自轉(zhuǎn)越來越快，地球也“趕時(shí)間”？

“時(shí)快時(shí)慢”才是地球真“性格”

段鵬碩介紹，從更短的時(shí)間尺度來看，地球自轉(zhuǎn)速率的變化是非常復(fù)雜和不均勻的，表現(xiàn)出“時(shí)快時(shí)慢”以及準(zhǔn)周期振蕩的特點(diǎn)。

“在年際尺度上，地球自轉(zhuǎn)速率會(huì)出現(xiàn)幾年加快、而后幾年又放慢的現(xiàn)象；在季節(jié)變化上，地球自轉(zhuǎn)也會(huì)在某些月份出現(xiàn)速度增加，而在某些月份出現(xiàn)速度減慢現(xiàn)象。”段鵬碩分析稱，這些不同時(shí)間尺度的日長(zhǎng)變化實(shí)際體現(xiàn)了不同的地球系統(tǒng)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程。

例如，地球自轉(zhuǎn)速率在年際尺度上的變化，與地球內(nèi)部的地核運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)；而日長(zhǎng)的季節(jié)變化則更多受到大氣、海洋等地球表層因素的影響。

“也就是說，從長(zhǎng)期的日長(zhǎng)變化形態(tài)來看，近兩年的地球自轉(zhuǎn)加快現(xiàn)象并不奇怪，屬于正?，F(xiàn)象。”段鵬碩提醒，這并非意味著“地球變得更有活力”。

自轉(zhuǎn)原理類似芭蕾的形體轉(zhuǎn)

我們知道，地球本身作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，在不考慮外部因素的作用時(shí)，其自身的角動(dòng)量（即轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與自轉(zhuǎn)角速度的乘積）是守恒的，其遵守角動(dòng)量守恒定律。

段鵬碩解釋，地球自轉(zhuǎn)速度加快說明地球自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，表現(xiàn)為地球整體物質(zhì)的“收攏”；相反，地球自轉(zhuǎn)速度減緩則說明轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，表現(xiàn)為地球整體物質(zhì)的“展開”。

“這個(gè)過程很類似于芭蕾舞演員在表演原地形體旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用角動(dòng)量守恒原理，通過收縮（伸展）雙臂或腿部的動(dòng)作改變自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而達(dá)到加快（減緩）自身旋轉(zhuǎn)速度的效果?！倍矽i碩說。

然而，能夠引起地球自轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化的物理因素，不局限于來自地球內(nèi)部的地核（液核外核、固體內(nèi)核）運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)變化，還包括一些來自地球表面的現(xiàn)象，例如：大氣運(yùn)動(dòng)、海洋運(yùn)動(dòng)、陸地水、冰川運(yùn)動(dòng)以及氣候變化等。

國(guó)際上有觀點(diǎn)認(rèn)為，地球自轉(zhuǎn)加快的現(xiàn)象可能與近來氣候變化導(dǎo)致的南北極冰川融化效應(yīng)有關(guān)。“這種情況下，地球兩極承受的壓力變小，從而使地殼向上移動(dòng)，地球變得更圓。而圓形有助于地球旋轉(zhuǎn)得更快?！倍矽i碩分析說。

相關(guān)研究表明，來自于地球表面的因素傾向于激發(fā)5年周期內(nèi)較高頻的地球自轉(zhuǎn)速度變化，而地球內(nèi)部的因素引起的地球自轉(zhuǎn)速度變化通常表現(xiàn)為5年周期以上更低頻的變化。

對(duì)此，段鵬碩認(rèn)為，理論上，實(shí)際觀測(cè)到的地球自轉(zhuǎn)速度變化是多種因素引起的，是地球內(nèi)外部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)共同作用的結(jié)果，即，來自于地球外部的因素（例如氣候變化、冰川融化等）引起的日長(zhǎng)快速變化疊加在地球內(nèi)部因素（例如地核運(yùn)動(dòng)）導(dǎo)致的日長(zhǎng)趨勢(shì)變化上。最終導(dǎo)致在某一天（例如6月29日）地球自轉(zhuǎn)速度加快帶一個(gè)“峰值”，表現(xiàn)為一天長(zhǎng)度最短。

自轉(zhuǎn)速度變化

與“錢德勒擺動(dòng)”無必然聯(lián)系

此前，有觀點(diǎn)認(rèn)為，地球自轉(zhuǎn)速度的加快和一天時(shí)間的縮短可能與“錢德勒擺動(dòng)”有關(guān)?！板X德勒擺動(dòng)”是由于地球本身并非嚴(yán)格的球體（也非嚴(yán)格的剛體），在旋轉(zhuǎn)時(shí)地極相對(duì)于地球表面的小幅度擺動(dòng)現(xiàn)象。該擺動(dòng)的周期大致為433天，屬于地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地面晃動(dòng)的一種固有頻率，是地球的一種自然屬性。