地球公转一周的时间是多少(地球公转一周的时间为)

◎本报记者汤芳

从长远来看，地球自转趋于减缓，科学家预测再过1亿年，一天可以增加半小时；在短时间尺度内，比如未来几万年或者几十万年，随着月球引潮力的减弱，地球自转的减速会变慢。

8月25日，第二届中国空科学大会在山西太原召开。会上，原子钟作为一个重要的话题被提了出来。

原子钟作为最精确的计时工具，在人类计时史上做出了很多贡献。不久前，有科学家利用高精度原子钟记录了迄今最短的地球日。

一般来说，一个地球日大约持续24小时。但今年6月29日，地球自转时间比24小时少了1.59毫秒，成为有原子钟计数以来最短的一天。

地球自转时间的缩短，意味着地球自转的加速。亚洲-大洋洲地球科学学会年会报告称，科学家认为地球自转加速是钱德勒摆动造成的。

那么，原子钟计时的原理是什么呢？地球自转真的在加速吗？钱德勒是怎么挥杆的？近日，科技日报记者就这些问题采访了相关专家。

世界上最精确的计时工具

“常见的时间系统有三种，分别是基于地球自转周期的世界时(UT)、基于地球绕太阳公转周期的年历时(ET)和基于铯原子内部电磁振荡频率的原子时(AT)。”中国航天科技集团公司第五研究院510所研究员翟浩告诉记者。

时间系统的发展经历了从天文时间到原子时的过程。天文时间是指通过观测天象，即太阳、月亮、星星等天体的周期性运动而获得的时间，包括前面所说的世界时和历书时间。时间是指利用原子钟，根据原子吸收或释放能量时发出的电磁波而获得的时间。

原子萌芽于20世纪40年代末，诞生于50年代初。1967年，第13届国际计量大会决定将秒的定义由天文秒改为原子秒，即把零场中铯原子基态超精细跃迁9192631770个周期的持续时间定为1秒，称为原子秒，以1958年1月1日0: 00: 00作为原子时间的起点，从而开创了以微观量子跃迁为计时标准的新时代。

翟浩说，原子钟常用的元素是铯、铷、氢和碱土金属。因为这些原子有非常高精度的能级跃迁，所以它们输出的电磁波非常稳定。一系列精密仪器控制这些电磁波，使得原子钟时间非常准确。典型的铯原子束频率标准的精度为10-14个数量级，比宏观授时的天文时间精度高几个数量级。如此精确的原子时为天文学、航海、航天等领域的发展提供了有力的保障。

“从工作原理上讲，原子钟是一种基于量子力学、原子物理学等物理机制，利用原子跃迁原理，产生稳定准确的时频信号的装置。”翟浩说，原子钟分为微波原子钟和光钟两大类。目前作为国际时间频率标准的铯原子喷泉钟属于微波原子钟，其精度已经达到了很高的指标。中国计量科学研究院铯原子喷泉基准钟NIM6的频率不确定度优于5.8×10-16，一秒误差相当于5400万年。中科院国家授时中心等单位的光钟也达到了国际先进水平，系统不确定度达到了5×10-17，相当于6亿年不差一秒。

世界时间与地球自转密切相关。如果地球自转加快，世界时间也会加快；如果地球自转变慢，世界时间也会变慢。所以随着时间的延迟，原子时和世界时的差距会越来越大。

目前国际标准时间称为协调世界时(UTC)，是一种基于原子时秒长度并尽可能接近UTC的国际时间计量体系。每当原子时和世界时之间的差异逐年累积到0.9秒时，UTC就会以正负1闰秒来补偿误差，同时保持时间刻度的统一。

地球的自转在短期内会加速，但在长期内会减慢。

目前地球自转的平均周期是23小时56分04秒。有学者认为，地球诞生时，自转速度很快，一天只有8小时；在恐龙时代，地球的一天已经是23.5小时；在恐龙时代以来的1亿多年里，地球自转的平均周期增加了约30分钟，即平均每年增长约16.4微秒。

中国科学院国家天文台研究员平劲松表示，随着地球的动态演化，从数十亿年前开始，地球的自转速度一直在放缓。研究表明，最近的放缓速度约为每世纪2毫秒。月球引力的固体潮汐阻力减缓了地球的自转。

根据原子钟的精确测量结果，今年地球转得越来越快，一天的时间变得越来越短。平劲松强调，实际上，在过去的半个世纪里，地球自转在长期减速趋势下经历了短周期的起伏，即地球加速自转。

例如，2020年有28个最短的地球日。其中，2020年7月19日，地球自转一周，24小时相差1.47毫秒，创下当年最短地球日纪录；2022年6月29日，这一纪录被打破。

平劲松说，一个合理的解释是，温室效应加剧导致全球变暖。地球两极和高海拔地区的冰川融化，全球海平面每年上升约3毫米。地球上的物质重新分布，导致绕旋转轴的整体惯性矩减小，地球自转加速。

从感官上来说，人类很难感受到地球自转速率的变化。但是对于人类使用的各种高精度仪器设备来说，这种毫秒级的变化是相当重要的。例如，地球自转速率和自转轴的变化对于建立精确的、动态的地球坐标参考系非常重要，也决定了卫星导航、定位和定轨的精度。

钱德勒的秋千机制是个百年老问题。

钱德勒摆动是地球自转轴的摆动，是美国天文学家赛斯·卡罗·钱德勒在1891年通过天文观测发现的。摆动幅度在地球表面3-9m，摆动周期约14个月。

“钱德勒的摆动并没有直接导致地球自转的加速.”北京大学特聘副研究员杨毅表示，两者存在一定的相关性，但两者之间的因果关系尚不明确。事实上，地球系统中的物质迁移和角动量交换都可以引起地球自转轴的位置和自转速率的变化。

地球是一个不均匀椭球体的特征被认为是导致钱德勒摆动的原因之一。但实际上，作为地球摆动的一部分，钱德勒摆动的激发机制是地球科学界的百年之谜。科学家提出了潮汐作用、与液核的动量交换、大地震等机制，也会导致钱德勒抖动。此外，科学家发现钱德勒摆动的幅度还与大气、海洋等有关。

美国宇航局喷气推进实验室的研究人员提出，钱德勒摆动是由大气和海洋运动的耦合驱动引起的。他们的计算机模拟显示，海底的压力波动占总驱动力的三分之二。但至少到目前为止，还没有能带动钱德勒摇摆的动作。

杨毅介绍，科学家成立了国际地球自转服务协会，其任务之一就是定期测量地球自转轴的方向，监测钱德勒的摆动。钱德勒摆动是地球自转轴在地球表面的摆动，会引起地球纬度的变化。在国际上，早在1899年就建立了国际纬度天文台，长期监测纬度变化，以获取钱德勒摆动信息。中国天津纬度站、上海佘山天文台等机构都参与了这一国际项目。

来源:科技日报