見するとますます短くなっていることが明らかになった。
しかし、潮汐や季節的な影響で起きるとわかっている自転速度の変動を取り除くと、驚くべきことが見えてくる。地球は2022年6月29日に最短の一日を記録したものの、長期的な傾向は2020年以降、短縮から延長へと転じたようだ。この変化は過去50年間で前例がない。
この変化の理由は明らかでない。天候システムの変化が原因かもしれない。ラニーニャ現象が連続して発生したが、過去にも起きている。氷床の融解が加速した可能性もあるが、近年の融解速度は安定しており、大きく逸脱してはいない。トンガの大規模な火山噴火が、大量の水を大気中に放出したことと関係があるのだろうか？噴火は2022年1月だったため、その可能性は低い。
科学者たちは、この最近の謎めいた地球の自転速度の変化が、「チャンドラー・ウォブル」と呼ばれる現象に関係しているのではないかと推測している。これは地球の自転軸に起きる小さな揺れで、周期は約430日だ。電波望遠鏡の観測によると、近年この揺れも小さくなっており、両者は関連している可能性がある。
もう一つの可能性として、地球の内外で特に何かが変化したわけではない、という見方もある。長期的な潮汐の影響が、ほかの周期的な作用と並行して働き、一時的に地球の自転速度を変化させているだけかもしれない。これは妥当な見方だと私たちは考えている。
「負のうるう秒」は必要になるのか？
地球の自転速度を正確に把握することは、さまざまな用途に不可欠だ。GPSなどのナビゲーションシステムは、それがなければ機能しない。また、地球との時刻のずれを防ぐため、計時機関は数年ごとに公式の時刻系へうるう秒を挿入している。
地球の一日がさらに長くなれば、「負のうるう秒」を導入する必要が生じるかもしれない。これは前例のないことであり、インターネットに障害をもたらす可能性がある。
現時点で、負のうるう秒が必要になる可能性は低いと考えられている。ひとまず、少なくとも当面の間、私たちには毎日数ミリ秒の余裕が増えたという知らせを歓迎しよう。
