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宇宙中几乎所有的天体都在自转，地球也不例外。正因为地球自转，我们才有白天黑夜。但你有没有想过一个问题：我们在地上旋转时，因为摩擦力或其他因素，速度会慢慢慢下来，在太空旋转的地球也会慢下来吗？会，而且地球自转速度正阶梯式递减。

宇宙中的天体之所以会自转，是因为物质之间存在着相对运动，其产生的角动量在未被完全抵消的情况下会聚集朝向同一个方向，这便形成了天体自转的最初力量。

除此之外，天体的自转还受到其它因素影响。这也是地球自转阶梯式减速的原因。比如潮汐力，这种力的耗散作用与地球自转方向相反。简单来说就是，月球引力使得地球水体被拉伸，出现潮涨潮落，潮水摩擦海岸线，消耗了地球的能量导致地球自转降速；地球内部变化也可能会施加影响，按角动量守恒原理，地球内部物质如果集中，它的自转速度就一定要变快，相反，如果地幔中大量高密度物质侵位浅层或喷出地表，加大地球转动的惯性矩，其自转速度必然变慢；
又比如全球气候变暖导致极地冰川大量融化，改变了地球的质量分布，其自转速度也会相应改变。就像一个旋转的滑冰者，当她张开双臂时，旋转速度会减慢。

总而言之，诸多要素虽然影响可能相对较小，但在长期的时间尺度上，会导致地球自转速度产生变化。

近期，中国科学家通过跨学科的研究方法发现7亿年来地球自转阶梯式减速的过程，他们结合了地质记录和天文理论计算，分析了地质样品中自转速率变化的“化石钟”（如古珊瑚礁、叠层石等），通过测量这些样本中保存的地球自转周期性变化留下的痕边（如日纹石、年纹石)，并与现代天文理论计算相结合，揭示了过去数亿年间，地球自转速度一直保持着“减速-平稳-减速-平稳”的阶梯状演化模式。科学家还计算出，5亿年至3.5亿年间，地球自转减速停滞的原因主要是当时大陆-海洋结构导致的潮汐耗散减弱。

揭开地球自转减速的模式后，科学家还计算出过去地球一天的时长、地月球距离等信息。
在过去7亿年至2亿年前，地月距离增加了约20000公里，日长增加了约2.2小时。也就是说，7亿年前，一天只有约20个小时；而在2亿年前，一天延长到23个小时。

通过对比同时期的生物演化数据、海洋地球化学数据等，科学家还发现地球自转的两个主要减速期可能为早期海洋生态系统的演化提供了必要条件。

第一次发生在5.5亿年前，正值寒武纪生命大爆发前夕，可能与当时生物多样性的急剧增加有关。第二次发生在2.5亿年前，这个时期对应了大规模生物灭绝事件之后的生态系统复苏，地球自转速度的变化可能为新生命的适应与辐射提供了条件。目前来看，地球减速最直接的影响是日长改变，与其对应的光照时长及频率发生变化，这些会影响天气和昼夜温度梯度，进而影响气候，随即对植物生长等产生影响。这些变化促使生物圈发生重大调整，影响物种的分布、繁衍和灭绝。

显而易见，上述成果的意义重大。

首先，它深化了我们对地球动力学过程的理解，特别是地球自转与内部和外部因素相互作用的复杂机制，对重建地-月系统的演化历史、探究地球自转减速的气候、环境、生物演化等方面也具有重要的理论意义。

其次，它为地质时间尺度上的生物演化、环境变迁提供了重要的时间框架。此外，它还对理解当前及未来地球环境变化趋势具有启示作用，比如如何评估人类活动对地球自转微小变化的潜在影响。最后，这项研究促进了天文-地质的交叉研究，为探索宇宙中其他行星的自转演化提供了参考模型。

那地球目前还是在减速么？答案是肯定的。

根据2024年《自然》杂志上通过分析同源地震数据所得到的研究结果，自2010年以来，内地核的自转速度逐渐下降，如果这一趋势持续下去，由于引力拖曳效应，地球外部圈层的自转速度也可能受到影响，进而影响地球这颗星球的运行速度。

这种微妙改变不仅关乎高精度的科学研究，更可能影响到我们的日常生活，比如地球自转导致太阳光线在地球表面的入射角不断变化，自转速度的变化会影响到日照的强度；地球自转会直接影响大气环流和季风的形成，从而影响到气候系统。
此外，地球自转速度的变化还会影响人体生物钟与作息规律的改变、全球定位系统（GPS）的精准性、航天航空、通信等领域的测量和校准乃至气候变化等。因此，地球自转减速的研究不仅是对地球科学的探索，更是对人类未来生活方式的深刻洞察。

地球自转减速的影响听起来渗透在生活里的方方面面，但我们也不必过于杞人忧天，毕竟地质时期的时间尺度巨大，在这个不断变化的世界中，我们所需要的就是拥抱生活，保持敏锐的观察力和积极的应对态度，不断去追寻更深奥的科学，去探索更遥远的宇宙深空。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：董汉文

审核：肖龙 中国地质大学 教授

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 星空计划

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