在日常生活中,“天”是我们经常使用的一种时间单位,它对应的是以太阳为参考点所度量的地球自转周期,其标准时长为86400秒。
通常情况下,时间精确到秒已经足够了,但对于需要精准计时的现代科学和技术来说,哪怕是千分之一秒(也就是1毫秒)的差异都很重要。
实际上,直到上世纪原子钟投入使用之后,人类才真正有能力以极高的精度来测量时间,其中当然包括了地球的自转周期。
引人注目的是,多年来的测量数据清楚地表明了一个现象,那就是:地球的自转速度并不是恒定的,真实情况是,它每一天都有极为细微的波动。
测量数据表明,在2020年之前,有记录以来最短的一天,比标准的86400秒快了大约1.05毫秒,这个纪录保持了很多年,然而从2020年开始,情况却发生了变化。
科学家发现,从2020年到2024年,每一年里最短的一天,均已突破了此前的纪录(如上图所示),而2025年虽然还没有过完,但在7月10日的那一天,就已经比标准的86400秒快了大约1.36毫秒(截至目前,这一天是2025年最短的一天)。
而这也就意味着,地球自转速度已经连续6年出现了异常偏高,对此科学家表示,这很不对劲。为什么这样说呢?
因为从宏观的时间尺度来看,月球的引力其实一直在为地球的自转“踩刹车”,数十亿年来,月球的引力拖拽着地球的海洋,产生了潮汐摩擦,这使得地球的自转速度一直在持续变慢,我们的一天也因此变得越来越长。
另一方面,气候变化也扮演着一个重要的角色,目前的全球变暖导致极地冰盖融化,大量的融水从极地流入海洋,这相当于把一部分质量从地球的两极移动到了赤道附近,而由于角动量守恒,这种情况也会让地球的自转速度逐渐变慢。
(我们可以把地球想象成一个正在原地旋转的花样滑冰运动员,当运动员把手臂收拢到身体旁边时,其旋转速度会加快,当运动员伸开手臂时,速度就会减慢,这其中的原理就是角动量守恒)
所以从整体上来讲,地球的自转速度应该越来越慢才对,然而实际情况却是,地球的自转速度已经连续6年异常偏高,这就显得很不对劲了。那么,这种现象到底是什么原因造成的呢?科学家怀疑,最主要的“幕后推手”可能地球的地核。
具体来讲,地球的地核由固态的内核和液态的外核构成,外核中的液态物质不断地在流动和翻滚,这会造成地核的旋转状态并不总是和其外层的地幔完全同步,在这种情况下,地核和地幔之间就会发生相互作用。
这主要通过一种叫“核幔耦合”的机制来完成,你可以把它想象成地核与地幔之间存在着看不见的“磁力绳索”(电磁耦合),以及因地核与地幔交界处不平整而产生的物理推挤(地形耦合)。
当地核的旋转速度由于其内部的复杂变化而稍微减速时,它就会通过“核幔耦合”把一部分角动量“甩”给上方的地幔,进而导致其旋转速度加快(角动量守恒),而我们目前测量到地球自转速度的异常偏高,可能就是这样的情况造成的。
当然,这只能说是一种合理的推测,实际情况是否如此,还有待进一步的研究与验证,期待在未来的研究中,科学家能有更多的发现,进而揭开这个谜团。