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地球自轉減慢——全球暖化引發的氣候災害將更加嚴重

2024-07-18科學

格陵蘭島和南極洲的冰蓋融化正在引發一場全球性的危機。這些冰蓋的融化不僅導致海平面上升,威脅沿海城市,而且還改變了地球的品質分布,從而影響了地球的自轉速度。最新一期【美國國家科學院院刊】上發表的一項研究顯示,氣候變遷導致地球自轉速度減慢,從而延長了一天的時間。這一發現得到了【自然】雜誌上的多篇研究的支持,科學家們利用人工智慧計算出自1900年以來地球自轉極點的運動情況,這與天文學家和衛星的觀測結果相吻合,進一步驗證了這一發現。

冰川融化和海平面上升引起的品質分布變化是影響地球自轉速度的主要因素。格陵蘭和南極洲的冰蓋迅速融化,將大量水釋放到海洋中,尤其是赤道地區。這種品質的重新分布增加了地球的慣性矩,類似於花式滑冰運動員在旋轉時將手臂伸展開來以減慢旋轉速度。蘇黎世聯邦理工學院的貝內迪克特·索亞教授指出,隨著更多的水流入海洋,對地球自轉速度的阻力因素也隨之增加。

地球自轉速度的減慢對時間測量產生了影響。為了保持原子鐘與地球自轉時間的同步,通常會透過增加或減少「閏秒」來調整時間。然而,由於地球自轉減慢,預計在2026年添加的閏秒可能會推遲到2029年。這種時間測量的不一致對全球的數位基礎設施,包括GPS和通訊網路,產生了影響。高度精確的時間同步對這些系統至關重要,任何微小的變化都可能導致嚴重後果。

地球自轉速度的變化為科學研究提供了新的數據,幫助科學家更好地理解地球內部結構和動態變化,包括地球內核和地幔的交互作用及其對地球整體運動的影響。地球的自轉速度影響其形狀,地球自轉越快,越趨向於扁平形。隨著自轉減慢,地球可能會變得更加接近於一個完美的球體,而這個變化過程,將觸發更多更劇烈的地質災害。

此外,月球的重力透過潮汐制軔過程逐漸減緩地球自轉速度。這一過程導致一天的長度每世紀增加約2.3毫秒。月球利用地球的自轉能量將自己推向更遠的軌域。月球將離地球更遠,地球的自轉速度將進一步減慢,一天的長度可能慢慢達到25小時或更長。

研究還表明,地球內核的運動也可能影響地球自轉速度。自2010年以來,地球內核的旋轉速度一直在減慢,這可能是由於液態鐵外核的擾動和部份地幔的重力拖拽所致。地球內核的變化是由液態鐵鎳外核的運動和部份地幔的重力拖拽共同導致的。這一發現基於對地震和核試驗數據的分析,顯示了內核相對於地球表面的減速。

這種內核減速與地球表面自轉速度減慢相互影響,進一步影響了地球的自轉動態。此外,氣候變遷還導致地球自轉軸發生變化。研究表明,自轉軸與地球表面的交匯點每百年移動約30英尺(10公尺),這種變化主要是由冰蓋融化和地球內部運動共同造成的。角動量守恒的反饋機制似乎也在改變地球核心的動態。

值得慶幸的是,地球自轉減速不會直接導致地球改變軌域。地球的軌域主要受太陽的重力影響,而自轉速度的變化與軌域的變化並不直接相關,所以基本不用考慮「流浪星球」的上演。地球自轉減慢的主要原因是潮汐摩擦,即月球和太陽的重力作用導致地球上的潮汐現象。潮汐摩擦減慢了地球的自轉速度,同時也導致月球逐漸遠離地球。這些變化都是在地月系統內部發生的,對地球的公轉軌域沒有直接影響。

綜上,地球自轉速度的減慢主要由冰川融化、海平面上升、月球的潮汐制軔效應和地球內核的減速運動引起。這些變化不僅對時間測量和數位基礎設施產生影響,還對科學研究和未來的太空旅行帶來挑戰。氣候變遷加速了這些過程,使地球上自然災害對人類的影響比之前預期的更大。

在這個背景下,我們需要更深入地理解這些變化對我們的生活和未來的影響。我們需要更好地理解地球的動態變化,以便我們能夠適應這些變化,並找到應對這些挑戰的方法。我們也需要更好地理解地球的內部結構,以便我們能夠預測和應對地質災害。最後,我們需要更好地理解地球的自轉速度的變化,以便我們能夠準確地測量時間,並保持我們的數位基礎設施的穩定性。這些都是我們面臨的挑戰,也是我們需要解決的問題。