科技日報記者?劉霞

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。

2016年美國國家海洋和大氣管理局DSCVOER衛(wèi)星觀測到的地球自轉(zhuǎn)。
圖片來源：美國趣味科學(xué)網(wǎng)站

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。

研究人員認(rèn)為，全球變暖導(dǎo)致海平面上升，影響了地球的自轉(zhuǎn)。
圖片來源：美國趣味科學(xué)網(wǎng)站

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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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)圣迭戈分校科學(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(jìn)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(tuán)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。