科学家发现地球自转正在加速?是怎么回事?
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发布时间：2022-04-25 00:51
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时间：2023-08-21 17:26
根据英国《每日邮报》报道，英国科学家发现地球自转出现加速！在过去的2020年，地球自转无论是单天还是平均，都是有记录以来最短的，其中2020年7月19日那一天，比标准的一天缩短了1.4602毫秒！这是怎么回事？
众所周知，地球从形成开始就一直在自转，这是由行星形成时的初始角动量导致的，但是在行星形成并稳定以后，角动量按理就不再增加了，当然也有例外，比如受到外力什么的，在目前的月球形成理论中就有一种比较主流的假说：碰撞起源说。据推测在遥远的过去，一个大约火星那么大的天体与地球发生了大碰撞，该天体没入了地壳还没完全凝固的原始地球，然后溅起了大量的碎片，那些溅起的碎片的一部分落回了地面，但有另一部分慢慢凝聚成另一个天体，那就是现在的月球。
在这个过程中很显然地球的角动量变了，这是外力造成的。但这种级别的大碰撞在地壳冷却后就基本没发生了，至于每年掉进来的各种小行星陨石什么的，由于与地球自身质量相比质量太小了，动量相当有限，所带来的角动量改变微乎其微。因此可以认为地球的角动量基本没有再增加。
但地球自转如逆水行舟，不进则退……嗯？这秒变励志画风怎么说？这是由于周围大质量天体的潮汐效应造成的地球自转角动量的损失，从而导致地球自转减速。在地球自转过程中，由于地球并非一个标准的匀质球体，也并非坚硬的刚体，因此在周围大质量天体的引力作用下，地球的自转过程中会发生形变，海水的潮涨潮落就是这样产生了，潮汐力也因此得名。
造成地球周期性潮汐的主要有两个天体：太阳和月亮。虽然太阳的质量更大，对地球的引力也更大，但由于距离比较遥远，对地球造成的潮汐效应不如月球大，所以我们主要讨论潮汐也就以月球为例。由于地球并非刚体（不会发生形变的物体），月球的引力会导致地球发生轻微的形变，面向月球和背向月球的两端会隆起，地球表面覆盖着70%的海水使这种形变更加的明显，随着地球自转，这隆起的两端在地表的位置也不断发生变化，这在我们看来就产生了每天的潮涨潮落，而这个过程中的形变会产生摩擦，这种摩擦会慢慢损耗地球自转的角动量，导致地球自转的减速，在足够长的时间后，地球很可能会被潮汐锁定而停止自转。嗯，月球就是这样被地球锁定的，现在老是一面对着我们……
这么说来，地球的自转应该是越来越慢才对啊？在过去的几十亿年里，整体的趋势确实如此，地球的自转确实在逐渐减慢。但此次英国科学家的最新研究发现，地球自转比过去的所有年份都要快！当然，这是指有记录以来，而对地球自转的精确测定和记录是由上世纪60年代开始的，科学家利用高精度计时的原子钟对每一天的地球自转周期进行了精确的测量。在之前，地球自转最快的纪录发生在2005年，然而在2020年，2005年的那次最快纪录在一年中被打破了28次。现在最新的纪录发生在2020年7月19日，在这一天，由于自转的加速，使地球自转一周的时间比标准缩短了1.4602毫秒。
上面提到“比标准缩短了1.4602毫秒”，标准是啥？从上图你应该就已经看出来了，就是以24小时算的一日，即24x3600=24*3600=86400秒，国际天文联合会规定的1秒就等于1/86400日，同时国际度量衡大会根据原子钟定义的秒是铯-133原子基态的超精细能级之间的跃迀所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间，用人话说就是这玩意振荡9192631770周所用的时间……
也就是说，在2020年7月19日那一天地球自转一周只用了86399.9985398秒。其实差距微乎其微，但关键是过去的有记录以来地球自转平均时长基本上都是超过24小时的，也就是超过86400秒的，因此就有了闰秒，经常上网的同学可能都听过闰秒，就是某一天的某一个小时的最后一分钟的最后一秒会跳到60而不是59。上一次的闰秒就发生在2016年。
为了对人类计量时间与天文时间的精确对应，从1972年开始，人们通过闰秒的方式来修正由于地球自转周期与计量周期（24小时整）的差异，闰秒可以正闰秒，即秒数跳到60后再跳到下一分钟，也可以负闰秒，即秒数跳到58后即跳到下一分钟。但根据上表你就能发现，自出现闰秒后，半个世纪以来一直都是正闰秒，即每次都是加多一秒。而且在上个世纪，几乎每一年都加入了闰秒，也就是那些年地球的平均自转周期都超过了24小时。
但你会同时发现，自从进入新世纪后情况就变了，本世纪过去了20年只增加了6次闰秒，傻子都看出来本世纪地球自转加快了，不过整体还是在正闰秒，这意味着地球平均自转周期还是比24小时稍长一点点，知道去年，这种情况逆转了。
那么问题来了，前面说了地球的角动量基本上已经不增加了，它的自转速度为什么会增加？又为什么会时快时慢？虽然角动量不变，但是假如半径发生变化，自转速度也是会发生变化的。就像溜冰运动员张开双臂旋转后收起双臂时，转速会增加一样，轻微的半径和质量分布的变化也是会导致轻微的转速变化的。
而能引起轻微半径和质量分布变化的因素有冰盖融化、板块运动等。另外，剧烈的地震除了会导致岩石被挤压，也会使松动的土地密度增加从而也能使体积减小。用罐子装过白糖的就会知道，当装满以后摇一摇，又能空出一截。
除了导致密度增加使半径减少，板块运动也能使角动量在不同的地层直径转移。地球虽然看起来是一个球体，但实际上它的内部并非都是固体，这导致地球在自转的时候，不同的分层转速并不一样，总体来说越靠近地心，转得越快。而板块运动和剧烈的地震则会使地幔处差异化的部分角速度转移到地壳上来，从而导致了地面录得的地球自转速度发生了变化。
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时间：2023-08-21 17:26
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时间：2023-08-21 17:27
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时间：2023-08-21 17:28
