研究人员据此得出结论,地球转速放缓

白鳍豚2022-07-10  10

由于地球加速自转,专家预测2021年将是最短的一年。有什么影响?

众所周知,以地球本身为参照物,地球自转的时间是23小时56分4秒。在此期间,地球围绕太阳旋转0.986度。如果以太阳为参照物,地球某一点自转一周,刚好对着太阳,那么它需要在绕地轴自转的基础上额外自转3分56秒。所以地球自转加公转完成一个以太阳为参照物的自转周期。时间据英国媒体报道,科学家利用原子钟监测到,2020年地球自转速度是有监测记录以来最快的一年,并预测2021年自转速度会加快,再增加19毫秒。那么,为什么地球自转速度会变快呢?改变后有什么影响?

按道理,地球自转速度应该会逐渐变慢。地球在形成初期,由于继承了许多被吸收的星际物质的角动量,自转速度非常快,自转一周只需要6小时左右。在地球形成后的1亿年内,一颗质量巨大的行星与地球发生了激烈的碰撞,这颗行星的内核直接钻入了地球深处。同时,由于剧烈碰撞产生的巨大冲击力,在地球和星球的一部分上形成了无数碎片,与产生的尘埃物质一起,被巨大的冲击和反弹力反弹到宇宙空中。在引力的作用下,逐渐聚合形成固体天体。

在地球和月球之间的引力作用下,两者都在一定程度上被对方“拉着走”。由于地球表面被大量的海水覆盖,在这种“拉力”的作用下,面向月球的海水和背向月球的海水受到不平衡的力,海水随之定向流动,形成周期性的“潮汐”现象。由于月球引力的拖曳,以及海水与海底岩石的反复摩擦,在一定程度上对地球自转起到了“刹车”作用,所以地球自转速度逐渐变慢。3亿年前,自转周期延长到22小时,现在降到了24小时。

其实月球也受到地球引力的牵引,只是月球表面没有海水,无法形成直观的“潮汐现象”。但是,月球也会受到地球引力的作用,整个球体会发生微妙的变形。从开始的自转速度会更快,到最后自转周期与公转周期相同,被地球“潮汐锁定”。所以当我们从地球上看月亮的时候,永远只能看到月亮的一面。

一方面,地球自转速度降低,失去了旋转的角动量。根据角动量守恒定律,失去的角动量通过引潮力转移到月球的轨道上,地球引力已经不能完全束缚月球,所以月球有一个能量更高、距离地球更远的轨道。因此,地球和月球之间的距离不断增加,平均每年约为3.8厘米。

为什么近年来地球自转速度加快了?事实上,从19世纪初,科学家就发现地球的自转速度有一个不规则的短期变化,有时快有时慢。综合来看,全年可能有2毫秒的差距,这意味着地球自转速度今年可能快一点,明年可能慢一点。至于造成这种差异的原因,目前科学界也没有定论。因为地月系和太阳系其他天体的影响,整体变化不大。况且月球有减缓地球自转速度的作用,问题只能出在地球本身。

有科学家认为,地球呈现无规律的转速变化的原因之一是太阳风产生的力矩与地球磁场相互作用的结果。另一个是随着全球变暖,海平面上升,地球内部地质活动的差异,地球整体的质量分布发生了微小的变化,导致地幔和地核之间的角动量交换。

就像花样滑冰运动员在冰上运动时,如果身体的质量分布发生变化,其旋转速度也会相应变化。例如,如果他们的手臂靠近身体,旋转速度会加快,而如果他们张开手臂,旋转速度会减慢。地球也是如此。如果地球中的许多液态岩浆和其他物质向地核靠拢,地球的自转速度就会加快,反之亦然。

地球质量重新分布的一个重要原因是极地和高山冰川的融化。当这些冰盖融化成液态水时,它们离地心的距离会稍微近一些;还有以地震为代表的地质运动,把原本在接近地面的区域的物质带到了更深的区域。例如,科学家监测到的2011年日本地震,使日本本州岛向东移动了约2m,并使地球自转速度略快,使地球自转一周的时间减少了1.8微秒。在上述两个重要原因的影响下,地球表面和内部的物质会在一定程度上向地核靠近。火山等地质运动将地球内部物质带到远离地核的区域,会在一定程度上抵消地球自转加快带来的影响。

我们应该看到,能够影响地球加速或减速的因素,对地球整体质量分布的影响非常微弱。是一个动态的调整过程,并不能从根本上改变月球离地球的距离导致地球减速的长期大趋势。

地球自转加快会有什么影响?如果地球自转速度突然明显加快,后果不堪设想。地球表面的大气、海水、树木、建筑物,在面对急速加速时,都会因为惯性而引起一系列的“停滞”反应。空空气对流的加速,大气环流的加剧,极端气象条件的频繁出现,巨浪此起彼伏,无数树木和建筑的损毁等等,无疑会对地球生态环境和人类社会造成难以想象的打击。

但是,我们要看到,地球的自转速度不可能突然加速或减速。无论是与月球的距离导致的地球自转变慢,还是地球组成物质质量重新分配导致的自转速度改变,这些影响在时间历程上都是极其缓慢的,波动的绝对值极小,一般情况下我们是感受不到的,所以对地球本身和地球上各种生物的影响是微乎其微的。

如果非要讲近年来地球自转速度弱加速的影响,那么主要表现无非是海水流动的“滞后”,增强了向西的聚集效应,更高的海浪冲击大陆西海岸的概率增加了。同时,该海域,尤其是西太平洋和西大西洋赤道附近海域,海水温度略有升高。一定程度上影响了赤道附近海水的流动趋势和大气环流。海地区低压区出现的频率和强度增加,吹向大陆的暖湿气流增加,台风出现的频率和强度也可能增加。

但一般来说,地球自转速度增加10毫米以上,对原有的地球生态环境影响不大。你可以放心。需要指出的是,地球自转加快的一个最重要的原因是人类活动的影响,全球变暖可能是关键因素之一。

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