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地球一天長度的變化

2020-07-31 10:56  来源: pk10开奖记录
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在不少人的認知中,地球自轉一周就是一天,地球上的一天就是24小時。但事實並非如此,嚴格來說,地球上每一天的長度都存在些微差異。

英國《皇家學會數學與物理學分會學報》的一份報告指出,在過去的27個世紀裏,每一天的時長都在增加,每世紀的日長增幅約爲1.8毫秒。根據之前的預估,地球每日時長的增幅約爲2.3毫秒,也就是說每520萬年日長就會增加1分鍾。雖然這些數據只是大致推測,但也說明地球自轉的動力並非恒定不變。

20世紀之前,人們曾認爲地球自轉如同精准的時鍾一樣,旋轉速度恒定。在天文學上,這種以地球自轉爲基礎的時間計量系統被稱爲“世界時”。隨著科技的飛速發展,觀測技術在20世紀取得了巨大進步,觀測精度也不斷提高,據此天文學家確認了地球自轉速度並非恒定,而是不均勻的,世界時的傳統概念被打破。

通過進一步研究,人們發現地球自轉速度的變化共分爲三種:長期變慢、不規則變化和周期變化。長期變慢是指每世紀的日長都在增加,增幅大約爲1至2毫秒;不規則變化是指地球自轉速度保持著長期減緩的趨勢,但短期內轉速時快時慢;周期性變化分爲很多種,比如由太陽的潮汐作用引起的季節性變化、月球的潮汐作用引起的一個月或半個月的短周期性變化等。

地球繞太陽公轉一周是一年,由于地球繞太陽的軌道不會改變,因此地球上一年的時長是基本不變的。但是有很多因素會影響地球自轉的速度,比如月球潮汐力、地球兩極冰蓋消減對地球形狀的改變、地幔和地核之間的電磁交互作用以及海平面的改變等。鑒于地球自轉速度的不均勻,世界時系統無法准確地計量時間。1960年,曆書時系統取代了世界時系統,以地球公轉運動周期(回歸年)爲基准,定義回歸年長度(365.2422日)的1/31556925.9747爲1秒,稱爲曆書秒,86400曆書秒爲1天。1967年,國際計量委員會又決定以原子時系統取代曆書時系統,使得時間計量更爲均勻。

雖然曆書時、原子時系統要比世界時系統更爲穩定,但人們的生活規律終究需要納入與晝夜變化規律相關的世界時系統。而世界時系統與曆書時、原子時系統存在著時間長度差,並且在長期累積後差距會越來越大。爲了解決這一矛盾,國際計量局統一規定,自1972年起,在每年年底或年中,對世界時增加或減去1秒,以平衡因地球自轉不均勻性所造成的日常變化,稱爲閏秒,由原子鍾算出。如果世界時的時刻落後于原子時,則需要添加閏秒,以保證世界時系統與原子時系統時刻差異維持在1秒以內。

本文由中國人民大學附屬中學第二分校一級教師王和意進行科學性把關。

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作者: 田维   [责任编辑: 郭童]

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