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地球自转减慢——全球变暖引发的气候灾害将更加严重

2024-07-18科学

格陵兰岛和南极洲的冰盖融化正在引发一场全球性的危机。这些冰盖的融化不仅导致海平面上升,威胁沿海城市,而且还改变了地球的质量分布,从而影响了地球的自转速度。最新一期【美国国家科学院院刊】上发表的一项研究显示,气候变化导致地球自转速度减慢,从而延长了一天的时间。这一发现得到了【自然】杂志上的多篇研究的支持,科学家们利用人工智能计算出自1900年以来地球自转极点的运动情况,这与天文学家和卫星的观测结果相吻合,进一步验证了这一发现。

冰川融化和海平面上升引起的质量分布变化是影响地球自转速度的主要因素。格陵兰和南极洲的冰盖迅速融化,将大量水释放到海洋中,尤其是赤道地区。这种质量的重新分布增加了地球的惯性矩,类似于花样滑冰运动员在旋转时将手臂伸展开来以减慢旋转速度。苏黎世联邦理工学院的贝内迪克特·索亚教授指出,随着更多的水流入海洋,对地球自转速度的阻力因素也随之增加。

地球自转速度的减慢对时间测量产生了影响。为了保持原子钟与地球自转时间的同步,通常会通过增加或减少「闰秒」来调整时间。然而,由于地球自转减慢,预计在2026年添加的闰秒可能会推迟到2029年。这种时间测量的不一致对全球的数字基础设施,包括GPS和通信网络,产生了影响。高度精确的时间同步对这些系统至关重要,任何微小的变化都可能导致严重后果。

地球自转速度的变化为科学研究提供了新的数据,帮助科学家更好地理解地球内部结构和动态变化,包括地球内核和地幔的相互作用及其对地球整体运动的影响。地球的自转速度影响其形状,地球自转越快,越趋向于扁平形。随着自转减慢,地球可能会变得更加接近于一个完美的球体,而这个变化过程,将触发更多更剧烈的地质灾害。

此外,月球的引力通过潮汐制动过程逐渐减缓地球自转速度。这一过程导致一天的长度每世纪增加约2.3毫秒。月球利用地球的自转能量将自己推向更远的轨道。月球将离地球更远,地球的自转速度将进一步减慢,一天的长度可能慢慢达到25小时或更长。

研究还表明,地球内核的运动也可能影响地球自转速度。自2010年以来,地球内核的旋转速度一直在减慢,这可能是由于液态铁外核的扰动和部分地幔的引力拖拽所致。地球内核的变化是由液态铁镍外核的运动和部分地幔的引力拖拽共同导致的。这一发现基于对地震和核试验数据的分析,显示了内核相对于地球表面的减速。

这种内核减速与地球表面自转速度减慢相互影响,进一步影响了地球的自转动态。此外,气候变化还导致地球自转轴发生变化。研究表明,自转轴与地球表面的交汇点每百年移动约30英尺(10米),这种变化主要是由冰盖融化和地球内部运动共同造成的。角动量守恒的反馈机制似乎也在改变地球核心的动态。

值得庆幸的是,地球自转减速不会直接导致地球改变轨道。地球的轨道主要受太阳的引力影响,而自转速度的变化与轨道的变化并不直接相关,所以基本不用考虑「流浪星球」的上演。地球自转减慢的主要原因是潮汐摩擦,即月球和太阳的引力作用导致地球上的潮汐现象。潮汐摩擦减慢了地球的自转速度,同时也导致月球逐渐远离地球。这些变化都是在地月系统内部发生的,对地球的公转轨道没有直接影响。

综上,地球自转速度的减慢主要由冰川融化、海平面上升、月球的潮汐制动效应和地球内核的减速运动引起。这些变化不仅对时间测量和数字基础设施产生影响,还对科学研究和未来的太空旅行带来挑战。气候变化加速了这些过程,使地球上自然灾害对人类的影响比之前预期的更大。

在这个背景下,我们需要更深入地理解这些变化对我们的生活和未来的影响。我们需要更好地理解地球的动态变化,以便我们能够适应这些变化,并找到应对这些挑战的方法。我们也需要更好地理解地球的内部结构,以便我们能够预测和应对地质灾害。最后,我们需要更好地理解地球的自转速度的变化,以便我们能够准确地测量时间,并保持我们的数字基础设施的稳定性。这些都是我们面临的挑战,也是我们需要解决的问题。