地球自转变快,一天已不足24小时!

央视新闻发布,研究发布,从2020年年中以来,地球的自传速率呈加快趋势,自传速度已达过去50年来最快速度,一天已不足24小时。地球自转周期的长期变化的控制,最主要来自于月球对地球的潮汐作用。具体的过程按下不表,但净效果是使地球自转变慢。忽略细节的话,若将地球比作在公转轨道上滚滚向前的车轮,倒是不妨把月球想象为地球的刹车片。

虽然地球上一天有两次潮起潮落,但潮汐作用的结果是相互的。两个相互影响的天体在时间足够长的情况下会自转减速以达到“潮汐锁定”的状态,即公转周期=自转周期。

月球已经达到这一状态,所以我们在地球上只能看到月亮的一面。地球假以时日也会如此,到彼时地球只会有一面能看见月亮,昼夜不落。

不过咱们都不可能看到这一天了。

如果想找现成的例子,可以参考冥王星和冥卫一(Charon)构成的双星系统。二者已经达到潮汐锁定,之后只会一直“面面相觑”。

冥王星和冥卫一的双星系统

短期来看,地球的自转周期却不是单调减速的。复杂的内部和外部影响的综合作用下,地球的自转周期实际上在不断波动。

一个最容易理解的内部影响因素,如央视新闻的嘉宾所说,是气候。气候可以控制地球表面水体的分布:气温下降,两极冰层增厚,海平面下降;气温上升,两极冰层融化,海平面上升。地球表面的质量分布变化,则对地球自转的角速度产生影响,造成自转周期的短期变化。

嘉宾所举的滑冰的例子是恰当的,但想支持的结论是错误的。全球变暖如果导致两极冰川融化,实际上是减少了地球自转轴附近的质量。在角动量守恒的情况下,这相当于增大转动惯量,角速度理应减小才对。类比于花滑选手,在旋转时将手伸出,而非收拢,其结果是自转角速度降低,而非增加。反而在地球突然变冷的情况下,才会导致地球自转速度变快,一天的时间变短。

因此,全球变暖不能够成为地球自转加速的原因。但是想从结果推出真正的原因,是非常困难的。尤其是除了气候,还有其他许多因素会导致地球自转周期的短期变化,比如其他天体对地球的引力影响、地球上的岩浆活动、人造卫星的发射等等。

0.1秒的差距,在长周期的影响下,顶多算是车轮下的一颗巨跞,并不能改变地球自转演变的大方向。如果不是科学家将它记录下来,未来的人类在试图复现地球曾经的自转速度时,也绝无可能找到地球在漫长时间中的这一瞬悸动。

当然,这0.1秒对于人类的寿命和地球的寿命而言有着不同的重量。我们于是产生了各种不同的情绪,仿佛发现了什么了不得的事情。更何况还有许多实际的问题要我们去解决:要不要增加闰秒、怎么保证科学数据记录的时间全球同步、金融行业的交易时间是否会受到影响……

不过,这些都有科学家和金融机构去解决,倒也不用我们普通人操心。

实际上,地球自转周期的微妙变化,无论在秒的尺度上的波动,还是在人类寿命的尺度上的累积结果,若不是有科学仪器加持,我们本都难以察觉。对人类来说,这只不过是幸运得在有生之年观察到了地球的一次叛逆。

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