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地球最短的一天

发布单位:台北市立天文科学教育馆

地球的平均太阳日为24小时(86,400秒)。数千年来,人们使用天文观测的方法来判断地球一天的长度,直到1655年,惠更斯发明第一个摆钟,才开始使用机械工具计时一天的长度。在不断地精进时钟设计与天文观测技术的情况下,发现地球自转速度不是固定的,地球自转速度的变化造成一天长度的变异。例如:大气扰动造成每天时间长度小于±0.5微秒的变化。近期的研究,使用西元前720年至西元1600年日月食及西元1600年后月掩星的资料,发现地球自转速度呈现长周期变异。

化石显示7000万年前,白垩纪晚期的恐龙过着一天23.5小时的日子。更久远之前,4.3亿年前志留纪的珊瑚化石显示一天只有21小时。历史上,1660年曾经发生一天长度短了6毫秒,1910年曾经发生一天长度多了4毫秒。2022年6月29日一天长度少了1.59毫秒,则是原子钟发明以来地球自转最快的纪录。

我们知道地球受到月球潮汐力的影响自转速度越来越慢,每个世纪一天的长度增加约2.3毫秒。除此之外,地球自转速度有数十天至不到一天的变化周期,归因于地球物理及气象等因素。例如:南北极冰川融化造成地壳抬升,虽然抬升的幅度很小,但是足以改变地球的形状,让地球形状更圆,自转速度更快,就像花式溜冰选手将手臂伸向身体时旋转得更快。所以要预测未来地球一天的长度非常困难。

一天时间的长度关系到闰秒的设置。和闰秒有关的计时方式基本上有两种,一种与地球自转有关,称为世界时(UT1);另一种则是以铯-133原子振荡频率来测量的原子钟时间,称为世界协调时(UTC),当两种时间系统在半年或一年内相差将超过0.9秒时,国际地球自转服务局(IRES)便会对全球发布闰秒预告,并在6月30日或12月31日的最后一秒钟对世界协调时实施闰秒调整,以配合地球自转的不规则变化。当世界时变长时,世界协调时加一秒;当世界时变短时,世界协调时减一秒,又称为负闰秒,未来几年会引入负闰秒的机会很小。(编译/台北天文馆施欣岚)

2022年6月29日是原子钟发明以来地球自转最快的一天。
图说:2022年6月29日是原子钟发明以来地球自转最快的一天。

资料来源:美国海军天文台(USNO)timeanddate