지구 온난화가 지구의 자전 속도를 늦추고 시간을 유지하는 방법에 영향을 줄 수 있습니다.
ABC 과학 / 작성자: Anna Salleh
17시간 전17시간 전에 게시됨, 12시간 전12시간 전에 업데이트됨
구부러진 지구본 위의 얼음
극지방의 얼음이 녹으면서 지구의 적도에 더 많은 물이 추가되어 지구의 자전 속도가 느려집니다.(Getty Images: Mantas Vidutis – 500px)
간단히 말해서, 지구의 만년설이 녹으면서 행성의 회전 속도가 느려지고 있습니다.
새로운 연구에서는 이것이 행성의 자전을 추적하기 위해 세계의 “UTC” 시간 표준을 조정하는 방법에 영향을 미칠 것이라고 제안합니다.
다음 단계: 당국은 국제 컴퓨터 네트워크에 미칠 수 있는 혼란 때문에 UTC에 대한 조정을 다시 생각하고 있습니다.
새로운 연구에 따르면, 녹는 극지방 만년설은 우리 시대의 슬픈 징조이지만, 전 세계 계시원들에게 예상치 못한 구제책을 주었을 수도 있다고 합니다.
수십 년 동안 전문가들은 원자시계에 의해 설정된 정확한 시간과 다소 신뢰할 수 없는 지구 회전 속도를 조화시키려고 노력해 왔습니다.
1972년 이래로 당국은 “조석 마찰”이라고 알려진 바다 위의 달의 인력으로 인해 발생하는 지구의 자전 속도 저하를 보상하기 위해 우리의 시간 표준인 UTC(협정 세계시)에 27개의 윤초를 추가했습니다. “.
UTC를 지구의 자전과 보조를 맞추는 것은 무엇보다도 아침의 특정 시간에 태양이 떠오를 것으로 예상할 수 있다는 것을 의미하며, 천문학자들은 망원경이 하늘의 특정 부분을 언제 가리킬지 쉽게 알아낼 수 있습니다.
그러나 윤초 추가는 단 6개월 전에 불규칙한 간격으로 발생하므로 전력망에서 금융 시장, 위성에서 소셜 미디어 네트워크에 이르기까지 글로벌 기술 시스템에 골치 아픈 문제를 야기합니다.
지구 궤도를 도는 위성
일부 위성은 탑재된 원자시계에 의존하기 때문에 윤초를 추가하면 위성이 실패할 수 있다고 전문가들은 말합니다.(Getty Images: Ocelote)
그러나 최근 지구의 회전 속도가 빨라지면서 UTC에 1초를 추가하는 대신 1초를 제거해야 할 수도 있다는 제안이 나왔습니다.
이로 인해 컴퓨터가 이 “음의 윤초”에 제대로 대처하지 못하고 글로벌 시스템에 전례 없는 혼란이 발생할 수 있다는 우려가 널리 퍼졌습니다.
하지만 만약 이 두려운 음의 윤초가 단지 몇 년만이라도 연기된다면 어떨까요?
네이처(Nature) 저널에 발표된 새로운 연구에 따르면 지구의 자전 속도를 늦추는 지구의 만년설이 녹으면서 그러한 지연이 발생할 수 있다고 합니다.
녹는 얼음이 지구의 회전에 브레이크를 걸다
캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스의 지구물리학 교수인 던컨 애그뉴(Duncan Agnew)는 지구 자전 속도에 영향을 미치는 모든 요인을 모델링하기 시작했습니다.
어떤 요인은 지구가 더 빠르게 회전하게 하고 다른 요인은 지구를 느리게 회전하게 하며, 그 순 효과는 행성이 회전하는 속도를 설명해야 합니다.
Agnew 교수는 “이것은 거의 장부를 기록하는 연습과 같습니다”라고 말했습니다.
그의 연구는 최근 지구 자전 속도가 빨라지는 것이 지구의 액체 핵의 변화 때문이라는 생각에 무게를 더해줍니다.
한편, 그는 조수 마찰 외에도 지구의 자전을 늦추는 또 다른 요인이 주로 그린란드 만년설뿐만 아니라 남극 대륙에서 발생하는 극지 녹는 속도의 증가라는 사실을 발견했습니다.
그는 “가장 흥미로운 결과였다”고 말했다.
“지구 온난화는…지구 전체의 회전을 변화시키는 것입니다.”
그러면 어떻게 작동하나요?
극지방의 얼음이 녹으면서 적도 쪽으로 더 많은 물이 흐르게 되는데, 그 충격은 마치 피겨스케이팅 선수가 팔다리를 뻗어 속도를 늦추는 것과 같다.
속도가 느려지는 것은 각운동량 보존이라는 회전 시스템의 특성 때문입니다.
애그뉴 교수는 “지구의 모양이 변하기 때문에 자전도 달라지게 된다”고 말했다.
팔과 다리를 쭉 뻗은 피겨 스케이터
회전하는 스케이터가 팔과 다리를 밖으로 내밀면 회전 속도가 느려집니다. 이 물리적 현상은 녹는 만년설이 어떻게 지구의 자전 속도를 늦추는지 설명합니다.(Getty Images: simonkr)
그는 지구가 원자 시계보다 먼저 회전하고 있다는 사실을 발견했으며, 두 시간을 서로 1초 간격으로 유지하려면 결국 UTC에서 윤초를 제거해야 합니다.
그러나 Agnew 교수는 또한 지구의 녹는 극지방 얼음의 영향으로 이 음의 윤초의 필요성이 3년 연기되었다는 사실을 발견했습니다.
그의 모델링에 따르면 UTC에서 2026년이 아닌 2029년에 두 번째 1초를 제거해야 합니다.
“지난 30년 동안 지구 온난화가 발생하지 않았다면 우리는 이미 음의 윤초에 매우 가까워졌을 것입니다.”
음의 윤초의 유령
윤초로 UTC를 조정하는 관행은 인터넷이 등장하기 이전부터 시행되었습니다.
70년대에는 천체 항법을 위해 UTC가 지구의 자전 주기와 일치하는 것이 중요했다고 프랑스 국제 측정국(BIPM)에서 UTC를 담당하고 있는 Patrizia Tavella는 말했습니다.
그러나 GPS와 원자 시간에 의존하는 정밀 기술의 출현 이후 UTC를 조정하는 것이 더 큰 골칫거리가 되었습니다.
윤초를 추가하면 다음을 포함하여 광범위한 영향을 미치는 컴퓨터 결함이 발생합니다.
2012년에는 소셜 미디어 사이트 Reddit 및 Qantas 서버가 중단되었고 2017년에는 웹 서비스 회사인 Cloudflare가 중단되었습니다.
컴퓨터 단말기 위에 디지털 시간 표시가 있는 대형 시계
시드니 국립측정연구소(National Measurement Institute)에 있는 원자시계. UTC는 초를 정의하기 위해 원자 내의 진동에 의존하는 전 세계 약 450개 원자시계의 데이터를 사용합니다.(제공: 국립측정연구소)
Meta 및 Google과 같은 회사가 서로 다른 접근 방식을 취하면서 조직이 UTC 변경 사항에 적응하는 방법에 대한 표준화도 거의 없습니다.
Tavella 박사는 “윤초가 있는 날이 언제인지에 대해 큰 혼란을 야기하는 모든 것”이라고 말했습니다.
1초를 빼면 전례 없는 문제가 발생할 수 있습니다.
“음의 윤초는 구현된 적이 없습니다.
“이 경우에 맞게 설계되지 않은 시스템이 있으며 오류의 위험은 확실히 모든 사용자와 계측 전문가의 관심사입니다.”
Tavella 박사는 기후 변화로 인해 음의 윤초의 필요성이 지연되었다는 Agnew 교수의 연구 결과를 환영했습니다.
“확정된다면 UTC의 미래에 대해 연구하고 건전한 결정을 내릴 시간이 더 많기 때문에 좋은 소식이 될 수 있습니다.”
윤초에 대한 국제 지구 회전 및 참조 시스템 서비스 조언
국제 지구 회전 및 참조 시스템 서비스(International Earth Rotation and Reference Systems Service)는 현재 윤초를 발표하여 변경 사항을 6개월 전에 공지합니다.(제공: https://datacenter.iers.org/data/latestVersion/bulletinA.txt)
호주 국립측정연구소(National Measurement Institute)의 Michael Wouters는 Tavella 박사의 우려를 공유했습니다.
그러나 그는 음의 윤초에 필요한 시기를 예측하는 데 확실성이 부족하다는 점을 강조했습니다. 이것이 윤초에 대한 실제 결정이 6개월 후에만 이루어지는 이유입니다.
Wouters 박사는 “[Agnew 교수]는 윤초 시기에 극 융해가 미치는 영향만 살펴보고 지구 회전에 영향을 미치는 다른 과정의 불확실성은 고려하지 않았습니다”라고 말했습니다.
그러나 그는 극 용융이 음의 윤초 추가 요구 사항을 어느 정도 유예할 수 있다는 주요 발견에 동의했습니다.
연구에 따르면 지구 온난화 영향이 어느 정도 도달했는지 보여줍니다.
애그뉴 교수는 자신의 모델이 “가능한 가장 간단한” 추정을 포함하고 있으며 주로 지구 핵의 활동이 “기본적으로 예측 불가능”하기 때문에 “상당히 큰” 오류가 있음을 인정했다고 말했습니다.
이 모든 것에도 불구하고, 지구의 모양과 자전 변화를 연구하는 호주의 한 전문가는 핵심 발견에서 이 연구 결과가 “견고하고” “우아하다”고 묘사했습니다.
태즈매니아 대학의 극지 측지학 교수인 매트 킹은 “지구의 자전 속도와 하루의 길이를 변화시킬 만큼 충분한 얼음이 녹고 있다”고 말했습니다.
“우리는 [녹는 얼음이] 지구가 회전하는 축의 위치도 변경한다는 것을 알고 있습니다.
“이런 심오한 일들이 우리 대부분의 시야 밖에서 일어나고 있지만 그렇다고 그것이 사소하다는 의미는 아닙니다.”
다음에는 어떻게 되나요?
국제 시간 기록 당국은 UTC를 지구의 자전과 너무 밀접하게 묶는 것에서 벗어나는 과정에 있습니다.
2035년까지 그들은 UTC에 대한 조정이 덜 필요하지만 일출 및 일몰 시간과 같은 일상적인 경험에 눈에 띄는 영향을 미치지 않는 새로운 시스템을 갖기를 희망합니다.
그런데 그동안 무슨 일이 일어나는 걸까요?
구름 뒤의 태양은 태즈매니아의 스톰 베이(Storm Bay)에서 일출 동안 주황색과 노란색 빛을 만들어냅니다.
UTC를 어떤 방식으로든 지구의 자전과 연결하면 일출을 아침 이벤트로 유지하는 데 도움이 됩니다.(제공: Chris Blackaby)
Agnew 교수는 전반적인 추세는 지구의 자전이 느려지는 것이며 장기적으로 음의 윤초가 필요할 가능성은 “가능성이 낮습니다”라고 말했습니다.
그는 당국이 이를 도입하는 것을 잊어버리고 조정을 하기 전에 UTC와 지구 자전 속도가 더 많이 달라지도록 허용해야 한다고 말했습니다.
그리고 우리가 원자 시계 시간과 지구의 자전을 연결하는 것을 완전히 포기한다면 어떨까요?
결국에는 꽤 이상한 현상이 나타날 수 있습니다.
한낮의 일출을 보고 싶은 사람이 있나요?
17시간 전에 게시됨17시간 전에 게시됨, 12시간 전에 업데이트됨
Global warming may be slowing Earth’s spin and affecting how we keep time
/ By Anna Salleh
Posted 17h ago17 hours ago, updated 12h ago12 hours ago
- In short: The melting of Earth’s ice caps is slowing the rate at which the planet spins.
- New research suggests this will have implications for how we adjust the world’s “UTC” time standard, to keep track of the planet’s rotation.
- What’s next: Authorities are re-thinking such adjustments to UTC because of the havoc it can play with international computer networks.
Melting polar ice caps are a sad sign of our times, but they may have given global timekeepers an unexpected reprieve, according to new research.
For decades, experts have been trying to reconcile the precise time, as set by atomic clocks, with the somewhat unreliable speed at which the Earth spins.
Since 1972, authorities have added 27 leap seconds to our time standard – UTC, or Co-ordinated Universal Time – to compensate for a slow-down in the Earth’s spin caused largely by the pull of the Moon on the oceans known as “tidal friction”.
Keeping UTC in step with the Earth’s rotation means, among other things, that we can expect the Sun to come up at a particular time in the morning, and astronomers can easily work out when to point their telescopes at a particular part of the sky.
But the addition of leap seconds happens at irregular intervals, with just six months’ notice, causing a headache for global technology systems – from power grids to financial markets, and from satellites to social media networks.
Recently however, Earth’s spin has sped up suggesting we might need to remove a second from UTC, rather than add one to it.
This has caused widespread concern that computers might not cope well with this “negative leap second” and there could be unprecedented disruption to global systems.
But what if this dreaded negative leap second was postponed – even for just a few years?
A new study, published in the journal Nature, suggests we may well get such a delay from the melting of Earth’s ice caps, which are having a slowing effect on the planet’s rotation.
Melting ice putting the brakes on Earth’s spin
Duncan Agnew, a professor of geophysics at the University of California, San Diego, set out to model all the factors impacting the speed of Earth’s rotation.
Some factors cause the Earth to spin faster, others cause it to slow down, and their net effect should explain the speed the planet spins at.
“It’s almost a book-keeping exercise,” Professor Agnew said.
His work adds weight to the idea the recent speeding up of Earth’s rotation is due to changes in the Earth’s liquid core.
On the other hand, apart from tidal friction, he found another factor slowing the Earth’s spin was the increased rate of polar melting, mostly from the Greenland ice cap but also from Antarctica.
“That was the most interesting result,” he said.
“Global warming is … changing the rotation of the whole Earth.”
So how does that work?
As polar ice melts, more water flows towards the equator and the impact can be likened to a figure skater who stretches out their arms and legs to slow down.
The slowing is due to a property of spinning systems called conservation of angular momentum.
“Because the shape of the Earth is changing, that causes the rotation to vary,” Professor Agnew said.
He found the Earth was spinning ahead of the atomic clock and this would eventually require a leap second to be removed from UTC, in order to keep the two with a second of each other.
But Professor Agnew also found the impact of the Earth’s melting polar ice has postponed the need for this negative leap second by three years.
According to his modelling, a second will need to be removed from UTC in 2029, rather than 2026.
“If global warming hadn’t occurred over the last 30 years, we’d be very close to a negative leap second already.”
The spectre of the negative leap second
The practice of adjusting UTC with leap seconds was put in place in a time before the internet.
In the ’70s, it was important UTC matched the period of the Earth’s rotation for purposes of celestial navigation, Patrizia Tavella, who is in charge of UTC at France’s Bureau International des Poids et Measures (BIPM), said.
But since the advent of GPS and precise technologies that rely on atomic time, adjusting UTC has become a greater headache.
Adding leap seconds has led to computer glitches with widespread effects, including outages on social media site Reddit and Qantas servers in 2012, and web services company Cloudflare in 2017.
There’s also little standardisation around how organisations adjust to UTC changes, with companies like Meta and Google taking different approaches.
“All that creates a great confusion on what time it is on the day of the leap seconds,” Dr Tavella said.
Subtracting a second could cause unprecedented problems.
“A negative leap second has never been implemented.
“There are systems which have not been designed for this case, and the risk of failure is surely a concern for all the users and the metrologists.”
Dr Tavella welcomed Professor Agnew’s findings that climate change has delayed the need for a negative leap second.
“If confirmed, it can be good news, as we have more time to study and take a sound decision on the future of the UTC.”
Michael Wouters from Australia’s National Measurement Institute shared Dr Tavella’s concerns.
But he emphasised the lack of certainty in predicting the required timing for negative leap seconds – which is why actual decisions about leap seconds are only made six months out.
“[Professor Agnew] really only looks at the effect of the polar melting on the timing of a leap second … and does not consider uncertainties in the other processes that affect Earth rotation,” Dr Wouters said.
But he agreed with the key finding that polar melting may give some reprieve on the requirement for addition of a negative leap second.
Studies shows reach of of global warming impact
Professor Agnew said his model involved the “simplest possible” extrapolation and acknowledged there was a “fairly large” amount of error, due mainly to the activity of the Earth’s core being “fundamentally unpredictable”.
Despite all this, an Australian expert in the study of the Earth’s changing shape and rotation described the work as “robust” and “elegant” in its key finding.
“Enough ice is melting to change Earth’s rotation rate and so our length of day,” Matt King, a professor of polar geodesy at the University of Tasmania, said.
“We know [melting ice] also changes the location of the axis upon which Earth spins.
“These are profound things are happening outside the sight of most of us, but that doesn’t mean they are trivial.”
What happens next?
International time-keeping authorities are in the process of moving away from binding UTC so tightly to the rotation of the Earth.
By 2035 they hope to have a new system that requires fewer adjustments to UTC, but that will have no noticeable effects on our experience of daily things like sunrise and sunset times.
But what happens in the meantime?
Professor Agnew said the overall trend would be for Earth’s rotation to slow, and the need for negative leap seconds in the long-term was “unlikely”.
He said authorities should forget about introducing them and simply allow UTC and the speed of the Earth’s rotation to diverge more before making adjustments.
And what if we gave up entirely on linking atomic clock time with the Earth’s rotation?
Ultimately, it could result in some pretty strange phenomena.
Fancy a midday sunrise anyone?
Posted 17h ago17 hours ago, updated 12h ago
