地球也累了？科學家發現地球自轉在減速，「幕後黑手」有很多

在參加別人的婚禮時，我們經常會說各種各樣的祝福語。其中有一句很常用，那就是祝新人天長地久（前幾天看白巖松的講座，他告訴我們「天長地久」最初並非這個意思，不過我們就不探討文字了，暫且按照我們常用的意思來理解吧）。

這樣的祝福語，主要是圖個吉利，沒人會去較真。不過，你可能不知道，天的確在變長……

恐龍的一天更短

目前，越來越多的證據已經表明，地球的自轉一直處於減速的狀態中。早在幾十億年之前，它就開始「剎車」，一直到現在，並且還將延續到未來。

最近，《 Paleoceanography and Paleoclimatology（古海洋學與古氣候學）》雜誌上發表了一支國外團隊的研究報告，再次印證了這個說法。

你可能會好奇，科學家生活在現代，怎麼知道遠古時期地球的自轉速度？



雖然那個時期距離我們已經很遠了，但還是為我們留下了蛛絲馬跡。而這些蛛絲馬跡，就印刻在一種叫做Torreites sanchezi的生物身上。這是一種蛤類生物，和我們常吃的蛤蜊、花甲等是近親。

如果你經常吃花甲粉，就會發現花甲的殼上有一圈一圈的圖案，密密麻麻的。其實，這些圖案就和樹木的年輪一樣，真實地反映著蛤類的年齡。

而Torreites sanchezi更特別，它們的生長速度是非常快的。它們的「年輪」，甚至都不是按年計算，而是按天來計算。隨著Torreites sanchezi的生長，它的年輪僅僅需要幾個小時就可以發生變化，這是非常神奇的。



研究人員通過對一個標本的仔細研究，發現它大約活了9年的時間。而再根據它的年輪，就可以計算出來它所生活的年代，一年有多少天。

結果顯示，那個時候，地球自轉速度比現在更快，一天只有23.5個小時。因此，當時的地球上，一年有整整372天。而它所生活的年代，正是恐龍最後的活躍期——大約7000萬年前的白堊紀。

看樣子，恐龍的生物鐘，要比我們快一點。如果想要復活恐龍，怕是沒過多久，它們的日子就要過蒙圈了。



同樣利用蛤類的年輪，科學家發現4億多年前的泥盆紀時期，地球的自轉速度還要更快，大約每一年有420天，可見當時的一個地球日有多麼短暫。

當然了，除了這些蛤類的年輪之外，科學家還有其他的證據，證明地球自轉在減速，比如古人對日食的記錄、天體會合的天象等等。

目前來說，比較流行的說法認為，地球的自轉周期每100年會延長1.8毫秒左右。這個數字可能讓你覺得微不足道，但正是這樣的集腋成裘，導致了幾億年裡地球自轉周期的明顯變化。按照這個速度，10億年後，地球的一天將要達到29個小時。

地球為何會減速

首先，研究一個物理量是怎麼沒的，要明確它是怎麼來的。地球為啥自轉了45億年還沒有停止？

這是由於原始行星盤的自轉所帶來的角動量，經過漫長歲月累積下來的。這個行星盤上的微粒旋轉著聚集成為了地球，角動量保持了下來。因此，想要讓地球減速，就要抵消掉這個角動量。

誰能抵消這個角動量呢？

月球。



根據科學家的觀測，月球正在一點點遠離我們地球。由此可以推斷，在恐龍時代，月球也更加靠近地球。

月球對於地球的潮汐力，是宇宙中所有天體中最大的，這個潮汐力，其實就是月球對於它正對著的地球區域的一種牽引力。隨著月球不斷遠離地球，它的公轉角速度也會越來越慢，相對於地球的自轉速度越來越滯後，這就導致了地球自轉的減速。

除了月球之外，科學家還找了其他的原因。

首先，就是人造衛星等太空探測器。其實，這是一個簡單的圓周運動原理：距離圓心越遠，速度越慢。這些探測器本身就是地球的物質做成的，我們可以看作是地球的一部分。當這些地球的一部分離開地表，相當於這部分的圓周運動半徑變大了，自然會「拖累」地球的自轉。

打個比方，你抱著兩個鉛球站在地上，然後用最大的力量轉圈，假設一秒鐘能轉一圈。但如果你不再抱著鉛球，而是把它們用1米長的繩子綁住再轉圈，就會比之前慢得多，可能要兩秒。



不過，人類目前發射的太空飛行器一共才幾千個，即使按照發射了一萬個太空飛行器，每個按照十噸來計算，也不過是十萬噸。而地球的質量高達59.8萬億億噸，那十萬噸根本就微不足道。但另一方面，地球的自轉減速也沒有那麼的明顯，所以也很難說這些人造太空飛行器能起到多大作用。

不止月球要背鍋

除此之外，地球自身的運動，也會對自轉速度造成影響，而且是正負兩方面都有影響。

研究報告顯示，2004年的印度洋地震，就給地球加速了3微秒。2011年日本的大地震，也讓地球自轉速度加快了1.8微秒。通常來說，地震都會對地球自轉產生加速效果。原因在於，地震會導致地球質量的重新分布，讓地球結構儘量接近質心，也就是儘量減少力臂的長度。和人造太空飛行器的原理一樣，只不過是相反的，由於力臂減少，所以自轉可以因此而加快。



除了地震之外，其他地球因素也會影響自轉速度。

美國大氣和環境研究公司的科學家戴維·薩爾斯丁曾經做了長達15年的研究，得出結論：厄爾尼諾現象帶來的風向和風力的巨大變化，也會影響地球的自轉速度。

日本東京工業大學的一支研究團隊也在《科學》雜誌上發表過論文，闡述地幔深處的導電性差異對地球自轉產生的影響。

另外，導致地球自轉速度減慢的原因之中，還有一點非常重要，不可忽略，那就是海水。我們知道，地球是個剛體，但海水是流體。地球自轉的時候，作為剛體的巖石部分會正常自轉，而流體的海水會滯後。這一點很好理解，你用一個碗裝一半的水，然後端著碗前進，就會發現碗的速度和你一樣，但是水需要「反應」一下，所以會落後一點點。同樣的，地球的海水也會滯後，和海底產生摩擦，導致地球的減速。

不對啊，你可能會想，海水也是地球的一部分，經過四十幾億年，應該和地球同步了啊，就像用傳送帶運輸半碗水一樣，一段時間後，水應該會慢慢平穩啊！



問題還是在於月球，月球帶來的潮汐作用，導致地球的海水不能安安穩穩地留在原地。同時，地球表面的風、地震等，也會帶來海水的流動。因此，海水是不可能安穩的。

同樣的，月球的遠離，也可以產生和前面說的太空飛行器一樣的效果。它越遠離地球，越能夠拖地球的後腿。

會停止減速嗎？

你可能要問：地球的減速會停止嗎？有盡頭嗎？難道有一天，地球會完全停止自轉？

有人認為，地球未來的命運，會像冥王星一樣。我們知道，太陽系質量最接近的行星-衛星組合，就是地月系和冥王星-冥衛一組成的行星系了。冥衛一對於冥王星同樣有拖動作用，最終的結果是它們互相被潮汐鎖定，冥衛一的公轉周期和冥王星的自轉周期達成同步，它們都只有一面朝向對方。



冥王星系運行示意圖

對於地月系來說，目前只有月球被潮汐鎖定，地球還相對自由。隨著地球自轉速度越來越慢，或許未來的終點是地球也被潮汐鎖定，只有一面能看見月亮，另一面再也看不見月亮。

不過，按照地球自轉減緩的速度，恐怕是等不到互相潮汐鎖定的那一天，太陽系就要完蛋了。而且，地球表面環境遠比冥王星複雜，所以結果也不會那麼簡單。

總之，對於目前的我們來說，地球自轉的減慢不會產生任何影響。在未來，地球和表面的生物也會適應新的自轉周期。畢竟，這麼幾十億年的減速，地球都堅持過來了，還怕再減速幾十億年嗎？