“从前慢”,Nature论文预言“未来更慢”:全球变暖导致地球变慢

谦奇评论 2024-04-15 09:50:24

“从前的日色变得慢

车,马,邮件都慢

一生只够爱一个人”

在木心的诗《从前慢》中,我们感受到了时光缓缓流转的美好。但如今,科学家们却为我们揭示了一个不同的“慢”—未来地球的自转速度可能变得更为缓慢。

这一发现加深了我们对时间流逝的认识,又可引发人们对于全球变暖与地球自转之间微妙关系的深思。

长久以来,协调世界时UTC作为全球通用的时间标准,为通信、网络计算、定位和金融等各类活动提供了精确的时间度量。然而,地球自转速度的不稳定性,使得UTC不得不引入闰秒来进行调整,这无疑增加了时间使用的复杂性。

《Nature》上的一篇题为《A global timekeeping problem postponed by global warming》论文提到全球变暖带来的融冰导致的地球动量变化会影响地球时间的度量,未来将可能改变地球自转速度的变化趋势。

图1:TAI与UT1之间的差值(s)历史与预测

回溯到1955年之前,人们曾将地球自转作为时间度量的基石,那时的秒被定义为地球相对于恒星自转一次所用时间的分数。

但随着科技的发展,1958年,一种新的时间度量标准TAI即国际原子时应运而生,它以物理振荡器(铯原子)为基准,成为国际主流的时间标准。

自此,地球自转速度与TAI之间的差异逐渐显现,两者开始分道扬镳。

图2:如果地球没有发生变暖,地球的自转速度将会越来越快

那么,在这篇文章中,研究者认为是什么导致了地球自转速度的变化呢?

科学家指出,角动量守恒是地球自转速度改变的根源。

当高纬度地区的冰盖融化时,水的质量向低纬度移动,这会导致地球对轴的转动惯量增加,从而影响自转速度。

除此之外,地球内部圈层的相互作用、冰川融化后的地壳调整以及潮汐摩擦等因素也在其中扮演着重要角色。

近年来,科学家们已经观察到地球自转速度的变化趋势正在发生微妙的变化。

原本,由于地球自转速度的不稳定性,人们预测TAI与UT1之间的差值会逐渐增大,然而,实际观测结果却显示这一差值正在减小。

这意味着地球的自转速度可能在某种程度上减缓了。

研究者们进一步指出,如果地球没有发生变暖,自转速度应该会越来越快。

但全球变暖的影响似乎减缓了这种增快的趋势,使得负闰秒即某一分钟减少一秒的出现被推迟。

这一发现不仅让我们重新审视地球自转与全球变暖之间的关系,更让我们对未来时间的度量充满了不确定性。

闰秒的不可预测性给全球基础设施的同步带来了巨大挑战。

比如不同的Web服务在处理闰秒时采取了不同的方式,而许多系统虽然可以处理额外的秒数,但难以应对秒数的删除。

因此,负闰秒的出现可能会给这些系统带来前所未有的困难。

其实延伸一下,描述地球转动导致的周期变化,还可以想到米兰科维奇理论。

米兰科维奇理论的实质是地球跟太阳之间的轨道的差别,会使得太阳到达地球的能量有限,太阳输入的能量有变化,而这个能量的变化又会周期性地在地球内部调整,从而使得地球气候产生了变化,这分为三个变化。

首先是轨道变化,地球围绕太阳公转的周期是会变化的,变化周期大致在10万年左右;

其次是黄赤交角的变化,就是地球公转和自转轨道相交角度的变化,黄赤交角有时候是22.5°,有的时候是24.5°,它的变化周期也大致在4万年左右;

最后还有岁差的变化,简单来说就是我们今天北半球的远日点是北半球夏季,但可能在地质历史年代或者在将来,北半球的远日点会变成北半球的冬季,这种远日点的冬夏季节之间的交叉变化周期就是岁差,它的周期大致是2万年。

根据这个规律,地理学家发现地球的温度从低变到高,短短的几千年时间就能完成;但地球温度从最高点变到最低点,要数万年才能完成。

所以地球变暖非常快,变冷则是慢慢变冷,然后又迅速变暖,巨量的冰的融化与凝结,为塑造地表形态提供了相当可观的能量。

在这个看似寻常却又充满未知的时代里,我们不禁要思考:当科学家们预言的“未来更慢”成为现实时,我们的生活将会发生怎样的变化?

我们又该如何应对这一挑战?或许,这是我们这个时代需要共同面对和解决的问题。

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