1秒3年，地球自轉竟因它減慢

氣候變化可能會改變人類的計時方式。3月27日發表于《自然》的一項分析預測，融化的冰蓋正在減緩地球的自轉速度，以至于下一個閏秒將被推遲3年。

論文作者之一、美國斯克里普斯海洋研究所地球物理學家Duncan Agnew說：“融冰足以使海平面上升，以至于我們可以看到地球自轉速度受到了影響。”

閏秒是1972年以來，為適應地球自轉而對國際原子時進行的人為調整。根據Agnew的分析，全球變暖將把再次調整閏秒的需求從2026年推遲到2029年。閏秒對計算機造成了很大的干擾，以至于2022年科學家投票決定在2035年前消除閏秒。研究人員尤其擔心下一次閏秒調整，因為這可能是第一個負閏秒，而不是正閏秒。

“我們不知道如何應對1秒鐘的缺失，這正是時間計量學家擔心的原因。”國際計量局時間部前主任Felicitas Arias說，從計量學角度看，推遲3年“是個好消息”，因為即使仍然需要負閏秒，它也會發生更晚，而且在2035年前，世界上出現負閏秒的次數可能比預期要少。

但Agnew強調，這不應該被視為支持全球變暖的觀點。

目前有兩種常用的時間計量系統：基于地球自轉的世界時和基于原子振蕩周期的國際原子時。由于兩種測量方法不同，隨著時間推移，兩個計時系統會出現差異，因此有了協調世界時（UTC）的概念。

UTC以國際原子時秒長為基礎，在時間上盡量接近世界時。1972年的國際計量大會決定，當國際原子時與世界時相差達到0.9秒時，UTC就增加或減少1秒，以盡量接近世界時，這個修正被稱為閏秒。

原子鐘是比地球自轉更好的計時器，因為它在數百萬年里是穩定的，而地球自轉速度是變化的。在該研究中，Agnew使用數學模型梳理了已知的地球物理現象對自轉的影響，并預測它們對未來閏秒的影響。

許多計量學家預計閏秒只會增加，因為在數百萬年的尺度上，地球自轉速度正在放緩。這意味著，有時，UTC的1分鐘需要變成61秒，才能接近世界時。

但Agnew說，在較短的時間尺度上，地球物理現象會使自轉速度產生波動。目前，地球自轉速度受到地核流動的影響，自20世紀70年代以來，這些流動使地球自轉速度加快，意味著增加閏秒的頻率會降低。如果這種趨勢持續下去，則需要從UTC中刪除閏秒。

該研究發現，由于氣候變化，這種情況發生的時間可能比之前認為的要晚。繪制地球引力圖的衛星數據顯示，自20世紀90年代初以來，由于格陵蘭島和南極洲的冰融化，大量物質從兩極向赤道移動，地球變得越來越扁平。就像旋轉的滑冰運動員把手臂向外伸展會減速、把手臂收回會加速一樣，遠離地球自轉軸的水流會減緩地球的旋轉速度。

地核流動和氣候變化的最終結果仍然是地球自轉加速。但研究發現，如果沒有冰融化的影響，調整負閏秒的時間比現在預測的要早3年。

“人類活動對氣候變化有著深遠影響。推遲閏秒只是例子之一。”中國香港理工大學地球物理學家陳劍利說。

推遲閏秒將受到計量學家的歡迎。美國國家標準與技術研究所時間和頻率部門負責人Elizabeth Donley表示，閏秒已是一個“大問題”，因為在一個越來越依賴精確計時的社會中，閏秒會造成計算系統的重大故障。而前所未有的負閏秒可能會更糟，因為“現有的計算機代碼都沒有考慮到這一點”。

Agnew希望氣候變化對計時的影響會促使一些人采取行動。Agnew的論文對預測很有用，但專家認為，何時需要負閏秒仍然存在很大的不確定性。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07170-0

《中國科學報》 (2024-03-29 第2版 國際)