精确的天文观测跟原子钟的结合发现一天的长度突然变长。对此,科学家们不知道为什么。这样的变化不仅对我们的计时产生了关键影响,而且对诸如GPS和其他支配我们现代生活的精确技术也产生了影响。
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在过去的几十年时间里,地球围绕其轴心的旋转一直在加速。由于这决定了一天有多长,这个趋势一直在使我们的日子变短。事实上,在2022年6月,出现了在过去半个多世纪以来最短一天的纪录。
然而尽管有这个纪录,自2020年以来,这种稳定的加速已经奇怪地转为放缓。现在,日子又变长了,而到目前为止,原因仍是个谜。
虽然我们手机里的时钟显示一天正好有24个小时,但地球完成一次自转所需的实际时间可能略有不同。这些变化有时会在几百万年的时间里发生,而其他时候几乎是瞬间发生的。就像即使是地震和风暴事件也会起到一定的作用。
事实证明,一天很少是精确的86,400秒的神奇数字。
不断变化的星球
数百万年来,由于跟月球驱动的潮汐有关的摩擦效应,地球的旋转速度一直在减慢。这个过程每100年在每天的长度上增加了约2.3毫秒。几十亿年前,地球上的一天只有约19个小时。
在过去的两万年里,另一个过程一直在以相反的方向工作并加快了地球的旋转。当最后一个冰河时代结束时,融化的极地冰盖减少了表面压力,地球的地幔开始稳步向两极移动。
就像芭蕾舞者在将手臂向身体--他们旋转的轴线--靠拢时旋转得更快一样,当这团地幔向地球轴线靠拢时,地球的旋转速度就会增加。这个过程每一个世纪都在缩短,每天缩短约0.6毫秒。
在几十年甚至更长的时间里,地球的内部和表面之间的联系也开始发挥作用。主要的地震可以改变一天的长度,尽管通常只是很小的变化。像2011年的日本东北大地震,震级为8.9级,据信使地球的旋转速度加快了1.8微秒。
除了这些大规模的变化,在较短的时期内,天气和气候也对地球的旋转产生了重要的影响,它们引发了两个方向的变化。
每两周和每月一次的潮汐周期使质量在地球上移动导致一天的长度在任何一个方向上都有一毫秒的变化。我们可以在长达18.6年的日长记录中看到潮汐变化。我们的大气层的运动有一个特别强烈的影响,而洋流也发挥了作用。季节性的积雪和降雨或地下水的抽取则进一步改变了事情。
为什么地球突然变慢了?
自20世纪60年代以来,当地球周围的射电望远镜操作员开始设计技术来同时观察类星体等宇宙天体时,我们人类已经对地球的旋转速度有了非常精确的估计。