氣候變化或干擾地球自轉

2016年美國國家海洋和大氣管理局DSCVOER衛星觀(guān)測到的地球自轉。

圖片來(lái)源：美國趣味科學(xué)網(wǎng)站

研究人員認為，全球變暖導致海平面上升，影響了地球的自轉。

圖片來(lái)源：美國趣味科學(xué)網(wǎng)站

來(lái)自瑞士和美國等國家的科學(xué)家，利用人工智能(AI)技術(shù)監測了氣候變化對地球自轉的影響。根據研究結果，他們認為，人為造成的氣候變化正在不斷擾亂地球的自轉，導致每日時(shí)長(cháng)(即日長(cháng))變長(cháng)。隨著(zhù)氣候變化加劇，這一趨勢還將加速。相關(guān)論文發(fā)表于近日出版的《美國國家科學(xué)院院刊》雜志。

研究人員警告稱(chēng)，日長(cháng)變長(cháng)等變化初時(shí)不易被人察覺(jué)，但它們可能會(huì )產(chǎn)生嚴重的連鎖反應，包括迫使人們引入負閏秒，影響太空導航，甚至改變地球內核的狀態(tài)等。

地球上日長(cháng)一直在變化

現在，地球上的一天大約持續24小時(shí)(即86400秒)，但這一時(shí)長(cháng)并非固定不變。大約10億年前，地球完成一次自轉可能僅需19個(gè)小時(shí)。

在更短的時(shí)間尺度上，日長(cháng)也頻繁波動(dòng)。例如，2020年地球自轉速度比1960年有記錄以來(lái)的任何時(shí)候都快。到了2021年，地球的自轉速度再次放緩，但人類(lèi)在2022年6月29日經(jīng)歷了有史以來(lái)最短的一天。當天地球自轉速度創(chuàng )下最快紀錄，比標準時(shí)長(cháng)少了1.59毫秒。

盡管如此，從長(cháng)期趨勢來(lái)看，數千年來(lái)地球自轉的速度一直在放緩，即日長(cháng)在變長(cháng)。英國《皇家學(xué)會(huì )數學(xué)與物理學(xué)分會(huì )學(xué)報》的一份報告曾指出，在過(guò)去27個(gè)世紀里，日長(cháng)平均每世紀增加約1.8毫秒。

造成這一現象的主要原因包括構造板塊運動(dòng)、地核旋轉變化以及月球引力的影響。其中，月球目前造成的影響最大。具體而言，月球對地球產(chǎn)生拉力，導致潮汐作用，會(huì )逐漸減慢地球的自轉速度，導致日長(cháng)變長(cháng)。

氣候變化或為干擾因素

此外，科學(xué)家逐漸認識到，人為造成的氣候變化也在干擾地球自轉，導致日長(cháng)變長(cháng)。

在過(guò)去幾十年里，人類(lèi)活動(dòng)導致全球變暖，使得地球極地地區，特別是格陵蘭島和南極洲冰川和冰蓋加速融化。融化的水從地球兩極流向赤道附近，并在此聚集。這改變了地球的形狀，即兩極變平、中間略微鼓起。由于更多重量分布于離地球中心更遠的地方，導致地球自轉速度減慢。其原理類(lèi)似于滑冰運動(dòng)員在冰面上以自身為軸旋轉時(shí)，將手臂由頭頂伸向身體兩側會(huì )使旋轉速度減慢。

在最新研究中，來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院、加州理工學(xué)院和阿爾伯塔大學(xué)的科學(xué)家，運用先進(jìn)的AI程序，結合現實(shí)數據與物理定律，預測了地球自轉將隨時(shí)間如何變化。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院大地測量學(xué)家貝內迪克特·蘇賈表示，他們的模擬結果顯示，全球變暖導致的極地冰川融化正在改變地球自轉的速度，導致日長(cháng)變長(cháng)。隨著(zhù)氣候變化的加劇，這一趨勢也將進(jìn)一步加速。

蘇賈稱(chēng)，氣候變化目前使地球上的日長(cháng)每世紀增加約1.3毫秒。但基于現有的全球溫度模型，到21世紀末，氣候變化將使地球上的日長(cháng)每世紀增加2.6毫秒，成為影響地球自轉的最大因素。

可能影響精確計時(shí)和太空導航

蘇賈指出，日長(cháng)變長(cháng)最有可能的影響之一是需要引入負閏秒。這意味著(zhù)在未來(lái)的某些日子里，我們需要從全球標準時(shí)間中減去一秒，以適應更長(cháng)的日長(cháng)。

1971年國際計量大會(huì )通過(guò)決議：使用“協(xié)調世界時(shí)”來(lái)計量時(shí)間。當“協(xié)調世界時(shí)”和“世界時(shí)”之差超過(guò)0.9秒時(shí)，國際地球自轉服務(wù)組織(IERS)就負責對“協(xié)調世界時(shí)”撥快或撥慢1秒，這就是“閏秒”。“閏秒”有正負之別，“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“負閏秒”就是減1秒，即在23時(shí)59分58秒就結束了一天。

今年3月28日，美國加州大學(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，負閏秒最早可能在2029年出現。

有科學(xué)家擔憂(yōu)，引入負閏秒可能會(huì )擾亂計算機和智能手機的計時(shí)，因為許多計算機程序默認閏秒都是正的，人們需要對計算機系統進(jìn)行重新編程，而這個(gè)過(guò)程容易出錯。

蘇賈還指出，日長(cháng)變長(cháng)還可能對太空定位導航產(chǎn)生影響。在將太空探測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(zhù)影響。

蘇賈團隊警告說(shuō)，地球自轉軸的變化可能還會(huì )改變地球內核的自轉速度，從而影響日長(cháng)增加的速度。不過(guò)，科學(xué)家仍需開(kāi)展深入研究，探究這種潛在的相互作用。