據美媒7月21日報道，今年夏天，地球自轉速度加快，導致白晝時間略微縮短，引發了科學家和時間計量者的關注。

據國際地球自轉和參考系統服務組織（IERS）與美國海軍天文臺的數據顯示，7月10日是今年迄今為止最短的一天，比24小時少了1.36毫秒。而7月22日和8月5日預計將出現更短的白天，目前預測分別比24小時短1.34毫秒和1.25毫秒。

一天的長短，即地球自轉一周所需的時間，平均為24小時或86400秒。但實際上，由于月球引力、大氣季節性變化以及地球液態地核的影響等多種因素，每次自轉都略有不規則。因此，地球自轉一周的時間通常略長或略短于86400秒，這種毫秒級的差異對日常生活并無明顯影響。

然而，長期來看，這些微小差異可能影響計算機、衛星和電信系統。因此，自1955年引入原子鐘以來，即便是最微小的時間偏差也會被精確追蹤。部分專家認為，這可能導致類似于“千年蟲”問題的情景，該問題曾一度威脅現代文明的運轉。

原子鐘通過計算真空室中原子振蕩的次數來精確計量24小時。由此得出的時間稱為協調世界時（UTC），它基于約450臺原子鐘，是全球計時標準，也是我們所有手機和電腦設置的時間。

天文學家也通過衛星監測地球自轉，例如檢查地球相對于恒星的位置，從而發現原子鐘時間與地球實際自轉時間的細微差異。去年，即2024年7月5日，地球經歷了自65年前原子鐘出現以來最短的一天，比24小時少了1.66毫秒。

“自1972年以來，白晝時間一直呈略微縮短的趨勢，”斯克里普斯海洋研究所名譽教授、加州大學圣地亞哥分校研究地球物理學家鄧肯·阿格紐表示，“但存在波動。這就像觀察股市一樣，既有長期趨勢，也有漲跌起伏。”

1972年，在經歷了數十年的相對緩慢自轉后，地球自轉與原子時之間的延遲已累積到一定程度，國際地球自轉和參考系統服務組織決定在協調世界時中增加“閏秒”。這與閏年類似，閏年每四年在二月增加一天，以彌補公歷與地球繞太陽公轉周期之間的差異。

自1972年以來，協調世界時共增加了27次閏秒，但由于地球自轉加快，增加頻率逐漸放緩。20世紀70年代共增加了9次閏秒，而自2016年以來尚未增加新的閏秒。

2022年，國際計量大會（CGPM）投票決定在2035年前取消閏秒，這意味著我們可能再也看不到時鐘上增加閏秒了。但阿格紐表示，如果地球繼續加速自轉數年，最終可能需要從協調世界時中減去一秒。他說：“從未有過負閏秒，但從現在到2035年，出現負閏秒的概率約為40%。”

地球自轉為何加快？

阿格紐表示，地球自轉的短期變化主要來自月球和潮汐。當衛星位于赤道上空時，地球自轉會變慢；而當衛星位于更高或更低緯度時，地球自轉會加快。此外，夏季地球自然會自轉得更快，這是由于季節變化導致大氣本身減速，如急流向北或向南移動；根據物理學定律，地球及其大氣的總角動量必須保持不變，因此大氣損失的自轉速度會由地球本身來彌補。同樣，過去50年來，地球的液態地核也在減速，而周圍的固態地球則在加速。

通過綜合考慮這些因素，科學家可以預測未來某一天是否會特別短。“這些波動具有短期相關性，即如果地球某一天自轉加快，那么第二天也往往加快，”美國國家標準與技術研究院時間與頻率部的物理學家、研究員猶大·萊文表示，“但隨著時間間隔的延長，這種相關性會逐漸消失。當你考慮到一年時，預測就變得相當不確定了。實際上，國際地球自轉和參考系統服務組織不會提前一年以上進行預測。”

萊文表示，雖然一天變短并不會產生什么影響，但近期白晝縮短的趨勢增加了出現負閏秒的可能性。“1972年定義閏秒系統時，沒人真正想過會出現負閏秒，這只是為了完整性而納入標準。大家都認為只需要正閏秒，但現在白晝縮短使得（負閏秒）有可能發生。”

負閏秒的前景引發了擔憂，因為50年來正閏秒的實施仍然存在問題。萊文解釋說：“仍然有地方在實施時出錯，或在錯誤的時間實施，或使用錯誤的數字等。而且這還是針對已經反復實施的正閏秒。對于從未測試過的負閏秒，人們更加擔憂。”

萊文表示，由于許多基礎技術系統都依賴時鐘和時間來運行，如電信、金融交易、電網和GPS衛星等，因此負閏秒的出現有點類似于“千年蟲”問題——在上個世紀之交，人們擔心由于計算機可能無法處理從“99”到“00”的新日期格式，世界將迎來末日。

冰川融化的影響

氣候變化也是閏秒問題的一個影響因素，但方式出人意料。雖然全球變暖對地球產生了諸多負面影響，但在計時方面，它卻起到了抵消加速地球自轉力量的作用。阿格紐去年在《自然》雜志上發表的一項研究詳細闡述了南極和格陵蘭冰蓋融化后，融水擴散到海洋中，減緩了地球自轉——就像一個滑冰者將手臂舉過頭頂旋轉，但如果將手臂緊貼身體，旋轉速度就會減慢。

“如果那些冰沒有融化，如果我們沒有經歷全球變暖，那么我們現在可能已經需要負閏秒，或者已經非常接近需要它了，”阿格紐說。據美國國家航空航天局（NASA）稱，自1993年以來，格陵蘭和南極冰蓋的融水導致了全球海平面上升的三分之一。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院土木、環境與地球空間工程系助理教授貝內迪克特·索亞領導的研究表明，冰川融化導致的質量轉移不僅改變了地球自轉速度，還改變了其自轉軸。如果變暖持續下去，其影響可能會成為主導因素。“到本世紀末，在最悲觀的情況下（即人類繼續排放更多溫室氣體），氣候變化的影響可能會超過月球的影響，而月球在過去數十億年里一直是驅動地球自轉的主要因素，”索亞說。

目前，考慮到對地球自轉行為的長期預測存在不確定性，因此有更多時間來準備應對措施是有益的。索亞說，“我認為（自轉加快）仍在合理范圍內，因此可能是自然變化，也許幾年后，我們會看到不同的情況，從長遠來看，我們可能會看到地球再次減速。這是我的直覺，但你永遠不知道。”