前兩天是世界地球日，大家都在關心環境保護。地球自轉帶來了“日”的概念，地球自轉不息，日復一日就奔流不止。地球日說地球健康，其實“時間”也跟我們地球的健康息息相關。
據媒體報道，今年3月中旬的時候，法國和意大利合建的南極考察站測得氣溫為-11.5℃，這可比往年同期平均水平要高約40℃。也就是說在往年的這個時候，氣溫應該在零下50℃以下。不尋常的氣候同樣出現在北極，據美國國家冰雪數據研究中心的消息稱，北極部分地區3月中旬氣溫也較往年同期平均水平高約30℃。我們都知道，南北兩極的季節是相反的，卻都同時出現了溫度異常升高，很不尋常。
中國國家氣候中心氣候服務首席專家周兵分析說，全球氣候變暖與人類活動導致的臭氧空洞和自然環境破壞是南北極氣溫異常的深層次原因。地球發燒，全球氣候變暖當然帶來了南北極動物的生存危機；它也可能逆轉了正閏秒的腳步。
自有記錄以來，地球平均每天有個1~2毫秒的減慢，通常2-3年就會有一次閏秒。自1958年至今，已累計進行了37次閏秒（當前UTC協調世界時UTC比TAI國際原子時慢37秒，圖1）。而距離最近一次的閏秒還是5年多以前的2017年1月1日。也就是說，近5年來地球自轉的速度一直在加快，2020年的6月19日，更是被記錄下50年來日長最短的一天（圖2）。這樣的趨勢至今并未減緩，而是有進一步變快的跡象（圖3）。
圖1：閏秒日期
圖2：2020年的日長變化
圖3：2017-2022年間UTC-TAI的變化趨勢
讀到這里，有些好奇寶寶就會問了，為什么是從1958年開始，1958年發生了什么？那是因為上世紀中期的時候物理學家們發明了原子鐘，他們發現在精準的原子鐘計時下，一天并非是嚴格的86400秒，而是86400秒±2毫秒。并且從更長（從數萬年至數百萬年的尺度上）的跨度來看，由于自轉角動量和自轉動量的耗散，地球自轉會持續變慢，每日的日長就會不斷變長。于是乎，在1958年1月1日0點的時候，國際原子時和天文時對齊，這一刻是兩者第一次以“閏秒”的形式相結合，產生了協調世界時UTC。協調世界時UTC從1972年1月開始正式成為國際標準時間，它采用的是原子時的秒長和世界時的時刻，通過閏秒的方式統一，使UTC時刻與UT1（基于地球自轉測量的世界時，也稱天文時）時刻始終保持在1秒范圍以內。而由于地球自轉是一個長期變慢的過程，所以以1958年原子時和世界時第一次對齊開始計算到今天，都是采用對協調世界時增加一秒的方式，也就是正閏秒的方式，使UTC的時刻和UT1的時刻始終保持在1秒范圍內。
地球自轉存在不均勻性，除長期減慢是個確定性的變化外，還存在一些不規則變化。比如前面提到的全球氣候變暖，南北極冰川加劇融化。如果未來反常的氣溫升高若持續下去，則地球自轉還將繼續加快。所以不排除有第一次負閏秒的出現，也就是采用對協調世界時減少一秒的方式使UTC和UT1的時刻差保持在一個恒定的范圍內。因為地球自轉除了受固體成分影響外，還有地表的流體成分，如：地表水、地下水、海洋和地球大氣。角動量守恒定律和地球科學的觀測數據均表明，地球的總角動量在一定時期內是守恒的。因此固體地球自轉的加快，則表示地球流體成分，如海洋、大氣的環流的總角動量在減小。就好比冬奧會上花樣滑冰運動員隨著音樂翩翩起舞，他們時而兩手打開伸展身姿，時而收攏身體旋轉跳躍。其實，隨著運動員身體打開，他們的轉動速度就會變慢。同樣道理，地球的自轉的速度也隨地表質量分布的變化而變化。圖4為氣象站記錄的地表溫度100年來的歷史演化，縱軸為地理緯度，橫軸為時間，顏色代表地表溫度的變化,可以看到2000年之后，地表溫度比1910-2000年間的溫度明顯增大了。對比圖5的紅線梯度，2000年之后則出現了明顯的變緩趨勢。因此我們大膽和合理的猜測，地球自轉加快的現象和近期的地球氣候變化，極端天氣增多間存在著強關聯性。
圖4：地表溫度變化
圖5：世界時、原子時與協調世界時
由于地球自身物理結構以及潮汐等眾多因素影響，導致地球自轉張弛無度，就像跳著華爾茲的舞娘“旋轉、跳躍、我閉著眼。白雪、夏夜，我不停歇”。表現在地球自轉的速率上，就是存在一些周期變化和不規則變化，并且自轉速率長期減慢。而這些氣候變化，也反映在了地球自轉上，對其的記錄，則需要我們對世界時的持續監測。
