地球日长为何悄悄变化？地核引力拉扯给出答... Features
大多数人习惯将一天视为固定不变的24小时。然而，根据2026年9月29日《自然》杂志发表的一项研究，地球的自转周期实际上会以毫秒级幅度波动——有时一天会缩短或延长数毫秒。科学家们一直困惑于这种微小变化的成因，如今，阿尔伯塔大学的研究团队提出，藏在数千公里深地下的固态内核与地幔之间的引力互动，才是背后的“操盘手”。
花边趣闻地核与地幔的“动量交换”
近三十年来，地球物理学家已经注意到，地球液态外核的旋转速度并非恒定不变。通过监测地磁场的变化，科学家发现液态外核会在几十年尺度上逐渐加速，随后又转为减速。与此同时，厚约3000公里的地幔（包括地壳）则表现出相反的响应：当外核加速时，地幔旋转略微减慢；当外核减速时，地幔则加快旋转。这种“跷跷板”效应源于一个基本物理原理——地球的总角动量必须守恒。
花边八卦根据《自然》杂志的报道，即使地幔旋转的微小变化也足以让一天的长度产生2至3毫秒的波动。虽然这种变化普通人难以察觉，但对高精度时间测量、卫星导航和天文定位系统却有着累积影响。
花边爆料神秘的引力扭矩：内核如何“拽动”地幔
长期以来，科学家一直无法解释地核与地幔之间究竟如何传递角动量。在新研究中，阿尔伯塔大学物理学博士生胡凤章（Huifeng Zhang）和教授马修·丹伯里（Mathieu Dumberry）提出了一个关键机制：引力扭矩。
“内核并非完美的球体，它的形状略有扁平或不均匀。当内核的旋转速度发生微小变化时，它就会与地幔中密度分布不均匀的区域产生引力相互作用。”丹伯里在接受阿尔伯塔大学官网采访时解释道。这种引力拉扯会直接改变地幔的旋转速度，从而造成日长的波动。该研究发表于2026年9月23日的《自然》期刊，DOI: 10.1038/s41586-026-10999-2。
核心边界上的“拔河比赛”
除了引力扭矩，地核与地幔的交界处还存在另一种力——核心-地幔边界扭矩。这种力由摩擦和电磁拖曳产生，会抵抗引力扭矩的拉扯。研究者指出，真实观测到的日长波动幅度，正是这两种力量动态平衡的结果。
下表总结了两种力对地球自转的影响特征：
| 力矩类型 | 作用机制 | 对日长的影响 | 时间尺度 |
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| 引力扭矩 | 内核旋转变化→引力拉扯地幔 | 促进日长变化（增大波动） | 数十年 |
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| 核心-地幔边界扭矩 | 电磁摩擦阻力 | 抑制日长变化（稳定波动） | 数十年 |
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根据研究，当引力扭矩占主导时，地幔加速或减速更为明显；当边界扭矩增强时，波动则被“刹车”限制。
内核比想象中更“活跃”
这项研究不仅解释了日长波动的成因，还揭示出地球内核可能比以往认为的更加动态。论文指出，内核似乎在约10年的时间尺度上发生“黏性变形”（viscous deformation）。胡凤章表示：“虽然内核是固体的，但它在数十年时间尺度上会缓慢改变形状，以适应外部的力和压力变化。这意味着地球最深处的部分并非静止不动，而是在持续演化。”
这一发现挑战了传统观点中“固态内核像铁球一样稳定”的认知，为理解地球内部动力学提供了全新视角。据ScienceDaily报道，该研究还与其他近期发现相呼应——例如2025年2月发表的研究显示，地球内核正在经历结构转变。
日长变化对现实世界的影响
虽然毫秒级的波动对日常生活几乎无感，但对依赖超高精度时间同步的系统至关重要。全球定位系统（GPS）、卫星轨道计算、天体导航以及引力波探测等领域，都需要将地球自转的细微变化纳入校正模型。国际地球自转服务（IERS）会定期公布“闰秒”调整——正是因为这些累积的微小变化。
阿尔伯塔大学的研究团队强调，新模型有助于更准确地预测未来数十年的日长波动趋势，为天文计时提供更可靠的理论基础。
FAQ
Q1: 一天的长度会变化多少？
A1: 根据长期观测，一天的长度通常会发生2至3毫秒的变化。例如，1970年代的一天比1990年代的一天平均长了约2.5毫秒。这种变化在地质时间尺度上还会更大，但本研究聚焦的是数十年尺度的波动。
Q2: 这个发现有什么实际用途？
A2: 改进对地球自转的预测模型，帮助提高卫星导航、深空探测和精密授时的精度。此外，它还能让科学家更深入地理解地球内部结构和动力学过程，例如内核与地幔的物质交换和热对流模式。
总结与展望
从一颗固态铁球到一片缓慢变形的“黏性”世界，地球内核的真相正逐渐浮出水面。阿尔伯塔大学团队的引力扭矩模型为日长变化这一百年谜题提供了最有力的解释。未来，通过更密集的地震波监测和地磁场观测，科学家有望进一步量化内核的变形速率，甚至预测下一个十年中一天将“变长”还是“变短”。
