你是不是感覺現在的時間越過越快,眼睛一閉一睜,一天就過去了?今天我要告訴你,你的感覺是對的。
地理課上我們都學過,地球自轉完成一次周期所需的時間被定義為一天,通常等于24小時。然而近期的科學研究卻發現, 自2020年開始,自轉速度不知為何加快了,而且速度比有史以來的觀測數據都快。
這意味著雖然時鐘上每天仍然是24小時,但實際生活中,一天已經不足24小時了。這對我們來說意味著什麼?
地球的自轉
地球的自轉是指地球繞著自身的軸旋轉的運動。這個軸被稱為地軸,由北極和南極相連。 地軸與黃道(即地球繞太陽公轉的軌道)之間存在傾斜,由此形成了地球的赤道和兩極。
地球的自轉速度平均約為每小時1670公里,這意味著即使你站在赤道上不動,你的位置在宇宙的維度上,也在以每小時1670公里的速度移動。而 地球以這個速度,則需要24小時才能自轉一周。
這些都是我們已知的知識,然而最近的研究卻顯示。過去五十年里,地球自轉時間一直都要比24小時長一些,當然這個差別很小,只在幾秒之內,常人通常難以察覺。 直到2020年,地球自轉速度突然變快,自轉周期變得比24小時少了大約1毫秒。
這個研究一經公布,就引起了大范圍的討論,科學家們擔憂,這可能會改變我們使用閏秒的方法。這個 閏秒是用來調整世界協調時間(Coordinated Universal Time, UTC)與地球自轉之間差異的一種措施。
由于地球自轉的速度會受到多種因素的影響,因此地球自轉的時間并不完全規律,而UTC是基于原子鐘的國際標準時間。
為了保持世界協調時間與地球自轉的一致性,在有必要的情況下就會宣布[插·入]或刪除閏秒。當宣布 [插·入]閏秒時,會在特定日期的最后一分鐘增加一秒,這樣這一分鐘就變成61秒。
通過這種方式,世界協調時間的計時被調整以與地球自轉保持同步,自1972年以來,我們一共增加了27閏秒。
然而 由于地球現在旋轉越來越快,我們可能就需要去掉閏秒來趕上地球的旋轉速度。根據資料顯示, 2022年6月29日是地球自轉最短的一天,比24小時短了整整1.59毫秒,之前的地球自轉一天最短時間紀錄是2020年7月19日,這一天比正常自轉時間短了1.47毫秒。地球為什麼越來越快?科學家們還沒有明確的答案,但已經有了相關的推測。
地球自轉速度的引力舞者
地球的自轉周期受到很多因素的影響,其中潮汐力是最常見的一種。它是 由行星或衛星對其他物體施加的引力差異引起的。在地球上,主要的潮汐力來自于月球和太陽。這兩個天體的引力相互作用會使得地球表面的水體發生周期性的潮汐變化。
根據萬有引力定律,兩個物體之間的引力與它們的質量和距離平方成反比。太陽質量遠大于月球,但月球離地球更近,因此 月球對地球產生的引力比太陽更強烈。表現在海洋上,就是每天都有的潮汐現象。
然而潮汐力不僅會引起海洋中的潮汐現象,還會產生一種有趣的效應,即影響地球的自轉速度。 當地球上的潮汐力作用于水體時,水體會被拉向月球或太陽所在的方向。由于地球自轉的存在,這導致了水體的慣性運動,使得水體趨向靠近地球赤道的一側。
這種移動會導致地球整體動量發生變化。 根據角動量守恒定律,當地球上的水體發生移動時,地球會以相等但反向的角動量來保持平衡。因此,地球的自轉速度會發生微小的變化。
如果潮汐力的方向與地球自轉方向相同,地球的自轉速度會減小;如果方向相反,自轉速度則會增加。 這種影響雖然微弱,但隨著時間的推移,它可以積累并對地球自轉速度產生持續的影響。然而這種影響幾十年來一直存在,可以暫時排除。
大氣環流
另一種影響自轉速度的是大氣環流。這是地球大氣層內由溫度和壓力差異引起的空氣運動。 地球的輻射收入和熱量分布不均勻,導致了全球范圍內的溫度和壓力差異。這些差異引發了大氣層中的氣流運動,形成了多個大氣環流系統。
主要的大氣環流包括赤道附近的副熱帶高壓帶、副極地低壓帶和兩極附近的極地高壓帶。在赤道附近,陽光直射導致空氣升溫,形成熱帶低壓帶。隨著空氣上升,形成了高空的副熱帶高壓帶。 從高空高壓帶向兩極方向,冷空氣下沉產生了副極地低壓帶。接近兩極的地區由于寒冷,形成了極地高壓帶。
大氣環流中的氣流運動會導致地球內部質量分布的變化。當空氣從赤道向兩極方向移動時,它會攜帶一定的質量。 這種質量重新分布會改變地球的轉動慣量,進而影響地球自轉速度。
大氣環流還會對地球表面的風場產生影響。地球表面的風場會受到科里奧利力的影響而產生偏轉,從而改變地球的動量分布。科里奧利力是由于地球自轉引起的物體在運動過程中發生偏轉的力。這種動量分布的變化會對地球自轉速度產生微小但持續的影響。
大氣環流對地球自轉速度還有一個重要的影響是通過海洋運動傳導熱量。大氣環流和海洋環流之間存在著緊密的耦合關系。 熱帶地區的大氣環流會引起海洋表面水體的運動,并將熱量從赤道地區輸送到極地地區。 這種熱量傳導過程會導致海洋質量分布的變化,進而影響地球自轉速度。同樣的這種影響多年來也存在,也可以暫時先被排除。
全球變暖和冰川變化
目前最可能的原因是冰川變化。地球上的冰川被壓在南北兩極的地殼上,導致地球的南北極的距離比赤道直徑略低,這就使得地球實際上是個扁球體。然而近年來, 由于全球氣候變暖,冰川正在融化,兩極承受的壓力正變小,使得地殼向上移動,地球變得更圓,而圓形有助于地球旋轉得更快。
目前看來,這是最有可能的答案。 全球變暖的危害性還不止于此。它導致海平面上升和極端天氣事件增多。還增加了自然災害的頻率和強度,如洪水、颶風和干旱等災害。這些災害對農業、漁業和基礎設施造成嚴重影響,給國家經濟和居民生活帶來了負面效應。
根據專家推測, 全球變暖還與空氣污染、水源短缺和傳染病擴散之間存在聯系。氣候變化可能導致熱浪增加,引發健康問題,還可能擴大瘧疾和登革熱等傳染病的傳播范圍。解決全球變暖,已經成了各國人民都需要重視的問題。作為普通民眾,我們在支持國家各項措施的同時,也可以堅持采取個人行動,如減少碳足跡、節約能源和支持可持續發展等等。
總結
地球自轉速度的加快,也讓不明真相的吃瓜群眾有些擔憂:地球自轉速度越來越快,會不會引發一些災難性的后果?對這個問題,科學家表示大家完全可以放寬心。 2020年發表在《古海洋學和古氣候學》上的一項研究表明,在恐龍生存的7000萬年前,地球上的一天大約為 23.5小時:過去的一天比現在快多了!根據美國宇航局的紀錄,地球自轉速度自1820年以來有所減慢,也就是說古人的一天還不如我們過得長!