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地球的一天正在变长

2017-02-11文涂建

老友 2017年5期
关键词:潮汐天文学家速度

文涂建

知识荟萃

地球的一天正在变长

文涂建

我们总感觉日子过得一年比一年快,然而天文学家却称,地球上每天的时间在变长。

一组科研人员发现,由于地球自转的速度逐渐放缓, 地球上一天的时间以每100年增加1.8毫秒的速度在延长。

虽然这样的数字听起来微乎其微, 需要330万年才延长1分钟, 再需要200万个世纪才可能延长1小时。但是对于科学家来说,弄清楚地球自转速度放缓的原因至关重要,这样他们才有可能对地球的未来发展做出最准确的评估。

实际上,研究显示,地球的未来比我们想象的更难以预测。 早期的预测结果认为,每个世纪,一天的时间都会延长2.3毫秒。 然而事实证明,地球自转的速度要比预期慢很多。

为了弄清这一问题,英国的天文学家们翻阅了从公元前720年到公元2015年间的文献, 对近3000年的天文记录进行了研究。

最早的文献以楔形文字记录于古巴比伦的泥板书上。此外,天文学家们还查阅了古希腊人和古中国人的记录,包括中世纪的欧洲和中东地区的记载。

这些横贯千年的史料记载了当时的人们看到日食和月食的时间及地点。

为了找到在过去的2735年间,地球自转逐渐变慢的原因,研究人员将这些历史记录与一个计算机模型进行比较。这个模型可在地球自转速度不变的基础上,预测出日食和月食发生的地点和时间。

杜伦大学和英国航海天文历编制局的研究员莱斯利·莫里森(Leslie Morrison)告诉英国《卫报》的记者伊恩·桑普尔(Ian Sample):“虽然此次对比研究还有不成熟之处,但是我们在计算机估算结果和实际的史料记载中发现,它们各自的偏差仍然呈现出一致性。也就是说,地球在不同的阶段,自转速度也各不相同。 ”

那么,是什么原因导致了地球自转变慢呢?主要是由潮汐 加 速 (tidal braking)引 起 的,简单来 说 就 是 地 球和月球之间潮汐力的效应。

莫里森说:“地球的潮汐加速造成地球自转减速。 ”顺便说一句,由于地球自转变慢,月球以平均每年4厘米的速度逐渐远离地球。

但潮汐加速并不是唯一原因。气候变暖导致的海平面上升和地球的核幔电磁耦合作用都会造成地球自转变慢,这也是地球自转速度不好预测的原因。

举个例子来说,冰川期两极冰盖增多,导致地球形状更扁,地球自转速度也随之变慢,这就相当于花样滑冰运动员张开双臂时在冰上的旋转速度减慢。

科学家们通过研究发现,实际上地球自转减缓的速度是每世纪1.8毫秒, 并不是之前预测的每世纪2.3毫秒。

也就是说,我们每天的时间虽然有所延长,但延长的速度并不像之前预测的那样快。并且,由于气候不断变化,地球自转的速度也会一直变化。

“这是一个缓慢的过程,人们的预测也只能是个约数,因为地球物理现象导致的地球自转速率变化不会持续这么长的时间……冰川期的出现就会改变原有的预期值。”

尽管存在诸多不确定因素,科学家们很难准确预测出地球自转的变化速度,但目前这一发现依然令人印象深刻。

英国利兹大学的地球物理学家 乔恩·蒙德(Jon Mound)表示:“由于地质作用发生和持续的时间漫长,以人类的时间跨度对其演化过程进行直接观察,显得相当困难。因为没有地质记录直接显示地球自转的速度是多少,所以面对类似现象,这个问题也就凸显出来……但这项研究对古今中外大量的历史记录进行了集中调查,最终只为得出一个精确的数值,从许多方面来说,这都是一个令人欣喜的结果。 ”

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