myle.vnreview
Writer
Trái Đất đang quay nhanh hơn vào mùa hè này, khiến ngày ngắn hơn một chút và thu hút sự chú ý của các nhà khoa học và những người đo thời gian.
Ngày 10/7 là ngày ngắn nhất trong năm cho đến nay, thiếu mất 1,36 mili giây mới đủ 24 giờ, theo dữ liệu từ Dịch vụ Hệ thống Tham chiếu và Vòng quay Trái Đất Quốc tế và Đài quan sát Hải quân Hoa Kỳ, được tổng hợp bởi timeanddate.com. Những ngày ngắn bất thường hơn nữa sẽ đến vào ngày 22/7 và ngày 5/8, hiện được dự đoán là ngắn hơn 24 giờ lần lượt là 1,34 và 1,25 mili giây.
Độ dài của một ngày là thời gian hành tinh hoàn thành một vòng quay trọn vẹn trên trục của nó — trung bình là 24 giờ hoặc 86.400 giây. Nhưng trên thực tế, mỗi vòng quay hơi bất thường do nhiều yếu tố, chẳng hạn như lực hấp dẫn của Mặt Trăng, sự thay đổi theo mùa của khí quyển và ảnh hưởng của lõi lỏng của Trái Đất. Kết quả là, một vòng quay hoàn chỉnh thường mất ít hơn hoặc nhiều hơn 86.400 giây một chút — một sự chênh lệch chỉ vài mili giây và không ảnh hưởng rõ ràng đến cuộc sống hàng ngày.
Tuy nhiên, về lâu dài, những chênh lệch này có thể ảnh hưởng đến máy tính, vệ tinh và viễn thông, đó là lý do tại sao ngay cả những sai lệch thời gian nhỏ nhất cũng được theo dõi bằng đồng hồ nguyên tử, được giới thiệu vào năm 1955. Một số chuyên gia tin rằng điều này có thể dẫn đến một kịch bản tương tự như sự cố Y2K, vốn đã đe dọa làm tê liệt nền văn minh hiện đại.
Đồng hồ nguyên tử đếm dao động của các nguyên tử được giữ trong buồng chân không bên trong đồng hồ để tính toán 24 giờ với độ chính xác cao nhất. Chúng ta gọi thời gian kết quả là UTC (iờ Phối hợp Quốc tế) dựa trên khoảng 450 đồng hồ nguyên tử và là tiêu chuẩn toàn cầu về đo thời gian, cũng như thời gian mà tất cả điện thoại và máy tính của chúng ta được thiết lập.
Một chiếc đồng hồ nguyên tử trong phòng thí nghiệm thời gian của Viện Vật lý-Kỹ thuật Liên bang Đức (PTB) tại Đức. Các thiết bị này sử dụng tia laser và nguyên tử để tính toán thời gian với độ chính xác cực cao.
Các nhà thiên văn học cũng theo dõi sự tự quay của Trái Đất — ví dụ như sử dụng các vệ tinh kiểm tra vị trí của hành tinh so với các sao cố định — để có thể phát hiện ra những chênh lệch nhỏ giữa thời gian của đồng hồ nguyên tử và thời gian thực tế Trái Đất hoàn thành một vòng quay trọn vẹn. Năm ngoái, vào ngày 5 tháng 7 năm 2024, Trái Đất đã trải qua ngày ngắn nhất từng được ghi nhận kể từ khi đồng hồ nguyên tử ra đời cách đây 65 năm, thiếu mất 1,66 mili giây mới đủ 24 giờ.
"Chúng ta đã thấy xu hướng ngày trôi nhanh hơn một chút kể từ năm 1972", Duncan Agnew, giáo sư danh dự về địa vật lý tại Viện Hải dương học Scripps và là nhà nghiên cứu địa vật lý tại Đại học California, San Diego, cho biết. "Nhưng vẫn có những biến động. Nó thực sự giống như việc theo dõi thị trường chứng khoán vậy. Có những xu hướng dài hạn, rồi cũng có những đỉnh cao và sụp đổ."
Năm 1972, sau nhiều thập kỷ quay tương đối chậm, vòng quay của Trái Đất đã tích tụ độ trễ so với thời gian nguyên tử đến mức Dịch vụ Hệ thống Tham chiếu và Quay Trái Đất Quốc tế (International Earth Rotation and Reference Systems Service) đã yêu cầu bổ sung "giây nhuận" vào giờ UTC. Điều này tương tự như năm nhuận, tức là cứ bốn năm lại thêm một ngày vào tháng Hai để bù đắp cho sự chênh lệch giữa lịch Gregory và thời gian Trái Đất hoàn thành một vòng quỹ đạo quanh Mặt Trời.
Kể từ năm 1972, tổng cộng 27 giây nhuận đã được thêm vào giờ UTC, nhưng tốc độ bổ sung ngày càng chậm lại do Trái Đất tăng tốc; chín giây nhuận đã được thêm vào trong suốt những năm 1970 trong khi không có giây nhuận mới nào được thêm vào kể từ năm 2016.
Năm 2022, Hội nghị Tổng quát về Cân đo (CGPM) đã bỏ phiếu thông qua việc loại bỏ giây nhuận vào năm 2035, nghĩa là chúng ta có thể sẽ không bao giờ thấy thêm một giây nhuận nào nữa vào đồng hồ. Nhưng nếu Trái Đất tiếp tục quay nhanh hơn trong vài năm nữa, theo Agnew, cuối cùng một giây có thể cần phải được loại bỏ khỏi UTC. "Chưa bao giờ có giây nhuận âm", ông nói, "nhưng khả năng có một giây nhuận âm từ nay đến năm 2035 là khoảng 40%."
Điều gì khiến Trái Đất quay nhanh hơn?
Agnew cho biết, những thay đổi ngắn hạn nhất trong vòng quay của Trái Đất đến từ Mặt Trăng và thủy triều, khiến nó quay chậm hơn khi vệ tinh ở trên đường xích đạo và nhanh hơn khi ở độ cao lớn hơn hoặc thấp hơn. Hiệu ứng này kết hợp với thực tế là vào mùa hè, Trái Đất tự nhiên quay nhanh hơn — kết quả của việc khí quyển chậm lại do những thay đổi theo mùa, chẳng hạn như dòng tia di chuyển về phía bắc hoặc phía nam; các định luật vật lý quy định rằng mômen động lượng tổng thể của Trái Đất và khí quyển của nó phải giữ nguyên, do đó tốc độ quay bị mất đi bởi khí quyển sẽ được chính hành tinh này ghi nhận. Tương tự, trong 50 năm qua, lõi lỏng của Trái Đất cũng đang chậm lại, trong khi Trái Đất rắn xung quanh nó lại tăng tốc.
Bằng cách xem xét sự kết hợp của những hiệu ứng này, các nhà khoa học có thể dự đoán liệu một ngày sắp tới có thể đặc biệt ngắn hay không. "Những biến động này có mối tương quan chu kỳ ngắn, nghĩa là nếu Trái Đất quay nhanh hơn vào một ngày, nó cũng có xu hướng quay nhanh hơn vào ngày tiếp theo", Judah Levine, một nhà vật lý và là thành viên của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ trong lĩnh vực thời gian và tần số, cho biết. "Nhưng mối tương quan đó biến mất khi bạn đi vào những khoảng thời gian ngày càng dài hơn. Và khi bạn đến một năm, dự đoán trở nên khá không chắc chắn. Trên thực tế, Dịch vụ Hệ thống Tham chiếu và Vòng quay Trái Đất Quốc tế không dự đoán trước xa hơn một năm."
Tốc độ quay của Trái Đất chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, nhưng Mặt Trăng và thủy triều theo truyền thống đóng vai trò chính.
Mặc dù một ngày ngắn không tạo ra bất kỳ sự khác biệt nào, Levine nói, nhưng xu hướng ngày ngắn hơn gần đây đang làm tăng khả năng xảy ra giây nhuận âm. "Khi hệ thống giây nhuận được định nghĩa vào năm 1972, không ai thực sự nghĩ rằng giây âm sẽ xảy ra", ông lưu ý. “Đó chỉ là một điều được đưa vào tiêu chuẩn vì bạn phải làm cho nó hoàn chỉnh. Mọi người đều cho rằng chỉ cần giây nhuận dương là đủ, nhưng giờ đây, việc ngày ngắn lại khiến (giây nhuận âm) có nguy cơ xảy ra, có thể nói như vậy.”
Viễn cảnh về một giây nhuận âm gây ra lo ngại vì vẫn còn những vấn đề liên quan đến giây nhuận dương sau 50 năm, Levine giải thích. “Vẫn còn những nơi làm sai, làm sai thời điểm, hoặc làm sai số, vân vân. Và đó là với một giây nhuận dương, điều này đã được thực hiện đi thực hiện lại. Có một mối lo ngại lớn hơn nhiều về giây nhuận âm, bởi vì nó chưa bao giờ được kiểm tra, chưa bao giờ được thử nghiệm.”
Bởi vì rất nhiều hệ thống công nghệ cơ bản dựa vào đồng hồ và thời gian để hoạt động, chẳng hạn như viễn thông, giao dịch tài chính, lưới điện và vệ tinh GPS, nên theo Levine, sự xuất hiện của giây nhuận âm có phần tương đồng với sự cố Y2K — khoảnh khắc vào đầu thế kỷ trước, khi thế giới nghĩ rằng một loại ngày tận thế sẽ xảy ra vì máy tính có thể không thể xử lý được định dạng ngày tháng mới, chuyển từ '99' sang '00'.
Vai trò của băng tan
Biến đổi khí hậu cũng là một yếu tố góp phần gây ra vấn đề giây nhuận, nhưng theo một cách đáng ngạc nhiên. Mặc dù sự nóng lên toàn cầu đã gây ra những tác động tiêu cực đáng kể đến Trái Đất, nhưng khi nói đến việc đo thời gian, nó lại có tác dụng chống lại các lực đang làm tăng tốc độ quay của Trái Đất. Một nghiên cứu được Agnew công bố năm ngoái trên tạp chí Nature đã mô tả chi tiết cách băng tan ở Nam Cực và Greenland đang lan rộng ra các đại dương, làm chậm tốc độ quay của Trái Đất — giống như một vận động viên trượt băng xoay người với hai tay giơ lên cao, nhưng sẽ xoay chậm hơn nếu hai tay được gập dọc theo cơ thể.
Quang cảnh sông băng Shoesmith trên đảo Horseshoe ở Nam Cực. Băng tan ở đây và ở Greenland đang ảnh hưởng đến tốc độ quay của Trái Đất.
“Nếu băng đó không tan, nếu chúng ta không bị hiện tượng nóng lên toàn cầu, thì chúng ta đã có một giây nhuận âm, hoặc chúng ta đã rất gần với điều đó rồi”, Agnew nói. Theo NASA, nước tan chảy từ các tảng băng Greenland và Nam Cực là nguyên nhân gây ra một phần ba mực nước biển dâng toàn cầu kể từ năm 1993.
Theo nghiên cứu do Benedikt Soja, trợ lý giáo sư tại khoa Kỹ thuật Xây dựng, Môi trường và Địa tin học thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ tại Zurich, Thụy Sĩ, dẫn đầu, sự dịch chuyển khối lượng của băng tan này không chỉ gây ra những thay đổi về tốc độ quay của Trái Đất mà còn cả trục quay của nó. Nếu sự nóng lên tiếp tục, tác động của nó có thể trở nên nổi trội. “Vào cuối thế kỷ này, trong một kịch bản bi quan (trong đó con người tiếp tục thải ra nhiều khí nhà kính hơn), tác động của biến đổi khí hậu có thể vượt qua tác động của Mặt Trăng, vốn đã thực sự chi phối chuyển động quay của Trái Đất trong vài tỷ năm qua”, Soja nói.
Hiện tại, việc có thêm thời gian chuẩn bị cho hành động là rất hữu ích, xét đến sự bất định của những dự đoán dài hạn về chuyển động quay của Trái Đất. "Tôi nghĩ (tốc độ quay nhanh hơn) vẫn nằm trong giới hạn hợp lý, nên đây có thể là biến động tự nhiên", Soja nói. "Có thể trong vài năm tới, chúng ta lại thấy một tình huống khác, và về lâu dài, chúng ta có thể thấy hành tinh này lại quay chậm lại. Đó là trực giác của tôi, nhưng biết đâu đấy."
Ngày 10/7 là ngày ngắn nhất trong năm cho đến nay, thiếu mất 1,36 mili giây mới đủ 24 giờ, theo dữ liệu từ Dịch vụ Hệ thống Tham chiếu và Vòng quay Trái Đất Quốc tế và Đài quan sát Hải quân Hoa Kỳ, được tổng hợp bởi timeanddate.com. Những ngày ngắn bất thường hơn nữa sẽ đến vào ngày 22/7 và ngày 5/8, hiện được dự đoán là ngắn hơn 24 giờ lần lượt là 1,34 và 1,25 mili giây.
Độ dài của một ngày là thời gian hành tinh hoàn thành một vòng quay trọn vẹn trên trục của nó — trung bình là 24 giờ hoặc 86.400 giây. Nhưng trên thực tế, mỗi vòng quay hơi bất thường do nhiều yếu tố, chẳng hạn như lực hấp dẫn của Mặt Trăng, sự thay đổi theo mùa của khí quyển và ảnh hưởng của lõi lỏng của Trái Đất. Kết quả là, một vòng quay hoàn chỉnh thường mất ít hơn hoặc nhiều hơn 86.400 giây một chút — một sự chênh lệch chỉ vài mili giây và không ảnh hưởng rõ ràng đến cuộc sống hàng ngày.
Tuy nhiên, về lâu dài, những chênh lệch này có thể ảnh hưởng đến máy tính, vệ tinh và viễn thông, đó là lý do tại sao ngay cả những sai lệch thời gian nhỏ nhất cũng được theo dõi bằng đồng hồ nguyên tử, được giới thiệu vào năm 1955. Một số chuyên gia tin rằng điều này có thể dẫn đến một kịch bản tương tự như sự cố Y2K, vốn đã đe dọa làm tê liệt nền văn minh hiện đại.
Đồng hồ nguyên tử đếm dao động của các nguyên tử được giữ trong buồng chân không bên trong đồng hồ để tính toán 24 giờ với độ chính xác cao nhất. Chúng ta gọi thời gian kết quả là UTC (iờ Phối hợp Quốc tế) dựa trên khoảng 450 đồng hồ nguyên tử và là tiêu chuẩn toàn cầu về đo thời gian, cũng như thời gian mà tất cả điện thoại và máy tính của chúng ta được thiết lập.
Một chiếc đồng hồ nguyên tử trong phòng thí nghiệm thời gian của Viện Vật lý-Kỹ thuật Liên bang Đức (PTB) tại Đức. Các thiết bị này sử dụng tia laser và nguyên tử để tính toán thời gian với độ chính xác cực cao.
Các nhà thiên văn học cũng theo dõi sự tự quay của Trái Đất — ví dụ như sử dụng các vệ tinh kiểm tra vị trí của hành tinh so với các sao cố định — để có thể phát hiện ra những chênh lệch nhỏ giữa thời gian của đồng hồ nguyên tử và thời gian thực tế Trái Đất hoàn thành một vòng quay trọn vẹn. Năm ngoái, vào ngày 5 tháng 7 năm 2024, Trái Đất đã trải qua ngày ngắn nhất từng được ghi nhận kể từ khi đồng hồ nguyên tử ra đời cách đây 65 năm, thiếu mất 1,66 mili giây mới đủ 24 giờ.
"Chúng ta đã thấy xu hướng ngày trôi nhanh hơn một chút kể từ năm 1972", Duncan Agnew, giáo sư danh dự về địa vật lý tại Viện Hải dương học Scripps và là nhà nghiên cứu địa vật lý tại Đại học California, San Diego, cho biết. "Nhưng vẫn có những biến động. Nó thực sự giống như việc theo dõi thị trường chứng khoán vậy. Có những xu hướng dài hạn, rồi cũng có những đỉnh cao và sụp đổ."
Năm 1972, sau nhiều thập kỷ quay tương đối chậm, vòng quay của Trái Đất đã tích tụ độ trễ so với thời gian nguyên tử đến mức Dịch vụ Hệ thống Tham chiếu và Quay Trái Đất Quốc tế (International Earth Rotation and Reference Systems Service) đã yêu cầu bổ sung "giây nhuận" vào giờ UTC. Điều này tương tự như năm nhuận, tức là cứ bốn năm lại thêm một ngày vào tháng Hai để bù đắp cho sự chênh lệch giữa lịch Gregory và thời gian Trái Đất hoàn thành một vòng quỹ đạo quanh Mặt Trời.
Kể từ năm 1972, tổng cộng 27 giây nhuận đã được thêm vào giờ UTC, nhưng tốc độ bổ sung ngày càng chậm lại do Trái Đất tăng tốc; chín giây nhuận đã được thêm vào trong suốt những năm 1970 trong khi không có giây nhuận mới nào được thêm vào kể từ năm 2016.
Năm 2022, Hội nghị Tổng quát về Cân đo (CGPM) đã bỏ phiếu thông qua việc loại bỏ giây nhuận vào năm 2035, nghĩa là chúng ta có thể sẽ không bao giờ thấy thêm một giây nhuận nào nữa vào đồng hồ. Nhưng nếu Trái Đất tiếp tục quay nhanh hơn trong vài năm nữa, theo Agnew, cuối cùng một giây có thể cần phải được loại bỏ khỏi UTC. "Chưa bao giờ có giây nhuận âm", ông nói, "nhưng khả năng có một giây nhuận âm từ nay đến năm 2035 là khoảng 40%."
Điều gì khiến Trái Đất quay nhanh hơn?
Agnew cho biết, những thay đổi ngắn hạn nhất trong vòng quay của Trái Đất đến từ Mặt Trăng và thủy triều, khiến nó quay chậm hơn khi vệ tinh ở trên đường xích đạo và nhanh hơn khi ở độ cao lớn hơn hoặc thấp hơn. Hiệu ứng này kết hợp với thực tế là vào mùa hè, Trái Đất tự nhiên quay nhanh hơn — kết quả của việc khí quyển chậm lại do những thay đổi theo mùa, chẳng hạn như dòng tia di chuyển về phía bắc hoặc phía nam; các định luật vật lý quy định rằng mômen động lượng tổng thể của Trái Đất và khí quyển của nó phải giữ nguyên, do đó tốc độ quay bị mất đi bởi khí quyển sẽ được chính hành tinh này ghi nhận. Tương tự, trong 50 năm qua, lõi lỏng của Trái Đất cũng đang chậm lại, trong khi Trái Đất rắn xung quanh nó lại tăng tốc.
Bằng cách xem xét sự kết hợp của những hiệu ứng này, các nhà khoa học có thể dự đoán liệu một ngày sắp tới có thể đặc biệt ngắn hay không. "Những biến động này có mối tương quan chu kỳ ngắn, nghĩa là nếu Trái Đất quay nhanh hơn vào một ngày, nó cũng có xu hướng quay nhanh hơn vào ngày tiếp theo", Judah Levine, một nhà vật lý và là thành viên của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ trong lĩnh vực thời gian và tần số, cho biết. "Nhưng mối tương quan đó biến mất khi bạn đi vào những khoảng thời gian ngày càng dài hơn. Và khi bạn đến một năm, dự đoán trở nên khá không chắc chắn. Trên thực tế, Dịch vụ Hệ thống Tham chiếu và Vòng quay Trái Đất Quốc tế không dự đoán trước xa hơn một năm."
Tốc độ quay của Trái Đất chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, nhưng Mặt Trăng và thủy triều theo truyền thống đóng vai trò chính.
Mặc dù một ngày ngắn không tạo ra bất kỳ sự khác biệt nào, Levine nói, nhưng xu hướng ngày ngắn hơn gần đây đang làm tăng khả năng xảy ra giây nhuận âm. "Khi hệ thống giây nhuận được định nghĩa vào năm 1972, không ai thực sự nghĩ rằng giây âm sẽ xảy ra", ông lưu ý. “Đó chỉ là một điều được đưa vào tiêu chuẩn vì bạn phải làm cho nó hoàn chỉnh. Mọi người đều cho rằng chỉ cần giây nhuận dương là đủ, nhưng giờ đây, việc ngày ngắn lại khiến (giây nhuận âm) có nguy cơ xảy ra, có thể nói như vậy.”
Viễn cảnh về một giây nhuận âm gây ra lo ngại vì vẫn còn những vấn đề liên quan đến giây nhuận dương sau 50 năm, Levine giải thích. “Vẫn còn những nơi làm sai, làm sai thời điểm, hoặc làm sai số, vân vân. Và đó là với một giây nhuận dương, điều này đã được thực hiện đi thực hiện lại. Có một mối lo ngại lớn hơn nhiều về giây nhuận âm, bởi vì nó chưa bao giờ được kiểm tra, chưa bao giờ được thử nghiệm.”
Bởi vì rất nhiều hệ thống công nghệ cơ bản dựa vào đồng hồ và thời gian để hoạt động, chẳng hạn như viễn thông, giao dịch tài chính, lưới điện và vệ tinh GPS, nên theo Levine, sự xuất hiện của giây nhuận âm có phần tương đồng với sự cố Y2K — khoảnh khắc vào đầu thế kỷ trước, khi thế giới nghĩ rằng một loại ngày tận thế sẽ xảy ra vì máy tính có thể không thể xử lý được định dạng ngày tháng mới, chuyển từ '99' sang '00'.
Vai trò của băng tan
Biến đổi khí hậu cũng là một yếu tố góp phần gây ra vấn đề giây nhuận, nhưng theo một cách đáng ngạc nhiên. Mặc dù sự nóng lên toàn cầu đã gây ra những tác động tiêu cực đáng kể đến Trái Đất, nhưng khi nói đến việc đo thời gian, nó lại có tác dụng chống lại các lực đang làm tăng tốc độ quay của Trái Đất. Một nghiên cứu được Agnew công bố năm ngoái trên tạp chí Nature đã mô tả chi tiết cách băng tan ở Nam Cực và Greenland đang lan rộng ra các đại dương, làm chậm tốc độ quay của Trái Đất — giống như một vận động viên trượt băng xoay người với hai tay giơ lên cao, nhưng sẽ xoay chậm hơn nếu hai tay được gập dọc theo cơ thể.
Quang cảnh sông băng Shoesmith trên đảo Horseshoe ở Nam Cực. Băng tan ở đây và ở Greenland đang ảnh hưởng đến tốc độ quay của Trái Đất.
“Nếu băng đó không tan, nếu chúng ta không bị hiện tượng nóng lên toàn cầu, thì chúng ta đã có một giây nhuận âm, hoặc chúng ta đã rất gần với điều đó rồi”, Agnew nói. Theo NASA, nước tan chảy từ các tảng băng Greenland và Nam Cực là nguyên nhân gây ra một phần ba mực nước biển dâng toàn cầu kể từ năm 1993.
Theo nghiên cứu do Benedikt Soja, trợ lý giáo sư tại khoa Kỹ thuật Xây dựng, Môi trường và Địa tin học thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ tại Zurich, Thụy Sĩ, dẫn đầu, sự dịch chuyển khối lượng của băng tan này không chỉ gây ra những thay đổi về tốc độ quay của Trái Đất mà còn cả trục quay của nó. Nếu sự nóng lên tiếp tục, tác động của nó có thể trở nên nổi trội. “Vào cuối thế kỷ này, trong một kịch bản bi quan (trong đó con người tiếp tục thải ra nhiều khí nhà kính hơn), tác động của biến đổi khí hậu có thể vượt qua tác động của Mặt Trăng, vốn đã thực sự chi phối chuyển động quay của Trái Đất trong vài tỷ năm qua”, Soja nói.
Hiện tại, việc có thêm thời gian chuẩn bị cho hành động là rất hữu ích, xét đến sự bất định của những dự đoán dài hạn về chuyển động quay của Trái Đất. "Tôi nghĩ (tốc độ quay nhanh hơn) vẫn nằm trong giới hạn hợp lý, nên đây có thể là biến động tự nhiên", Soja nói. "Có thể trong vài năm tới, chúng ta lại thấy một tình huống khác, và về lâu dài, chúng ta có thể thấy hành tinh này lại quay chậm lại. Đó là trực giác của tôi, nhưng biết đâu đấy."
Nguồn: CNN
