2021是地球转得最快的一年,这让科学家们很头大

作者: Kate Golembiewski

来源: 科研圈

发布日期: 2021-12-24

2021年,地球自转速度变快,导致一天时间缩短,引发科学家对时间测量和调整的讨论。地球自转速度的变化受多种因素影响,包括大气、海洋和月球的作用。科学家通过原子钟和闰秒来调整时间,以保持与地球自转的同步。

2021年,地球自转的速度变快了,这导致我们现在的日子要比以前短了那么一点点。尽管差异微乎其微,但却让物理学家、计算机程序员、甚至股票经纪人头疼不已。

我们的太阳系形成于约45亿年前。当时,一片致密的星际尘埃和气体云原地坍缩,开始自转。由于角动量的作用,我们的地球如今在自转中仍保留有最初这一运动开始的痕迹——“自转物体倾向于继续自转,直到外力迫使它停下来。”英国国家物理实验室(National Physical Laboratory, UK)的彼得·惠博利(Peter Whibberley)如此解释道。

几千万年前,地球绕行太阳一周的同时,能够完成420圈自转。通过检验珊瑚化石的生长线,我们能找到证据,证明过往的地球上每一年都被比现在要多的天数塞满了。随着岁月流逝,尽管白天越来越长(部分原因是月亮牵引地球潮汐,让地球自转速度变慢了一些),但人类观察到,地球自转满一圈的时间稳定维持在24小时左右。也就是说,地球绕太阳公转一周,能够完成的自转圈数是365圈。

20世纪50年代,科学家研发出了原子钟,根据铯原子的电子从高能激发态落回至基态来计算时间。这种原子行为永恒不变,产生了原子钟周期。因此,原子钟不像传统时钟那样受温度变化等外部因素的影响。尽管如此,多年之后科学家还是发现了问题:无懈可击超稳定的原子钟与这个世界上的其他时钟产生了轻微的偏移。

科学家第一次加闰秒是在1972年,自此,这成为了一个每隔几年就会出现的操作。这无法被规律性地添加,因为地球自转并不稳定,时而加速,时而减速,打破了这颗星球几百万年来逐渐减速的趋势。地球自转速度相当复杂。地球表面的空气会在地球自转时受到摩擦和山脉的作用,与地球之间产生转动力矩,形成大气角动量从而带来影响。此外,自转还会受海洋和月球的影响。

科学家们即将采取的行动,取决于地球自转加速会有多快,这一趋势又会持续多久。“有人担心,如果地球自转进一步加速,那就可能需要添加所谓的负闰秒。”惠博利说,“换言之,不是给原子钟添加一秒让地球赶上,而是必须在原子尺度上减去一秒,反过来跟上地球的速度。”但是,负闰秒会给科学家带来全新的挑战。

然而,从宏观角度来看,我们谈到的时间其实非常短,每几年才会调整一秒。你已经经历过很多次闰秒,甚至可能从未注意过。如果我们将时间视作衡量我们身边世界中所见之事的工具,例如从一天过渡到另一天,那么,过日子就得跟着地球自转走,而不是原子钟内的电子,无论后者多么精确。

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