地球历史中曾有14亿年，一天的长度都维持在19.5小时

根据多伦多大学的最新研究显示，我们现在熟知的每日24小时正在缓慢延长中，但这个缓慢增加的时间其实在地球历史中有三分之一的时间几乎保持不变，每日的长度都在19.5小时左右，这个违反直觉的研究结果引起科学界的高度重视，甚至可能与原始生命的演化与发展过程息息相关！

图说：1972年由阿波罗17号拍摄的「蓝色弹珠」，是地球最为人所熟知的影像。 来源：NASANASA

由于月球引发地球潮汐的影响，月球正在以每年4厘米的速度缓缓远离地球，同时地球的自转速度也因此变得逐渐增加，每100年大约增加千分之1.7秒。 科学家更进一步研究发现，在20亿年前至6亿年前这段长达14亿年的时间当中， 地球自转速度很稳定地固定在19.5小时，来自多伦多大学的天体物理学家建立历来最详细的地球自转速度变化模型，推算出除了月球引起的潮汐运动是造成地球自转减速的主因之外，太阳拉动并加热大气层，以及大气层内的共振波重合，使得地球自转速度被锁定在19.5小时长达14亿年，几乎占据地球46亿年历史的近三分之一。

图说：日地月系统中重力、热力与时间的变化关系。 来源：Science

在该团队提出的最佳拟合动力学模型中，随着月球对地球产生的潮汐作用逐渐远离，月球在地球早期历史中更加接近地球，因而产生更大的扭矩（torque），减缓地球自转速度的效应也越强烈，在上图中以黑色实线标示。 而太阳对地球自转速度产生的扭矩则没有太明显的随时间上的变化。 在大气层的热力作用方面，由于大气层受到日夜变化产生出温度差异的共振，当时每日的长度约为20小时，而大气共振绕行地球一周的时间约为10小时，这种大气波动对地球自转的加速度效应巧妙地抵消了月球潮汐力造成的减速效应。 在22亿年前首先达到扭矩平衡状态，维持到14亿年前左右，在这个时期中每日长度反而稍有减少。 然后在6亿年前至4亿年前又有第二个短暂共振效应出现的时段。 在这个时段中，地球的每日长度并没有明显变化，几乎固定在22小时左右。

因此，研究团队估计若是没有太阳与大气层的交互作用，而仅仅是月球与海洋的潮汐力影响地球自转速度，地球现在一天的长度将超过60个小时。 地球自转速度变化与气候变迁有很重要的关联性，尤其在近百年的全球暖化趋势中，更多的冰原融化成为淡水，海平面上升，都与地球的质量分布改变相关，也和地球自转速度变化有密切关系。 这类全球性的变化和发展引起了天文学家们高度重视。 （编译/谢翔宇）

参考资料：ScienceAlert

原始论文：Science