Чи однакові доби між собою?

А все-таки, чи однакові доби між собою? З першого погляду — все дуже просто. Повільно та велично обертається Земля. Проміжок часу, за який вона здійснює повний оберт навколо уявної осі, називається добою. Доба містить 24 години. У чому тоді проблема? Складність поставленого питання стане відразу очевидною, щойно ми спробуємо практично визначити тривалість доби.

На астрономічних обсерваторіях є спеціальний інструмент, призначений для вимірювання часу за зірками. Називається він пасажним інструментом. Пасажний інструмент схожий на звичайний телескоп-рефрактор, але його оптична вісь завжди розташована в одній і тій же площині - площині небесного меридіана. Поглянувши в окуляр пасажного інструменту, ми побачимо в полі зору одну горизонтальну та три вертикальні нитки. Ось у полі зору з'явилася яскрава зірочка. Обертання Землі змушує її швидко наближатися до лінії небесного меридіана. Нарешті вона перетнула центральну вертикальну нитку пасажного інструменту. Цей момент її кульмінації має зафіксуватися якомога точніше. Адже на той момент, коли ця зірка повернеться на небесний меридіан, пройде рівно одна доба.

Досі вважалося, що Земля обертається ідеально рівномірно. Покази найкращих хронометрів перевірялися за спостереженнями кульмінацій зірок. Якщо між двома кульмінаціями зірки протікало по хронометру не 24 години, а на 0,1 секунд менше, то вина за цю розбіжність завжди приписувалася не Землі, а хронометру. Здавалося очевидним, що у таких випадках Земля стала обертатися швидше, а хронометр дещо "відстав". Переконання ідеальної рівномірності обертання Землі грунтувалося на досвідчених даних.

Але техніка розвивалася, точність вимірювальних приладів безперервно зростала, і нарешті вдалося винайти кварцовий годинник, який за рівномірністю ходу значно перевершив нашу Землю. Виявилось, що наша планета обертається "ривками", то з уповільненням, то з прискоренням. Кварцовий годинник розвінчав ілюзії органів чуття. При їх точності виміру часу від колишніх уявлень про рівномірність обертання Землі не залишається і сліду.

Відкриті нерівномірності обертання нашої планети можна розбити на три групи. Насамперед це систематичне уповільнення обертання Землі, викликане дією припливних хвиль. Коли приливні хвилі біжать дном морів і океанів, вони "труться" об земну кору і тим самим подібно гальмівним колодкам уповільнюють обертання нашої планети. Уповільнення це невелике: за ціле сторіччя доба збільшується на одну тисячну частку секунди. Через 1 млн. років доба стане довшою за нинішні за рахунок цього ефекту всього на 10 секунд!

Друга група нерівномірностей обертання Землі — періодичні коливання тривалості доби, викликані сезонними метеорологічними явищами. Виявляється, восени та взимку Земля обертається в середньому повільніше, ніж навесні та влітку, причому різниця в тривалості доби досягає 0,03 секунди в той чи інший бік. І тут на обертання Землі впливає атмосфера. Випадання опадів змінює складним чином масу твердого тіла Землі, причому неоднаково в різних півкулях. Зміна маси позначається на обертанні Землі.

Причини, що викликають нерівномірності третьої групи, поки що невідомі. Ці нерівномірності мають характер неправильних "ривків" , тобто несподіваних прискорень чи уповільнень обертання Землі. Всі вони мізерно малі: через них величина доби змінюється з кожним днем не більше ніж на тисячну частку секунди.

Таким чином, головний еталон часу – доба – дуже мінливий. Сьогоднішня доба, строго кажучи, не дорівнює завтрашній. Тривалість наступної доби не дорівнюватиме 24 годинам.