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氣候變化或干擾地球自轉(zhuǎn)

作者:記者 劉 霞 來源:科技日報 發(fā)布時間:2024-07-30 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:來自瑞士和美國等國家的科學(xué)家,利用人工智能(AI)技術(shù)監(jiān)測了氣候變化對地球自轉(zhuǎn)的影響。根據(jù)研究結(jié)果,他們認(rèn)為,人為造成的氣候變化正在不斷擾亂地球的自轉(zhuǎn),導(dǎo)致每日時長(即日長)變長。隨著氣候變化加劇,這一趨勢還將加速。相關(guān)論文發(fā)表于近日出版的《美國國家科學(xué)院院刊》雜志。

  研究人員警告稱,日長變長等變化初時不易被人察覺,但它們可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的連鎖反應(yīng),包括迫使人們引入負(fù)閏秒,影響太空導(dǎo)航,甚至改變地球內(nèi)核的狀態(tài)等。

地球上日長一直在變化

  現(xiàn)在,地球上的一天大約持續(xù)24小時(即86400秒),但這一時長并非固定不變。大約10億年前,地球完成一次自轉(zhuǎn)可能僅需19個小時。

  在更短的時間尺度上,日長也頻繁波動。例如,2020年地球自轉(zhuǎn)速度比1960年有記錄以來的任何時候都快。到了2021年,地球的自轉(zhuǎn)速度再次放緩,但人類在2022年6月29日經(jīng)歷了有史以來最短的一天。當(dāng)天地球自轉(zhuǎn)速度創(chuàng)下最快紀(jì)錄,比標(biāo)準(zhǔn)時長少了1.59毫秒。

  盡管如此,從長期趨勢來看,數(shù)千年來地球自轉(zhuǎn)的速度一直在放緩,即日長在變長。英國《皇家學(xué)會數(shù)學(xué)與物理學(xué)分會學(xué)報》的一份報告曾指出,在過去27個世紀(jì)里,日長平均每世紀(jì)增加約1.8毫秒。

  造成這一現(xiàn)象的主要原因包括構(gòu)造板塊運動、地核旋轉(zhuǎn)變化以及月球引力的影響。其中,月球目前造成的影響最大。具體而言,月球?qū)Φ厍虍a(chǎn)生拉力,導(dǎo)致潮汐作用,會逐漸減慢地球的自轉(zhuǎn)速度,導(dǎo)致日長變長。

氣候變化或為干擾因素

  此外,科學(xué)家逐漸認(rèn)識到,人為造成的氣候變化也在干擾地球自轉(zhuǎn),導(dǎo)致日長變長。

  在過去幾十年里,人類活動導(dǎo)致全球變暖,使得地球極地地區(qū),特別是格陵蘭島和南極洲冰川和冰蓋加速融化。融化的水從地球兩極流向赤道附近,并在此聚集。這改變了地球的形狀,即兩極變平、中間略微鼓起。由于更多重量分布于離地球中心更遠的地方,導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)速度減慢。其原理類似于滑冰運動員在冰面上以自身為軸旋轉(zhuǎn)時,將手臂由頭頂伸向身體兩側(cè)會使旋轉(zhuǎn)速度減慢。

  在最新研究中,來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院、加州理工學(xué)院和阿爾伯塔大學(xué)的科學(xué)家,運用先進的AI程序,結(jié)合現(xiàn)實數(shù)據(jù)與物理定律,預(yù)測了地球自轉(zhuǎn)將隨時間如何變化。

  蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院大地測量學(xué)家貝內(nèi)迪克特·蘇賈表示,他們的模擬結(jié)果顯示,全球變暖導(dǎo)致的極地冰川融化正在改變地球自轉(zhuǎn)的速度,導(dǎo)致日長變長。隨著氣候變化的加劇,這一趨勢也將進一步加速。

  蘇賈稱,氣候變化目前使地球上的日長每世紀(jì)增加約1.3毫秒。但基于現(xiàn)有的全球溫度模型,到21世紀(jì)末,氣候變化將使地球上的日長每世紀(jì)增加2.6毫秒,成為影響地球自轉(zhuǎn)的最大因素。

可能影響精確計時和太空導(dǎo)航

  蘇賈指出,日長變長最有可能的影響之一是需要引入負(fù)閏秒。這意味著在未來的某些日子里,我們需要從全球標(biāo)準(zhǔn)時間中減去一秒,以適應(yīng)更長的日長。

  1971年國際計量大會通過決議:使用“協(xié)調(diào)世界時”來計量時間。當(dāng)“協(xié)調(diào)世界時”和“世界時”之差超過0.9秒時,國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織(IERS)就負(fù)責(zé)對“協(xié)調(diào)世界時”撥快或撥慢1秒,這就是“閏秒”?!伴c秒”有正負(fù)之別,“正閏秒”就是加1秒,屆時全世界的原子鐘都會顯示“X:X:60”的奇特時間。而“負(fù)閏秒”就是減1秒,即在23時59分58秒就結(jié)束了一天。

  今年3月28日,美國加州大學(xué)圣迭戈分??茖W(xué)家鄧肯·卡爾·阿格紐在《自然》雜志刊發(fā)論文指出,負(fù)閏秒最早可能在2029年出現(xiàn)。

  有科學(xué)家擔(dān)憂,引入負(fù)閏秒可能會擾亂計算機和智能手機的計時,因為許多計算機程序默認(rèn)閏秒都是正的,人們需要對計算機系統(tǒng)進行重新編程,而這個過程容易出錯。

  蘇賈還指出,日長變長還可能對太空定位導(dǎo)航產(chǎn)生影響。在將太空探測器送到另一顆行星上時,即使微小的時間誤差也可能造成顯著影響。

  蘇賈團隊警告說,地球自轉(zhuǎn)軸的變化可能還會改變地球內(nèi)核的自轉(zhuǎn)速度,從而影響日長增加的速度。不過,科學(xué)家仍需開展深入研究,探究這種潛在的相互作用。


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