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气候变化导致地球日长增加,将影响太空旅行

气候变化导致地球日长增加,将影响太空旅行 星际航行
2024-07-17
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如果你最近感觉每天的时间似乎比平时更漫长,科学家们表示,你可能并不孤单。

苏黎世联邦理工学院的研究人员揭示,气候变化正在以“前所未有”的速度导致地球上的日长增加。

随着格陵兰和南极的极地冰层融化,地球的重心向赤道移动,逐渐减缓了地球的自转速度。

如果不减少排放量,研究人员预测,到2100年底,这种变化可能会使每天增加2.62毫秒——这个影响比月亮对地球的影响还要大。

虽然大多数人类不会注意到这些影响,但研究人员表示,这些微妙的变化可能会对太空旅行造成严重影响。

尽管人类对日长的影响似乎有些奇怪,但实际上物理学原理非常简单。

由于人类引起的气候变化导致全球海洋温度上升,融化的水从极地冰盖流向赤道。

苏黎世联邦理工学院的联合首席作者贝内迪克特·索亚解释道:“这就像花样滑冰运动员做旋转动作时,先把手臂靠近身体然后伸展开来一样。

“最初的快速旋转变慢了,因为质量远离旋转轴,增加了物理惯性。”

随着地球自转变慢,它在自转轴上的旋转时间增加,日长微妙地超过了标准的86,400秒。

这并不是唯一能引起地球自转变化的因素,因为地球的速度还受月亮引力和地球内部层状条件的影响。

然而,在最近的两篇论文中,研究人员已经能够分离出这些因素各自的不同影响。

在地球大部分历史中,影响日长最大的因素是月球引力对海洋造成的“潮汐摩擦”。

潮汐摩擦每世纪使日长增加约2.4毫秒,持续了数百万年。

从1990年至今,研究人员估计,由于气候变化导致的水体转移使日长增加了0.8毫秒。

然而,在高排放情景下,如果不减少温室气体排放,研究人员预测,到2100年这种变化率可能会翻倍。

到本世纪末,气候变化每世纪可能会使日长增加超过2.62毫秒——成为改变日长的最大单一因素。

这些影响将非常微妙,人类在单个生命期内不会注意到这些变化,然而,研究人员警告,这仍然可能对太空旅行产生重大影响。

索亚博士说:“即使地球自转变化很慢,这个效应在进行太空导航时仍需考虑——比如,当向另一颗行星发送探测器时。”

在NASA的“毅力号”和“机智号”等行星探测器所覆盖的浩瀚太空中,在地球上偏差仅一厘米就可能意味着在目标上错失数百米。

对于那些瞄准在遥远行星上特定地点着陆的精确着陆任务尤为关键。

科学家们需要准确估算地球自转的确切路径,以进行未来的太空任务。

索亚博士补充道:“否则,不可能在火星上的某个特定陨石坑中着陆。”

除了改变地球自转速度,研究人员还发现气候变化可能正在倾斜地球的轴心。

科学家们使用了一种叫做甚长基线干涉测量技术,这种技术测量从太空到达地球的无线电信号所需的时间。

这使他们能够非常精确地测量地球的“极移”,即地球表面相对于自转轴的变化。

他们发现,极移的变化是由地表变化和地球液态金属外核内部深处的变化共同影响的。

当地球内部的质量在外层的强大压力下移动时,这会稍微倾斜地球的轴心。

地表的水体转移也有类似的效果,但研究人员还惊讶地发现,气候变化可能正在影响地球内部的条件。

索亚博士说:“气候变化正在导致地球的自转轴移动,看起来角动量守恒的反馈也在改变地球核心的动力学。”

他们的研究发现,这种反馈效应可能会导致地球倾斜的变化。

然而,这些变化不太可能对地表造成任何严重或明显的影响。

苏黎世联邦理工学院的联合首席作者迪亚尼·沙万迪博士补充道:“因此,持续的气候变化甚至可能影响到地球内部的过程,其影响范围比之前假设的更广。”

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本公众号是国内第一家以载人航天和深空探测为主题的公众号,下设国际月球村、Artemis任务、美天军观察、太空评论、太空经济、深空探测、读书荐书感悟等十个专题栏目,希望能以此推动国内航天科普事业的发展和进步。
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