不知大家有没有想过,工作了1小时后又休息了1小时,这两个小时是否一样长呢?你可能会想,只要测量的钟表准确,它们当然一样长。那么,我再问你,你说的准确的钟表是怎样的钟表呢?你可能又会回答:准确的钟表就是根据天文观测校准过的钟表,它跟地球的匀速旋转一致,也就是说,在同样的时间里,地球转过的角度也一样。
但是,你怎么能肯定地球是匀速旋转的呢?地球在不停地自转,每两次自转的时间真的相等吗?根据是什么?要想搞清楚这个问题,就必须抛弃以地球自转作为计时标准的思维。
对于这个问题,近几年在天文学界就有人提出,在一些特殊情况下,对时间的测量应该采取特殊的标准,不能使用传统的、以地球匀速自转为标准的方法。
在对一些天体运动的研究过程中,人们发现,这些天体的实际运动跟理论结果偏差很大,而且,这种偏差用天体力学规律根本无法解释。存在这种偏差的,已经发现的就有月球、木星的第一卫星和第二卫星、水星等,甚至还有太阳的视周年运动,也就是地球的公转。例如月球的运动,它的实际与理论路线偏差角有时候达到了
分。经过分析,发现它们都有一个共同的特点:这些运动都会在某个特定的时间暂时变快,在那之后的某段时间,又会突然变慢。据此分析,造成这类偏差的原因应该是相同的。
那么,这个共同的原因到底是什么呢?是钟表不够精确么?还是因为地球的非匀速自转呢?
所以,有人提出,我们应该抛弃“地球钟”,采取别的自然钟来测量这类运动。这里的自然钟是指根据木星上某卫星、月球或水星的运动进行校准的时间。实践证明,如果采取自然钟,前面提到的天体运动都可以完美解释。但是,如图所示,如果用这种自然钟来测定地球的自转,就不再是匀速的了:几十年内它会变慢,接下来的几十年又会加快,之后又变慢。
图图中曲线是1680~1920年地球自转相对于匀速运动的情况。上升的曲线表示一昼夜的时间变长,也就是说地球自转变慢,下降的曲线表示地球自转变快。
图中的曲线表示1680~1920年地球自转相对于匀速运动的情况。上升的部分表示一昼夜的时间变长,也就是说,地球自转的速度变慢了;而下降的部分则表示地球自转变快了。
由此可以得出,对于太阳系内其他天体的运动,如果它们都是匀速的,那么,相对于它们的运动来说,地球的自转就不是匀速的。事实上,严格的匀速运动跟地球运动的偏差很小:1680~1780年这段时间里,由于地球自转变慢,日子会变得长一些,这将使得地球跟其他天体运动的时间差达30秒;但是,到19世纪中期,地球自转又会变快,日子变短,从而使这个差值减少10秒;到20世纪初,又会减少20秒。到20世纪的前25年,地球自转又会变慢,日子又变长,所以,到今天这个时间差大概又差了30秒。
为什么会有这样的变化,现在还不清楚,可能的原因有月球的引潮力、地球直径的变化等。如果未来有人能够揭开这个谜,将会是一个重大发现。