地球自轉速度減緩 恐改變人類計時的方式

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【大紀元2024年03月29日訊】(大紀元記者李言綜合報導)地球自轉的變化正以前所未有的方式威脅著我們的時間感、時鐘和電腦化社會。雖然只是一秒鐘之差,但卻讓科學家們撓頭。

週三(3月27日)發表在《自然》雜誌上的一項研究調查了地球自轉的變化如何對我們測量時間的方式產生巨大影響,因為我們的日曆和時鐘是根據地球自轉所需的時間來確定的。

論文發現,融化的極地冰蓋正在將來自北極和南極的大量水重新分配到世界海洋,導致地球自轉顯著減慢。這就好比旋轉的滑冰運動員將手臂向兩側伸出時速度減慢一樣。

因此,隨著越來越多的水重量從兩極轉移並分布在地球凸起的中心周圍,地球的自轉速度也會減慢。

然而同時,一股相反的力量一直在使地球加速。大約50年來,地核的運動一直導致地球加速。在對這兩種相互衝突的力量帶來的影響進行建模後,該研究的主要作者、地球物理學家鄧肯·卡爾·阿格紐(Duncan Carr Agnew)計算出,到2029年,我們將需要一個「負閏秒」(negative leap second),屆時世界時鐘將在歷史上首次倒退一秒。

「這種情況以前從未發生過,對確保所有的全球計時基礎設施都顯示相同的時間構成了重大挑戰。」阿格紐在給《全球新聞》的聲明中寫道,「這再次強調我們生活在一個前所未有的變化正在發生的時代。」

美國海軍天文台退休主任丹尼斯·麥卡錫(Dennis McCarthy)說,「我們正在走向『負閏秒』。」

他沒有參與這項研究。他說,「這只是時間問題。」

地球自轉一周大約需要24小時。阿格紐和美國國家標準與技術研究所時間和頻率部門的物理學家猶大·萊文(Judah Levine)都說,幾千年來,地球的速度總的來說在減慢,速度不時變化。

麥卡錫說,速度減慢主要是由潮汐效應造成的,而潮汐效應是由月球引力引起的。

一秒之爭

要理解為什麼「負閏秒」可能是必要的,我們首先需要了解世界如何計時。

在原子鐘發明之前,秒被定義為一天的1/86400,一天被定義為地球自轉一周。唯一的問題是地球的自轉可能會加速或減慢,這意味著每一天的一秒鐘長度可能會有所不同。

1967年,計時員根據銫粒子發射輻射時的振蕩,推出了原子鐘,作為精確定義秒的一種手段。可以想像,這一量子過程要比一個重達五千億公斤的小球在太空中的運動更加穩定。

這就建立了兩個版本的時間——天文時間和原子時間——但它們並不匹配。天文時間每天比原子時間落後2.5毫秒。日積月累,每隔幾年兩者就會差上一整秒。從1972年開始,國際計時員決定在6月或12月增加一個「閏秒」,爲的是讓為天文時間趕上原子時,從11點59分58秒直接跳到午夜,這就是協調世界時(UTC)。

1972年至2016年間,隨著地球速度減慢,共增加了27個閏秒。但地球減慢的速度正在逐漸放緩。

萊文說:「在2016年或2017年,也可能是2018年,減速率已經放緩到地球實際上在加速的地步。」

阿格紐說,地球之所以在加速,是因為其炙熱的液態內核——一個巨大的熔融流體球,以難以預測的方式活動着,渦流和流動各不相同。

阿格紐表示,大約50年來,地心一直在引發(地球自轉)加速,但自1990年以來兩極冰層迅速融化掩蓋了這一效應。道理如本文前面所述。

阿格紐計算出如果沒有冰融化的影響,地球將在2026年而不是2029年需要負閏秒。

幾十年來,天文學家們一直通過這些小閏秒將世界時間和天文時間捆綁在一起。但計算機系統操作員說,對於現在全世界都依賴的精確技術來說,增加這些功能並不容易。專家說,2012年,一些計算機系統錯誤地處理了閏秒,導致Reddit、Linux、澳洲航空公司等出現問題。

麥卡錫問道,「調整時間會帶來這麼多問題,有什麼必要呢?」

但阿格紐和麥卡錫說,俄羅斯的衛星系統依賴天文時間,因此消除閏秒會為它們帶來麻煩。天文學家和其他人希望保留這個系統,只要原子時間和天文時間之間的差異接近一秒,就會增加一個閏秒。

2022年,世界計時機構決定,從2030年代開始,他們將改變插入或刪除閏秒的標準,大大降低使用閏秒的可能性。

萊文說,谷歌和亞馬遜等科技公司單方面制定了自己的閏秒解決方案,在一天中逐漸增加零點幾秒。

阿格紐說,同時還要考慮到「負閏秒」。麥卡錫說,跳過一秒鐘可能會更困難,因為軟件程式的設計是增加時間,而不是減少時間。

但萊文不認為真正需要「負閏秒」。他說,潮汐的整體減緩趨勢已經存在了幾個世紀,並且仍在持續,但地核也是變化來變化去的。

「在這個過程中,過去並不能很好地預測未來。任何對未來做出長期預測的人都是站不住腳的。」萊文說。◇

(本文參考了美聯社報導)

責任編輯:葉紫微#

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