交匯點訊 一寸光陰一寸金。時間，會一成不變嗎？辛丑年的春節剛過，關於時間的問題引發人們的關注。英國《每日電訊報》報道，目前，地球自轉的速度正在逐漸加快，平均一天的時間將會比以往快0。5毫秒，2021年有望成為“史上最快一年”。時間加速度，將給我們帶來怎樣的影響？
地球自轉一週，並非恆定24小時
地球自轉，讓我們看到了太陽東昇西落，也看到了星光璀璨。在人們的常規認知中，地球自轉一週即為一日，一日為24小時。
在上個世紀中期以前，世界各國普遍採用以地球自轉為基準的天文時，將藉助天文觀測到的地球自轉的平均週期（也就是1日）等分為86400份，即一天24小時，一小時60分鐘，一分鐘60秒。“地球相對穩定的自轉使它成為一面天然的大鐘，天上的恆星可視為鐘面上表示鐘點的刻度，望遠鏡或者觀星儀就好比鐘面上的指標。”中國科學院國家授時中心科普專家竇忠告訴《新華日報·科技週刊》記者，當望遠鏡對準某一已知具體位置的恆星時，人們就可以知道其所指示的準確時間。
但是，隨著科技的發展，越來越多的證據證明，地球自轉週期並非恆定。13億年前，地球每年有500多天，每年有13-14個月。5。4億年前的寒武紀，地球一年約有420天，每天不足21小時。4。24億年前的志留紀，地球每天約有21。5小時。2。8億年前的二疊紀，地球每天約有22。8小時。
“從遠古到現代，地球的自轉週期逐步變緩。研究顯示，一個地球日差不多每十萬年就會增加2秒鐘左右。”中國科學院行星科學重點實驗室主任、紫金山天文臺研究員季江徽告訴《科技週刊》記者，為了彌補因地球自轉變慢所產生的時間滯後，自1972年以來，標準時間（協調世界時）總共增加過27次“閏秒”。
然而，自去年以來，科學家發現，地球一反常態，自轉速度比以往加快。在過去的50年裡，地球自轉一週所需的時間慢於24小時（86400秒）。去年年中，這一長期存在的趨勢被逆轉了，一天的時長經常短於86400秒。其中，2020年7月19日的時長甚至比24小時整縮短了1。4602毫秒，是有記錄以來最短的一天。 逐漸變緩的地球自轉為什麼會在半年多前變快？中國科學院精密測量科學與技術創新研究院研究員劉根友告訴《科技週刊》記者，當地球質量重新分佈或地球上物質運動時，為了滿足角動量守恆，地球的自轉軸（極移）和自轉速度都會發生微小變化。正如一個大的陀螺，當在某處增加一些物質或受外力影響都會發生變化，地球自轉也可能因受外來隕石攻擊而產生變化。 “地球自轉變化有一些規律性，首先是季節性變化，與季風、洋流有關；其次是年際變化，與核幔耦合有關；此外，地球自轉的長期變化還與潮汐摩擦有關。”劉根友指出，不過，這些物質變化引起的角動量變化相對地球整體的角動量來說微不足道，目前記錄的日長變化量都在毫秒量級，對普通人來說更是難以察覺。從2020年年中開始的地球自轉加速，或許是由地幔與地核之間的角動量交換或海平面變化等因素引起。
地球自轉加速，是否會啟動“負閏秒”？
“隨著量子力學的發展，科學家發現，一些原子內部的量子躍遷能夠產生週期非常穩定的振盪訊號，非常適合時間測量，原子時由此而生。”竇忠向記者介紹道。1967年，第十三屆國際計量大會正式把由銫原子鐘確定的原子時定義為國際時間標準，由原子時秒長取代天文學秒長（即世界時秒長）。 儘管基於地球自轉的世界時並不均勻，但是它仍然有著廣泛的用途。為了兼顧對世界時時刻和原子時秒長的需要，1972年，國際上規定，以協調世界時作為國際標準時間。 “協調世界時採用相對均勻的國際原子時秒長，而在時刻上儘量靠近世界時。當協調世界時與世界時的時刻差預測值超過0。9秒時，將協調世界時增加或減少一個整秒的調整，這就是我們所說的‘閏秒’。” 竇忠解釋，在1972年以來增加的27次“正閏秒”中，基本是“三年兩閏”，但也並不絕對。比如，1998年到2005年時隔7年沒有閏秒，這說明地球自轉的速率在這7年並沒有延續減慢的步伐。閏秒一般是在協調世界時的12月31日或者6月30日的最後1秒實施。由於北京時間比國際標準時間早8小時，因此中國時鐘通常在元月1日或7月1日早上8時實施閏秒。 那麼隨著地球自轉加速，是否會啟動“負閏秒”？ 2021年1月7日，國際地球自轉服務組織曾表示，在2021年6月底並不會“閏秒”。“這也就是說，如果要增加‘負閏秒’，最快也要等到2021年年底了，而且還取決於地球自轉加速會不會持續下去。從現在的觀測資料看，距離啟動‘負閏秒’還比較遠。”竇忠表示，其實，發生“負閏秒”也不足為奇，當年決定採用協調世界時作為國際標準時間時，就估計到這種情況。如果未來真的迎來了“負閏秒”，國家授時中心會按國際統一規定實施“負閏秒”調整，不會影響使用者應用。 至於辛丑年為何只有354天，則與中國傳統的歷法有關。專家指出，我們有陽曆、陰曆和陰陽合曆三種常見的歷法形式，其中陽曆是以地球繞太陽公轉的運動週期為基礎而制定的，一年有365。2422天。陰曆則以月亮變化為基準，即以其圓缺週期變化來制定曆法，一年有354。3672天。可以看出，陽曆和陰曆計算方式有著十天左右的時間差異，因此我們的祖先又發明了陰陽合曆，也就是農曆，加上閏月這個規則進行調整。一般情況下，農曆19年就要有7個閏月，這樣才能把陰曆時間點和陽曆補齊。而辛丑年正是平年無閏月，所以天數自然就少了。
恰到好處的自轉與公轉，讓地球成為“完美星球”
眾所周知，地球是太陽系中已知的唯一擁有生命的星球。地球之所以宜居，除了適當的日地距離和地球質量、大氣、液態水等因素之外，恰到好處的自轉與公轉週期也可謂神來之筆。 季江徽告訴記者，在太陽系中，生命生存的宜居帶位於金星和火星的軌道之間。地球正好處於這個位置，且位於宜居帶中的最佳位置。地球至太陽的平均距離為一億四千七百萬千米，這個距離恰好是地球吸收太陽能，維持生命所必需。稍遠，地球就會變成“廣寒宮”；稍近，地球就會變成“火焰山”。 而地球公轉的軌道，是一個非常接近正圓的橢圓，如此一來，地球並沒有十分明顯的近日點或遠日點，也就不會在極冷和極熱之間徘徊。不僅如此，地球的赤道平面與公轉軌道平面存在23。5°的夾角，這讓地球擁有了寒來暑往、四季輪迴。地球的自轉週期較短，則可以讓整個球體均勻獲熱，晝夜溫差不大，也能讓生物更好地生存繁衍。 如果僅用行星的公轉與自轉週期相比較，與地球同處於宜居帶的金星與火星就沒這麼幸運了。季江徽告訴記者，金星公轉一週約為224。7天，自轉一週為243天。因此，在金星漫長的“一天”之內，也經歷著四時寒暑，實在不利於生物的生存繁衍。火星的自轉和地球十分相似，自轉一週為24小時37分22。6秒，比地球上的一晝夜稍長一點。它公轉一週約為687天，也就是說，火星上的一年接近地球的兩年。 那麼，如果地球的自轉持續變慢下去，終有一天地球會停止自轉嗎？季江徽表示，從目前推算來看，地球大約還需要50億年每天才能增加約14小時，也就是變成38小時一天。但50億年後，年邁的太陽將變成一顆紅巨星，地球就會變得不再宜居，或許那時，“流浪地球”之旅早已開啟。 新華日報·交匯點記者 葉真 謝詩涵
