一天已不足24小时,今夏或将迎来史上最短白昼
在整个北半球,人们沐浴在夏日漫长的阳光里,却浑然不知自己正在经历现代计时体系建立以来最短的白昼——每天缩短不过一毫秒左右。
据国际地球自转与参考系统服务(International Earth Rotation and Reference Systems Service,IERS)和美国海军天文台(U.S. Naval Observatory)观测,7月9日是本年度白昼最短的一天,只因地球自转速度较标准24小时周期快了1.34毫秒。
今年夏季,预计还将出现另外两个具有历史意义的短时白昼——7月22日和8月5日。 地球自转速度出现波动并非罕见现象,但科学家们正潜心探究近期自转加速背后的缘由。
地球为何自转加快?
地球自转的变化由多种复杂因素共同作用而成,不过科学家表示有几个因素尤为突出。
月球在绕地运行过程中,对地球的影响因时因地而异。当月球每月两次运行至赤道附近时,其引力会使地球自转稍缓;而每月另外两次靠近两极时,月球引力反而会让地球自转略快。地球与大气同步旋转,二者共享的动量不会因单一因素改变。
由于急流变化,夏季大气自转速度放缓,这意味着地球必须加速自转,以维持整个系统角动量的恒定。
地球内部也在发生着物理学家难以完全解释的奇特现象。不知何故,地球内核(Earth's core)在过去50年持续减速,而为了保持角动量守恒,内核上方的固态地球只得加快自转以作补偿。
斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的地球物理学家邓肯·阿格纽(Duncan Agnew)坦言:“我们既不清楚其中缘由,也无法预判地核未来的变化。”
这些是史上最短的白昼吗?
过去几年出现了自1955年原子计时法启用以来最短的白昼,但这远非地球历史上最短的白昼。
平均而言,数十亿年来地球的白昼一直在不断变长。自月球形成后,其引力及对海洋潮汐的作用就逐渐减缓了地球自转。
对恐龙时代古老软体动物贝壳的分析显示,7000万年前,一年有372天,每天仅23.5小时;而4.3亿年前的珊瑚化石表明,当时一天仅有21小时,日出日落的频率比现在高得多。 尽管从长期趋势看白昼在变长,但短期波动中仍出现过许多短时白昼。
阿格纽表示:“19世纪20年代以及1865年至1880年前后,白昼时长都比当下即将出现的短时白昼更短。据国际地球自转与参考系统服务观测,2022年6 - 8月和2024年6月也曾出现过更短的白昼。”
人们能察觉到白昼在变快吗?
夏至前后白昼漫长,12月21日前后夜晚寒冷绵长,这些都显而易见。
但地球24小时自转周期即便缩短一眨眼的功夫,人们大概率也毫无察觉——因为一次眨眼耗时100 - 400毫秒,而白昼时长的变化仅约1毫秒。
美国国家标准与技术研究院研究员、物理学家犹大·莱文(Judah Levine)称:“只有天文学家等专业人士才会关注单日时长的细微缩短。”天文学家需要极高精度的计时来测算天体的位置与运动,哪怕微小的时间偏差都可能造成重大误差。
当白昼缩短累积的时间差达到一定程度,计时人员会在时钟中加入闰秒,让天文时间与滞后的原子时间重新同步。这种调整被称为闰秒,自1972年起约每一年半实施一次,绝大多数人同样毫无察觉。
地球自转加快会影响科技或计时吗?
在1955年原子计时法出现前,地球自转的细微变化并无太大影响。但原子时间恒定不变,地球自转的波动便导致了天文时间与原子时间的偏差。
为让天文时间追上原子时间,1972年以来已添加过27次闰秒。如今地球自转加快,计时人员或将于2029年前首次实施“负闰秒”,以减慢天文时间。
闰秒一直困扰着计算机、全球定位系统(GPS)和电信系统,2012年Linux等系统就因闰秒调整出现过故障。前所未有的负闰秒可能引发更大问题,因为软件系统通常默认时间单向流逝。
Meta工程师警告:“这可能对依赖计时器或调度器的软件造成毁灭性影响。”
气候变化如何影响地球自转?
研究表明,冰川融化、海平面上升、地下水枯竭等因素正改变地球质量,进而减缓其自转。这就如同滑冰者放下高举的手臂以减慢旋转速度,地球自转也会因此放缓。
历史上,这类变化多由自然周期引发,但两项美国国家航空航天局(NASA)资助的研究显示,时间本身或许已感受到气候变化对地球的影响。
美国喷气推进实验室的地球系统科学家苏伦德拉·阿迪卡里(Surendra Adhikari)表示:“我们的分析显示,过去一个世纪里,仅现代气候变化就使白昼时长增加了约0.6 - 0.7毫秒,且这一速度在本世纪可能翻倍。” 这种减速趋势可能与近期地球自转加快的因素相互抵触,凸显出地球自转的复杂性。
斯塔马塔科斯强调,尽管几个世纪以来人类已观测到地球自转的变化,但这些因素间复杂的相互作用仍让科学家倍感棘手——尤其在预测未来变化时。
他警告:“由于对这些大地测量现象的理解尚不完整,我们无法准确预测6个月以后的白昼时长。” 因此,即便明天太阳依旧会升起,我们也很难确切知晓每一天究竟有多长。
版式设计:钱思琦
伸出小手
点赞和“在看”吧