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一天丢了1.59毫秒,地球创下最快自转纪录!中大专家揭开背后原因

原标题:一天丢了1.59毫秒,地球创下最快自转纪录!中大专家揭开背后原因

一天丢了1.59毫秒,地球创下最快自转纪录!中大专家揭开背后原因

文/羊城晚报全媒体记者 陈亮

通讯员 陈晓东

“怎么感觉一天这么快就过去了?”这或许不是“错觉”,而是正在现实中上演的现象——近期地球自转加速导致一天日长变短。近日,据最新公开的数据显示,2022年6月29日,地球自转速度创下自1969年以来最快纪录,也是有地球自转速度精确纪录以来的最快纪录,比标准24小时(86400秒)少1.59毫秒。

地球自转 图/视觉中国

为了揭开地球加速自转的“神秘面纱”,羊城晚报全媒体记者专访了中山大学测绘科学与技术学院钟敏教授、冯伟教授。受访专家表示,“每天其实不是准确的24小时,短期来看,地球有时会自转加速一点,日长变短;但是从几百上千年甚至更长时间来看,地球在自转变慢,日长是在变长的。”

地球自转就像花滑运动员的冰上旋转

羊城晚报·羊城派:除了6月29日地球自转速度创下最快纪录外,近年来地球还有哪些“快跑”表现?

受访专家:就在今年7月26日,地球再次出现一天不到24小时的情况,其自转速度比标准24小时少了1.5毫秒。近些年地球自转频频加速,上一次最短纪录是在2020年的7月19日,地球自转打破了自1969年以来最快的日记录,比标准24小时少了1.47毫秒,当年总共记录到了28个不到24小时的一天。

羊城晚报·羊城派:每天的时间长度为何不是固定不变的?地球是怎么加快旋转速度的?

受访专家:地球的转动主要包括绕太阳的公转和地球自身的自转。地球绕着太阳的公转运动形成了四季,而地球本身的自转形成了每天的日出日落。地球的自转和公转速度大致上都是很稳定的,所以我们一年、一天的时间长度也是基本不变的。

可是,当人们用现代天文测量和大地测量的手段对地球运动的观测精度越来越高,我们发现这些转动的速度都会有所变化,因此一年、一天的时间长度都不是恒定的。

地球公转 图/视觉中国

在物理学上,地球的自转需要符合角动量守恒定律。这就像花样滑冰运动员那样,他们在冰上旋转的时候,虽然角动量是守恒的,但通过收回和张开手臂,就可以实现加快或者减缓旋转速度。地球也是如此,地球的“手臂”伸张弯曲就是指地球表面的质量从一个地方跑到另一个地方,这时地球的自转速度就会改变,来保证地球的角动量是守恒的。

地球自转每年夏季加快、冬季减慢

羊城晚报·羊城派:地球自转速度是一直在加快吗?

受访专家:并非如此,地球自转速度存在着长期减慢的趋势、周期性变化、特殊的不规则变化。

从长期来看,因为潮汐摩擦特别是月亮对地球的影响,地球的自转速度是越来越慢的。换句话说,就是一天的时间会越来越长,日子越来越“难熬”。地质学上,我们是通过早期的珊瑚化石来发现地球自转越来越慢的。从远古时代珊瑚化石保存的生长线计算,4亿年前,一年约有400天,而不是现在的365天。也就是说,当时地球绕太阳一周时,地球自转了400多圈,自转的速度要大于现在的速度。

除了长期变慢,地球的自转也具有明显的季节变化,主要受到地球上东西方向(纬线方向)风场季节变化的影响,如中纬度带高空常常剧烈影响飞机飞行速度的西风激流风场变化。该风场风速通常夏季减小、冬季增强,导致地球自转每年会发生夏季加快、冬季减慢的过程(地球角动量守恒定律)。自转周年变化的振幅大概为20~25毫秒,这主要与季风有关。一年四季中地球自转速度有快有慢,并不均匀。

地球自转速度不规则变化,即时快时慢的不规则变化。这种变化也有三种情况:①数十年或更长时间的变化,其相对变化每年不到±5×10-10;②几年到10年的变化,每年相对变化不到±8×10-9;③几周到几月的变化,其相对变化每年不到±5×10-8。

自转快慢导致的1秒变化至关重要

羊城晚报·羊城派:既然地球自转速度长期变慢,为什么近期地球自转频发加速现象呢?

受访专家:我们团队经过研究60多年日长变化的观测资料(见图1),分析得到近期地球自转频发加速现象主要是以下两大因素共同导致的:

一、从观测的日长变化曲线图可以看出,近期地球自转加速的原因是受到地球核幔电磁耦合力矩变化的影响(地球核幔发电机原理),近年日长变化处于大约18年大周期变化的低值期,即日长变短,自转加速。属于地球自转速度不规则变化中的第一种情况;

二、近期地球自转频发加速都发生在夏季6、7月份,主要受到地球纬向风场季节变化的影响,导致地球自转每年会发生夏季加快,属于地球自转速度的季节变化。

图1:1962~2022年地球自转日长变化(LOD),单位:毫秒 受访者供图

据报道,有一些国际研究同行认为,近期地球自转的加速可能与地球自转的钱德勒摆动(钱德勒摆动指的是地球自转轴相对于地球表面南北极点的小幅度自由摆动,由于地球不是一个标准的球体,旋转自转轴绕地球表面南北极点的微小周期摆动)、全球变暖、北极冰川融化、潮汐运动等原因有关,目前尚无定论。

另外,2017-2020年钱德勒摆动为何在“沉寂”一百年之后又再次出现?值得科学家们今后深入探究。

羊城晚报·羊城派:地球加速自转最直接的影响是什么?对我们日常生活是否有影响?

受访专家:研究地球自转常用“日长变化”这个术语来表示地球自转的快慢,它指地球绕自转轴转一圈所需的时间与日长平均值86400秒(即24小时)之间的差值。当地球自转变慢或变快时,“地球自转日长时间”增加或减小。为了与标准的原子钟时间保持一致,世界时间服务机构会不定期通过闰秒的形式,来保证基于地球自转的太阳时和基于原子钟的协调世界时之间的差异在0.9秒以内。

从长期来看,由于地球自转速度在缓慢降低,因此日长也在缓慢变长,闰秒往往是增加1秒。如果地球的自转持续增速的话,那么很可能未来也可能存在负闰秒。时间系统在我们的日常生活中无处不在,在科学研究、金融服务和交通导航等社会的方方面面都离不开精确的时间。因此地球自转快慢导致的时间上增加或减少1秒也是非常重要的。

羊城晚报·羊城派:地球自转还会呈加速趋势吗?我们是否需要做应对措施?

受访专家:上图显示近年日长变化处于大约18年大周期变化的低值期,低值期意味着日长变短,地球自转加速期。前两个低值时期分别对应1985-1987年、2003-2005年。目前日长变化的低值期应该是2020-2023年,地球自转应该是处于这一加速的最大值,随后将进入一个地球自转周期减速的阶段。这是地球自转运动的自然规律,公众并不需要有特别应对措施。返回搜狐,查看更多

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发布于:广东省
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