時(shí)間不夠用？地球自轉(zhuǎn)加速令今夏現(xiàn)“最短三天”
“時(shí)間過得好快”“總感覺時(shí)間不夠用啊”，恐怕不光是一句感嘆。
據(jù)看看新聞NEWS報(bào)道，今天（7月22日）比昨天縮短了約1.3-1.5毫秒。此前7月9日創(chuàng)下有記錄以來最短之一，比平時(shí)短1.3到1.6毫秒。8月5日還將有一次?？茖W(xué)家指出，除月球位置影響外，近年來兩極冰蓋快速融化導(dǎo)致地球質(zhì)量向赤道轉(zhuǎn)移，也是自轉(zhuǎn)變快的因素。 若持續(xù)加速，2029年全球時(shí)鐘可能需首次“減一秒”調(diào)整。
科學(xué)研究人員表示，7月22日和8月5日兩天，地球的自轉(zhuǎn)將會(huì)加快，從而使這兩天的時(shí)長(zhǎng)比標(biāo)準(zhǔn)的86400秒（即24小時(shí)）縮短大約1.3至1.5毫秒（一毫秒等于千分之一秒）。
圖片來源：IC photo
根據(jù)挪威時(shí)間和日期網(wǎng)站的資料，有歷史記錄以來時(shí)長(zhǎng)最短的一天是2024年7月5日，那天地球以比平常快1.66毫秒的時(shí)間完成自轉(zhuǎn)一周。這打破了此前在2022年6月30日創(chuàng)下的紀(jì)錄，那天地球的自轉(zhuǎn)快了1.59毫秒。
根據(jù)國(guó)際地球自轉(zhuǎn)和參考系服務(wù)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，今年夏天也是自2020年以來第六次地球自轉(zhuǎn)加速。
時(shí)間越來越快，是錯(cuò)覺還是事實(shí)？
地球圍繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，已經(jīng)不停運(yùn)行了46億年之久，地球在公轉(zhuǎn)的同時(shí)，也在不斷地自轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)一圈就是一天，24小時(shí)。
地球無(wú)論是公轉(zhuǎn)還是自轉(zhuǎn)，都會(huì)受到星際間作用力的影響，在不斷的加減速中調(diào)整。僅就當(dāng)下而言，地球的自轉(zhuǎn)在加快，意味著一天在變短。也就是說，“時(shí)間過得越來越快”不是錯(cuò)覺，而是事實(shí)。
“專業(yè)數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在時(shí)間的流逝比過去半個(gè)世紀(jì)的任何時(shí)候都要快。這是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)速率為50年來最快?！笨破諏＜摇⒅袊?guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心黨委書記竇忠表示，相關(guān)科研發(fā)現(xiàn)，自2020年的年中以來，地球的自轉(zhuǎn)速率呈現(xiàn)加快趨勢(shì)。
2020年1-12月地球自轉(zhuǎn)速度變化。自2020年年中，地球的自轉(zhuǎn)開始加速。圖片來源：中科院國(guó)家授時(shí)中心
地球自轉(zhuǎn)變快是為啥？會(huì)一直加快嗎？
這一現(xiàn)象可能與地球表面形態(tài)的變化有關(guān)。就像花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員或芭蕾舞者做轉(zhuǎn)體動(dòng)作身體越聚攏轉(zhuǎn)速能越快一樣，當(dāng)物質(zhì)向更中心聚集時(shí)，地球的自轉(zhuǎn)也會(huì)變快。以全球氣候變暖為例，當(dāng)冰川、冰蓋融化流入海洋，地球質(zhì)量就進(jìn)行了重新分配，物質(zhì)較以往更靠近中心，那么地球自轉(zhuǎn)就會(huì)變快。也就是說，地球自轉(zhuǎn)加快的現(xiàn)象可能與近來氣候變化導(dǎo)致的南北極冰川融化效應(yīng)有關(guān)?！斑@種情況下，地球兩極承受的壓力變小，從而使地殼向上移動(dòng)，地球變得更圓。而圓形有助于地球旋轉(zhuǎn)得更快?！敝袊?guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研究員段鵬碩分析說。
相關(guān)研究表明，來于地球表面的因素傾向于激發(fā)5年周期內(nèi)較高頻的地球自轉(zhuǎn)速度變化，而地球內(nèi)部的因素引起的地球自轉(zhuǎn)速度變化通常表現(xiàn)為5年周期以上更低頻的變化。
對(duì)此，段鵬碩認(rèn)為，理論上，實(shí)際觀測(cè)到的地球自轉(zhuǎn)速度變化是多種因素引起的，是地球內(nèi)外部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)共同作用的結(jié)果，即，來自地球外部的因素（例如氣候變化、冰川融化等）引起的日長(zhǎng)快速變化疊加在地球內(nèi)部因素（例如地核運(yùn)動(dòng)）導(dǎo)致的日長(zhǎng)趨勢(shì)變化上。
一直以來，有觀點(diǎn)認(rèn)為，由于“潮汐摩擦效應(yīng)”的存在，地球自轉(zhuǎn)的速率一直是在輕點(diǎn)“剎車”，變得越來越慢。段鵬碩介紹：“雖然近幾年地球自轉(zhuǎn)有加速現(xiàn)象，但長(zhǎng)期減慢才是大趨勢(shì)?！?/strong>
段鵬碩介紹，從更短的時(shí)間尺度來看，地球自轉(zhuǎn)速率的變化是非常復(fù)雜和不均勻的，表現(xiàn)出“時(shí)快時(shí)慢”以及準(zhǔn)周期振蕩的特點(diǎn)。
“在年際尺度上，地球自轉(zhuǎn)速率會(huì)出現(xiàn)幾年加快而后幾年又放慢的現(xiàn)象；在季節(jié)變化上，地球自轉(zhuǎn)也會(huì)在某些月份出現(xiàn)速度增加，而在某些月份出現(xiàn)速度減慢現(xiàn)象。”段鵬碩分析稱，這些不同時(shí)間尺度的日長(zhǎng)變化實(shí)際體現(xiàn)了不同的地球系統(tǒng)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程。
“也就是說，從長(zhǎng)期的日長(zhǎng)變化形態(tài)來看，近兩年的地球自轉(zhuǎn)加快現(xiàn)象并不奇怪，屬于正?，F(xiàn)象。”
中山大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院鐘敏教授、馮偉教授介紹，地球自轉(zhuǎn)速度存在著長(zhǎng)期減慢的趨勢(shì)、周期性變化、特殊的不規(guī)則變化。“每天其實(shí)不是準(zhǔn)確的24小時(shí)，短期來看，地球有時(shí)會(huì)自轉(zhuǎn)加速一點(diǎn)，日長(zhǎng)變短；但是從幾百上千年甚至更長(zhǎng)時(shí)間來看，地球在自轉(zhuǎn)變慢，日長(zhǎng)是在變長(zhǎng)的。”
既然地球自轉(zhuǎn)速度長(zhǎng)期變慢，為什么近期地球自轉(zhuǎn)頻發(fā)加速現(xiàn)象呢？
1962-2022年地球自轉(zhuǎn)日長(zhǎng)變化（LOD），單位：毫秒 圖片來源：羊城晚報(bào)
中山大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院鐘敏教授、馮偉教授及團(tuán)隊(duì)分析得到近期地球自轉(zhuǎn)頻發(fā)加速現(xiàn)象主要是以下兩大因素共同導(dǎo)致：
一、從觀測(cè)的日長(zhǎng)變化曲線圖可以看出，近期地球自轉(zhuǎn)加速的原因是受到地球核幔電磁耦合力矩變化的影響（地球核幔發(fā)電機(jī)原理），近年日長(zhǎng)變化處于大約18年大周期變化的低值期，即日長(zhǎng)變短，自轉(zhuǎn)加速。屬于地球自轉(zhuǎn)速度不規(guī)則變化中的第一種情況；
二、近期地球自轉(zhuǎn)頻發(fā)加速都發(fā)生在夏季6、7月份，主要受到地球緯向風(fēng)場(chǎng)季節(jié)變化的影響，屬于地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)變化。
如果時(shí)間“變慢”，對(duì)我們的日常生活是否有影響？
研究地球自轉(zhuǎn)常用“日長(zhǎng)變化”這個(gè)術(shù)語(yǔ)來表示地球自轉(zhuǎn)的快慢，它指地球繞自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間與日長(zhǎng)平均值86400秒（即24小時(shí)）之間的差值。當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)變慢或變快時(shí)，“地球自轉(zhuǎn)日長(zhǎng)時(shí)間”增加或減小。為了與標(biāo)準(zhǔn)的原子鐘時(shí)間保持一致，世界時(shí)間服務(wù)機(jī)構(gòu)會(huì)不定期通過閏秒的形式，來保證基于地球自轉(zhuǎn)的太陽(yáng)時(shí)和基于原子鐘的協(xié)調(diào)世界時(shí)之間的差異在0.9秒以內(nèi)。
從長(zhǎng)期來看，由于地球自轉(zhuǎn)速度在緩慢降低，因此日長(zhǎng)也在緩慢變長(zhǎng)，閏秒往往是增加1秒。如果地球的自轉(zhuǎn)持續(xù)增速的話，那么很可能未來也可能存在負(fù)閏秒。時(shí)間系統(tǒng)在我們的日常生活中無(wú)處不在，在科學(xué)研究、金融服務(wù)和交通導(dǎo)航等社會(huì)的方方面面都離不開精確的時(shí)間。因此地球自轉(zhuǎn)快慢導(dǎo)致的時(shí)間上增加或減少1秒也是非常重要的。
日長(zhǎng)變長(zhǎng)最有可能的影響之一是需要引入負(fù)閏秒。這意味著在未來的某些日子里，我們需要從全球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間中減去一秒，以適應(yīng)更長(zhǎng)的日長(zhǎng)。
1971年國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過決議：使用“協(xié)調(diào)世界時(shí)”來計(jì)量時(shí)間。當(dāng)“協(xié)調(diào)世界時(shí)”和“世界時(shí)”之差超過0.9秒時(shí)，國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織（IERS）就負(fù)責(zé)對(duì)“協(xié)調(diào)世界時(shí)”撥快或撥慢1秒，這就是“閏秒”。“閏秒”有正負(fù)之別，“正閏秒”就是加1秒，屆時(shí)全世界的原子鐘都會(huì)顯示“X:X:60”的奇特時(shí)間。而“負(fù)閏秒”就是減1秒，即在23時(shí)59分58秒就結(jié)束了一天。
2024年3月28日，美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分?？茖W(xué)家鄧肯·卡爾·阿格紐在《自然》雜志刊發(fā)論文指出，負(fù)閏秒最早可能在2029年出現(xiàn)。
有科學(xué)家擔(dān)憂，引入負(fù)閏秒可能會(huì)擾亂計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)的計(jì)時(shí)，因?yàn)樵S多計(jì)算機(jī)程序默認(rèn)閏秒都是正的，人們需要對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行重新編程，而這個(gè)過程容易出錯(cuò)。
此外，科研人員表示，日長(zhǎng)變長(zhǎng)還可能對(duì)太空定位導(dǎo)航產(chǎn)生影響。在將太空探測(cè)器送到另一顆行星上時(shí)，即使微小的時(shí)間誤差也可能造成顯著影響。
資料來源：新華網(wǎng)、央廣網(wǎng)、參考消息、科普中國(guó)、極目新聞、科技日?qǐng)?bào)、羊城晚報(bào)、北京科學(xué)中心微信公眾號(hào)
編輯 常江
校對(duì) 楊利
