地球自转在加速!一天不再是24小时,北斗导航受到影响

你可能没注意到,今年7月29日,你经历了你这辈子最短的一天!地球自转速度在加快,为何我们毫无感觉呢?

地球上的一天到底有多长

首先,肯定有一些具备天文或地理常识的朋友会问:地球自转周期本来也不是精确的24小时啊,不应该是23小时56分钟吗?

其实,关于地球上一天的定义,确实是有些说法。

如果地球在太空中的位置原地不动的话,它确实只需要23小时56分钟就能够完成一次自转,也就是旋转360°。在下图中表示,就是白点从朝向正右方的起点旋转一圈后再次对准右侧。

但我们知道,地球除了自转之外,还有公转,公转周期约为365天,也就是每天公转差不多1°。所以,虽然白点回到了最初的位置,红点也一直对准了最左侧,但它却不再对准太阳了。如果按照地球自转360°来计算一天的时长,就很容易产生混乱。

为了避免这种混乱,我们在计算一天时长的时候,都会按照图中的粉色点来计算,也就是地球上的某一天重新对准太阳的周期。看上面的图你就明白了,地球需要比自转一周再多转一点点才能让粉色点重新对准太阳,这么算下来,地球的一天就是24小时了。

地球加速?

根据《独立报》的报道,自从2020年开始,地球的自转速度就开始出现微弱的加速。2020年7月的时候,科学家们甚至记录到了20世纪60年代以来最短的一个月,2020年也是此前50年里地球自转最快的一年。当年的7月19日的一天比24小时短了1.47毫秒。

接下来1年的时间里,地球虽然没有单日创造新的纪录,但整体上仍然在以更高的速度自转。终于,积累到了今年,新的纪录诞生了。

今年7月26日,地球自转速度创下了新的纪录,你可能没注意到,但这一天其实比24小时短了1.50毫秒。到了7月29日,地球刷新了自己刚刚创造的纪录,以0.09毫秒的优势打破了3天前的纪录。

有啥影响?

看到这里,你可能已经在觉得科学家们小题大做了。一天24个小时有86400秒,1秒等于1000毫秒,只差1.59毫秒跟没有变化不是一样的事吗?其实,问题真没有你想象的那么简单。

我们刚才解释了地球上一天的定义,大家就能理解,地球自转速度的加快,意味着地球上的某一点会比平时更早地回到原来的位置上。1.59毫秒的变化,相当于赤道上32厘米的变化。别看这个数据不起眼,其影响却是非常重大的。

在地球上空,不论是美国的全球定位系统GPS,还是我国的北斗导航(BDS),再或者是其他国家的类似系统,都需要极其精密的数据做实时校正。如果不根据地球的自转变化来进行校正,那就会逐渐失调,以至于无法使用--你说问题严不严重?

除此之外,我们使用的手机、电脑等设备,其系统内的时间都是根据网络时钟协议(NTP)服务器同步,这是以1970年1月1日00:00:00协调世界时(UTC)为基础定义的时间。随着地球自转速度的改变,这些电子设备里的时间也会受到影响。

目前,全世界的计时人员已经在考虑要不要进行时间调整,通过负闰秒的方式减小时间的偏差。截至现在,协调世界时已经进行了27次闰秒的更新,或许我们即将迎来第28次。

地球自转为何会加速?

科学家认为,导致地球自转加速的原因有很多,可能是以下几种因素共同作用的结果:

钱德勒摆动:指的是地球自转轴的微小偏差导致的自转速度变化,简单来说,这就和陀螺旋转的原理有点类似;

冰川融解:看起来和地球自转毫不相干,但远离地心的冰川融解后平铺在海面,更接近地心,力臂变小了,自转速度也就会变快,这个花样滑冰运动员手缩回来就会转得更快是一个意思;

地震活动:原理和冰川融解一样,地震会把更多岩石击碎,掉落在地面,减小力臂。比如2004年的印度洋地震,就给地球加速了3微秒。2011年日本的大地震,也让地球自转速度加快了1.8微秒;

地核:地球的核心处是熔融的铁、镍等物质,具有比较强的流动性,这也会给地球的自转造成影响。

除此之外,地球的海水、气候等许多因素,都有可能给地球的自转带来非常微妙的变化。可以说,地球自转的快慢,也是它不由自主的。

地球自转速度一直在变化

地球自转的速度发生变化,原本就是一件正常的事。要知道,在史前时代,地球曾经还有过更加高速自转的时候。

2020年的时候,有科学家通过一种叫做Torreites sanchezi的蛤类生物身上的花纹推测,7000万年前的恐龙时代,地球只需要23.5个小时就能自转一圈。至于更早的时候,4亿年前,地球上的一年甚至有差不多420天!

这么看来,从更长久的时间尺度上来看,地球的自转速度是降低的。再过几亿年,地球的自转速度可能还要更慢。

导致这个现象的原因目前比较确定,那就是月球在远离我们。科学家发现,月球正以每年3.8厘米的速度远离地球。月球的质量是地球的1/81,非常巨大,它的影响比地震、地核等因素重要得多。月球的远离增加了整个地月系的力臂,对于地球自转速度的降低有巨大的影响。

受此影响,地球的自转周期平均每100年就会延长1.8毫秒。这个数据也同样很微小,但只是因为我们的寿命太短了。按照这个速度,在10亿年后,地球上的一天就要有差不多29个小时了

因此,短期之内地球的自转速度增加,可能不会对更长远的未来造成影响。未来的地球人,恐怕需要适应比现在更漫长的一天。

地球自转加快一天已不足24个小时

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