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气候变化或干扰地球自转

来源:科技日报2024-07-29 10:42

  来自瑞士和美国等国家的科学家,利用人工智能(AI)技术监测了气候变化对地球自转的影响。根据研究结果,他们认为,人为造成的气候变化正在不断扰乱地球的自转,导致每日时长(即日长)变长。随着气候变化加剧,这一趋势还将加速。相关论文发表于近日出版的《美国国家科学院院刊》杂志。

  研究人员警告称,日长变长等变化初时不易被人察觉,但它们可能会产生严重的连锁反应,包括迫使人们引入负闰秒,影响太空导航,甚至改变地球内核的状态等。

  地球上日长一直在变化

  现在,地球上的一天大约持续24小时(即86400秒),但这一时长并非固定不变。大约10亿年前,地球完成一次自转可能仅需19个小时。

  在更短的时间尺度上,日长也频繁波动。例如,2020年地球自转速度比1960年有记录以来的任何时候都快。到了2021年,地球的自转速度再次放缓,但人类在2022年6月29日经历了有史以来最短的一天。当天地球自转速度创下最快纪录,比标准时长少了1.59毫秒。

  尽管如此,从长期趋势来看,数千年来地球自转的速度一直在放缓,即日长在变长。英国《皇家学会数学与物理学分会学报》的一份报告曾指出,在过去27个世纪里,日长平均每世纪增加约1.8毫秒。

  造成这一现象的主要原因包括构造板块运动、地核旋转变化以及月球引力的影响。其中,月球目前造成的影响最大。具体而言,月球对地球产生拉力,导致潮汐作用,会逐渐减慢地球的自转速度,导致日长变长。

  气候变化或为干扰因素

  此外,科学家逐渐认识到,人为造成的气候变化也在干扰地球自转,导致日长变长。

  在过去几十年里,人类活动导致全球变暖,使得地球极地地区,特别是格陵兰岛和南极洲冰川和冰盖加速融化。融化的水从地球两极流向赤道附近,并在此聚集。这改变了地球的形状,即两极变平、中间略微鼓起。由于更多重量分布于离地球中心更远的地方,导致地球自转速度减慢。其原理类似于滑冰运动员在冰面上以自身为轴旋转时,将手臂由头顶伸向身体两侧会使旋转速度减慢。

  在最新研究中,来自苏黎世联邦理工学院、加州理工学院和阿尔伯塔大学的科学家,运用先进的AI程序,结合现实数据与物理定律,预测了地球自转将随时间如何变化。

  苏黎世联邦理工学院大地测量学家贝内迪克特·苏贾表示,他们的模拟结果显示,全球变暖导致的极地冰川融化正在改变地球自转的速度,导致日长变长。随着气候变化的加剧,这一趋势也将进一步加速。

  苏贾称,气候变化目前使地球上的日长每世纪增加约1.3毫秒。但基于现有的全球温度模型,到21世纪末,气候变化将使地球上的日长每世纪增加2.6毫秒,成为影响地球自转的最大因素。

  可能影响精确计时和太空导航

  苏贾指出,日长变长最有可能的影响之一是需要引入负闰秒。这意味着在未来的某些日子里,我们需要从全球标准时间中减去一秒,以适应更长的日长。

  1971年国际计量大会通过决议:使用“协调世界时”来计量时间。当“协调世界时”和“世界时”之差超过0.9秒时,国际地球自转服务组织(IERS)就负责对“协调世界时”拨快或拨慢1秒,这就是“闰秒”。“闰秒”有正负之别,“正闰秒”就是加1秒,届时全世界的原子钟都会显示“X:X:60”的奇特时间。而“负闰秒”就是减1秒,即在23时59分58秒就结束了一天。

  今年3月28日,美国加州大学圣迭戈分校科学家邓肯·卡尔·阿格纽在《自然》杂志刊发论文指出,负闰秒最早可能在2029年出现。

  有科学家担忧,引入负闰秒可能会扰乱计算机和智能手机的计时,因为许多计算机程序默认闰秒都是正的,人们需要对计算机系统进行重新编程,而这个过程容易出错。

  苏贾还指出,日长变长还可能对太空定位导航产生影响。在将太空探测器送到另一颗行星上时,即使微小的时间误差也可能造成显著影响。

  苏贾团队警告说,地球自转轴的变化可能还会改变地球内核的自转速度,从而影响日长增加的速度。不过,科学家仍需开展深入研究,探究这种潜在的相互作用。(刘霞)

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