地球の自転はますます速くなっています。地球も「急いでいる」のでしょうか？

最近、地球は、私たちが子どもだった頃と同じように、子どものように「成長」することを楽しみにしているようです。

6月29日、地球の自転は24時間より1.59ミリ秒短くなり、人類が原子時計を使い始めて以来最も短い日となった。 7月26日も短い日で、24時間より1.5ミリ秒短い。 「どうして一日がこんなに早く過ぎてしまうのだろう？」地球の自転が加速しているため、この感覚はもはや幻想ではないようです。

「潮汐摩擦効果」の存在により、地球の自転速度はわずかに「ブレーキ」がかかり、どんどん遅くなっていると常に信じられてきました。中国科学院上海天文台の研究員である段鵬碩氏は、ポピュラーサイエンスタイムズの記者に対し、この見解を認めた。 「近年、地球の自転は加速しているが、長期的には減速が一般的な傾向だ。」

地球の本当の姿：時には速く、時には遅く

段鵬碩氏は、より短い時間スケールで見ると、地球の自転速度の変化は非常に複雑かつ不均一であり、「時には速く、時には遅い」という準周期的な振動の特徴を示していると紹介した。

「年々のスケールで見ると、地球の自転速度は数年間加速し、その後数年間は減速します。季節の変化で見ると、地球の自転速度はある月には加速し、他の月には減速します。」段鵬碩は、異なる時間スケールでの昼の長さの変化は、実際には地球システムにおける異なる物質移動プロセスを反映していると分析した。

たとえば、地球の自転速度の年々の変化は、地球の核の動きと密接に関係しています。一方、一日の長さの季節的な変化は、大気や海洋など地球表面の要因によって大きく左右されます。

「言い換えれば、一日の長さの変化の長期的なパターンから判断すると、過去2年間の地球の自転の加速は驚くべきことではなく、正常な現象だ。」段鵬碩氏は、これは「地球がよりダイナミックになった」ことを意味するものではないと指摘した。

回転の原理はバレエの体の回転に似ている

地球自体は独立したシステムであることがわかっています。外部要因の影響を考慮しない場合、それ自体の角運動量（つまり、慣性モーメントと回転角速度の積）は保存され、角運動量保存の法則に従います。

段鵬碩は、地球の自転速度が速いほど慣性モーメントが小さくなり、それが地球全体の物質の「収縮」として現れると説明した。逆に、地球の自転速度が遅いほど、慣性モーメントは大きくなり、地球全体の物質の「膨張」として現れます。

「このプロセスは、バレエダンサーがその場で回転する動作に非常に似ています。角運動量保存の原理を利用して、腕や脚を収縮（伸張）させることで自身の慣性モーメントを変化させ、それによって自身の回転速度を速める（遅くする）効果を実現します」と段鵬碩氏は述べた。

しかし、地球の自転速度の変化を引き起こす物理的要因は、地球の核（液体の外核、固体の内核）の動きや磁場の変化に限定されず、大気の動き、海洋の動き、陸水、氷河の動き、気候変動など、地球表面からのいくつかの現象も含まれます。

地球の自転速度が加速する現象は、近年の気候変動による北極や南極の氷河の融解の影響と関係があるのではないかという国際的な見解がある。 「この場合、地球の両極にかかる圧力が減少し、地殻が上昇して地球が丸くなる。丸い形状は地球の自転速度を速める」と段鵬碩氏は分析した。

関連研究によると、地球表面の要因は 5 年周期内で地球の自転速度の高頻度の変化を刺激する傾向があるのに対し、地球内部の要因によって引き起こされる地球の自転速度の変化は、通常、5 年周期を超えると低頻度の変化として現れることが示されています。

この点に関して、段鵬碩は、理論的には、実際に観測された地球の自転速度の変化は複数の要因によって引き起こされ、地球の内外の物質の動きの複合作用の結果であると考えています。つまり、地球外部の要因（気候変動、氷河の融解など）によって引き起こされる一日の長さの急激な変化が、地球内部の要因（核の移動など）によって引き起こされる一日の長さの傾向の変化に重ね合わされているのです。その結果、地球の自転速度は特定の日（たとえば 6 月 29 日）に「ピーク」まで加速し、日照時間が最も短くなります。

回転速度の変更

チャンドラースイングとの関連は不要

以前は、地球の自転速度が速くなり、一日の長さが短くなることがチャンドラーのぐらつきと関係があると考えられていました。 「チャンドラーの揺れ」とは、地球自体が厳密な球体（または厳密な剛体）ではないため、地球が自転するときに地球の極が地球の表面に対してわずかに振動する現象です。この振動の周期はおよそ 433 日です。これは、地面に対する地球の自転軸の揺れの固有の周波数であり、地球の自然な性質です。

「地球の自転には、地球の自転速度と極移動が含まれます。地球の自転速度は「昼の長さ」と呼ばれ、1 日の長さで、厳密には 24 時間ではありません。極移動は地球の極の移動であり、地球の表面に対する地球の自転軸の移動として現れます。」段鵬碩氏は、地球の自転速度の増加と一日の短縮と「チャンドラーのぐらつき」の間には必ずしも関連はないと述べた。なぜなら、 「チャンドラー・ウォブル」は地球の極移動現象であり、地球の自転速度の変化ではなく、自転軸の変化だからです。

電話の時間を調整する必要がない

地球の自転速度がどんどん速くなっているのに、携帯電話の時刻を調整する必要があるのか​​と疑問に思う人も多いでしょう。

世界には時間を決めるために、地球の自転に基づいた「世界時」と原子の振動周期に基づいた「原子時」という2つの時間測定システムがあります。

「世界時」とはグリニッジ標準太陽時であり、グリニッジの標準時を指します。これは地球の自転に基づいた時間の計測システムであり、地球の自転速度を表現する形式でもあります。 1970 年代以前は、基本的な時間測定システムとして広く使用されていました。 「地球の自転速度は不均一であるため、もはや均一な時間の基準としては使われていない」と段鵬碩氏は紹介した。

1967年に開催された第13回国際度量衡会議では、セシウム原子時計から得られる時間を時間測定の標準として使用することが決定されました。原子時計は、世界で最も正確な時間測定と周波数の標準として知られています。

「『原子時』の利点は、安定性が高く、誤差が非常に小さいことです。30万年にわたって誤差1秒未満で継続して動いています。言い換えれば、1日の時間の速度の誤差は1000万分の1秒を超えないということです」と段鵬碩氏は語った。

また、国際的に一般的に使われている時間体系には、「世界時刻」や「原子時刻」のほかに、「協定世界時」もあります。段鵬碩氏は、「原子時」と「世界時」の差が0.9秒以内の時間スケールが「協定世界時」であると紹介した。 0.9 秒を超える場合は、うるう秒が追加されます。

「ここで、『協定世界時』は、まず周波数変調を使用し、次にうるう秒を使用して『世界時間』の制約を実現します。このようにして、『協定世界時』は原子時の均一性を維持するだけでなく、『世界時間』のパフォーマンスと地球の自転も考慮に入れることができます。」段鵬碩氏は、携帯電話やその他のモバイル機器は「協定世界時」を使用していると述べた。 1 日の長さは 1.5 ミリ秒短縮されますが、これは 0.9 秒にはほど遠いため、携帯電話の時刻を調整する必要はありません。

段鵬碩氏は、1.59ミリ秒の損失はそれほど特別なことではない、なぜなら一定期間内に昼の長さの変化に関する観測データが局所的な最小点を持つことは避けられず、-1.59ミリ秒より小さい瞬間は将来再び現れる可能性が高いからだと述べた。

出典: ポピュラーサイエンスタイムズ

著者: エピック

編集者: ウー・トン

レビュー: 王飛

最終審査員：陳磊