气候变化可能对人类计时的方式带来改变。3月27日发表在《自然》上的一篇分析文章预测,融化的冰盖正在使地球自转速度放缓,以至于下一个闰秒——自1972年以来用于协调原子钟的官方时间与基于地球不稳定自转速度的官方时间的机制——将推迟3年。
论文作者之一、美国斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家Duncan Agnew说:“融冰足以移动海平面,实际上,我们可以看到,地球自转的速度受到了影响。”。
闰秒实际上是为适应地球自转的脚步而对国际原子时的人为增减。根据 Agnew的分析,全球变暖将把再次调整闰秒的需求从2026年推迟到2029年。闰秒对计算造成了如此大的干扰,以至于2022年科学家们投票决定要在2035年之前消除闰秒。研究人员尤其担心下一个闰秒调整,因为这可能是第一次负闰秒,而不是正闰秒。
“我们不知道如何应对一秒钟的缺失,这就是时间计量学家担心的原因。”国际计量局时间部前主任Felicitas Arias说。
她说,从计量学的角度来看,推迟3年“是个好消息”,因为即使仍然需要负闰秒,它也会在更晚的时候发生,而且在2035年之前,世界上出现负闰秒的次数可能会比预期的要少。
但Agnew强调,这不应该被视为支持全球变暖的观点。
为确定时间,世界上有两种常用的时间计量系统:基于地球自转的世界时和基于原子振荡周期的国际原子时。由于两种测量方法不同,随着时间推移,两个计时系统结果会出现差异,因此有了协调世界时(UTC)的概念。
UTC以国际原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近世界时。1972年的国际计量大会决定,当国际原子时与世界时的时刻相差达到0.9秒时,UTC就增加或减少1秒,以尽量接近世界时,这个修正被称作闰秒。
原子钟是比地球自转更好的计时器,因为它们在数百万年里是稳定的,而地球的自转速度是变化的。在该研究中,Agnew使用数学模型梳理已知的地球物理现象对地球自转的贡献,并预测它们对未来闰秒的影响。
许多计量学家预计闰秒只会增加,因为在数百万年的尺度上,地球的自转速度正在放缓,这意味着,有时,UTC的一分钟需要变成61秒长,才能接近世界时。地球自转速度的降低是由月球对海洋的引力造成的,这会产生摩擦。
但Agnew说,在较短的时间尺度上,地球物理现象会使自转速率波动。目前,地球自转的速度受到地球液核电流的影响,自20世纪70年代以来,液核电流导致地球自转速度增加。这意味着增加闰秒的频率会降低,如果这种趋势持续下去,则需要从UTC中删除闰秒。
该研究发现,由于气候变化,这种情况发生的时间可能比之前认为的要晚。绘制地球引力图的卫星数据显示,自20世纪90年代初以来,由于格陵兰岛和南极洲的冰融化,大量物质从两极向赤道移动,地球变得越来越扁平。就像旋转的滑冰运动员把手臂从身体向外伸展会减速、把手臂收回会加速一样,远离地球自转轴的水流会放慢地球的旋转速度。
核心洋流和气候变化的最终结果仍然是地球的加速。但研究发现,如果没有冰融化的影响,调整负闰秒的时间需要比现在预测的早3年。
“人类活动对气候变化有着深远的影响。推迟闰秒只是例子之一。”香港理工大学的地球物理学家陈剑利说。
推迟闰秒将受到计量学家的欢迎。美国国家标准与技术研究所时间和频率部门负责人Elizabeth Donley表示,闰秒已是一个“大问题”,因为在一个越来越依赖精确计时的社会中,闰秒会导致计算系统的重大故障。而前所未有的负闰秒可能会更糟,因为“现有的计算机代码都没有考虑到这一点”。
Agnew的论文有助于做出预测,但专家认为,何时需要负闰秒仍然存在很大的不确定性。
Agnew希望气候变化对计时的影响会促使一些人采取行动。“这是另一种方式,让人们意识到气候变化是一件多么重大的事情。”他说。
相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07170-0
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