8. Землетрясение, климат и продолжительность суток
Как ни удивительно это может поначалу звучать, крупные климатические изменения или другие наземные процессы влияют на продолжительность земных суток. Более того, это изменение надежно регистрируется современными приборами, и его изучение позволяет узнать много интересного о климатических и геофизических процессах. В этой задаче предлагается оценить изменение длительности суток, вызванное двумя типами эффектов — сильным землетрясением и сезонным изменением скорости ветров.
Крупные землетрясения происходят, когда механические напряжения, накопившиеся в земной коре во время медленного движения тектонических плит, достигают критической точки. Тогда происходит одномоментный сдвиг плит и резко высвобождается запасенная в напряжениях энергия. Во время самых крупных землетрясений смещение плит происходит на большой площади размером в сотни километров. Плиты при этом сдвигаются не только горизонтально, но и вертикально; случается даже, что в результате землетрясения заметно поднимается морское дно и на мелководье образуются новые острова.
Землетрясения происходят непосредственно в земной тверди, а климатические процессы связаны лишь с атмосферой и гидросферой Земли. В планетарном масштабе циркуляция атмосферы не беспорядочна; на разных широтах и высотах она формирует характерные ячейки и порождает устойчивые воздушные течения (рис. 1).
Рис. 1. Основные зоны атмосферной циркуляции для идеализированной модели Земли
В экваториальной зоне с востока на запад дуют пассаты, а в высоких широтах с запада на восток — западные ветры. Наблюдения показывают, что при глобальном усреднении западные ветры пересиливают восточные, так что в среднем атмосфера вращается на восток, по направлению вращения Земли, но при этом обгоняя сушу. Сезонные вариации солнечного потока приводят к изменению скоростей ветров, а также к смещению границ атмосферных ячеек. Из-за этого средняя по планете скорость вращения атмосферы относительно суши меняется регулярным образом.
Задача
Оцените, насколько изменится длительность суток:
1) после крупного землетрясения, поднявшего морское дно на 1 м на площади 1000 × 1000 км,
2) во время сезонного усиления западных ветров, которое увеличивает среднюю скорость вращения атмосферы на экваторе на 1 м/с.
