資料圖
（資料圖）
在過去的幾十年里，地球繞地軸的自轉(zhuǎn)一直在加速。由于這決定了一天的長(zhǎng)度，因此這種趨勢(shì)使我們的日子變得越來越短。事實(shí)上，2022年6月，半個(gè)多世紀(jì)以來最短白天的記錄就出現(xiàn)了。
然而，盡管創(chuàng)下了這一記錄，但自2020 年以來，這種穩(wěn)定的加速奇怪地變成了放緩。現(xiàn)在，白天又變得更長(zhǎng)了，到目前為止，原因仍然是個(gè)謎。
盡管我們手機(jī)中的時(shí)鐘顯示一天正好有24 小時(shí)，但地球完成自轉(zhuǎn)一周的實(shí)際時(shí)間可能略有不同。這些變化有時(shí)會(huì)持續(xù)數(shù)百萬年，有時(shí)則幾乎是瞬間發(fā)生。甚至地震和風(fēng)暴事件也發(fā)揮了作用。
事實(shí)證明，一天很少恰好是86,400 秒這個(gè)神奇的數(shù)字。
一個(gè)不斷變化的星球
數(shù)百萬年來，由于與月球驅(qū)動(dòng)的潮汐相關(guān)的摩擦效應(yīng)，地球自轉(zhuǎn)一直在減慢。這個(gè)過程每100 年就會(huì)使每天的長(zhǎng)度增加約2.3 毫秒。數(shù)十億年前，地球上的一天僅持續(xù)約19 個(gè)小時(shí)。
在過去的兩萬年里，另一個(gè)過程一直在相反的方向上進(jìn)行，加速了地球的自轉(zhuǎn)。當(dāng)最后一個(gè)冰河時(shí)代結(jié)束時(shí)，極地冰蓋融化減少了表面壓力，地幔開始穩(wěn)定地向兩極移動(dòng)。
就像芭蕾舞演員將手臂靠近身體（旋轉(zhuǎn)軸）時(shí)旋轉(zhuǎn)得更快一樣，隨著地幔質(zhì)量靠近地球軸，地球的旋轉(zhuǎn)速度也會(huì)增加。這個(gè)過程每個(gè)世紀(jì)都在變得越來越短，每天大約縮短0.6毫秒。
經(jīng)過幾十年或更長(zhǎng)時(shí)間，地球內(nèi)部和表面之間的聯(lián)系也開始發(fā)揮作用。大地震可以改變一天的長(zhǎng)度，盡管通常變化很小。例如，2011年日本東北地震的震級(jí)為8.9級(jí)，據(jù)信使地球自轉(zhuǎn)速度加快了1.8微秒。
除了這些大規(guī)模的變化之外，在較短的時(shí)間內(nèi)，天氣和氣候也對(duì)地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生重要影響，引發(fā)兩個(gè)方向的變化。
每?jī)芍芎兔吭碌某毕芷诙紩?huì)在地球上移動(dòng)質(zhì)量，導(dǎo)致一天的長(zhǎng)度在任一方向上變化一毫秒。我們可以看到跨越18.6年的日長(zhǎng)記錄的潮汐變化。大氣層的運(yùn)動(dòng)具有特別強(qiáng)烈的影響，洋流也發(fā)揮了作用。季節(jié)性降雪和降雨或抽取地下水會(huì)進(jìn)一步改變情況。
為什么地球的速度突然變慢？
自20 世紀(jì)60 年代以來，當(dāng)?shù)厍蛑車纳潆娡h(yuǎn)鏡操作員開始設(shè)計(jì)同時(shí)觀測(cè)類星體等宇宙物體的技術(shù)時(shí)，我們?nèi)祟悓?duì)地球旋轉(zhuǎn)的速度有了非常精確的估計(jì)。
將這些測(cè)量結(jié)果與原子鐘進(jìn)行比較，過去幾年中白天的長(zhǎng)度似乎一直在縮短。
但是，一旦我們消除由于潮汐和季節(jié)影響而發(fā)生的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。盡管地球在2022年6月29日達(dá)到了最短的一天，但自2020年以來，長(zhǎng)期軌跡似乎已經(jīng)從縮短轉(zhuǎn)向延長(zhǎng)。這種變化在過去50年中是前所未有的。
這一變化的原因尚不清楚。這可能是由于天氣系統(tǒng)的變化導(dǎo)致了連續(xù)的拉尼娜事件，盡管這些事件以前發(fā)生過。這可能是冰蓋融化的增加，盡管這些冰蓋近年來并沒有顯著偏離其穩(wěn)定的融化速度。是否與湯加火山爆發(fā)向大氣中注入大量水有關(guān)？可能不會(huì)，因?yàn)槟前l(fā)生在2022 年1 月。
科學(xué)家推測(cè)，最近地球自轉(zhuǎn)速度的這種神秘變化與一種被稱為“錢德勒擺動(dòng)”的現(xiàn)象有關(guān)，即地球自轉(zhuǎn)軸的小偏差，周期約為430 天。射電望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)也表明近年來擺動(dòng)有所減少。也許兩者是相關(guān)的。
我們認(rèn)為合理的最后一種可能性是，地球內(nèi)部或周圍沒有發(fā)生具體的變化。這可能只是長(zhǎng)期潮汐效應(yīng)與其他周期性過程并行作用，導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)速度暫時(shí)變化。
我們需要“負(fù)閏秒”嗎？
準(zhǔn)確了解地球自轉(zhuǎn)速率對(duì)于許多應(yīng)用至關(guān)重要- 沒有它，GPS 等導(dǎo)航系統(tǒng)就無法工作。此外，每隔幾年，計(jì)時(shí)員就會(huì)在我們的官方時(shí)標(biāo)中插入閏秒，以確保它們不會(huì)與我們的星球失去平衡。
如果地球的白天變得更長(zhǎng)，那么我們可能需要加入“負(fù)閏秒”——這將是前所未有的，并且可能會(huì)破壞互聯(lián)網(wǎng)。
雖然目前認(rèn)為不太可能需要負(fù)閏秒，但至少在一段時(shí)間內(nèi)我們每天都會(huì)多出幾毫秒。
