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地球自转速度为什么加快?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-02-12 09:36:21

地球自转速度为什么加快?人们的生活中,每天都有两件事特别有规律,一是你必须每天为你的手机充电,二是每天太阳都要升起和落下;经常做一些事情可以帮助我们确定时间流逝的速度,比如,太阳的东升和西落代表着一天的开始和结束,而太阳东升和西落的根本原因是地球自转。

因此,我们将地球旋转一圈所用的时间,设定为我们在地球上经历一天所用的时间,即我们时钟上的24小时。那就是,按时间规则,地球时钟要经过24小时才能转动,如果地球转动得快或慢,就会造成太阳日(太阳在天空中的位置)和时钟误差。我们所说的太阳日,是指太阳今天到达天穹顶的最高处,明天到达它的最高处所花费的时间。举例来说,今天的太阳是在中午12点到达天穹顶的,然后明天12点太阳也要到达天穹顶的,这样我们的时钟时间就和地球的自转周期相对应,时钟时间就可以指导我们的日常生活。

每一天,我们只需看看时钟时间,就可以知道太阳现在在天空中的大致位置,当然也可以知道现在是中午,还是下午,还是太阳即将落山。假如在太阳和时钟的计时上有错误,那么我们看时钟上的时间,就不能准确地判断太阳现在在天空中的位置。假设地球自转慢了1毫秒,实际的太阳日将大于24小时,即24小时1毫秒,而我们仍然将24小时的日子定为一天,这将使第二天与前一天相比,太阳在某一特定时间点上的位置不同。

地球自转速度为什么加快

举例来说,今天12点太阳处于天穹顶的最高点,那么明天12点太阳也应该是在天穹顶的最高点,如果地球自转速度慢了1毫秒,那么第二天12点太阳就不能到达天穹顶,相反,它会向东偏一点;太阳到达天穹顶时,地球仍需旋转1毫秒,但此时我们的时钟时间已过了12点,也就是说,第二天太阳到达天穹顶时的时间为12点1毫秒。

这种错误虽然不大,对一天的生活没有什么影响,但日积月累,会严重地影响生活,比如误差不断累积,总有一天会出现这种情况,明明是中午12点的钟表,但太阳刚出地平线,黎明才到。那样的话,时钟对我们的生产、生活毫无意义可言。

假设地球自变快,在24小时内转了一圈,这正好与地球自变慢相反,在第二天12点时,太阳已经到达了天穹顶点,并且已经经过了这个点。久而久之,当你看时钟时,明明才12点啊,却发现太阳已经快落山了。因此,我们的时钟时间必须与太阳运行周期完全一致。如果不去理会出现的错误,以后看表就毫无意义。


我们的地球自转一圈是否真的是24小时呢?


尽管地球自转的基本规律是保持不变的,但它并不是太阳系中的孑然一身,它也不是一个质点,周围有许多天体的引力影响着它的自转,使其自转速度不断变化,当然,速度改变了自转周期。我们所知道的潮汐引力作用对地球自转影响最大。太阳并不是太阳系中受地球潮汐引力影响最大的物体,而是地球的卫星月球。

不要认为它很小,但它却离地球最近,因此,月球成为影响地球自转速度最大的因素。朝向月球的一面在地球上所受到的重力总是比朝向月球的一侧大,由于地球上有许多海水,因此朝向月球这一面的海水会因月球重力而发生轻微隆起。众所周知,月球自转的速度很快,绕地球旋转一周就要一个月,因此,由月球引起的地水隆起总是滞后于地球自转。所以当地球自转时,地球与滞后的海水凸起部分产生摩擦,这就是为什么海洋不断拍打着海岸,而潮水又不断地往下冲,从而消耗地球自转的动能。

还有一部分地球的自转动能是通过潮汐力传递到月球上的,因为地球总是自转的很快,而月球总是在后面拉着地球,因此月球被地球加速,这就是为什么月球离地球越来越远。月亮与地球之间的天体物理作用,从诞生到今天,一直持续着,所以月亮一直使地球速度减慢,同时也使它远离地球。举例来说,在地月系统诞生之初,地球旋转仅需6个小时,而此时的月球非常接近地球,数亿年前的恐龙,它们一个太阳的转动也仅需23小时。然而,今天的太阳日只需24小时,而地球自转速度减慢仍将持续,未来的太阳日将超过24小时,甚至是25小时,当然这是数亿年后的事了。


地球自转速度为什么加快

为什么我们用时钟来计算时长,却没有发现太阳在天空中的滞后位置呢?


事实上,科学家们为了避免这种情况的发生,会定期为我们的时钟增加1秒的时间,即一分钟有61秒,当地球自转周期误差累积到1秒时,我们就会调整我们的时钟,使其与地球自转周期相对应。从70年代开始,我们已经增加了27次润秒。但影响地球自转的因素不只是月球,在短周期内,还有地震,以及人类活动所引起的冰川融化所引起的地球转动惯量的变化,也会影响到地球自转的速度。

举例来说,每次地震都是由于地球收缩、重元素沉降引起的,而地球质量分布越靠近自转轴,其自转就会越快,南北极冰川的快速融化,也使得高海拔的质量移到低海拔;这一切都会使地球自转加速。最近的研究发现,由于上述原因,地球在2020年的自转速度将会比24小时更快,而且科学家们还认为,到2021年,地球每天平均要比24小时短0.05毫秒。而且我们今天还用24小时作为时钟,从上面所学到的知识可以看出,太阳在天空中的位置会比时钟提前。

因此,我们将来会不会调整自己的时钟来应对地球自转加速,从而缩短了周期?调节的方法是增加负润秒,也就是说,减去1秒的时间,让时钟跟随地球自转。现在科学家们还不清楚将来是否会增加负润秒。由于地球目前的加速只是一个暂时的现象,而减速是一个长期的效应。假如增加了负滑面,那也没什么影响。因为地球自转速度的变化都是以毫秒为单位的,所以我们的日常生活并不会感到每天的时间有什么不同,但是这在科学上是很重要的。
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