每天早上鬧鐘響,過了24小時又到新一天,我們都默認如此。刷著手機趕地鐵、盯著時鐘等下班,刻在生活里的時間標尺,好像就是24小時,很少有人會想,地球的一天,其實不止一種算法。
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平均出來的結果,本質就是我們熟到不能再熟的24小時,太陽日是它的名字。還有一種叫恒星日的,更貼近地球自轉真相,23小時56分4秒,剛好是它的時長。參考的基準,是先要說的兩者差別所在:太陽,是太陽日所參照的,比如今天正午太陽到了頭頂,同一位置下次再被太陽到達的間隔,就算一個太陽日。遙遠的恒星,是恒星日的基準,地球同一條經線,兩次對準同一個恒星的時間,就是它的長度。
用途上也分得很清,恒星日,是天文學家研究星體運動所依靠的,因為地球自轉360度的周期,被它精準反映。太陽日,支撐著我們平時安排生活、社會運轉要守的所有時間,因為大家看的是晝夜更替,不是遙遠的星星。
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這兩種算法怎么就差了快4分鐘?很多人都好奇。關鍵在于地球沒閑著,繞著地軸自轉、慢慢圍著太陽公轉,都是它在做的事。當地球剛好轉夠360度,也就是一個恒星日完成的時候,公轉軌道上大約1度的距離,它已經挪動了。這時候太陽還沒回到頭頂的位置,要想讓太陽再次對準同一個地點的正午,地球就得再多轉那1度左右,而這多轉一點的時間,剛好就是那近4分鐘。
到底哪個才是真的一天?有人會問。要是說地球自轉一圈的真實時間,恒星日肯定算一個,360度,被它不多不少剛好轉夠,時長23小時56分4秒,沒摻任何公轉的影響。但晝夜交替的節(jié)奏,支撐著我們平時吃飯、睡覺、上班,這個節(jié)奏要跟著太陽走,所以太陽日,就成了要看的標準。不過太陽日的時長會有微小波動,不是每天都剛好24小時,我們用的24小時,其實是把全年太陽日的長度平均下來的平太陽日,不是不追求精準,是生活需要統一的標準,總不能今天鬧鐘設7點,明天因為太陽日短了幾秒,就得改成6點59分59秒,那樣日子就亂套了。
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固定不變的,并不是地球的自轉速度,細微的調整,一直在它的轉速里發(fā)生。潮汐摩擦,會被月球的引力引發(fā),地球轉得越來越慢,就是這種力量在拖拽,一天的長度,每世紀都會因此增加約1.7毫秒,雖然慢,但積少成多。地球內部也不平靜,地核和地幔的活動、表面上海洋和大氣的流動,都會悄悄影響自轉速度。大型地震或者冰川融化,也可能改變地球的質量分布,讓轉速輕輕變一變。
近幾年地球自轉有輕微加速的趨勢,這一點科學家還觀察到了,2025年7月9日那天,有史以來最短的一天,更是被記錄了下來,比24小時短了1毫秒多。這毫秒級的差別沒用?別這么覺得,航天、通信這些對時間精度要求極高的領域,差一點都可能出問題,這差別可不小。
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為了不讓我們日常用的時間,和地球自轉的節(jié)奏脫節(jié),閏秒的規(guī)則,就被國際上確定了下來。什么時候發(fā)現兩者差距變大了,就適時給時間加一秒或減一秒,我們用的協調世界時,能和地球自轉保持同步,這一點要保證。
其實看完這些能發(fā)現,地球自轉和公轉的默契,就在平時隨口說的一天背后,人類為了適應自然、方便生活的智慧,也寓于其中。復雜的原理不用記,記住兩個數字就夠了:地球自轉的真相,是23小時56分4秒,我們生活的實用選擇,是24小時。
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