地球转得越来越慢，竟然是月亮的锅！

来源：数字北京科学中心

审核专家：赵良玉

北京理工大学宇航学院副教授

文人都喜欢感叹时间的易逝，李白说“光阴者，百代之过客也”；苏轼在词里也写“朝来庭下，光阴如箭”；朱自清更在《匆匆》里追问：“我们的日子为什么一去不复返呢？”

一个严肃的事实是：我们的时间虽然真的在变少，但每天的时间却似乎越来越长。

世界时

衡量时间的多少，首先需要一套时间标准。一般情况下，制定历法的依据是自然周期。由日升日落得到了一天的长度；月亮的圆缺周期决定了一月的长短；而一年正是地球的一个寒暑周期。

从朔月（从地球上看不见月亮，对应农历每月初一）到朔月或是从望月（从地球上看月亮为满月，对应农历每月十五左右）到望月之间的时间被叫做“月”，虽然现行的公历已经不再反映月亮的圆缺变化，但无论东西方，对月亮的观测结果都曾被运用于历法中。而且，直到今天，我们依然把这样一个周期称为“一个月”。

这种建立于天文学基础之上的标准是在人们长期对自然的观察中产生的，它很容易被人们理解，但缺点在于时间长度的不均匀性。举个例子，如果地球的自转速度发生了变化，那么一天的长度就会发生变化。

我们所在的地球虽然质量很大，但并不是一个自转速度很稳定的星体。同时地球绕太阳的轨道也并不是一个完美的圆形，地球与太阳之间的距离也就不是一直相同。所以，隔一段时间（时间间隔不等）人们就要在历法中添加一些例外来对时间进行校正。这也是按照天文观测结果制定的历法会出现闰月、闰年的原因。

人们以地球自转运动为基础建立了世界时（UT，Universal Time）的概念，即格林尼治（位于英国伦敦，地球本初子午线的标界处）所在地的标准时间。

现在常用的一类世界时UT1（Universal Time1）是由国际地球自转服务（IERS，International Earth Rotation Service），通过人造卫星测定相对于一个遥远的类星体（极度明亮的星系核心）位置的地球自转，并通过一些参数修正来确定的。UT1可以准确反应地球在空间的角位置，故在天文学和地球物理学领域得到了广泛应用。

原子时

随着现代生活节奏的加快，人们对时间精度的要求也越来越高，尤其是金融交易和科学研究等方面，一秒的误差都可能造成无法估量的损失。

后来，科学家发现原子内部的某些运动具有很高的稳定性，于是1967年召开的国际度量衡大会上，人们将秒的长度确定为：位于海平面上的铯133原子基态的两个超精细能级间，在零磁场中跃迁振荡9192631770个周期所持续的时间。

以此为基础，每小时的时间都是3600秒，每天的时间都是86400秒，也就建立了一套新的时间标准，即为原子时。

目前国际原子时（TAI，International Atomic Time）是全球50多个国家的实验室中400多个原子钟所测定时间的加权平均值。由于这些原子钟的平均海拔已经超过了海平面，这使得它们组成体系的时间减慢了大约一万亿分之一，但不妨碍这种体系在计时上提供了前所未有的稳定性和精确性。

协调世界时

虽然世界时和原子时都非常准确，但现在世界各地使用的主要时间标准却不是这二者之一，而是协调世界时（UTC，Coordinated Universal Time）。以本初子午线为0度，最西端的时区使用UTC-12，比UTC落后十二小时；最东部的时区使用UTC + 14，比UTC早14小时。

由于地球的旋转速度随气候和地质事件而变化，为了保持与UT1（也就是天文观测结果）的近似，UTC有时会调整依据TAI计算的参数，因而具有不连续性，也就产生了闰秒（Leap second）。闰秒的间隔是不规则的，并且是不可预测的，这也使得我们总在要调整时间时才被通知目前所使用的时间已经与观测到的时间不一致了，人生突然就会被加上一秒。

事实证明这种做法具有很大的破坏性，例如2015年7月1日，就毫无征兆地“多了一秒”。在二十一世纪，很多服务依赖于精确的时间戳（利用数字签名等技术产生的数据，包含时间等信息），因此时间的变化会引起很多网络服务上的问题。有关的国际标准组织一直在争论是否应当继续这种做法。

月亮在给地球“踩刹车”

时间标准之所以变得这么复杂，主要还是因为地球的自转速度太过随性。

地球自转速度的规律可以总结为在长期变慢的基础上时快时慢，其中长期变慢的原因就是月球。月亮作为离我们最近的邻居，从古至今都广受关注，每个晴朗的夜晚，清冷的月色都普照大地，给人们带来种种遐想。但其实，月亮正在偷偷地给地球“踩刹车”，同时悄悄地远离我们。

这是因为月球与地球之间互相存在引力拉扯着对方，在拉扯的过程中地球上的海水随之潮涨潮落，潮汐与地球的自转并不同步，自转的能量就有一部分被消耗在了海水与岩石的摩擦过程中。这使得地球的自转速度减缓的同时，月球离地球的距离也越来越远。

具体来说，月球每年远离地球3.8厘米，而每100年地球自转的周期（1天）将会变长1.6毫秒。

气候使地球加速

虽然月亮正在以微弱的力量让我们的一天变长，但另外一个因素却在努力地让我们的一天变短，那就是气候变暖。

科学家通过原子钟发现，地球的自转速度在加快，伴随着全球平均气温的升高，两极的冰川正发生融化，这将使地球内部质量分布发生变化，地球的质量会更靠近地球的核心，自转的速度也会随之提高。近年来地球自转速度正在加快，以至于其中一些科学家已经开始怀疑是否需要“负闰秒”，这是史无前例的建议。

不幸的是，时间增减的绝对量以人类的感觉是无法察觉的。因此我们感到时间易逝，只是因为要做的事情还有很多，或者令人愉悦的时间过得太快之类的原因。根据实际测算，以目前的变化速度来看，我们离负闰秒还差得远，地球上的一天还是在变得越来越长。