科技日報記者?劉霞

來自瑞士和美國等國家的科學家，利用人工智能（AI）技術監測了氣候變化對地球自轉的影響。根據研究結果，他們認為，人為造成的氣候變化正在不斷擾亂地球的自轉，導致每日時長（即日長）變長。隨著氣候變化加劇，這一趨勢還將加速。相關論文發表于近日出版的《美國國家科學院院刊》雜志。

2016年美國國家海洋和大氣管理局DSCVOER衛星觀測到的地球自轉。
圖片來源：美國趣味科學網站

研究人員警告稱，日長變長等變化初時不易被人察覺，但它們可能會產生嚴重的連鎖反應，包括迫使人們引入負閏秒，影響太空導航，甚至改變地球內核的狀態等。

地球上日長一直在變化

現在，地球上的一天大約持續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，地球的自轉速度再次放緩，但人類在2022年6月29日經歷了有史以來最短的一天。當天地球自轉速度創下最快紀錄，比標準時長少了1.59毫秒。

盡管如此，從長期趨勢來看，數千年來地球自轉的速度一直在放緩，即日長在變長。英國《皇家學會數學與物理學分會學報》的一份報告曾指出，在過去27個世紀里，日長平均每世紀增加約1.8毫秒。

造成這一現象的主要原因包括構造板塊運動、地核旋轉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，月球對地球產生拉力，導致潮汐作用，會逐漸減慢地球的自轉速度，導致日長變長。

氣候變化或為干擾因素

此外，科學家逐漸認識到，人為造成的氣候變化也在干擾地球自轉，導致日長變長。

研究人員認為，全球變暖導致海平面上升，影響了地球的自轉。
圖片來源：美國趣味科學網站

在過去幾十年里，人類活動導致全球變暖，使得地球極地地區，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，導致地球自轉速度減慢。其原理類似于滑冰運動員在冰面上以自身為軸旋轉時，將手臂由頭頂伸向身體兩側會使旋轉速度減慢。

在最新研究中，來自蘇黎世聯邦理工學院、加州理工學院和阿爾伯塔大學的科學家，運用先進的AI程序，結合現實數據與物理定律，預測了地球自轉將隨時間如何變化。

蘇黎世聯邦理工學院大地測量學家貝內迪克特·蘇賈表示，他們的模擬結果顯示，全球變暖導致的極地冰川融化正在改變地球自轉的速度，導致日長變長。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增加約1.3毫秒。但基于現有的全球溫度模型，到21世紀末，氣候變化將使地球上的日長每世紀增加2.6毫秒，成為影響地球自轉的最大因素。

可能影響精確計時和太空導航

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

1971年國際計量大會通過決議：使用“協調世界時”來計量時間。當“協調世界時”和“世界時”之差超過0.9秒時，國際地球自轉服務組織（IERS）就負責對“協調世界時”撥快或撥慢1秒，這就是“閏秒”。“閏秒”有正負之別，“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“負閏秒”就是減1秒，即在23時59分58秒就結束了一天。

今年3月28日，美國加州大學圣迭戈分校科學家鄧肯·卡爾·阿格紐在《自然》雜志刊發論文指出，負閏秒最早可能在2029年出現。

有科學家擔憂，引入負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閏秒都是正的，人們需要對計算機系統進行重新編程，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航產生影響。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，地球自轉軸的變化可能還會改變地球內核的自轉速度，從而影響日長增加的速度。不過，科學家仍需開展深入研究，探究這種潛在的相互作用。