科技日?qǐng)?bào)記者?劉霞

來(lái)自瑞士和美國(guó)等國(guó)家的科學(xué)家，利用人工智能（AI）技術(shù)監(jiān)測(cè)了氣候變化對(duì)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(shí)長(zhǎng)（即日長(zhǎng)）變長(zhǎng)。隨著氣候變化加劇，這一趨勢(shì)還將加速。相關(guān)論文發(fā)表于近日出版的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》雜志。

2016年美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局DSCVOER衛(wèi)星觀測(cè)到的地球自轉(zhuǎn)。
圖片來(lái)源：美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站

研究人員警告稱，日長(zhǎng)變長(zhǎng)等變化初時(shí)不易被人察覺，但它們可能會(huì)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(zhǎng)一直在變化

現(xiàn)在，地球上的一天大約持續(xù)24小時(shí)（即86400秒），但這一時(shí)長(zhǎng)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(gè)小時(shí)。

在更短的時(shí)間尺度上，日長(zhǎng)也頻繁波動(dòng)。例如，2020年地球自轉(zhuǎn)速度比1960年有記錄以來(lái)的任何時(shí)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(lái)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(shí)長(zhǎng)少了1.59毫秒。

盡管如此，從長(zhǎng)期趨勢(shì)來(lái)看，數(shù)千年來(lái)地球自轉(zhuǎn)的速度一直在放緩，即日長(zhǎng)在變長(zhǎng)。英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)與物理學(xué)分會(huì)學(xué)報(bào)》的一份報(bào)告曾指出，在過(guò)去27個(gè)世紀(jì)里，日長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)、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(huì)逐漸減慢地球的自轉(zhuǎn)速度，導(dǎo)致日長(zhǎng)變長(zhǎng)。

氣候變化或?yàn)楦蓴_因素

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

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(lái)源：美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站

在過(guò)去幾十年里，人類活動(dòng)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(yùn)動(dòng)員在冰面上以自身為軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，將手臂由頭頂伸向身體兩側(cè)會(huì)使旋轉(zhuǎn)速度減慢。

在最新研究中，來(lái)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(yùn)用先進(jìn)的AI程序，結(jié)合現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)與物理定律，預(yù)測(cè)了地球自轉(zhuǎn)將隨時(shí)間如何變化。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院大地測(cè)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(zhǎng)變長(zhǎng)。隨著氣候變化的加劇，這一趨勢(shì)也將進(jìn)一步加速。

蘇賈稱，氣候變化目前使地球上的日長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)時(shí)和太空導(dǎo)航

蘇賈指出，日長(zhǎng)變長(zhǎng)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(lái)的某些日子里，我們需要從全球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間中減去一秒，以適應(yīng)更長(zhǎng)的日長(zhǎng)。

1971年國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)決議：使用“協(xié)調(diào)世界時(shí)”來(lái)計(jì)量時(shí)間。當(dāng)“協(xié)調(diào)世界時(shí)”和“世界時(shí)”之差超過(guò)0.9秒時(shí)，國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織（IERS）就負(fù)責(zé)對(duì)“協(xié)調(diào)世界時(shí)”撥快或撥慢1秒，這就是“閏秒”。“閏秒”有正負(fù)之別，“正閏秒”就是加1秒，屆時(shí)全世界的原子鐘都會(huì)顯示“X:X:60”的奇特時(shí)間。而“負(fù)閏秒”就是減1秒，即在23時(shí)59分58秒就結(jié)束了一天。

今年3月28日，美國(guó)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(huì)擾亂計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)的計(jì)時(shí)，因?yàn)樵S多計(jì)算機(jī)程序默認(rèn)閏秒都是正的，人們需要對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行重新編程，而這個(gè)過(guò)程容易出錯(cuò)。

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

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