身邊的天文學(xué)
【200毫秒等于多少秒 200毫秒是多少秒】今年年初 ， 來(lái)自中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心、英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室時(shí)間頻率組等機(jī)構(gòu)的研究人員表示，從2020年的年中以來(lái)，地球的自轉(zhuǎn)速率呈加快的趨勢(shì) 。我們知道，地球自轉(zhuǎn)會(huì)逐漸變慢，怎么突然變快了呢？難道說(shuō)地球也想讓2020年快點(diǎn)過(guò)去，早些進(jìn)入2021年？
潮汐使地球自轉(zhuǎn)變慢
地球?yàn)槭裁磿?huì)有自轉(zhuǎn)？在太陽(yáng)系形成之初，新生的太陽(yáng)周圍圍繞著旋轉(zhuǎn)的氣體和塵埃盤(pán) 。塵埃微粒最開(kāi)始因摩擦起電而聚集成團(tuán)，后來(lái)又在引力作用下，通過(guò)碰撞吸積而增大 ， 這個(gè)碰撞的過(guò)程，使行星產(chǎn)生了自轉(zhuǎn) 。對(duì)珊瑚化石生長(zhǎng)線的研究表明，在遠(yuǎn)古地質(zhì)年代 ， 地球自轉(zhuǎn)速率比現(xiàn)在更快 。3.2億—4億年前的泥盆紀(jì)，當(dāng)時(shí)的1年差不多是400天；6500萬(wàn)年前，1年約為376天 。并沒(méi)有證據(jù)表明年長(zhǎng)（和地球的公轉(zhuǎn)周期相關(guān)）會(huì)發(fā)生大的變化，因此天數(shù)的減少表明在遙遠(yuǎn)的過(guò)去 ， 地球自轉(zhuǎn)得更快 。此外，日長(zhǎng)由寒武紀(jì)時(shí)的不足21小時(shí)，逐漸增加到了現(xiàn)在的24小時(shí) 。
導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)變慢的因素是潮汐，它是由于月亮、太陽(yáng)對(duì)地球的引潮力造成的 。月亮引發(fā)的潮汐要比太陽(yáng)顯著得多 。古人很早就發(fā)現(xiàn)，第二天漲潮的時(shí)間比前一天平均要推遲大約50分鐘，這正是每天月亮升起推遲的時(shí)間 。東漢王充在《論衡》中曾指出：“濤之起也，隨月盛衰，大小滿損不齊同 ?！?br />
潮汐傳播的方向?yàn)樽詵|向西 ， 與地球自轉(zhuǎn)方向相反 。它會(huì)引起海水和淺海海底摩擦，也引發(fā)地球內(nèi)部固體物質(zhì)的內(nèi)摩擦 。摩擦產(chǎn)生熱量并散發(fā)出去，消耗了地球自轉(zhuǎn)的動(dòng)能，就像給地球踩了“剎車”一樣，使得自轉(zhuǎn)逐漸減慢 。日長(zhǎng)每過(guò)100年大約增長(zhǎng)0.00164秒 ， 而且這一趨勢(shì)仍在繼續(xù) 。由于地月系統(tǒng)的角動(dòng)量守恒，在地球自轉(zhuǎn)變慢的同時(shí)，地月距離正以每年3.8厘米的速率遞增 。
什么使地球自轉(zhuǎn)變快
除了極長(zhǎng)時(shí)間尺度上的變慢趨勢(shì)以外，在19世紀(jì)20年代 ， 人們發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)還存在短期的不規(guī)則變化 ， 時(shí)快時(shí)慢，一年當(dāng)中日長(zhǎng)的變化幅度可以達(dá)到2毫秒 。這種變化的原因目前還沒(méi)有定論，可能來(lái)自地幔與地核之間的角動(dòng)量交換或海平面變化等因素，以及由太陽(yáng)風(fēng)力矩或與地磁場(chǎng)耦合等因素引起 。
按照角動(dòng)量守恒定律，地球的自轉(zhuǎn)角動(dòng)量基本上是不變的 。所以如果地球的質(zhì)量分布發(fā)生變化 ， 就可能改變它的自轉(zhuǎn)速率 。以花樣滑冰來(lái)做類比：當(dāng)冰面上張開(kāi)手臂旋轉(zhuǎn)著的運(yùn)動(dòng)員把手臂縮回時(shí)，她的旋轉(zhuǎn)速度會(huì)加快 。地球也一樣，當(dāng)物質(zhì)向更中心聚集時(shí)，自轉(zhuǎn)就會(huì)變快 。例如地震通常會(huì)使得大量物質(zhì)沉積到地下更深處，2011年日本沿海發(fā)生9級(jí)地震 ， 使日本本州島向東移動(dòng)了大約2.4米，并使得日長(zhǎng)縮短了1.8微秒 。
從2020年的年中開(kāi)始，地球自轉(zhuǎn)正在加快，一天的時(shí)長(zhǎng)經(jīng)常短于86400秒 。2020年7月19日這天短了1.4602毫秒——這是有記錄以來(lái)最短的一天 。地球可能正在經(jīng)歷時(shí)間跨度為幾年到幾十年的不規(guī)則變化，這些變化或許是地表質(zhì)量分布的變化引起的 。以冰川和冰蓋的融化為例 ， 南極冰蓋是地球上最大的單體冰塊，含有約3000萬(wàn)立方千米的冰，重量大約3萬(wàn)萬(wàn)億噸 ， 海拔大約在2400米—2700米 。當(dāng)冰蓋融化進(jìn)入海洋時(shí)，地球的質(zhì)量就進(jìn)行了重新分配，物質(zhì)相比于之前更靠近中心，地球自轉(zhuǎn)就會(huì)變快一點(diǎn)兒 。當(dāng)然，這個(gè)影響是非常微弱的，不會(huì)改變自轉(zhuǎn)長(zhǎng)期變慢的趨勢(shì) 。
會(huì)不會(huì)引發(fā)負(fù)閏秒
日常生活中 ， 我們手機(jī)、手表等使用的時(shí)間，叫做“協(xié)調(diào)世界時(shí)”（UTC） 。它的秒長(zhǎng)來(lái)源于原子時(shí)，指位于海平面上的銫133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間在零磁場(chǎng)中躍遷振蕩9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間為1秒 。原子時(shí)由原子鐘產(chǎn)生 ， 是目前為止最均勻的計(jì)時(shí)系統(tǒng) ?，F(xiàn)在的鍶原子光晶格鐘 ， 穩(wěn)定度已達(dá)10-18的量級(jí)，相當(dāng)于160億年不差一秒！
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