Что такое сутки? При каких условиях может измениться продолжительность земных суток?

Сутки — это промежуток времени между двумя одинаковыми положениями Земли относительно Солнца, то есть один солнечный день. В быту и в гражданском времени под «сутками» понимают 24 часа (86 400 секунд). В астрономии различают:

• истинные (аппаратные) солнечные сутки — реальный промежуток между двумя верхними кульминациями Солнца, он немного «гуляет» в течение года;

• средние солнечные сутки — усреднённое значение, которое и принято за «24 часа»;

• звёздные (сидерические) сутки — время одного оборота Земли относительно далёких звёзд (≈ 23 ч 56 мин 4 с), короче солнечных, потому что Земля параллельно вращению ещё и движется по орбите вокруг Солнца.

Когда и почему «длина» земных суток меняется

1. Неравномерность истинных солнечных суток в течение года.
   Из-за эллиптичности земной орбиты и наклона оси вращения Солнце движется по небу неравномерно. Поэтому два «соседних» истинных солнечных дня могут отличаться примерно на десятки секунд (порядка ±30 с). Это компенсируется понятием средних солнечных суток и приводит к известному «уравнению времени».

2. Короткие суточные колебания из-за атмосферы и океанов.
   Перераспределение масс воздуха и воды (сезонные ветры, Эль-Ниньо, изменения течений) немного ускоряет или замедляет вращение Земли. Типичные отклонения — миллисекунды от 24 часов.

3. Долговременное торможение вращения из-за приливного трения.
   Луна и Солнце создают приливы в океанах; приливное трение постепенно отнимает у вращения Земли угловой момент. В результате средняя длина суток медленно увеличивается — примерно на пару миллисекунд за столетие (порядок ~1–2 мс/век).

4. Изменение момента инерции Земли.
   Любое перераспределение массы меняет скорость вращения (сохранение момента количества движения): таяние ледников и переток воды к экватору обычно удлиняет сутки; подъём материков после схода ледников, крупные землетрясения, извержения могут изменить их на миллионные доли секунды (микросекунды), в любую сторону.

5. Взаимодействие ядра, мантии и «виляния» оси.
   Связь между жидким внешним ядром, мантией и так называемое чендлеровское движение полюса тоже даёт колебания продолжительности суток на уровне миллисекунд.

6. Определения и договорённости времени у людей.

• Современная секунда определена атомным стандартом, а вращение Земли не идеально равномерно. Чтобы гражданское время UTC не уплывало относительно положения Солнца, иногда вставляют високосную секунду. В такие дни продолжительность суток по UTC бывает 86 401 с (теоретически возможна и 86 399 с при «минус-секунде»).

• Переход на летнее/зимнее время делает конкретные календарные сутки формально 23-часовыми или 25-часовыми в тех странах, где это применяют. Это не физика Земли, но реальная «длина суток» на часах меняется.

Итог: «обычные» сутки — это средний солнечный день в 24 часа. На практике их физическая продолжительность слегка плавает из-за астрономических и геофизических причин (миллисекунды и микросекунды), а в календарном счёте может отличаться из-за високосных секунд и сезонных переводов часов.