天體物理學(xué)家揭示為什么地球的一天在十億多年里一直是19.5小時(shí)

2025-11-23 11:40:32 分類：探索 閱讀(17425)

一組天體物理學(xué)家已經(jīng)表明，從大約20億年前到6億年前，物理由太陽驅(qū)動(dòng)的揭示西安外圍價(jià)格（電話微信199-7144-9724）西安外圍價(jià)格快三夜八全套一條龍外圍上門外圍女大氣潮汐抵消了月球的影響，使地球的地球的天自轉(zhuǎn)速率保持穩(wěn)定，一天的億多長度保持在恒定的19.5小時(shí)。致謝:凱文·m·吉爾
（神秘的年里地球uux.cn）據(jù)多倫多大學(xué)：多倫多大學(xué)(U of T)的一個(gè)天體物理學(xué)家小組揭示了由月球潮汐引力引起的地球一天緩慢而穩(wěn)定的延長是如何停止了十億多年的。
他們表明，天體從大約20億年前到6億年前，物理由太陽驅(qū)動(dòng)的揭示大氣潮汐抵消了月球的影響，使地球的地球的天自轉(zhuǎn)速率保持穩(wěn)定，一天的億多長度保持在恒定的19.5小時(shí)。
如果沒有這十億年來地球自轉(zhuǎn)變慢的年里停頓，我們現(xiàn)在的天體一天24小時(shí)將會(huì)延長到60多小時(shí)。
描述結(jié)果的物理研究，“為什么一天有24小時(shí)長；地球大氣熱潮汐、揭示西安外圍價(jià)格（電話微信199-7144-9724）西安外圍價(jià)格快三夜八全套一條龍外圍上門外圍女成分和平均溫度的歷史”發(fā)表在今天的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。利用地質(zhì)證據(jù)和大氣研究工具，科學(xué)家們表明，太陽和月亮之間的潮汐僵局是由大氣溫度和地球自轉(zhuǎn)速率之間偶然但非常重要的聯(lián)系造成的。
這篇論文的作者包括諾曼·默里，一位來自T大學(xué)加拿大理論天體物理研究所(CITA)的理論天體物理學(xué)家；武漢大學(xué)物理系研究生吳漢波，；多倫多斯卡伯勒大學(xué)天文與天體物理學(xué)系和物理與環(huán)境科學(xué)系；Jeremy Laconte，波爾多天體物理實(shí)驗(yàn)室，前CITA博士后研究員；和克里斯托弗·李，麻省理工大學(xué)物理系
當(dāng)月球在大約45億年前首次形成時(shí)，一天不到10個(gè)小時(shí)。但從那以后，月球?qū)Φ厍虻囊σ恢痹跍p緩我們地球的自轉(zhuǎn)，導(dǎo)致一天越來越長。今天，它繼續(xù)以每世紀(jì)1.7毫秒的速度增長。

地球大氣的功率譜。x軸是波長，例如，對(duì)于從西向東傳播的波，5是地球周長的五分之一的波長，而-5表示相同的波長，但是對(duì)于從東向西傳播的波。y軸是頻率，以每天的周期為單位，例如2表示每天兩個(gè)周期，即12小時(shí)。棕色的細(xì)線顯示了太陽在一、二、三等位置的作用力。每天的周期數(shù)(24小時(shí)、12小時(shí)、8小時(shí)等)。鳴謝:阪崎&漢密爾頓
月球通過拉扯地球的海洋來減緩地球的自轉(zhuǎn)，在地球的相對(duì)兩側(cè)產(chǎn)生潮汐隆起，我們經(jīng)歷了高潮和低潮。月球?qū)@些凸起的引力，加上潮汐和海底之間的摩擦，對(duì)我們旋轉(zhuǎn)的星球起到了剎車的作用。
“陽光也產(chǎn)生了具有相同類型凸起的大氣潮汐，”默里說。“太陽引力拉動(dòng)這些大氣凸起，對(duì)地球產(chǎn)生一個(gè)扭矩。但它沒有像月球那樣減緩地球的自轉(zhuǎn)，反而加速了地球的自轉(zhuǎn)。”
在地球地質(zhì)歷史的大部分時(shí)間里，月球潮汐比太陽潮汐強(qiáng)10倍左右；因此，地球的旋轉(zhuǎn)速度變慢，白晝變長。
但是大約20億年前，大氣凸起更大，因?yàn)榇髿飧鼫嘏驗(yàn)樗淖匀还舱瘛ù┻^它的頻率——與一天的長度相匹配。
大氣就像一個(gè)鐘，在由包括溫度在內(nèi)的各種因素決定的頻率下共振。換句話說，就像1883年印度尼西亞喀拉喀托火山大爆發(fā)所產(chǎn)生的波浪一樣，波浪通過它的速度取決于它的溫度。同樣的原理解釋了為什么當(dāng)溫度不變時(shí)，鐘總是發(fā)出同樣的聲音。
在地球歷史的大部分時(shí)間里，大氣共振一直與地球的自轉(zhuǎn)速率不同步。今天，兩次大氣“漲潮”各需要22.8小時(shí)環(huán)游世界；因?yàn)楣舱窈偷厍?4小時(shí)自轉(zhuǎn)周期不同步，大氣潮汐相對(duì)較小。

默里和他的合作者在他們的研究中依賴于地質(zhì)證據(jù)，比如這些來自潮汐河口的樣本，它們揭示了大潮和小潮的循環(huán)。信用:通用電氣威廉姆斯
但在研究的十億年期間，大氣更溫暖，并以大約10小時(shí)的周期產(chǎn)生共振。此外，在那個(gè)時(shí)代的到來，地球的自轉(zhuǎn)，被月球減慢，達(dá)到20小時(shí)。
當(dāng)大氣共振和一天的長度變成偶數(shù)因子(10和20)時(shí)，大氣潮汐得到加強(qiáng)，凸起變得更大，太陽的潮汐引力變得足夠強(qiáng)，可以抵消月球潮汐。
“這就像推一個(gè)蕩秋千的孩子，”默里說。“如果你的推進(jìn)力和擺動(dòng)的周期不同步，它不會(huì)走得很高。但是，如果它們是同步的，當(dāng)秋千在它行程的一端停下來時(shí)，你正在推動(dòng)，這種推動(dòng)會(huì)增加秋千的動(dòng)量，它會(huì)走得更遠(yuǎn)更高。大氣共振和潮汐就是這樣發(fā)生的。”
除了地質(zhì)證據(jù)，默里和他的同事們還利用全球大氣環(huán)流模型(GCMs)預(yù)測了這一時(shí)期的大氣溫度。大氣環(huán)流模型和氣候?qū)W家用來研究全球變暖的模型是一樣的。根據(jù)Murray的說法，他們?cè)趫F(tuán)隊(duì)研究中表現(xiàn)如此出色的事實(shí)是一個(gè)及時(shí)的教訓(xùn)。
“我和那些對(duì)氣候變化持懷疑態(tài)度的人談過，他們不相信告訴我們我們正處于氣候危機(jī)的全球循環(huán)模型，”默里說。“我告訴他們:我們?cè)谘芯恐惺褂昧诉@些全球循環(huán)模型，他們是對(duì)的。他們工作。”
盡管它在地質(zhì)歷史上很遙遠(yuǎn)，但這一結(jié)果為氣候危機(jī)增加了額外的視角。因?yàn)榇髿夤舱耠S溫度而變化，默里指出，我們當(dāng)前變暖的大氣可能會(huì)對(duì)這種潮汐不平衡產(chǎn)生影響。
“隨著全球變暖，我們?cè)黾恿说厍虻臏囟龋覀円彩构舱耦l率變得更高——我們正在使我們的大氣層遠(yuǎn)離共振。結(jié)果，來自太陽的扭矩減少了，因此，白天會(huì)變得更長，比其他情況下更快。”