地球自轉速度變快,打破“最短一天”時長記錄,或與全球變暖有關

中國科學院國家授時中心和英國國家物理實驗室時間頻率組等機構的科學家發現一個令人感到不可思議的事情:

地球的自轉速率非但沒有減慢,相反有加速的趨勢。

地球自轉速度變快,打破“最短一天”時長記錄,或與全球變暖有關

要知道,“一日”大概就是地球相對於太陽自轉一週所花費的時間,常被稱為一晝夜迴圈。不過,這樣的定義並不嚴謹,因為“一日”的時間會變得不夠準確。於是,國際計量局(BIPM)的科學家們借用的是更精確的“秒”來定義“一日”。

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這是因為國際計量局已經對“秒”進行了嚴格的定義:

“一秒鐘”等於 銫-133原子在非擾動基態時兩個超精細能級間持續9,192,631,770次躍遷輻射所花費的時間。

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這樣定義“一日”就更加嚴謹一些,“一日”具體定義就是:86,400秒。

科學家發現,地球自轉正在加快,就是因為一天所經歷的時間長度常常少於86400秒。甚至還有短了1。4602毫秒的情況,這也是有記錄以來最短的一天了,而這樣的情況還在持續地加劇。

地球自轉的趨勢

這個發現實際上是有悖於常識的,這是因為地球自轉理論上應該是越轉越慢的,而不是越轉越快。那為什麼地球的自轉應該是越來越慢的呢?

在宇宙中,衡量各個天體有一個核心的指標:質量。比如:大於太陽質量8%(也有說7%)的天體就會成為一顆恆星。“質量”這個指標會直接決定一個天體的型別。

而質量直接和引力相關,質量越大,引力越大。正是由於太陽的質量巨大,佔據整個太陽系質量99。86%,以至於太陽系中的天體都要圍繞著太陽轉。

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如果我們仔細分析地球,就會發現,地球同時繞著太陽轉,同時還有月球會繞著地球轉。月球的質量要小於地球,雖然它的引力遠不如太陽,但是它對於地球的會起到一定的作用,依靠的依然是引力。我們可以把月球看成是地球的“剎車片”。為什麼這麼說呢?

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我們都知道,地球自轉一圈就是一天,而月球繞著地球轉一圈就是一個月。月球公轉的速度遠遠慢於地球的自轉,這就起到了給地球減速,拖慢地球的作用。這個作用主要依靠的是月球的萬有引力,地球上的海水、甚至是岩石和水、岩石和岩石之間都會相互摩擦。這個過程中本質上就是地球的動能轉化成熱能,最終這些熱能都散逸到太空當中,而地球的速度也就減慢了。

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理論上,如果太陽系一直存在,地球最終的自轉速度就應該等於月球的公轉速度,也就是一天的時間和一個月的時間一樣長,這被稱為潮汐鎖定。

月球就被地球潮汐鎖定了,所以月球的自轉週期與它的公轉週期是一樣,都是一個月。這才使得月球總是一面朝著地球。

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地球是在45。5億年前形成的,形成之初一天大概只有6個小時,在6億2000萬年前,一天的時間大約是21。9小時。也就是說,45。5億年以來,地球的自轉一直在變慢。那這不是和科學家發現“地球自轉變快”相矛盾了嗎?

實際上,這並不矛盾,地球在大尺度上,也就是以幾百萬年,幾億年的尺度上,自轉是在逐漸變慢的。如果選取過去2700年的時間做個估算,一個世紀大概要增加1。7微秒。

為什麼地球自轉變快了?

地球自轉加速則是偶爾發生的事情,之前日本有過一次9級大地震,使得日本本州島向東移動了大概2。4米,“一天”的時間也縮短了1。8微秒。這和地球質量分佈是有很大關係的。那為什麼和質量分佈有關呢?

這就要涉及到物理學裡面的一個概念:角動量。不過這裡不詳細去講解角動量。我們就拿一個生活化的例子來理解。花樣滑冰運動員在自轉時,隨著肢體動作發生改變,自轉的速率也在變化。肢體動作的改變本質上就是質量分佈在發生改變。

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客觀地說,科學家還沒有完全搞清楚:這回地球質量分佈發生了變化是什麼原因導致的。

有些學者就猜測和南北極的冰川融化有關。幾十年來,由於持續地全球變暖,使得大量的冰川和冰蓋融化。在南北極就有大量的冰川和冰蓋,尤其是南極,擁有地球上最大的單體冰塊。這些冰川和冰蓋融化後,會進入到海洋當中,質量會平均分佈到地球各處,使得海平面上升,而原來這些冰川和冰蓋都積累在地球的南北極。

地球自轉速度變快,打破“最短一天”時長記錄,或與全球變暖有關

所以,南北極的一部分質量是由南北極向全球海洋傳遞,進而導致地球質量分佈發生變化。因此,就有學者猜測地球自轉變快,很可能是由全球變暖導致的冰川融化造成的。

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