氣候變化減慢地球自轉

氣候變化可能會(huì )改變人類(lèi)的計時(shí)方式。3月27日發(fā)表于《自然》的一項分析預測，融化的冰蓋正在減緩地球的自轉速度，以至于下一個(gè)閏秒將被推遲3年。

論文作者之一、美國斯克里普斯海洋研究所地球物理學(xué)家Duncan Agnew說(shuō)：“融冰足以使海平面上升，以至于我們可以看到地球自轉速度受到了影響。”

閏秒是1972年以來(lái)，為適應地球自轉而對國際原子時(shí)進(jìn)行的人為調整。根據Agnew的分析，全球變暖將把再次調整閏秒的需求從2026年推遲到2029年。閏秒對計算機造成了很大的干擾，以至于2022年科學(xué)家投票決定在2035年前消除閏秒。研究人員尤其擔心下一次閏秒調整，因為這可能是第一個(gè)負閏秒，而不是正閏秒。

“我們不知道如何應對1秒鐘的缺失，這正是時(shí)間計量學(xué)家擔心的原因。”國際計量局時(shí)間部前主任Felicitas Arias說(shuō)，從計量學(xué)角度看，推遲3年“是個(gè)好消息”，因為即使仍然需要負閏秒，它也會(huì )發(fā)生更晚，而且在2035年前，世界上出現負閏秒的次數可能比預期要少。

但Agnew強調，這不應該被視為支持全球變暖的觀(guān)點(diǎn)。

目前有兩種常用的時(shí)間計量系統：基于地球自轉的世界時(shí)和基于原子振蕩周期的國際原子時(shí)。由于兩種測量方法不同，隨著(zhù)時(shí)間推移，兩個(gè)計時(shí)系統會(huì )出現差異，因此有了協(xié)調世界時(shí)(UTC)的概念。

UTC以國際原子時(shí)秒長(cháng)為基礎，在時(shí)間上盡量接近世界時(shí)。1972年的國際計量大會(huì )決定，當國際原子時(shí)與世界時(shí)相差達到0.9秒時(shí)，UTC就增加或減少1秒，以盡量接近世界時(shí)，這個(gè)修正被稱(chēng)為閏秒。

原子鐘是比地球自轉更好的計時(shí)器，因為它在數百萬(wàn)年里是穩定的，而地球自轉速度是變化的。在該研究中，Agnew使用數學(xué)模型梳理了已知的地球物理現象對自轉的影響，并預測它們對未來(lái)閏秒的影響。

許多計量學(xué)家預計閏秒只會(huì )增加，因為在數百萬(wàn)年的尺度上，地球自轉速度正在放緩。這意味著(zhù)，有時(shí)，UTC的1分鐘需要變成61秒，才能接近世界時(shí)。

但Agnew說(shuō)，在較短的時(shí)間尺度上，地球物理現象會(huì )使自轉速度產(chǎn)生波動(dòng)。目前，地球自轉速度受到地核流動(dòng)的影響，自20世紀70年代以來(lái)，這些流動(dòng)使地球自轉速度加快，意味著(zhù)增加閏秒的頻率會(huì )降低。如果這種趨勢持續下去，則需要從UTC中刪除閏秒。

該研究發(fā)現，由于氣候變化，這種情況發(fā)生的時(shí)間可能比之前認為的要晚。繪制地球引力圖的衛星數據顯示，自20世紀90年代初以來(lái)，由于格陵蘭島和南極洲的冰融化，大量物質(zhì)從兩極向赤道移動(dòng)，地球變得越來(lái)越扁平。就像旋轉的滑冰運動(dòng)員把手臂向外伸展會(huì )減速、把手臂收回會(huì )加速一樣，遠離地球自轉軸的水流會(huì )減緩地球的旋轉速度。

地核流動(dòng)和氣候變化的最終結果仍然是地球自轉加速。但研究發(fā)現，如果沒(méi)有冰融化的影響，調整負閏秒的時(shí)間比現在預測的要早3年。

“人類(lèi)活動(dòng)對氣候變化有著(zhù)深遠影響。推遲閏秒只是例子之一。”中國香港理工大學(xué)地球物理學(xué)家陳劍利說(shuō)。

推遲閏秒將受到計量學(xué)家的歡迎。美國國家標準與技術(shù)研究所時(shí)間和頻率部門(mén)負責人Elizabeth Donley表示，閏秒已是一個(gè)“大問(wèn)題”，因為在一個(gè)越來(lái)越依賴(lài)精確計時(shí)的社會(huì )中，閏秒會(huì )造成計算系統的重大故障。而前所未有的負閏秒可能會(huì )更糟，因為“現有的計算機代碼都沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)”。

Agnew希望氣候變化對計時(shí)的影響會(huì )促使一些人采取行動(dòng)。Agnew的論文對預測很有用，但專(zhuān)家認為，何時(shí)需要負閏秒仍然存在很大的不確定性。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07170-0