地球自转速度是均匀的吗?
人们一直认为地球的自转既均匀又稳定,简直是大自然赐予我们的一架理想的天然钟。直到20世纪30年代,由于原子钟的出现,人们才发现地球的自转速度是不均匀的,越转越慢。只是这种变化幅度极其微小,在日常生括中我们毫无察觉。
现在知道,日长有长期减慢、季节性周期变化和不规则变化。地球自转的长期减慢,使得日长在一个世纪内大约要增长千分之一秒到千分之二秒,因此一天的时间在变长。日长变化这么小的量级是难以直接检验的,但是它的长期累积效应却是可以测量到的。
一般认为造成地球长期自转变慢的原因是潮汐摩擦。潮汐是在月球和太阳的引力作用下(主要是月球),海水有规律的涨落运动,早晨升起的海潮叫“潮”,黄昏升起的海潮叫“汐”,合起来称为“潮汐”。由于海水的高潮总是随着月球自东向西移动,迎着地球自转方向,因而对地球自转起摩擦阻碍作用,使地球自转越转越慢。此外,一些天文学家还提出了一些其他因素,比如,地球半径的胀缩,海平面的变化,地球内部放射性元素的加热作用所引起的物质分布的变化,地球板块运动的影响等。所有这些问题的研究,至今还没有明确的结论。
20世纪初,法国的一位天文学家根据1934-1937年巴黎、华盛顿、柏林三个天文台的天文摆钟和石英钟的运行情况,发现了地球在春天转得慢一些,而在秋天转得快一些。后来用石英钟和原子钟守时,证实了地球自转的这种季节性变化,而且天文学家已经总结出了地球一年中自转变化的近似规律。至于变化的原因,推测是由于地球表面大气压力的变化,南极洲冰雪的季节性变化等。比如,冬季风的平均速度比夏天风速度快。而在有风的季节,当风与地球表面摩擦时,会稍微加速或阻碍地球自转。又如严寒的冬季,海洋中几百万吨的水以冰雪的形式储存在极区和温带。在这个过程中,水被提升到几百甚至几千米的高处。大量冰雪的转移,也会影响地球的自转,这就像一位花样滑冰运动员伸展手臂减慢旋转速度一样。
另外,根据月球运动的变化,人们发现地球的自转还有突然的不规则的变化,有时转得快些,有时转得慢些,这些变化的原因尚在研究当中,可能与太阳以及周围天体的运动变化关于。