一年有365天,一个月有30天,一周有7天。如果大院er问你“天是怎么来的?”,相信很多读者会脱口而出,是“地球自转”。地球自转带来了“天”/“日”的概念。地球自转不息,日复一日就奔流不止。可是你知道吗?其实每天的长短并不一致,甚至我们还需要为此调整“时间”…
据媒体报道,今年3月中旬的时候,法国和意大利合建的南极考察站测得气温为-11.5℃,这可比往年同期平均水平要高约40℃。也就是说在往年的这个时候,气温应该在零下50℃以下。不寻常的气候同样出现在北极。据美国国家冰雪数据研究中心的消息称,北极部分地区3月中旬气温也较往年同期平均水平高约30℃。南北两极同时出现了温度异常升高,很不寻常。
2020年的7月19日,更是被记录下的50年来日长最短的一天。而且这样的趋势至今并未减缓,更有进一步变快的迹象。自有记录以来,地球平均每天有个1~2毫秒的减慢,通常2-3年就会有一次闰秒。自1958年至今,已累计进行了37次闰秒。而距离最近一次的闰秒还是5年多以前的2017年1月1日。也就是说,近5年来地球自转的速度一直在加快。
上世纪中期的时候物理学家们发明了原子钟。他们发现在精准的原子钟计时下,一天并非是严格的86400秒,而是86400秒±2毫秒。并且从更长(从数万年至数百万年的尺度上)的跨度来看,由于自转角动量和自转动量的耗散,地球自转会持续变慢,每日的日长就会不断变长。于是乎,在1958年1月1日0点的时候,国际原子时和天文时对齐。这一刻是两者第一次以“闰秒”的形式相结合,产生了协调世界时UTC。
地球自转存在不均匀性,除长期减慢是个确定性的变化外,还存在一些不规则变化。比如前面提到的全球气候变暖,南极冰川加剧融化,不排除这些会导致第一次负闰秒的出现。地球自转除了受固体成分影响外,还有地表流体成分的影响,如:地表水、地下水、海洋和地球大气。角动量守恒定律和地球科学的观测数据均表明,地球的总角动量在一定时期内是守恒的。
因此固体地球自转的加快,则表示地球流体成分,如海洋、大气的环流的总角动量在减小。
根据气象站记录的地表温度100年来的历史演化可以看到,2000年之后,地表温度比1910-2000年间的温度明显增大了。而2000年之后则出现了正闰秒频率明显变缓的趋势。这表明,地球自转加快和近期的地球气候变化、极端天气增多之间可能存在着一定的关联性。当然,这个关联性需要更多的数据观测才能得到验证。
由于地球自身物理结构以及潮汐等众多因素影响,地球自转“张弛有度”,就像跳着华尔兹的舞娘“旋转、跳跃、我闭着眼。白雪、夏夜,我不停歇”。这表现在速率上,就是存在一些周期变化和周期变化和不规则变化,并且长期上的趋势是自转速率减慢。气候变暖、极端天气增多,也反映在了地球自转上。而对此类现象的记录,则需要我们的持续监测。