全球变暖正在减缓地球自转

极地冰盖的急剧融化正在减缓地球自转,抵消了来自地球液态外核的加速。结果是,我们可能需要在十年内首次减去一个闰秒

Long exposure photograph showing star trails in the sky over Mount Rainier reflected and mirrored in Reflection Lake in Washington state

Joseph Gruber/Alamy 库存照片

随着全球气温升高融化地球极地冰盖,转移的水正在造成如此巨大的地球质量重新分布,以至于其自转速度正在下降。 这种不寻常的气候变化结果正在与其他影响地球自转速度的力量相互作用,其方式最终甚至可能改变我们计时的方式。 根据周三发表在《自然》杂志上的一项新研究,在短短几年内,我们可能不得不首次删除一个“闰秒”。

“这是我们从全球变暖中看到的又一件‘前所未有’的事情:这种效应大到足以改变整个地球的自转,” 斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家、研究合著者邓肯·阿格纽说。

覆盖格陵兰岛和南极洲的数英里厚的冰盖质量对海洋产生强大的引力。 随着冰盖融化,所有这些质量都从两极转移到赤道,从而减少了这种引力,并导致地球自转减速。 为了理解为什么会发生这种情况,想象一下一个花样滑冰运动员优雅地在冰上旋转,双臂紧紧地抱在头周围。 当他们逐渐放下手臂并将肢体向外伸展时,他们的旋转速度会减慢。


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“冰融化的影响是如此多方面,这真是太有趣了,” 凯莉·金尼说,她是一位专门研究冰盖对峡湾环流影响的物理海洋学家,并未参与这项新研究。“我们不断发现[冰融化]正在改变气候和地球的新方式,而这项研究真正突出了这一点。”

这一发现对计时产生了一些惊人的影响。 世界上大多数地区使用协调世界时 (UTC) 来调节时钟和时间。 由于在过去的几十年中,测量技术变得非常精确,因此偶尔会在 UTC 中添加闰秒,以补偿地球自转的减慢,这与各种其他因素有关。 例如,太阳和月球的引力都会在海洋中产生潮汐隆起,从而减缓地球的自转。

当添加闰秒时,指定日期的最后一分钟会延长到 61 秒,额外的秒标记为 23:59:60。 这保持了民用时间(基于地球相对于太阳的自转和日常生活中使用的标准时间)与更精确的原子时间之间的一致性。

阿格纽发现,极地冰盖融化造成的减速有效地掩盖了地球液态外核旋转变化引起的地球自转加速。 在过去的 50 年里,一天缩短了大约 0.0025 秒。 如果全球变暖从未发生,我们可能需要更早地减去一个闰秒。 但阿格纽估计,在全球变暖的影响下,我们将在 2028 年或 2029 年左右需要这样做,尽管他承认他的预测是不确定的。“以前从未有过负闰秒,闰秒本身一直是运行计算机网络的人们的问题,”阿格纽说,考虑到许多关键系统都依赖于精确的计时。“不得不包括一个负闰秒将是一个更大的问题,因为他们以前从未这样做过。”

但拉蒙特-多尔蒂地球观测站的物理学家斯帕尔·韦伯并未参与这项新研究,他认为闰秒在电信领域之外并不重要。“我很惊讶他们仍在实施闰秒,”他说。“地球的自转一直在变化。” 2022 年,负责全球计时的国际计量局 (BIPM) 投票决定在 2035 年之前废除闰秒。 这项新研究将如何影响这一决定还有待观察。

“尽管我们作为人类有感知,但地球并不是一个完美的时间守卫者,” 哈佛大学地球物理学家杰里·X·米特罗维卡说,他审阅了这项新研究,并为《自然》杂志共同撰写了一篇评论文章。 他说,这些发现突出了我们的生活经验与我们周围的技术之间的差距。“我们如何处理这种差距?” 他说。“我们是否继续通过在一天的定义中添加或减去秒来解决这种差距,还是我们接受这种不规则的差异是正常的,并放弃持续校正的麻烦?”

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