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永利网站开户: 地球一天长度的变化

2020-07-31 10:56  来源: 新华网

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在不少人的认知中,地球自转一周就是一天,地球上的一天就是24小时。但事实并非如此,严格来说,地球上每一天的长度都存在些微差异。

英国《皇家学会数学与物理学分会学报》的一份报告指出,在过去的27个世纪里,每一天的时长都在增加,每世纪的日长增幅约为1.8毫秒。根据之前的预估,地球每日时长的增幅约为2.3毫秒,也就是说每520万年日长就会增加1分钟。虽然这些数据只是大致推测,但也说明地球自转的动力并非恒定不变。

20世纪之前,人们曾认为地球自转如同精准的时钟一样,旋转速度恒定。在天文学上,这种以地球自转为基础的时间计量系统被称为“世界时”。随着科技的飞速发展,观测技术在20世纪取得了巨大进步,观测精度也不断提高,据此天文学家确认了地球自转速度并非恒定,而是不均匀的,世界时的传统概念被打破。

通过进一步研究,人们发现地球自转速度的变化共分为三种:长期变慢、不规则变化和周期变化。长期变慢是指每世纪的日长都在增加,增幅大约为1至2毫秒;不规则变化是指地球自转速度保持着长期减缓的趋势,但短期内转速时快时慢;周期性变化分为很多种,比如由太阳的潮汐作用引起的季节性变化、月球的潮汐作用引起的一个月或半个月的短周期性变化等。

地球绕太阳公转一周是一年,由于地球绕太阳的轨道不会改变,因此地球上一年的时长是基本不变的。但是有很多因素会影响地球自转的速度,比如月球潮汐力、地球两极冰盖消减对地球形状的改变、地幔和地核之间的电磁交互作用以及海平面的改变等。鉴于地球自转速度的不均匀,世界时系统无法准确地计量时间。1960年,历书时系统取代了世界时系统,以地球公转运动周期(回归年)为基准,定义回归年长度(365.2422日)的1/31556925.9747为1秒,称为历书秒,86400历书秒为1天。1967年,国际计量委员会又决定以原子时系统取代历书时系统,使得时间计量更为均匀。

虽然历书时、原子时系统要比世界时系统更为稳定,但人们的生活规律终究需要纳入与昼夜变化规律相关的世界时系统。而世界时系统与历书时、原子时系统存在着时间长度差,并且在长期累积后差距会越来越大。为了解决这一矛盾,国际计量局统一规定,自1972年起,在每年年底或年中,对世界时增加或减去1秒,以平衡因地球自转不均匀性所造成的日常变化,称为闰秒,由原子钟算出。如果世界时的时刻落后于原子时,则需要添加闰秒,以保证世界时系统与原子时系统时刻差异维持在1秒以内。

本文由中国人民大学附属中学第二分校一级教师王和意进行科学性把关。

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作者: 田维   [责任编辑: 郭童]

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