地球自转速度之谜-地理探秘

太阳东升西落，人们日出而作，日入而息，对昼夜和时间的概念大概就是这样建立的。经过漫长岁月的探索，人们终于懂得所谓的“一日”，实际上就是地球自转一周的反映。长期以来，人们总以为地球自转是一种完善和谐的匀速运动。一直到17世纪末，著名天文学家哈雷发现月球公转的加速运动后，当时许多很优秀的科学家，如欧拉，拉普拉斯等，还是没有认为这其实是地球自转速度变化所造成的。

最早解开月球加速运动之谜的是德国哲学家康德。他早在拉普拉斯之前，就认为月球加速实质是地球自转长期减慢的一种反映，而地球自转的长期减慢则是由于地球上的潮汐摩擦引起的。可惜因为康德缺少定量计算，又因为没有太阳和行星的“加速运动”作证，连拉普拉斯在当时也不接受这种正确的论断。

对珊瑚化石的研究为地球自转的减慢提供了有力的佐证。由于有一些珊瑚分泌石灰质骨骼的快慢，与太阳光的强弱和季节的变化有关，白天比晚上分泌多，这样珊瑚虫就在自己体壁上留下了一道道粗细不同的环纹。从一个最粗（或最细）的环纹到相邻的另一个最粗（或最细）的环纹，就相当于树木的年轮，而在年轮之间，还能见到更多很细的“日轮”。1963年，美国古生物学家韦尔斯研究了这些珊瑚化石。他报道说，平均说来，在4亿年前泥盆纪时代的珊瑚化石上，每一“年轮”中有400条“日轮”，说明当时一年有400天左右。而在3.2亿年前石炭纪时代的珊瑚化石上，则有380条“日轮”，说明当时一年有380天左右。目前珊瑚相邻“年轮”之间则仅有365条环坟，正好和现在一年的天数相等，如果地球绕太阳运动的轨道不变，它公转一周的时间就不大可能有变化，这样泥盆纪时的一天就只有21小时54分，石炭纪时的一天也只有23小时多一刻。有人据此推测地球的自转速度越来越慢，从最原始存在状态的每天4个小时到现代的24个小时，本世纪初，随着观测技术的提高，人们又发现了太阳的加速现象，此后，地球自转速度长期减慢的事实及其原因才被重新提出来。然而这团迷雾已困惑了人们近200年。

近来，人们对地球自转长期减慢的原因又提了新见解，认为潮汐摩擦主要发生在浅海区。另外，地球半径的胀缩，地核的增生，地核与地幔之间角动量的交换以及海平面和冰川的变化等，都可能引起地球自转的长期变化。但这些课题，目前还处在进一步的探索过程中。(www.xing528.com)

50年代起，人们制造出了运行非常稳定的石英钟和原子钟，于是对地球自转速度的测定更为精细了。一方面这对于空间发射，空间导航，地面跟踪等空间科学意义重大；另一方面精细测定使人们对地球自转速度变化有了更深入的认识。这些变化不少是具周期性的。人们首先了解的是上半年慢0.03秒，而下半年快0.03秒的周年变化。对此，一般的解释主要是季风和洋流周期性地搬迁地表质量引起，即上半年有搬往低纬的质量，下半年则相反，由于角动量守恒，制约了地球自转的速度变化。此外，还有振幅约为9毫秒的半年周期变化，以及振幅仅约1毫秒的一月甚至半月的周期变化，关于这些变化的成因，人们认为是太阳潮以及太阴潮的缘故。

在发现转速周期变化的同时，科学家还发现地球自转有时快有时慢的不规则变化。这些变化有的表现平缓，可能也与地核地幔之间的角动量交换有关。但有的却是急骤的突变。如在美国华盛顿和里士满两个地方，曾测得地球转速在1957年，1961年和1965年等都有明显突变。这到底又是什么缘故？它的物理机制至今还令人费解。

有人推测海—气的交互作用可能会引起几周到几月尺度内的转速突变。然而这种观测资料却很少。人们对地震与地球转速变化的关系比较关心。在我国，据一些资料表明，季节性的转速变化和某些构造地震似乎有关联，这对预测地震很有意义。但在1963年的千岛群岛大地震，1964年的阿拉斯加大地震前后，都没有地球转速明显变化的表现。看来，在地球自转速度变化的成因上，困惑人们的问题还是不少。