一天有24小时，对吧？嗯，差不多。虽然我们几乎没有注意到，但几乎没有哪一天能精确地达到这个数字。从十年到十年，从季节到季节，甚至从一天到一天，地球的自转速度都在加快和减慢，从我们24小时的计数中减少或增加毫秒。除了仅仅是一个旋转行星的怪癖之外，白天长度的这些变化还受到古代冰盖、强风和地球核心动力学的影响。
但是有些白天的长度比其他的更极端。以2022年6月29日为例，这一天比24小时少了近1.6毫秒，成为有记录以来最短的一天。然而，对于知情人士来说，这并不令人意外。半个多世纪以来，地球的平均自转速度一直在逐渐加快，每天都在慢慢地从我们的日子里削去几毫秒。白天长度的长期缩短、季节性效应对地球自转的影响，以及日常气候效应（如风的变化）带来的额外推动，共同造就了6月29日这一破纪录的日子——这一切都归功于角动量守恒。
物理学中这个强大的原理是我们许多人凭直觉就能理解的。想象一下，坐在一个旋转的办公椅上旋转——或者，如果你更喜欢运动型的选择，可以穿上冰鞋，旋转一下。当你的手臂向外伸展时，你的旋转速度会减慢。当你把手臂拉回时，你会再次旋转得更快。
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角动量有三个组成部分：旋转物体的质量、它移动的速度以及它与旋转中心的距离。就办公椅而言，当你的手臂完全伸展时，它们离座椅更远，这会增加你身体这一部分的角动量。
就像质量和能量一样，角动量不能凭空产生：你伸出的手臂实际上必须从你身体的其余部分（和椅子）借用角动量。你不可能突然减轻体重，所以唯一剩下的选择就是减速。在绕太阳旋转的过程中，地球也受到同样的规则约束。
地球——包括我们脚下的固体岩石、海洋和大气层——不断地重新分配质量和角动量，这意味着它的自转速度和白天长度也在调整。“白天长度是对[整个]地球的衡量，”香港理工大学的地球物理学家陈建利说。“它不仅仅是一个数字。你可以从中看出很多故事。”
风，特别是北半球强大的急流，是对地球全年自转的最有力控制因素之一——也是造成6月29日白天长度减少1.59毫秒的原因之一。“每当它们变得更强时，大气层的角动量就会增加，而固体地球的角动量就会减少，”维也纳大学研究气候对地球自转影响的地球物理学家西格丽德·伯姆解释说。“冬天地球自转较慢，夏天则自转较快。”
空气和陆地之间的摩擦，由丘陵和山脉引起，使大气层能够与陆地交换角动量。这种联系解释了为什么主要在海洋上空吹动的南半球急流没有如此明显的影响。海洋中的环流对自转产生类似但小得多的影响，即使是风和天气的短期变化也足以将一天的长度调整几毫秒，从而为年度和十年趋势增加噪声，陈说。
固体地球内部质量的逐渐移动也会影响地球的自转。大约20000年前，在最近一次冰河时代的高峰期，巨大的、数英里厚的冰盖覆盖了北半球的大部分地区。这些冰盖非常巨大，以至于它们将我们星球地幔的一部分——我们称之为家园的凉爽地壳下缓慢流动的岩石层——从它们下方挤压出来。（这种现象类似于你用拇指按压一块软焦糖糖果会导致其中一部分向侧面挤出的方式。）现在这些冰盖已经融化，它们下方的地球正在非常缓慢地反弹，移动岩石，导致白天长度随着时间的推移可预测地缩短。
但科学家们怀疑，自20世纪60年代以来我们看到的逐渐缩短的白天——最终在6月29日创下纪录——来自更深的地方：在我们脚下1800英里的地方，地幔中的岩石与地球核心的热而密集的金属相遇的地方。我们无法直接观察核心，因此对于地球金属部分正在发生什么导致地球自转长期增加还没有达成共识。然而，这可能与核心与地幔边界处的起伏有关。
另一种可能性是，长达数十年的趋势来自地球并非完全球形的副作用，这种效应被称为钱德勒摆动。地球自转中的这种摆动之所以发生，是因为我们星球围绕其旋转的轴线与其实际几何对称轴线并不完全对齐，导致旋转轴线不断试图调整。这种变化的旋转轴线也可能在决定白天长度方面发挥作用，但它可能发挥多大的作用仍然是一个悬而未决的问题。
科学家们使用数学模型和航天器收集的地球测量数据来分解所有这些过程的贡献。GPS卫星和NASA的重力恢复与气候实验（GRACE）等任务测量地球上质量随时间的运动。同样，包括风和洋流在内的地球气候模型有助于预测空气和水的角动量影响。“我们总是试图总结我们知道的所有影响，看看我们是否可以收支平衡，”伯姆说。
陈说，预测未来白天长度可能如何变化“非常复杂，因为一切都混杂在一起”。“我们必须首先了解长期的、相当大的变异性。然后我们可以估计来自大气和海洋的贡献。然后我们可以粗略地预测下一个最短的一天可能是什么时候，”他解释说。然而，根据陈的说法，帮助6月29日打破纪录的可能是一个短暂的气候现象——也许只是高层大气中风速的变化——这给了它一点超出长期和季节性趋势的推动力。
“我相信，我们偶尔会看到有记录以来最短的一天，”陈说。我们只需要拭目以待，看看下一个最短的一天何时到来。