原因不明的加速自转!地球怎么了?


我们把一天定义为86400秒,或24小时——这是地球自转一次所需的时间。然而,地球并不是完美地均匀旋转。2022年6月29日,地球完成一圈完整的自转比平时少了1.59毫秒。虽然1.59毫秒看起来不算多,但可怕的是,这似乎并不是最近第一次地球加快自转速度。事实上,在2022年7月26日,地球的一天又比平常短了1.50毫秒。

地球应该是越转越慢
虽然地球自转一周所需时间在短期内可能略有变化,但从长期来看,自地月系统形成以来,这个时间一直在增加,一天的长度平均每世纪会增加1.8毫秒。
造成这一现象的原因与月球有关。随着时间的推移,地心引力通过潮汐将地球上的能量逐渐转移到月球上,使其慢慢远离我们。而与此同时,由于这两个天体处于潮汐锁定状态——这意味着我们只能看到月球的一面——物理学规定,如果这两个天体要继续保持潮汐锁定,随着月亮的远离,地球的一天就必须延长。

数十亿年前,月球离地球要近得多,地球一天的长度也比现在要短得多。6亿年前一天只有21个小时。
原因不明的加速自转
虽然科学家们确实知道地球自转周期在短期内会缩短,但其具体原因尚不清楚。自20世纪60年代科学家开始使用原子钟进行日常测量以来,科学家们首次注意到地球自转加速这一趋势是在2016年。
而到了2020年,科学家们惊讶地发现,地球不但没有减速,反而开始转得更快了。2020年7月19日,地球快了1.47毫秒。这在当时已经创下了纪录。但我们现在知道,它已经被打破了,地球现在的旋转速度比过去50年任何时候都要快!

“地球的自转速度是一个复杂的问题。它是关于地球、大气、海洋效应和月球效应之间角动量的交换,”美国国家标准与技术研究所时间和频率分部的物理学家犹大·莱文说,“你无法预测很远的将来会发生什么。”
但澳大利亚流动天文学家弗雷德·沃森在接受澳大利亚ABC新闻采访时表示,如果不采取任何措施,“四季将逐渐从日历中消失。”
“当你开始观察真实的微小细节时,你会意识到地球不仅仅是一个旋转的固体球。”沃森解释道,“它的内部是液态的,外部也是液态的,它有大气层,所有这些东西都会旋转。”
塔斯马尼亚大学的马特·金在接受澳大利亚广播公司新闻频道采访时形容这种趋势“非常奇怪”。“显然有些东西发生了变化,这种变化是自20世纪70年代精密射电天文学开始以来我们从未见过的。”

地球加速自转和极端天气有关吗?NASA报告说地球的自转可以减缓风力强度。但在厄尔尼诺年,强大的风力同样可以减缓地球的自转。此外,融化的冰盖也会使地球周围的物质移动,从而改变地球自转的速度。
闰秒
虽然这种简单的时间变化对我们的日常生活影响不大,但一些科学家呼吁引入负的“闰秒”。如果地球会继续加速自转,我们需要从一天中减去一秒,让世界与原子时间系统统一。
事实上,恰恰相反的是,自1972年以来,每隔几年就会增加一次闰秒,最后一个是在2016年添加的。英国国家物理实验室的物理学家彼得·惠伯利说:“如果地球自转速度进一步增加,很可能需要一个负秒调整,但现在说这种情况是否可能发生还为时过早。”专家预测,这种加速只是暂时的,地球在未来会再次开始减速。

当然,国际上也在讨论闰秒的未来,对负闰秒的需求也可能会促使人们做出决定,永远停止使用闰秒。
就目前而言,我们应该担心吗?虽然它不会对我们的日常生活产生影响,但可能会对GPS卫星、智能手机、电脑和通信网络等技术产生严重影响,所有这些都依赖于极其精确的计时系统。但这些问题最终是可以克服的,也许只需要减一秒而不是增加一秒。
所以,不,我们不应该担心——除非真的是人类活动导致了一天的缩短。
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