Trái đất gồm nhiều lớp chuyển động tương tác với nhau. Bên dưới lớp phủ đá dày khoảng 3.000 km là lõi ngoài dạng lỏng, còn ở trung tâm là lõi trong rắn.

Các lớp này không nhất thiết quay với cùng tốc độ. Trong nhiều thập niên, các nhà địa vật lý đã biết rằng sự trao đổi mômen động lượng giữa lõi và lớp phủ có thể làm tốc độ quay của Trái đất thay đổi. Khi một phần bên trong tăng tốc, phần khác có thể chậm lại để tổng mômen động lượng của toàn hệ được bảo toàn.

Nhưng điều gì tạo ra sự trao đổi đó vẫn chưa được giải thích đầy đủ. Huifeng Zhang, nghiên cứu sinh tiến sĩ Vật lý tại Đại học Alberta, cùng GS Mathieu Dumberry, giáo sư Vật lý tại Đại học Alberta, đã đưa ra một mô hình mới để giải thích các biến động kéo dài nhiều thập niên.

Lõi trong của Trái đất không phải một quả cầu hoàn toàn hoàn hảo. Nó có những bất đối xứng về khối lượng và cấu trúc.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, khi lõi trong thay đổi tốc độ quay, những bất đối xứng này có thể tương tác hấp dẫn với những vùng phân bố khối lượng không đồng đều trong lớp phủ.

Tương tác đó tạo ra một mômen lực hấp dẫn. Lực này rất nhỏ nếu xét theo quy mô đời sống con người, nhưng khi tác động liên tục lên một hành tinh khổng lồ đang quay, nó có thể làm thay đổi tốc độ quay của lớp phủ đủ để độ dài của một ngày thay đổi vài mili giây.

Nghiên cứu phân tích dữ liệu về chuyển động của lõi trong được suy ra từ địa chấn cùng các mô hình dòng chảy trong lõi ngoài dựa trên biến đổi của từ trường Trái đất.

Kết quả cho thấy mômen hấp dẫn có thể là thành phần chính tạo ra các biến động độ dài ngày trong những chu kỳ kéo dài nhiều thập niên, trong khi các lực khác tại ranh giới giữa lõi và lớp phủ chống lại tác động này.

Tại ranh giới lõi- lớp phủ còn tồn tại các mômen lực khác, bao gồm tương tác điện từ và tương tác do địa hình của ranh giới. Những lực này có xu hướng chống lại mômen hấp dẫn.

Nói đơn giản, tốc độ quay của Trái đất là kết quả của một cuộc “kéo co” khổng lồ giữa nhiều thành phần nằm sâu trong hành tinh. Chỉ cần cán cân giữa chúng thay đổi một lượng rất nhỏ, độ dài một ngày cũng thay đổi.

Các dữ liệu quan sát cho thấy những biến động nhiều thập niên có thể đạt vài mili giây. Con số này quá nhỏ để con người nhận thấy trong sinh hoạt hàng ngày, nhưng đủ lớn để các hệ thống đo thời gian chính xác và các nhà địa vật lý phát hiện.

Mô hình của nhóm nghiên cứu cho thấy lõi trong có thể từ từ thay đổi hình dạng dưới tác động của các lực bên trong Trái đất. Những thay đổi đó sau đó lại ảnh hưởng đến chuyển động của toàn hành tinh.

Tất nhiên, đây vẫn là một mô hình dựa trên dữ liệu địa chấn, từ trường và các giả định về cấu trúc bên trong Trái đất. Độ chính xác của kết luận phụ thuộc vào độ tin cậy của các mô hình chuyển động lõi trong và dòng chảy lõi ngoài.