過去地球一天不是 24 小時,月球推了一把

作者 | 發布日期 2018 年 06 月 16 日 0:00 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly

如果你常常覺得時間總是不夠用,那你可能會很高興聽到地球上每一天,真的一天比一天更長。



地球每一天的時間越來越長

很多人都希望每天有多一點時間,也許就能完成更多事。最近,有一篇刊載在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的研究指出,感謝我們的月亮,地球的一日真的越來越長。

但不要高興得太早,因為 1.4 億年來地球平均只增加 6 個小時。換句話說,地球每年只會增加幾乎讓人無感的 0.00001542857 秒。

地球就像花式溜冰選手

這是因為月球不斷遠離地球,改變了地球自轉和公轉的旋轉方式。

進行這項研究的威斯康辛大學麥迪遜分校地理科學教授梅爾斯(Stephen Meyers)便形容:「當月球離開我們,地球就像伸出雙臂、放慢旋轉速度的花式溜冰運動員。」

▲ 地球和宇宙星體間的作用力可改變地球的繞行軌道,進而影響太陽照射地表的角度,這都和地球氣候有關。(Source:Andrew Rader

地球一天長短和其他星體有關

地球在宇宙繞行的軌道會受月球或其他星體影響,地球和其他星體間的萬有引力可改變地球自轉或公轉的軌道和旋轉軸傾角,這種現象稱為「米蘭科維奇循環」(Milankovitch cycles)。

這些因素都會影響到太陽光照射到地球的位置和時間長短,也就會影響氣候分布。

超過數十億年就不行

早在梅爾斯之前,就有不少科學家利用地質資料研究地球數億年來的氣候變遷。然而,現有的地質研究方法像「同位素定年法」(radiocarbon dating)等,只要時間超過數十億年以上準確度就會降低,沒有辦法提供更多數十億年前以上的資訊。

▲ 英國北倫敦,紅色滿月幾乎占據了整個鏡頭。梅爾斯和馬利維諾想利用地質資料,找出地球古代的氣候。(Source:達志影像)

用現在資料推算  月球早在 15 億年前就毀了

舉例來說,月球現在以每年 3.82 公分的速度遠離地球,如果利用這個速度回推,早在 15 億年前地球和月球之間的距離產生的萬有引力,就會讓月球四分五裂。但月球到今天都還存在,且月球已有 45 億年歷史了。

結合天文和地質觀測的學問

梅爾斯和哥倫比亞大學拉蒙特─多爾蒂地球觀測所(Lamont-Doherty Earth Observatory)的地球科學家馬利維諾(Alberto Malinverno)合作,利用地球岩石留下的地質歷史,來推測古代氣候變遷。這種結合天文學理論和地質觀測的統計學方法稱為「天體年代學」(astrochronology)。

用地質找出最遙遠的年代

梅爾斯說:「我們的目標之一是利用天體年代學發展出一套非常古老的地質時間尺度,來描述最遙遠的年代。」古代的岩石沉積物能記錄數百萬年前的氣候,所以,只要能研發出一套研究古老岩石的方式,就能讓我們更深入了解地球以前的樣貌。

梅爾斯表示:「我們希望能用當代研究地質的方式,來研究數十億年前的岩石。」

▲ 夏威夷毛納基火山山頂的天文台。梅爾斯認為,地質紀錄就像可以觀測早期太陽系的天文台。(Source:pixabay

開發新的計算方式找答案

梅爾斯和馬利維諾開發了一套「TimeOptMCMC」計算方式,並利用中國北方下馬嶺組(Xiamaling Formation)1.4 億年前的地質資料和 5,500 萬年前南大西洋鯨灣海脊(Walvis Ridge)的資料計算,找出這兩個時期地球自轉軸和公轉軌道之間的變化,才算出當時平均一天太陽日的時間長短。

就是在這次研究過程,他們計算出 1.4 億年前地球一天平均只有 18 小時,和現在相比短了 6 小時。

「地質紀錄就像研究太陽系的天文觀測台」

梅爾斯說:「地質紀錄就像一座研究早期太陽系的天文觀測台」。「未來,我們希望將研究範圍擴展到不同的地質時間。」

(本文由 地球圖輯隊 授權轉載;首圖來源:pixabay