Що станеться із Землею, якщо вона раптом перестане обертатися на одну секунду?

Уявімо майже немо­жли­ве: Земля рапто­во пере­стає обер­та­ти­ся нав­ко­ло своєї осі. Не назав­жди — лише на одну секун­ду. Після цього пла­не­та знову почи­нає обер­та­ти­ся з попе­ре­дньою швидкістю.

На пер­ший погляд одна секун­да зда­є­ться занад­то коро­тким про­між­ком, щоб спри­чи­ни­ти щось сер­йо­зне. Але поверх­ня Землі насправ­ді руха­є­ться дуже швид­ко. На еква­то­рі швид­кість обер­та­н­ня ста­но­вить при­бли­зно 1670 км/​год. Тому мит­тє­ва зупин­ка пла­не­ти озна­ча­ла б не про­сто при­пи­не­н­ня добо­во­го циклу, а над­зви­чай­но різку зміну руху поверх­ні від­но­сно атмо­сфе­ри, оке­а­нів і всьо­го, що не було б при­му­со­во зупи­не­не разом із нею.

Земля не стоїть на місці навіть тоді, коли ми цього не відчуваємо

Обертання пла­не­ти майже непо­мі­тне для люди­ни, тому що ми, будин­ки, дере­ва, оке­а­ни й атмо­сфе­ра руха­є­мо­ся разом із Землею. На еква­то­рі поверх­ня здій­снює пов­ний оберт при­бли­зно за добу, дола­ю­чи близь­ко 40 тисяч кіло­ме­трів. Це і ство­рює ліній­ну швид­кість близь­ко 1670 км/​год.

Чим далі від еква­то­ра, тим мен­шою є ліній­на швид­кість обер­та­н­ня. На полю­сах вона набли­жа­є­ться до нуля, хоча сама пла­не­та про­дов­жує обер­та­ти­ся нав­ко­ло своєї осі. Саме тому наслід­ки гіпо­те­ти­чної зупин­ки зале­жа­ли б від широти.

Якщо при­пу­сти­ти, що твер­да поверх­ня Землі раптом зупи­ни­ла­ся, але атмо­сфе­ра й оке­а­ни про­дов­жи­ли руха­ти­ся за інер­ці­єю, між ними вини­кла б коло­саль­на різни­ця швид­ко­стей. За одну секун­ду точка на еква­то­рі всти­гла б пере­мі­сти­ти­ся при­бли­зно на 460 метрів від­но­сно систе­ми, у якій поверх­ня вже нерухома.

Це не озна­чає, що люди букваль­но про­ле­ті­ли б 460 метрів за секун­ду. Йдеться про від­но­сне пере­мі­ще­н­ня поверх­ні та об’є­ктів, які збе­ре­гли б свій поча­тко­вий рух. Реальна кар­ти­на була б наба­га­то скла­дні­шою через форму пла­не­ти, силу тяжі­н­ня, рельєф, атмо­сфе­ру та вза­є­мо­дію різних шарів Землі.

Атмосфера продовжила б рухатися

Найбільш оче­ви­дним наслід­ком стало б різке пере­мі­ще­н­ня пові­тря від­но­сно поверх­ні. Атмосфера має вла­сний момент імпуль­су, і він пов’я­за­ний з обер­та­н­ням усієї систе­ми Земля — атмо­сфе­ра — оке­а­ни. Обмін момен­том імпуль­су між різни­ми части­на­ми цієї систе­ми навіть у зви­чай­них умо­вах впли­ває на швид­кість обер­та­н­ня планети.

Якщо ж поверх­ня мит­тє­во зупи­ни­ться, атмо­сфе­ра не отри­ма­ла б при­чи­ни так само мит­тє­во втра­ти­ти свій рух. Біля еква­то­ра виник би над­зви­чай­но силь­ний від­но­сний рух пові­тря. У тако­му сце­на­рії зви­чне поня­т­тя «вітер» уже пога­но опи­су­ва­ло б мас­штаб явища: це була б пла­не­тар­на зміна руху атмо­сфе­ри від­но­сно зем­ної поверхні.

Саме тому попу­ляр­не твер­дже­н­ня, що «всіх людей про­сто здує зі швид­кі­стю 1670 км/​год», є надмір­ним спро­ще­н­ням. Швидкість обер­та­н­ня зале­жить від широ­ти, а рух атмо­сфе­ри, оке­а­нів і самої поверх­ні не можна опи­са­ти одним про­стим числом.

Океани теж не зупинилися б миттєво

Вода пово­ди­ла­ся б за тим самим фун­да­мен­таль­ним прин­ци­пом — інер­ці­єю. Океани вже пере­бу­ва­ють у русі разом із пла­не­тою, а їхня пове­дін­ка дода­тко­во зале­жить від вітрів, течій, бере­го­вої лінії, рельє­фу мор­сько­го дна та обер­та­н­ня Землі.

Якщо твер­да поверх­ня рапто­во при­пи­ни­ла б обер­та­ти­ся, вода про­дов­жи­ла б руха­ти­ся. Біля бере­гів це спри­чи­ни­ло б над­зви­чай­но скла­дну дина­мі­ку: вода вза­є­мо­ді­я­ла б із мате­ри­ка­ми, мор­ським дном та інши­ми маса­ми води, поро­джу­ю­чи поту­жні хвилі й течії.

Водночас не варто уяв­ля­ти це як одну гігант­ську хвилю одна­ко­вої висо­ти, яка мит­тє­во накри­ває всю пла­не­ту. Реальна пове­дін­ка оке­а­ну зале­жа­ла б від кон­кре­тно­го басей­ну, широ­ти, гли­би­ни та гео­ме­трії узбережжя.

А що сталося б із людьми?

Тут усе зале­жить від того, що саме ми нази­ва­є­мо «зупин­кою Землі».

Якщо разом із поверх­нею мит­тє­во зупи­ни­ти людей, атмо­сфе­ру, оке­а­ни та все інше, локаль­них ката­стро­фі­чних ефе­ктів від­но­сно­го руху не вини­кло б. Але фізи­чно реа­лі­зу­ва­ти такий сце­на­рій ще скла­дні­ше: потрі­бно було б одно­ча­сно змі­ни­ти рух пра­кти­чно всієї системи.

Якщо ж зупи­ни­ти лише твер­ду Землю, зали­шив­ши атмо­сфе­ру, оке­а­ни та людей із поча­тко­вим момен­том імпуль­су, наслід­ки були б зов­сім інши­ми. Найбільші швид­ко­сті спо­сте­рі­га­ли­ся б побли­зу еква­то­ра, а ближ­че до полю­сів ліній­на швид­кість обер­та­н­ня змен­шу­ва­ла­ся б.

При цьому одна секун­да сама по собі не є голов­ною про­бле­мою. Ключовим факто­ром була б саме мит­тє­вість зміни швид­ко­сті. Надзвичайно вели­ке при­ско­ре­н­ня, необ­хі­дне для такої зупин­ки, ство­ри­ло б вели­че­зні меха­ні­чні навантаження.

Земля не може просто натиснути на гальма

З фізи­чної точки зору мит­тє­ва зупин­ка Землі ще про­бле­ма­ти­чні­ша, ніж її наслід­ки. Планета має вели­че­зний момент імпуль­су. Щоб пов­ні­стю при­пи­ни­ти її обер­та­н­ня, потрі­бно було б пере­да­ти цей момент імпуль­су іншій системі.

У реаль­но­му світі обер­та­н­ня Землі справ­ді змі­ню­є­ться, але ці зміни від­бу­ва­ю­ться на зов­сім іншо­му мас­шта­бі. Атмосферні про­це­си, оке­а­ни, рухи все­ре­ди­ні пла­не­ти, тане­н­ня льоду та інші явища можуть пере­роз­по­ді­ля­ти момент імпуль­су між різни­ми части­на­ми систе­ми. NASA вико­ри­сто­вує спо­сте­ре­же­н­ня за таки­ми змі­на­ми для вивче­н­ня обер­та­н­ня Землі.

Тому сце­на­рій із пов­ною мит­тє­вою зупин­кою на одну секун­ду — це не реаль­на загро­за, а фізи­чний екс­пе­ри­мент. Він добре демон­струє, наскіль­ки бага­то руху при­хо­ва­но в систе­мі, яку ми спри­йма­є­мо як нерухому.

Що відбудеться після секунди?

Якщо через одну секун­ду Земля так само мит­тє­во повер­не­ться до поча­тко­вої швид­ко­сті обер­та­н­ня, вини­кне друга фаза над­зви­чай­но різ­кої зміни руху. Атмосфера та оке­а­ни знову отри­ма­ють іншу швид­кість від­но­сно поверх­ні, а систе­ма зазнає ново­го поту­жно­го меха­ні­чно­го впливу.

Тобто голов­ною про­бле­мою була б не сама три­ва­лість зупин­ки. Навіть одна секун­да доста­тня, щоб пока­за­ти наслід­ки різ­кої зміни момен­ту імпуль­су, якщо вона від­бу­ва­є­ться миттєво.

У реаль­но­сті Земля не пово­ди­ться як гігант­ське коле­со, яке можна про­сто зупи­ни­ти й запу­сти­ти знову. Її атмо­сфе­ра, оке­а­ни, кора, ман­тія та вну­трі­шні про­це­си постій­но обмі­ню­ю­ться енер­гі­єю та момен­том імпуль­су. Саме тому навіть неве­ли­кі зміни швид­ко­сті обер­та­н­ня є пре­дме­том точних гео­фі­зи­чних вимірювань.