地球は密かに「減速」しており、将来的には1日が25時間に延びるかもしれない？

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宇宙のほぼすべての天体は自転しており、地球も例外ではありません。昼と夜があるのは、地球が自転しているからです。しかし、この疑問について考えたことがありますか。私たちが地上で回転するとき、摩擦やその他の要因により、速度は徐々に遅くなります。宇宙での地球の自転も遅くなるのでしょうか？はい、地球の自転速度は段階的に低下しています。

宇宙の天体が回転する理由は、物質間に相対的な運動があるからです。生成された角運動量は、完全に相殺されない限り同じ方向に集まり、天体の回転の初期の力を形成します。

さらに、天体の回転は他の要因によっても影響を受けます。これは、地球の自転が段階的に減速している理由でもあります。たとえば潮汐力の場合、この力の消散効果は地球の自転方向と逆になります。簡単に言えば、月の重力によって地球の水が引き伸ばされ、潮の満ち引き​​が起こります。津波は海岸線に擦れ、地球のエネルギーを消費し、地球の自転を遅くします。地球内部の変化も影響を与える可能性があります。角運動量保存の原理によれば、地球内部の物質が集中すれば、その自転速度は必ず速くなるはずです。逆に、マントル内の高密度物質が大量に浅層に侵入したり、地表に噴出したりして、地球の自転の慣性モーメントが増加すると、自転速度は必然的に遅くなります。
例えば、地球温暖化により極地の氷河が大量に溶け、地球の質量分布が変化し、それに応じて地球の自転速度も変化します。回転するアイススケーターが腕を広げると回転速度が遅くなるようなものです。

要約すると、多くの要因の影響は比較的小さいかもしれませんが、長期的な時間スケールでは地球の自転速度に変化をもたらすことになります。

最近、中国の科学者たちは学際的な研究方法を通じて、過去7億年にわたる地球の自転の段階的な減速の過程を発見した。彼らは地質学的記録と天文学的理論計算を組み合わせ、地質学的サンプル（古代のサンゴ礁、ストロマトライトなど）の自転速度の変化の「化石時計」を分析し、これらのサンプル（サンストーンや年輪石など）に保存されている地球の自転の周期的変化によって残された痕跡を測定し、それを現代の天文学的理論計算と組み合わせることで、過去数億年にわたって地球の自転速度が「減速-安定化-減速-安定化」という段階的な進化パターンを維持していることを明らかにしました。科学者たちはまた、5億年から3億5000万年の間に地球の自転が減速し停滞した主な理由は、当時の大陸と海洋の構造によって引き起こされた潮汐の消散が弱まったためだと計算した。

科学者たちは、地球の自転減速のパターンを解明した後、過去の地球の一日の長さや地球と月の距離などの情報も計算した。
過去7億年から2億年前にかけて、地球と月の距離は約2万キロメートル増加し、一日の長さは約2.2時間増加しました。つまり、7億年前は、1日はわずか20時間程度でした。そして2億年前には、1日が23時間に延長されました。

科学者たちは、同時期の生物進化データや海洋地球化学データなどを比較することで、地球の自転の2つの大きな減速期間が、初期の海洋生態系の進化に必要な条件を提供した可能性があることも発見した。

最初の現象は5億5000万年前、カンブリア爆発の直前に発生し、当時の生物多様性の急激な増加と関係がある可能性がある。 2回目は2億5000万年前に起こりました。この期間は、大規模な生物絶滅イベント後の生態系の回復に相当します。地球の自転速度の変化は、新たな生命の適応と拡散のための条件を提供した可能性がある。現在、地球の速度低下による最も直接的な影響は、昼の長さの変化と、それに伴う光の持続時間と頻度の変化です。これらは天候や昼夜の温度勾配に影響を与え、その後気候に影響を与え、植物の成長に影響を与えます。これらの変化は生物圏における大きな調整を促し、種の分布、繁殖、絶滅に影響を及ぼしています。

明らかに、上記の結果は大きな意義を持っています。

まず、地球力学のプロセス、特に地球の自転と内部および外部の要因との相互作用の複雑なメカニズムについての理解が深まります。また、地球-月系の進化史を再構築し、地球の自転の減速によって引き起こされる気候、環境、生物の進化を探る上でも重要な理論的意義を持っています。

第二に、地質学的時間スケールにおける生物の進化と環境の変化に関する重要な時間的枠組みを提供します。さらに、地球の自転の小さな変化に対する人間の活動の潜在的な影響を評価する方法など、地球の環境変化の現在および将来の傾向についての洞察も提供します。最後に、この研究は天文学と地質学の融合を促進し、宇宙の他の惑星の自転の進化を探るための参照モデルを提供します。

それで、地球はまだ減速し続けているのでしょうか?答えはイエスです。

2024年にネイチャー誌に掲載された相同地震データを分析した研究結果によると、内核の回転速度は2010年以降徐々に低下している。この傾向が続くと、重力抵抗効果により地球外層の回転速度も影響を受け、地球の走行速度に影響を与える可能性がある。

この微妙な変化は高精度の科学研究に関わるだけでなく、私たちの日常生活にも影響を及ぼす可能性があります。たとえば、地球の自転により、地球表面への太陽光の入射角が連続的に変化し、自転速度の変化が太陽光の強度に影響を与えます。地球の自転は大気の循環とモンスーンの形成に直接影響を及ぼし、それによって気候システムに影響を与えます。
さらに、地球の自転速度の変化は、人体の体内時計や仕事と休息のパターンの変化、全地球測位システム（GPS）の精度、航空宇宙、通信などの分野での測定と較正、さらには気候変動にも影響を与えます。したがって、地球の自転の減速の研究は、地球科学の探究であるだけでなく、人類の将来のライフスタイルに対する深い洞察でもあります。

地球の自転速度の低下の影響は生活のあらゆる側面に及んでいるように思われますが、あまり心配する必要はありません。結局のところ、地質時代の時間スケールは巨大です。絶えず変化するこの世界で、私たちに必要なのは、人生を受け入れ、鋭い観察力と前向きな姿勢を維持し、より深遠な科学を追求し、より遠い深宇宙を探索し続けることだけです。

この記事は科学普及中国創造育成プログラムの支援を受けた作品です。著者: 董漢文

査読者: 中国地質大学教授 シャオ・ロン

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司