地球自轉(zhuǎn)速度為何不恒定？
在千年的時(shí)間尺度上，地球自轉(zhuǎn)速度的變化受三個(gè)地球物理過(guò)程的影響。
首先，海水和海底之間的摩擦?xí)饾u消耗地球自轉(zhuǎn)的動(dòng)能，從而減緩地球的自轉(zhuǎn)速度，這就是所謂的潮汐效應(yīng)。
其次，由于冰期后回彈，地球形狀會(huì)發(fā)生變化，變得更為扁平，使地球的慣性矩發(fā)生變化，降低了其自轉(zhuǎn)速度。這類(lèi)似于滑冰運(yùn)動(dòng)員在旋轉(zhuǎn)時(shí)將手臂向身體兩側(cè)平伸以減速旋轉(zhuǎn)的原理。
最后，地球內(nèi)部的一些過(guò)程，即地核和其外層（地幔、地殼）之間的相互作用和相互影響，例如地磁場(chǎng)變化和地幔對(duì)流，也會(huì)導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生變化。
根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）和國(guó)際地球自轉(zhuǎn)和參考系統(tǒng)服務(wù)（IERS）的數(shù)據(jù)，地球的自轉(zhuǎn)速度確實(shí)在緩慢減慢。研究表明，地球自轉(zhuǎn)周期每個(gè)世紀(jì)增加大約1.8毫秒。雖然這個(gè)變化看似微小，但在長(zhǎng)時(shí)間尺度上，其累積效應(yīng)卻非常顯著。
例如，古代天文學(xué)家記錄的日食時(shí)間與我們今天計(jì)算的時(shí)間存在顯著差異。2500年前（大約春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期）觀測(cè)到的日食時(shí)間與現(xiàn)代時(shí)鐘相比，時(shí)鐘誤差約為4小時(shí)。
原本，科學(xué)家預(yù)計(jì)由于這些地球物理過(guò)程的作用，地球自轉(zhuǎn)速度的減緩將使得首個(gè)“負(fù)閏秒”在2026年到來(lái)。
然而，衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，從1986年開(kāi)始，隨著全球氣候變暖加劇，格陵蘭和南極的冰蓋正在加速融化。這一現(xiàn)象導(dǎo)致海平面加速上升，進(jìn)一步減緩了地球自轉(zhuǎn)速度。由于冰蓋融化和海平面上升的雙重效應(yīng)，地球的慣性矩增加，自轉(zhuǎn)速度變得更慢，從而推遲了負(fù)閏秒的到來(lái)。
閏秒會(huì)帶來(lái)什么影響？
閏秒通常在世界協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）6月30日或12月31日的23:59:60實(shí)施。閏秒的調(diào)整對(duì)日常生活的直接影響較小，人們往往感受不到閏秒所帶來(lái)的變化。
但對(duì)依賴(lài)精確時(shí)間同步的技術(shù)系統(tǒng)和應(yīng)用領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)、金融、航空航天等領(lǐng)域，閏秒?yún)s有重要影響。
例如，閏秒的加入或刪除需要全球同步，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)間管理提出了挑戰(zhàn)。
2012年，多個(gè)大型網(wǎng)站就因?yàn)闀r(shí)間同步錯(cuò)誤，導(dǎo)致服務(wù)器崩潰，出現(xiàn)了短暫的服務(wù)中斷。2015年，閏秒再度來(lái)臨時(shí)，工程師們修復(fù)了部分2012年出現(xiàn)的問(wèn)題，但發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題。又如，每次閏秒調(diào)整，GNSS系統(tǒng)需要更新時(shí)間數(shù)據(jù)，以保證授時(shí)精度。如果未能及時(shí)調(diào)整，可能導(dǎo)致導(dǎo)航電文的不準(zhǔn)確。
與傳統(tǒng)的增加一秒的閏秒不同，史無(wú)前例的負(fù)閏秒將會(huì)給許多依賴(lài)精確時(shí)間同步的系統(tǒng)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)和不確定性。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、金融系統(tǒng)等等往往已經(jīng)設(shè)計(jì)好如何處理增加的正閏秒，但對(duì)如何處理減少的負(fù)閏秒則可能缺乏足夠的準(zhǔn)備。科學(xué)家們正在呼吁各界共同努力，為負(fù)閏秒的實(shí)施做好充分準(zhǔn)備，以確保全球技術(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。
盡管閏秒的初衷是保持UTC與地球自轉(zhuǎn)時(shí)間UT1同步，但閏秒的調(diào)整，特別是潛在的負(fù)閏秒，正不斷增加時(shí)間同步系統(tǒng)的復(fù)雜性。有人提議實(shí)施幅度更大的校正，如閏分、閏時(shí)，以將調(diào)整時(shí)間延長(zhǎng)至百年、千年；也有人建議停止校正，同時(shí)公布世界時(shí)和國(guó)際原子時(shí)之間不斷增長(zhǎng)的時(shí)刻差。
2022年第27屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定，最遲不晚于2035年廢除閏秒，改為閏分，即允許國(guó)際原子時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻相差在1分鐘以?xún)?nèi)。并要求各方協(xié)商提出一個(gè)可以將“協(xié)調(diào)世界時(shí)”持續(xù)至少百年的新方案。
隨著科技的發(fā)展，新的時(shí)間同步技術(shù)會(huì)不斷涌現(xiàn)，例如更精準(zhǔn)的光鐘和更加智能的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，都可能為解決閏秒問(wèn)題提供新的途徑。
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來(lái)源：科普中國(guó) 作者：Denovo 物理化學(xué)專(zhuān)業(yè)博士生
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