地球上的一年永远都是365天吗

地球自转周期是一个恒星日,目前其准确值为23小时56分4秒,而日常生活中使用的则是平太阳日,即24小时。与此相对应,当前地球绕太阳公转一周大约需要365平太阳日,因此我们现行的历法就定义一年为365天,逢到闰年则增加1天。

月球的潮汐作用对地球自转速度影响最大

然而,地球的自转速度并不均匀,而且还存在长期变慢的趋势。20世纪20年代,地球自转速度的长期减慢和季节性变化相继被发现。

日月引力对地球的潮汐作用是使得地球自转速度变慢的主要因素,它使得1个平太阳日的长度在1个世纪内增长1.6毫秒,长期累积起来,就会导致一年的日数逐渐减少。而在远古时期,情况正好相反。地质研究表明,在5.7亿年以前的寒武纪,地球一昼夜只有20.47小时,一年428日;3.7亿年前的泥盆纪中期,每天22小时,一年398日。地球公转的周期较为稳定,因此一年的天数变少,是地球自转长期变慢的明确证据。

上海天文台的高精度天文钟

季风的作用引起地球自转的季节性变化,一般表现为春天变慢、秋天变快,变化的幅度可达20~25毫秒。另外,地球内部的物质运动、表面的板块运动、冰川的消融和位移,甚至陨星的撞击等,也都会造成地球自转速度复杂的不规则变化。

正是由于地球的自转不均匀,使得依赖于此的“1秒”的长度也会发生不规则的变化,这就给需要极其准确时间的工作带来了麻烦。为此,1967年召开的第十三届国际计量大会决定把1秒的长度改为一种特定的铯原子所产生的电磁辐射振荡周期的9 192 361 770倍。由于原子振荡的稳定性远远高于地球的自转,所以这样定义的秒长精度极高,以此为基础的时间计量系统,称为国际原子时。

原子时秒长的定义,是为了尽可能与日常生活所熟悉的由地球自转定义的秒长相一致。然而,这两个时间系统毕竟依赖于完全不同的物理过程,因此不可能绝对一致。按目前的标准定义,即使地球自转严格保持速度不变,一年下来国际原子时也会比平太阳时快将近1秒。这就意味着,如果在日常生活中完全采用国际原子时,那么误差累积几万年以后,可能就会面临在中午时分迎来日出的尴尬情况。

为了解决这个问题,国际天文学联合会和国际无线电咨询委员会提出了一种“协调世界时”的系统,采用原子时的1秒作为基准,使其按照原子时系统均匀走时,但是在时刻的计量上,要求根据实际需要,决定是否在6月30日或12月31日增加1秒,即在协调世界时23时59分59秒之后插进一个60秒,然后才是次日的0时0分0秒,以此补偿世界时落后于原子时的差距,称为闰秒。由于地球自转速度变化很不规则,所以具体在什么时候需要闰秒,必须根据对地球自转的实际观测结果确定。

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