新疆域
                          FRONTIERS

[美]艾萨克·阿西莫夫  著
上海科技教育出版社 1999.12

扫描，校对：异调


地球科学新疆域（FRONTIERS OF EARTH），孟庆任  译

                            闰秒

    1987年不是闰年，它恰好有365天，每天有86400秒。因此，1987
年总共有31536000秒。然而事实并非如此，这一年应该有31536001秒。
原因是恰好在这年结束之际，经国际确认，另有1秒（闰秒）被加了进
来。为什么呢？因为地球转动不规则。

    地球不规则的转动是一个比较新的发现。地球质量非常大，要改
变它的旋转速率需要很大的力。由于地球转动很稳定，所以它在86400
秒内相对太阳转1整圈，1秒不多，1秒不少。

    然而，地球的旋转并不是完美无缺的。地球内部物质会发生转移。
当地球旋转时，液状的内核会有点搅动。地震也会使这里或那里的物
质重新分配。在冬季，水从海洋中逸出，然后作为雪降落在陆地上，
到春季又返回到大海。大海中有水流，大气中有风。所有这些都会造
成地球在旋转中发生摇晃，因此它经常会快1秒或慢1秒。

    这不是一件非常坏的事，因为从长远的角度来看，所有这些都会
被抵消掉。即使经常是少了1秒钟，但这绝对不会损害你什么。然而，
有一种变化却是在不断积累，它涉及到潮汐。

    月球对与地球正对的一面的引力要比对背离的另一面的引力大，
因为背过去的那一面距月球远了8000英里，其结果对地球产生了向着
月球方向的拉力。引力对液体海洋的影响要大于对固体陆地的影响。
这样，正对月亮一面的海洋就会有一个小的隆升，在背离月亮的一面
也会有一个隆升。地球旋转时要切过这些隆升的水体，这样海面就会
向岸边涌去，然后又退回去，每天两次。这就是潮汐。

    随着地球的旋转，这两个水体隆起不仅会冲蚀浅海的底部（如白
令海和爱尔兰海），而且也冲刷海岸。冲刷会产生摩擦力，像其他摩
擦力一样，它把能量转变为热。这意味着地球一直在损失旋转能，旋
转速度也在一直减慢。

    即使潮汐对地球旋转速率的影响很小，我们感觉不到，但天文学
家们却注意到了。如果研究早期天文学家所报道过的星星的位置，就
会发现这些星星在不断地迁移。当地球的旋转速度稍慢一点时，星星
似乎就落后了，不能很快到达天顶。这种变化是累积起来的。数千年
之后，虽然每天没有明显地增长，但这些星星已经迁居它乡了。日蚀
和月蚀也是如此。如果我们计算几百年前我们应该在哪里看到日蚀，
我们就会发现当时观察日蚀的地方已在数英里以外了。

    研究过去的天文记录就会使我们了解到地球的旋转速度平均来说
是如何变慢的。我们应如何一天一天地去测量地球的旋转速度呢？为
此我们需要一个时钟，它比地球运动要稳定。这种时钟一直到1955年
才制成。

    那时我们有了计算原子振动的原子钟，可以计算出每秒有9192631770
次振动，并且这个数字会一直保持不变，绝对不会多一次或少一次振
动。那么如果要测量每一天的时间长度（或某一星星在最高点位置两
次出现之间的时间），你会说这一天到那一天的时间变化是少了或多
了几次振动，有时加快，有时减慢，但总体来说每天都在不断变长。

    当地球旋转速度向后拖延0.9秒，就应该加上一个闰秒，这样地球
又会同步了。这种系统开始于1972年，到现在已经有10个闰秒增加了
进去，从而使地球不断处于同步状态。闰秒是在6月底或12月底被加入。
这种事件不仅对天文学家，而且对航海者，对负责无线电和电视通信
的人员等都十分重要。

    最终在遥远的将来，我们不得不每天都要加上1闰秒，所以每天都
要多1秒钟。到那时我们会把1秒钟定义为比现在1秒钟稍长一点的时间
单位，以便保持每天有同样的秒数。