Наша жизнь организована вокруг суточного цикла в 24 часа. Однако для этого периода нет фундаментальной причины. На самом деле, в прошлом он был другим и в будущем также изменится. Удар, породивший Луну, ускорил вращение Земли, а последующее гравитационное взаимодействие между Луной и Землей определило эволюцию продолжительности суток. Иначе говоря, продолжительность дня на землеподобной экзопланете без Луны может быть совсем иной. Это стоит учитывать, если мы будем принимать биологических гостей из межзвездного пространства. Они могут ложиться спать с интервалами, сильно отличающимися от наших. Надпись ET на их будильнике будет означать не "восточное время" (Eastern Time), а "внеземное время" (Extraterrestrial Time).

Луна, скорее всего, появилась в результате гигантского столкновения Земли с объектом размером с Марс, обычно называемым Тейя, на ранних этапах истории Земли. Этот удар произошел 60–175 миллионов лет спустя после рождения Земли, которая образовалась 4,57 миллиарда лет назад.

Энергия, выделившаяся при столкновении, расплавила поверхность Земли, превратив ее в магматический океан. Недавние компьютерные симуляции удара, породившего Луну, показывают, что Земля начала вращаться быстрее, и продолжительность дня сократилась до примерно четырех часов. По мере удаления Луны от Земли продолжительность дня увеличивалась из-за приливного переноса углового момента от вращения Земли к орбите Луны.

После столкновения температура поверхности Земли достигла около 2300 К (3680 °F), что было слишком горячо для существования жидкой воды и, соответственно, для химии жизни в том виде, как мы ее знаем. Земле потребовались сотни миллионов лет, чтобы остыть до значений, позволивших появиться Последнему Универсальному Общему Предку (LUCA) жизни, что произошло 4,09–4,33 миллиарда лет назад. В то время продолжительность дня составляла около 10 часов. Когда около 3,5 миллиарда лет назад начался фотосинтез, день длился уже 12 часов. К 1,8 миллиарда лет назад, когда появились сложные организмы, день увеличился до 21 часа. Когда около 1,2 миллиарда лет назад возникли первые известные организмы, размножающиеся половым путем, день длился около 20 часов. Появление первых людей несколько миллионов лет назад совпало с продолжительностью дня, близкой к нынешним 24 часам.

Согласно последним расчетам, вращение Земли замедляется в среднем на 1,35 секунды каждые 100 000 лет, или на 3,75 часа за миллиард лет. Однако только ли Луна влияет на вращение Земли?

Небольшие изменения в продолжительности земного дня происходят постоянно. Например, 29 июня 2022 года продолжительность вращения Земли была зарегистрирована на 1,59 тысячных секунды (миллисекунды) короче 24 часов. Более быстрое вращение означает, что Земля достигает одного и того же положения раньше. Две миллисекунды соответствуют одному метру на экваторе. Если такие изменения не учитывать, GPS-спутники могут потерять точность. Это также имеет значение для сотовых телефонов, компьютеров и систем связи, которые синхронизируются с серверами сетевого протокола времени (NTP).

Обычные изменения вызваны движением расплавленного ядра Земли, океанов, атмосферы, сейсмической активностью и гравитационными влияниями Луны и Солнца. Потепление климата приводит к таянию полярных льдов и добавляет жидкую воду к экватору, что делает Землю менее сферической. Подобно фигуристам, которые вращаются медленнее, вытягивая руки, сохранение углового момента означает, что более растянутое, чем сферическое, распределение массы замедляет вращение Земли.

Катастрофические события также могут слегка изменять продолжительность дня на Земле. Наиболее драматическая климатическая катастрофа ожидается через миллиард лет, когда Солнце выпарит все водные запасы на поверхности Земли. Это приведет к перемещению 0,02% массы Земли в атмосферу и может увеличить продолжительность дня на десятую долю секунды. К тому времени день уже будет длиться на несколько часов больше, чем 24 часа, из-за продолжающегося взаимодействия с Луной.

Прошлые климатические катастрофы были менее значительными. Например, столкновение с Чиксулубским импактором, которое уничтожило 75% всех наземных видов, включая нептичьих динозавров, изменило энергию вращения Земли не более чем на десятую часть миллиардной доли и сократило продолжительность дня менее чем на миллисекунду.

Сильные землетрясения могут сократить продолжительность дня на несколько миллионных долей секунды (микросекунд). Например, водохранилище Три ущелья в Китае, содержащее 40 кубических километров воды, увеличивает продолжительность дня на 0,06 микросекунды из-за перераспределения массы. Запуск ракет, включая Starship, оказывает совершенно незначительное влияние на продолжительность земного дня.

Через 7,6 миллиарда лет Солнце расширится до красного гиганта и может поглотить Землю и Луну. Когда это произойдет, Луна будет постепенно приближаться к Земле и в конечном итоге столкнется с ней, а вращение Земли замедлится из-за трения в атмосфере красного гиганта. Однако ни один обитатель Земли не сможет насладиться более продолжительным сном во время длинных дней того времени.

Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь пожалуйста на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos