第2章 地球自轉之謎

　　天體繞著自己的軸心轉動叫做自轉。地球自轉一周的時間大約是二十三小時五十六分四秒，亦即我們所說的一日。 　　過去，人們一直以為地球自轉速度是均勻的，因為我們很難察覺出地球的自轉運動。直到十七世紀末，著名的天文學家哈雷發現了月球公轉的加速運動，才使德國哲學家康德開始懷疑月球公轉的加速，實質上是地球自轉長期減慢的一種反映，而地球自轉的長期減慢則是由於地球上的潮汐摩擦引起的。可惜因為康德缺少定量計算，又因為沒有太陽和行星的加速運動作證，所以這種正確的論斷在當時並未被普遍接受。 　　後來，由於人們觀測天體技術的提高，常常發現天體的觀測數據總是和理論推算結果不相吻合，這就使人們對地球自轉速度的均勻性產生了懷疑。直到本世紀初發現了太陽的加速運動現象，人們才重又提出地球自轉速度長期減慢的觀點，並開始探討其原因。

　　一九二九年，人們製造出了精度非常高的石英鐘（日差１／１００００秒），用它測定地球自轉週期，進一步證實地球自轉運動速度是不均勻的，有長期變化、季節變化和不規則變化。地球自轉週期有長期變慢的趨勢，在一百年裡，一日的長度大約增加１／１０００｜１／２０００秒。由於一日的變長不太顯著，所以只有經過長期積累才會產生影響。 　　對珊瑚化石的研究也為地球自轉速度的減慢提供了有力的佐證。一九六三年，美國古生物學家韋爾斯公佈了自己對珊瑚化石日輪的研究結果：在四億年前泥盆紀時代的珊瑚化石上，每一年輪中有四百條日輪，說明當時一年有四百天左右，而在三點二億年前的石炭紀時代的珊瑚化石上，則有三八○條日輪，說明當時一年有三八○天左右。現在的珊瑚石相鄰年輪之間則僅有三六五條環紋，正好和現在一年的天數相等。如果地球繞太陽運動的軌道不變，它公轉一周的時間就不大可能有變化，這樣泥盆紀時代的一天就只有二十一小時五十四分，石炭紀時代的一天也只有二十三小時多一點。

　　目前，人們已不再懷疑地球自轉速度在變慢這一事實，然而對其變慢的原因卻有不同的解釋。 　　除了康德提出的月球對地球所產生的潮汐摩擦是減慢地球自轉速度的原因外，最近又有人提出了新見解，認為潮汐摩擦主要發生在淺海區。另外，地球半徑的脹縮，地核的增生，地核與地幔之間角動量的交換以及海平面和冰川的變化等，都可能引起地球自轉的長期變化。但這些課題，目前還處在探索過程中。 　　此外，科學家還發現地球自轉有時快時慢的不規則變化。這些變化有的表現平緩，可能也與地核地幔之間的角動量交換有關。但有的卻是急驟的突變。如在美國華盛頓和里士滿兩個地方，曾測得地球轉速在一九五七年、一九六一年和一九六五年等都有明顯突變。這到底是由於什麼原因？它的物理機制令人費解。

　　在我國，一些資料表明，地球季節性的轉速變化與地質構造以及地震似乎有關聯，這對預測地震很有意義。但在一九六三年的千島群島大地震，一九六四年的阿拉斯加大地震前後，都沒有地球轉速明顯變化的跡象。看來，在地球自轉速度變化的成因上，困惑人們的問題還真不少。