原子钟,加上精确的天文测量,表明一天的长度突然越来越长,科学家不知道为什么。
这不仅对我们的计时,还对GP和其他控制现代生活的技术产生了关键的影响。
在过去的几十年中,地球围绕其轴的旋转(决定了一天的时间多长时间)一直在加速。这种趋势已经使我们的日子缩短了。实际上,在2022年6月我们设置了一个记录在过去半个世纪左右的最短一天中。
但是,尽管有这部记录,但自2020年以来,稳定的加速已经奇怪地转向了速度 - 日子又越来越长了,而原因到目前为止是个谜。
虽然我们手机中的时钟表明一天中恰好有24小时,但地球完成单旋的实际时间略有差异。这些变化发生在数百万年的时间内,甚至几乎立即发生 - 即使是地震和暴风雨事件也可以发挥作用。
事实证明,一天很少是86,400秒的神奇数字。
不断变化的星球
在数百万年的时间里,由于与由潮汐相关的摩擦效应,地球的旋转一直在放缓月亮。该过程增加了大约2.3毫秒的每一个世纪的长度。数十亿年前,一个地球日仅是关于19个小时。
在过去的20,000年中,另一个过程一直在相反的方向上工作,从而加快了地球的旋转。当最后一个冰河时代结束时,熔化的极性冰盖降低了表面压力,地球的地幔开始稳步向杆子移动。
就像芭蕾舞舞者将手臂朝身体旋转时旋转的速度更快 - 旋转的轴一样一样,当这大块地幔移动到地球轴的距离靠近时,我们的星球的旋转速度也会增加。每个世纪,这个过程每天缩短约0.6毫秒。
数十年来,地球内部和表面之间的联系也更长。主要地震可以改变一天的长度,尽管通常少量。
例如,据信,日本2011年的大道库地震幅度为8.9,被相对微小的旋转加速了1.8微秒。
除了这些大规模变化外,天气和气候在较短的时间内也对地球旋转产生了重要影响,从而在两个方向上都会发生变化。
每两周和每月的潮汐周期在地球周围移动质量,从而导致一天的变化在任一方向上最多达到毫秒。我们可以看到潮汐变化在长期记录中,长达18。6年。
我们大气的运动具有特别强大的作用,而且洋流也起作用。季节性的积雪和降雨或地下水提取,进一步改变了事物。
为什么地球突然放慢脚步?
自1960年代以来,地球周围的射电望远镜运营商开始设计技术同时观察类星体等宇宙对象,我们对地球旋转速率有非常精确的估计。
这些估计值与原子钟之间的比较表明,在过去的几年中,一天的长度看似不断变化。
但是,一旦我们消除了由于潮汐和季节性影响,我们知道会发生的旋转速度波动,这是一个令人惊讶的揭示。尽管地球在2022年6月29日达到了最短的一天,但长期的轨迹似乎已经从缩短到2020年以来的缩短。在过去的50年中,这种变化是前所未有的。
这种变化的原因尚不清楚。这可能是由于天气系统的变化以及背靠背的LaNiña事件,尽管这些事件以前发生。冰盖的融化可能会增加,尽管这些冰块近年来并没有远离融化速度。
这可能与汤加大型火山爆炸有关向大气中注入大量水?鉴于2022年1月发生的情况可能不是。
科学家已经推测地球旋转速度的最新神秘变化与一种称为“钱德勒摇摆”的现象有关,这是地球旋转轴的小偏差,大约430天。
射电望远镜的观察结果还表明,过去几年的摆动已经减少。这两个可以链接。
我们认为是合理的最终可能性是,在地球内部或周围没有任何特定的变化。这可能只是与其他周期性过程并联的长期潮汐效应,以产生地球旋转速率的暂时变化。
我们需要“负面的leap秒”?
精确地了解地球的旋转速率对于许多应用程序至关重要 - 如果没有它,例如GPS等导航系统将无法正常工作。另外,每隔几年的计时员插入我们的官方时间表,以确保他们不会与我们的星球同步。
如果地球要转移到更长的几天,我们可能需要纳入“负Leap第二” - 这将是前所未有的,并且可能打破互联网。
现在,对负面飞跃的需求被认为是不太可能的。就目前而言,我们可以欢迎这样的消息,即至少有一段时间 - 我们每天都有几毫秒。
马特·金,澳大利亚ARC澳大利亚卓越科学中心主任,塔斯马尼亚大学和克里斯托弗·沃森(Christopher Watson),地理,规划和空间科学学院高级讲师,塔斯马尼亚大学。