一天少了1.59毫秒，地球自转也在“赶时间”？

地球自转短期加快但长期减缓

当前，地球自转的平均周期是23小时56分04秒。有学者研究认为，地球刚刚诞生的时候自转速度非常快，一天仅8小时；到了恐龙时代，地球的一天已有23.5小时；而恐龙时代到现在的1亿多年时间里，地球自转的平均周期共变长约30分钟，即平均每年变长约16.4微秒。

中国科学院国家天文台研究员平劲松表示，伴随着地球的动力学演化，地球自转从几十亿年前开始就有减缓趋势。研究表明，最近的减缓速率约为每世纪2毫秒。地月引力的固体潮汐拖拽作用，减慢了地球自转。

根据原子钟的精确测量结果，今年地球越转越快，一天的时间变短了。平劲松强调，事实上，近半个世纪以来，地球自转在长期放缓的趋势下，有着短周期的起伏，即地球加速旋转。

比如，2020年出现了28个最短地球日。其中2020年7月19日，地球以24小时差1.47毫秒自转一周，创下当年的最短地球日纪录；在2022年6月29日，这一纪录被打破。

平劲松说，一个合理的解释是，温室效应加剧引发全球变暖，地球两极和高海拔地区冰川融化，全球海平面每年上升约3毫米，地球上的物质进行重新分布，导致整体绕自转轴的转动惯量减小，地球的自转加速。

在感官上，人类很难感受到地球自转速率的变化。然而，对于人类使用的各种高精度仪器和设备，这种毫秒级的变化相当重要。例如，地球自转速率和自转轴的变化，对于建立精准动态地球坐标参考系统至关重要，也决定了卫星导航、定位和定轨的精确性。

长期来看，地球自转趋于变慢，科学家预计再过1亿年，一天可以增加半小时；而在稍短的时间尺度内，比如未来几万年或几十万年，随着月球的潮汐力减弱等，地球自转减速则会趋缓。

钱德勒摆动的机制是百年难题

钱德勒摆动是地球自转轴的摆动，由美国天文学家塞斯·卡洛·钱德勒于1891年通过天文观测发现，摆动幅度在地球表面为3—9米，摆动周期约14个月。

“钱德勒摆动不直接导致地球自转加速。”北京大学特聘副研究员杨翼表示，二者有一定的相关性，但是二者之间的因果性还不太明确。其实，地球系统内部的物质迁移和角动量交换，均可导致地球自转轴的位置和自转的速率发生变化。

地球是不均匀椭球体这一特征，被视为导致钱德勒摆动的原因之一。但事实上，钱德勒摆动作为地球摆动的一部分，其激发机制是地球科学界的百年难题。科学家们提出了潮汐作用、与液态地核的动量交换、大地震等机制，也会导致钱德勒摆动。此外，科学家发现钱德勒摆动的幅度，还与大气层、海洋等有关。

美国航天局喷气推进实验室的研究者曾提出，钱德勒摆动是由大气层和海洋运动耦合驱动导致的。他们的电脑模拟显示，海底的压力波动占总驱动的三分之二。但是至少到目前为止，还没有哪种运动能固定驱动钱德勒摆动。

杨翼介绍，科学家们成立了国际地球自转服务协会，其任务之一就是定期测量地球自转轴的指向，监测钱德勒摆动。由于钱德勒摆动是地球自转轴在地表的摆动，这样就会引起地球纬度的变化。国际上早在1899年成立了国际纬度观测所，长期监测纬度变化来获取钱德勒摆动信息。我国天津纬度站、上海佘山天文台等机构均参与了该国际计划。（来源：科技日报）