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地球上的天一直都是24小时吗?

  

  

  每隔24小时,地球绕地轴自转一周,标志着地球上的一天。这种可靠的循环周期使人类能够发展出计时系统,并向人类、动物和植物发出休息时间的信号。

  但地球的自转并不总是如此一致。事实上,很久很久以前,地球上的一天要短得多,麻省理工学院物理学助理教授萨拉·米尔霍兰德说。

  米尔霍兰德在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志:“在历史的不同时期,地球经历过比现在更短或更长的日子。”“最重要的是,它受到了与月球潮汐相互作用的影响。大约10亿年前,一天的长度只有19个小时。”

  加州理工学院行星科学教授康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志,在地球历史的早期,地球的自转时间甚至可能短于10小时。这种快速旋转是一颗火星大小的原行星对月球形成的巨大影响的结果,这颗原行星加速了地球的角动量,同时从地球表面脱落了足够的部分,形成了月球。巴特金说,月球的潮汐效应最终对地球起了作用,使其减速。

  米尔霍兰说,地球的一天甚至超过了24小时,尽管由于地球熔融的核心、海洋或大气的细微变化,只比24小时长了几毫秒。

  米尔霍兰说,地球的自转实际上是其行星起源故事的证据。行星旋转的速度取决于它是如何形成的,当尘埃、岩石和气体在原行星盘中围绕太阳旋转时,它们在太空中聚集在一起。这些碎片碰撞的强度有助于确定行星体的角动量,或者它旋转的速度。你可以把它想象成旋转一个瓶子:你施加的力越大,瓶子旋转得越快。

  她说,如果地球是在离太阳更近的地方形成的,那么地球的自转就会大不相同。米尔霍兰说,在这种情况下,地球可能已经被太阳潮汐锁定,就像月球被地球潮汐锁定一样。

  她解释说,如果地球离太阳更近,它将经历更强的潮汐相互作用,这将使自转周期与轨道周期相同,这意味着一天可以持续一年。米尔霍兰德说:“许多系外行星被认为是潮汐锁定的,因为它们离宿主恒星非常近。”“这些行星有永久的昼面和夜面,因为行星只有一面始终面向恒星。”

  虽然地球上一天的长度对我们来说似乎是一致的,但巴蒂金和米尔霍兰德说,它实际上仍在变化。特别是,它正在延长,尽管非常缓慢——大约每世纪1.7毫秒。

  巴特金说:“地球自转速度的变化是逐渐发生的,进化过程可以适应这种变化。”“在日常生活中,轨道速度的相对变化不会被注意到。”

  有几个因素导致地球自转缓慢。巴特金说,罪魁祸首是地球与月球的关系。来自月球的潮汐力——与拖曳海洋海岸线的潮汐力相同——随着时间的推移,月球慢慢远离地球,产生了摩擦效应。事实上,这个过程将是极其缓慢的——地球上的一天可能需要2亿年才能达到25小时。

  米尔霍兰说,与此同时,其他行星和天文事件可能会影响地球一天的长度。例如,地震等更常见的事件也可能对其自转产生“其他较小的影响”。

  米尔霍兰说,与小行星的意外碰撞也可能改变一天的长度——例如,通过向地球自转方向施加扭矩,使其旋转得更快。例如,2011年3月11日袭击日本的8.9级地震加速了地球的自转,使24小时的一天缩短了1.8微秒。

  人为灾害是另一个可能的因素。

  米尔霍兰说:“由于冰川融化、海平面变化和构造活动,地球质量的重新分配也可能导致气候变化。”“随着极地冰盖融化,自转速度正在放缓。”

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