气候变化或干扰地球自转

2016年美国国家海洋和大气管理局DSCVOER卫星观测到的地球自转。

图片来源：美国趣味科学网站

研究人员认为，全球变暖导致海平面上升，影响了地球的自转。

图片来源：美国趣味科学网站

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。