地球自轉異常加速,1天不到24小時,最短少1.59毫秒,人類要負責

天空之城 2022/08/03 檢舉 我要評論

每天24小時,時間對于全世界的所有人都是非常公平的。但在有的時候,一天其實并不是整整的24小時。就在6月29日這一天,科學家記錄到,地球的自轉速度突然加快,一天的時間縮短了多達1.59毫秒,這成為人類有記錄以來最短的一天。

那麼,地球究竟發生了什麼?為什麼自轉速度會加快?一天的持續時長變短又會對現代文明造成什麼影響?

地球的自轉

因為地球的自轉,我們看到了日月星辰的東升西落,這是我們感知地球在自轉的最直接方式。正是因為地球在自轉,才有了晝夜更替。在此基礎上,人類把一天劃分成24小時。

值得強調的是,24小時并不是地球繞著自轉軸自轉一圈所需的時間。事實上,地球完成360°自轉所需的時間不到24小時,大約是23小時56分04秒。這個時間被稱為恒星日,也就是地球上某個點連續兩次對準一顆遙遠恒星所需的時間。因為恒星離太陽系非常遙遠,它們可以作為宇宙中一個相對固定不動的參照點。

而太陽離地球相對較近,如果以太陽作為參考,就需要考慮地球公轉所帶來的影響。地球以30公里/秒的速度繞著太陽轉動,要讓太陽連續兩次出現在中天(太陽在一天中高度角最大的時候),地球其實需要轉動大約361°,所以需要多出大約4分鐘。這個周期又被稱為太陽日,也就是我們生活中所采用的一天時長。

地球自轉長期變慢

由于月球和太陽的引力對地球產生了潮汐摩擦作用,所以地球的自轉速度不斷變慢。從短期來看,這個變化很小,我們無法感知。但要從地質時間尺度來看,變化還是非常明顯的。

早在45.4億年前,剛剛誕生的原始地球,自轉一周只需5小時。而在35億年前,地球的自轉周期已經變為12小時。到了14億年前,又進一步延長至19小時。距今1億年前,地球的一天已經有23小時了。

地球自轉異常加速

地球自轉變慢是自然趨勢,但隨著能夠精確計時的原子鐘的問世,科學家卻意外發現,地球有時候會突然加速自轉。銫-133原子鐘作為主流的原子鐘,其計時精度已經達到了1億年誤差不超過1秒。而更先進的核鐘,可以實現更高精度的計時,比如釷-229核鐘,理論上,3000億年的誤差還不到1秒。

自原子鐘問世以來,科學家已經多次記錄到了不到24小時的情況,上一次最短紀錄是在2020年的7月19日,當天的時長縮短了1.47毫秒,當年總共記錄到了28個不到24小時的一天。

而在2022年6月29日,地球再次加速自轉,并且出現了有史以來最短的一天,時長比平時少了1.59毫秒。7月26日,這一天也很短,比24小時短了1.5毫秒。

為什麼地球會加速自轉?

地球自轉加速的原因有很多種,其中一種與人類脫不了干系。由于人類活動排放大量的溫室氣體,加劇了全球變暖,使得兩極和高山的冰川大量融化,這些水大量涌入海洋中,從而讓地球的自轉速度加快,這就像在原地轉動的滑冰者收緊雙臂時,其自身會越轉越快。

除了人類要負責的原因之外,「錢德勒擺動」也被認為會加快地球自轉。天文學家錢德勒發現,地球的自轉軸并非固定不變,而是會相對于兩極出現9米的小幅擺動,周期為433天,這就是錢德勒擺動,也有可能讓地球的一天變短。

地球一天變短怎麼辦?

自上個世紀60年代以來,地球自轉速度總體上在不斷變慢,為此科學家還需要進行加閏秒操作,人為地增加1秒,設定了本不該存在的時間23:59:60。此前已經加了27次閏秒,上一次是在2016年。

但在近年來,地球自轉速度卻在不斷加快,導致一天不到24小時的情況變得越來越多。雖然只是少了1毫秒多,但這會影響到人造衛星原子鐘與地球自轉周期的同步,從而帶來意想不到的影響。尤其是導航衛星,因為信號以光速傳播,每秒可達30萬公里,再乘以毫秒級別的時間,這會造成導航衛星出現很大的定位誤差。

如果地球繼續不斷加速自轉,科學家可能要考慮減閏秒操作,人為地給一天刪除1秒,讓時間從23:59:58直接跳過59秒,進入第二天。不過,并不是所有人都支持這一提議,一些人認為負閏秒是上世紀70年代的過時想法,這可能會導致今天的數據程序和技術出現未知bug而宕機。

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