Nature：气候变暖导致地球时间变快

地刊速览 · 公众号 · 互联网短视频科技自媒体 · 2024-12-18 19:21

主要观点总结

本文探讨了地球自转速度的变化与多种因素的关系，包括潮汐摩擦、冰川均衡调整、地核运动等。研究指出，冰川融化导致地球质量分布变化，加速了自转速度。同时，地核运动对地球自转速度也有影响。这两种因素相互作用，导致地球自转速度变化呈现复杂模式。目前，冰川融化的影响占主导地位。此外，删除闰秒给计算机网络计时系统带来挑战，研究人员建议改变UTC规则以应对。

关键观点总结

关键观点1: 地球自转速度受到多种因素的影响。

包括潮汐摩擦、冰川均衡调整、地核运动等。

关键观点2: 冰川融化对地球自转速度的影响。

冰川融化导致地球质量分布变化，使地球更接近球形，从而降低转动惯量，加快自转速度。

关键观点3: 地核运动对地球自转速度的影响。

地核运动变化是地球磁场变化的主要原因之一，其自转速度的恒定减慢也影响了地球自转。

关键观点4: 删除闰秒的挑战。

删除闰秒会给计算机网络计时系统带来挑战，需要改变UTC规则来应对。

关键观点5: 全球变暖对全球计时系统的影响。

随着冰川融化的持续，地球自转速度的变化可能更加剧烈，对UTC和其他计时系统提出更大挑战。

正文

地球的自转速度并非恒定不变，而是受到多种因素的影响，例如潮汐摩擦、冰川均衡调整（GIA）和地核运动等。协调世界时（UTC）是当前全球通用的时间标准，它与地球自转密切相关。由于地球自转速度的变化，UTC需要定期添加或删除闰秒来保持与地球自转同步。自1972年以来，UTC的所有调整都需要添加闰秒来减缓时间。

图1 Changes in ʃ ₂

然而，一项发表在Nature期刊上的最新研究表明，格陵兰岛和南极洲冰川融化导致地球质量分布发生变化，使地球更加接近球形，从而降低了其转动惯量，进而加快了自转速度。通过分析卫星重力数据（J2），研究人员发现冰川融化导致的地球扁率变化速率正在加快，这与海平面上升的观测结果一致。

研究发现，去除冰川融化和其他已知因素的影响后，地球自转速度的剩余变化趋势表明，地核的自转速度正在以恒定的速率减慢。地核运动的变化被认为是导致地球磁场变化的主要原因之一，而磁场变化的光谱分析结果与地核自转速度变化的光谱分析结果相似，进一步支持了这一结论。

冰川融化加速了地球自转，而地核运动则减缓了地球自转，这两种因素相互作用，导致地球自转速度的变化呈现出复杂的模式。目前，冰川融化的影响占据主导地位，导致地球自转速度加快。

冰川融化加速了地球自转速度的增加，但同时也推迟了删除闰秒的必要性。如果没有冰川融化的加速，删除闰秒的问题可能会推迟 3 年出现，在2026年出现。研究还发现，地球液态地核的自转速度正在以恒定的速率减慢，这也在一定程度上抵消了冰川融化带来的影响。

图2 Changes in spin rate and their effects on timescales.

删除闰秒，也就是负闰秒，将会给计算机网络计时系统带来前所未有的挑战。目前许多计算机系统都能够处理添加闰秒，但很少有系统能够处理删除闰秒。负闰秒可能会导致系统故障、数据丢失和时间混乱等问题。

为了应对负闰秒的挑战，研究人员建议改变UTC的规则，使其不再与地球自转紧密耦合。一种可能的解决方案是定期进行更大的时间调整，例如每隔几年调整几秒，而不是像现在这样不定期地调整闰秒。

这项研究表明，全球变暖已经开始影响全球计时系统。随着冰川融化的持续，地球自转速度的变化可能会更加剧烈，这将对UTC和其他计时系统提出更大的挑战。

这项研究揭示了冰川融化和地核运动对地球自转速度的影响，以及由此带来的对全球计时系统的挑战。研究人员建议改变UTC的规则，以应对负闰秒的挑战，并呼吁人们关注全球变暖对地球自转和其他地球系统的影响。

论文信息： Agnew, D.C. A global timekeeping problem postponed by global warming. Nature 628 , 333–336 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07170-0

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