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當原子鐘與精確的天文測量相結(jié)合，我們會發(fā)現(xiàn)一天的時長突然變長了，而科學家仍不清楚這其中的原因。

這不僅對我們的計時產(chǎn)生了重大影響，而且對諸如 GPS 和其他支持著我們現(xiàn)代生活的技術也有重大影響。

在過去幾十年的時間里，決定著一天有多長的地球繞自轉(zhuǎn)一直在加速。這種趨勢讓我們的一天天變得越來越短，事實上，我們的地球在 2022 年 6 月創(chuàng)下了過去半個多世紀以來最短的一天記錄。

盡管創(chuàng)下了這一最短記錄，但自 2020 年以來，這種穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)加速又奇怪地轉(zhuǎn)變?yōu)榱藴p速，一天的時長又變長了，其中的原因至今仍是個謎。

雖然我們手機里的時鐘顯示一天正好 24 個小時，但地球完成單次自轉(zhuǎn)所需的實際時間卻略有不同。這些變化可能發(fā)生在數(shù)百萬年的時間跨度里，也可能在一瞬間發(fā)生，甚至地震和風暴事件也會對此有所影響。

不論怎么說，一天的時長很少恰好是 86 400 秒這個神奇的數(shù)字。

不斷變化的星球

數(shù)百萬年來，月球驅(qū)動的潮汐相關摩擦效應讓地球的自轉(zhuǎn)速度一直在減慢。這個過程讓一天的長度每隔一個世紀就會增加大約 2.3 毫秒。幾十億年前，一個地球日只有大約 19 個小時。

在過去的兩萬年中，另一個過程則一直在施加相反的影響，也就是加速地球的自轉(zhuǎn)。當最后一個冰河時代結(jié)束時，融化的極地冰蓋降低了地表壓力，地幔開始穩(wěn)定地向兩極移動。

就像芭蕾舞演員將手臂合到身體也就是他們的旋轉(zhuǎn)軸上時，會旋轉(zhuǎn)得更快一樣，當?shù)蒯Ｖ饾u靠近地球的自轉(zhuǎn)軸時，地球的旋轉(zhuǎn)速度也會增加。這個過程讓一天的長度以每世紀約 0.6 毫秒的速度在縮短。

在幾十年甚至更長的時間跨度上，地球內(nèi)部和地表之間的聯(lián)系也開始發(fā)揮作用。大型地震可以改變一天的長度，盡管通常來說這種改變微乎其微，例如，科學家認為，日本 2011 年發(fā)生的 8.9 級大地震使地球的自轉(zhuǎn)速度加速了相對來說非常微小的 1.8 微秒。

除了這些較大時間跨度上的變化，在較短的時間里，天氣和氣候也會對地球的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生重要影響，在兩個方向上都會導致相應的變化。

每兩周和每月一次的潮汐循環(huán)會移動地球各處的質(zhì)量，導致地球上一天的長度在任一方向上的變化最多可以達到 1 毫秒，我們可以監(jiān)測到長達 18.6 年間的一天時長記錄與潮汐變化的關系。我們大氣的運動具有特別強烈的影響，洋流也發(fā)揮了作用，季節(jié)性積雪和降雨，或地下水開采，都進一步對一天的時長產(chǎn)生了影響。

為什么地球突然減速？

自 1960 年代以來，當?shù)厍蛏细鞯氐?a class="external" href="http://m.ci5987.com/tag/shedianwangyuanjing" title="查看與 射電望遠鏡 相關的文章" target="_blank">射電望遠鏡操作員開始設計技術，以同時觀察類星體等宇宙天體時，我們對地球的自轉(zhuǎn)速度有了非常精確的估計。

將這些估計與原子鐘進行比較后，科學家發(fā)現(xiàn)，在過去幾年中一天的長度似乎在不斷縮短。

但是，一旦消除了我們所知道的潮汐和季節(jié)性影響下發(fā)生的地球自轉(zhuǎn)速度波動，就會有一個令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。盡管地球在 2022 年 6 月 29 日達到了最短的一天，但自 2020 年以來，長期軌跡似乎已經(jīng)從縮短轉(zhuǎn)向了延長，這種轉(zhuǎn)變在過去 50 年中是前所未有的。

這種變化的原因尚不清楚。可能是由于天氣系統(tǒng)的變化，以及連續(xù)兩年的背靠背拉尼娜事件（譯者注：氣象學家預測今年將迎來連續(xù)第三次拉尼娜事件），盡管這些現(xiàn)象在過去已經(jīng)發(fā)生過了。還可能會源自冰蓋進一步的融化，盡管近年來冰蓋的融化速度并沒有明顯偏離其穩(wěn)定的融化速度。會不會與湯加巨大火山爆發(fā)，向大氣中注入了大量水有關？可能不會，因為那發(fā)生在 2022 年 1 月。

科學家推測，最近地球自轉(zhuǎn)速度的神秘變化與一種名為 " 錢德勒擺動 "（"Chandler wobble）的現(xiàn)象有關，錢德勒擺動指地球自轉(zhuǎn)軸相對于地球表面的小幅度運動，周期約為 430 天。射電望遠鏡的觀測結(jié)果也表明，近年來這種擺動有所減少，因此兩者之間可能存在關聯(lián)。

我們認為合理的最后一種可能性是，地球內(nèi)部或地表各處沒有任何具體的變化，可能只是長期的潮汐效應與其他周期性過程同時讓地球的自轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生了暫時性的變化。

我們需要"負閏秒"嗎？

準確了解地球的自轉(zhuǎn)速率對于許多應用至關重要，沒有它，GPS 等導航系統(tǒng)將無法工作。此外，每隔幾年，計時員會在我們的官方時間表中插入閏秒（leap second），以確保官方時間不會與我們的星球脫軌。

如果地球的一天變得更短了，我們可能就得加入 " 負閏秒 "（negative leap second），這將是前所未有的，還可能讓互聯(lián)網(wǎng)癱瘓。

目前認為，我們不太可能需要負閏秒。至少在最近的一段時間內(nèi)，我們每天還擁有著那么額外的幾毫秒。