地球为什么越转越慢?
发布时间:2019-07-12

 

转载: 鹿跳跳啊 中科院地质地球所 

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众所周知,一天24小时,1小时60分钟,一分钟60秒,这是再常见不过的认知。相信记忆力好的读者应该记得,在2015年,英国格林尼治时间2015年6月30日晚上23点59分60秒的时候,出现了多一秒的现象。这个消息在当时引起了媒体的一波刷屏。
 
 
事实上,1972年至2015年,一共出现了25个闰秒(见下表),进入2000年以来,有四次出现“闰一秒”现象。分别在英国格林尼治时间2012年6月30日 23:59:59 增加一秒,记为 23:59:60 ,然后才是第二天的 00:00:00 。相对于北京时间,也就是7月1日 7:59 增加一秒,出现 7:59:60 的特殊现象,然后才是 8:00:00 。北京时间2012年7月1日出现 7:59:60 闰一秒现象。北京时间2015年07月01日再次出现 7:59:60 闰一秒现象。
 
 
那么,为什么会出现闰一秒这种情况呢?时间真的可以人为增加吗?要想搞清楚这个问题,就要从地球自转开始说起。
 
 
 
     我们知道,地球自转的周期是一个恒星日,目前其值为23时56分4秒。而地球相对于太阳的转动一周的时间(从正午至正午)称为真太阳日或视太阳日。这里要注意的是,这与恒星日(旋转360°)的定义是有所区别的,有兴趣的读者可以前往维基百科了解。
 
 
 
 
中科院南京紫金山天文台副研究员成灼曾说:“从远古时代起,地球上的人类就以每天太阳东升西落来计算时间。也就是说,这是将以太阳为参考点的地球自转周期作为人们生产生活的时间判断标准。”
 
 
 
这句话也就表明着,一天的长度取决于地球自转周期长度,在古代,除了古老的日升而作,日落而息的生活方式,古代人还发明了众多的计时工具。如桓表(除了计时和观星,一般认为还有纳谏、道路标志和乐器等功能,其内涵逐渐演化成为中华民族的图腾柱——华表)、日晷、漏壶等等,还有人力的更夫、钟楼、鼓楼等用于计时,直到机械时代,钟表才开始出现。
 
 
 
 
对于日晷和桓表这些需要借助太阳光的计时工具来说,它们存在一个致命的弱点——阴天用不了(就很遗憾)。
 
 
 
如果地球自转周期是稳定不变的,严格地每日旋转一周,那么计量时间的世界时单位1秒(即1/86400日)就是固定不变的。当地球自转速度减慢,自转周期变长时,也就意味着“一天”的时间就会变长。而越来越多的证据表明,地球的自转速度在减慢。南京大学天文学系教授萧耐园说,大约100年后,地球上每天就要增加1.8毫秒(待考证)。
 
 
 
那么有哪些证据可以证明地球确实越转越慢呢?证据主要在天体物理学和古生物学两个学科上体现。
 
在很多门类的化石的表壁上,有类似树木“年轮”的痕迹,被称为古生物钟,可以用来当作计时器。因此,很多门类的化石都是地质时代的见证物。1963年,威尔斯观察到现代珊瑚中一年生长的骨骼上有大约360条很细的生长线,并指出这些生长线实际上可能是每天生长周期的标志。威尔斯研究了产于泥盆纪和石炭纪保存良好的标本,他发现石炭纪珊瑚年生长线为385—390圈,而泥盆纪珊瑚则有400圈左右(385—410条之间)。这与用天文学方法求得的各地质时期每年的天数大体相等。2003年,中国的学者通过在云南发现的蓝藻化石的研究得知,地球在13亿年前1年大约500天。
 
 
石炭纪贵州珊瑚 
 
根据古生物钟的研究,在4.4亿年前的晚奥陶世,地球公转一周需要412天;到了4.2亿年前的中志留世,每年只有400天;3.7亿年前的中泥盆世,一年为398天。到了晚石炭世,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天,而现在每年只有365.25天。
 
每年的天数减少,每天的小时数增加,这也证明着地球的自转速度越来越小。
 
 
冥古宙地球的艺术想象图
 
为什么地球会减速呢?难道古世纪就有文明想让地球“流浪”,从而想办法让它减速,从而达到穿越星系的目的?原因当然没有这么天马行空。地球自转速度主要受三个因素影响,总体使其趋慢。
 
01潮汐锁定
日月对海洋的引潮力使地球自转速度变慢,导致一年的日数减少。
 
地球的自转和月球的引力有密不可分的关系,我们平常说的潮汐就是因为月球引力对于地球的影响造成的,月球会对地球的转速产生一个拖拽的力,因为潮汐的存在,海洋不断对地球的自转方向产生阻碍,在万亿年的时光里,这一点点的拖拽力形成了巨大的影响,地球自转的能量也因此消耗,所以转速越来越慢,如今的月球自转速度和公转速度相当,始终让月球和地球保持在一个面上,科学家将这个现象称为“潮汐锁定”。
 
 
 
02季节变化
有周年变化和半年变化。周年变化是风和潮汐的季节变化引起的,其振幅为20-25毫秒;半年变化是由日月引潮力对大气和海洋的潮汐作用引起,其振幅约为9毫秒。
 
 
 
 
03不规则变化
地外和地内的物质或能量交换。如陨星体对地球的撞击等,时而使地球加速时而使地球变慢,而地震往往使地球加速自转。
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2011年3月11日,日本本州岛附近海域发生8.9级地震(后修正为9.0级),这次日本地震是1900年以后第五大强震,在一篇关于这次地震的文章中指出,根据美国宇航局(NASA)的地球物理学家Richard Gross的计算,本次地震导致地球每天的自转速度减少了1.6微秒。类似的情况也在2010年的智利地震中出现,当时的计算结果是减少了1.26微秒,而2004年的苏门答腊地震使自转速度快了6.8微秒。
 
 
为什么地幔物质的运动会对地球自转产生影响呢?对于旋转的地球来说,其自转速度的快慢跟它的转动惯量有关。简单的来说,转动惯量就是质量乘以半径的平方。地壳运动(包括地震)会影响地球内部的物质分布。一般来说,物质趋向于势能低的地方运动,如水倾向于向低处流动,地幔物质向地心方向运动后,地球的转动惯量会减小,从而使地球的转动速度加快。
 
 
 
总体来说,地球的自转在极其缓慢地变慢,这意味着以后的白天和黑夜都会变长。除非来一颗小行星来“抽”一下地球,否则这种变缓的趋势应该是停不下来了,因此小编有个大胆的想法,只要小编活得足够久,每天就能有足够时间刷b站刷微博刷番刷剧喝快乐水!