地球自轉速度加快，一天時間不足24小時？對我們有何影響？

據英國媒體報道，截止到2020年，地球正在經歷著有史以來自轉速度最快的五十年。我們每天的時間早就不足24小時了。那麼，地球到底為何加快自轉，這又對我們有著什麼影響呢？

地球自轉開始加速
地球自轉我們都知道，地球每天都在圍繞中心軸線自西向東轉動，轉動一周即為我們的一天，如毛主席所說「坐地日行八萬里」。
在地球上我們很難感受到它的轉動，但觀察晝夜的變化，我們就能明白地球確實在自轉。

然而，地球自轉的速度確是不均勻的。隨著20世紀以來天文觀測技術的進步，科學家們發現，原子運動更加精確與穩定。
于是，1967年，原子鐘被科學家們采用。科學家們也隨之發現了地球自轉中各種不尋常的變化。其中最重要的就是地球自轉速度有著長期減慢、周期性變化以及不規則變化這三個特點。

清華大學里的赤道式日晷
科學家們逐步對太陽、月亮以及其他行星的資料進行研究，又細致分析了古珊瑚化石的資料，探明了幾億年前的地球自轉的情況。
在前古生代時期，也就是生命大爆發的那段時間里，地球的自轉速度可以達到驚人的一年四百二十多天。而后，地球的自轉速率一直處于下降的趨勢。到了古生代，地球公轉一周只有近400天。
而到了3億年左右，這個時間減少到了390天。從這些數據里，研究者們計算出，地球每過一百年，它的自轉速率就下降2毫秒左右，也就是千分之二秒。

按照地球以億年為單位的長期變化看，它的自轉速率處于長期減慢并下降的趨勢，那麼這是為什麼呢？
據科學家們研究發現，這是海潮運動中的摩擦現象導致的。這種現象又名潮汐摩擦。它不僅使地球自轉速度越來越慢，還使地月之間的距離越來越遠，這也使得月球公轉周期慢慢變長。

月球繞地球運動的橢圓形軌道
此外，地球自轉速度變化不只是因為潮汐摩擦的影響，還有地球的地殼運動、內部半徑的變化以及地球地表的物質分布變化也會影響地球自轉速度。
當然，地球自轉速率長期表現為減慢和下降，但在具體的幾十年幾百年里，它的速率也會出現一些起伏的變化。而現在地球自轉速度加快，一天已不足24小時，這又會對我們有什麼影響呢？

自轉加快的影響在地殼運動、大氣變化、海洋洋流等因素的作用下，地球自轉時間一直都在上下變化。雖然我們對此的感受并不大，但這場速度的變快，卻給國家授時員帶來了大麻煩。

我們平常平時使用的時間，大部分是北京時間，而北京時間的計時精確度又是以什麼為標準呢？答案就是協調世界時。
除了協調世界時外，國際上還有世界時和原子時。那麼它們都是什麼呢？所謂世界時，是以太陽為參照點，以地球自轉為基礎，來確定時間的制度。而后，科學家們又發現了原子內的量子運動有著更強的穩定性，更利于時間測量，于是又制定出了原子時。

硬幣大小的芯片原子鐘
因為世界時依然有著大量的其他用途，所以即使世界時被發現并不那麼穩定，它還是被保留了下來。
于是，1972年，國際上制定了新的國際標準時間——協調世界時（UTC），它雖然使用的是原子時的秒長，但它又使用了閏秒來努力逼近世界時。

此外，還有一個重要的概念，叫天文時間。它是指地球完成自轉一周所用的時長。而當協調世界時與天文時間相差的超過了0.4秒時，科學家們就會通過加閏秒來對協調世界時做出調整。

國家授時中心的閏秒調整圖
而到了2021年時，由于地球自轉速度在近來兩年里越來越快，兩個時間的偏差也越來越大了，那麼，國際授時員就要開始研究并決議是否要對其加上一個負閏秒了。
然而，如果加上的話，這將是史上出現的第一個負閏秒。

正閏秒和負閏秒添加示意圖
在此之前，授時員們還從未加過負閏秒。由于地球自轉速度是總體上長期變慢的，所以從1972年開始，一共加上了27次正閏秒。
研究者們大約每隔一年半，就會給協調世界時加一個正閏秒來調整時間，上次調整是在2016年12月31日下午十三點的前一秒加上了閏秒。
那麼，國際授時員到底什麼會不會加上一個負閏秒呢？我們又會在什麼時候見證史上第一個負閏秒呢？又到底是什麼使得近幾年的地球自轉速度加快了呢？

自轉加快原因據天文專家說，雖然近幾年地球自轉速度在加快，但到2021年底，原子鐘與天文時間也只有19毫秒的延遲，這距離負0.9秒的大限還有很遠。
也就是說，最近幾年還不會設置負閏秒。有消息說，下一屆國際會議會討論閏秒制度的未來。因此，大概在未來十年左右，我們大概就能見證人類史上第一個負閏秒的到來。
那麼，負閏秒因為地球自轉速度的加快要到來了，而又是什麼導致了這次地球自轉速度的加快呢？
在這之前我們說過，地球自轉速率有著不規則變化的特點，也就是它在整體的趨勢上有一些波動，而這些波動又是偶然發生的，是很難找到一定規律的。這次地球自轉速率的加快，就有很大可能屬于這種不規則變化。

太陽在不同日子里的東升西落示意圖
目前，科學家們還沒有發現這些不規則變化的產生規律。我們知道的一些日月對地球的引力、海面上的洋流、大氣運動等等都還不足以引起它。
現在，大部分學者的一致看法是，海平面的變化、地球深處的熱巖地幔與地球內外核之間的角動量交換等因素，可能會引起地球自轉的不規則變化中的一些穩定變化。而那些相對而言波動更大的變化則有可能是因為太陽風力矩與地磁場耦合等相關原因導致的。

地球結構示意圖
雖然地球自轉速率在加快，但平常生活中的我們并不會感受到明顯的時間變化。不過對于國家授時中心來說，他們可有了新的任務。
在以后的日子里，科學家們會更進一步研究并精確我們生活中使用的時間。隨著未來量子力學的發展，原子鐘的不斷改進，相信我們未來的時間計量系統也會逐步變得更加完善。
參考資料：《天文愛好者》《我們的地球》


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