地球40多亿年是怎么推算出来的(地球上的一天持续了19个小时)

科学家表明,在乏味或沉闷的十亿年时期,地球的一天长度保持不变。这项研究发表在《自然地球科学》杂志上。

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一天的长度——地球绕自转轴完成一次旋转的时间——并非不变的。在过去,地球上的一天要比现在短得多。大多数模型认为,一天的长度逐渐变化。国际研究团队表明,在近十亿年的时间里,一天的长度几乎保持不变,大约为19个小时。

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传统上,地质学家使用保存有潮间带粉状沉积岩特殊层理的"记录"来评估过去的一天长度。通过计算每月由潮汐引起的沉积层次数,可以确定某个时代的一天有多少小时。但这类记录很少见,而已保存下来的记录常常引起争议。

研究人员采用了一种另类方法——周期地层学。这是一种地质学方法,利用有节奏的沉积岩层来发现米兰科维奇(反映地球轨道和自转变化对气候的影响)的天文周期。研究人员分析了近年来对沉积岩进行的米兰科维奇周期的数据。他们的统计分析指出,在大约10亿年到20亿年前的中期前寒武纪时期,地球日的长度趋于稳定,约为19个小时。

研究人员认为,这种长时间的稳定与月球和太阳两股对立力量的平衡有关。除了与月球引力相关的海洋潮汐外,在地球上还存在与白天大气加热有关的太阳潮汐。

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太阳大气潮汐并不像月球的海洋潮汐那样强烈,但过去情况并非如此。当地球旋转速度更快时,月球的引力要弱得多。月球和太阳的影响相互对立:当月球减缓地球自转速度时,太阳却加速地球自转速度。

“如果在过去这两股对立力量相等,这种潮汐共振将导致地球日的长度停止变化,一段时间内保持恒定,”研究的合著者乌韦·基尔舍尔说。收集到的数据正是显示这种结果:地球日的长度大约稳定在19个小时左右。

研究人员指出,这一日长平台是在早期地球的大气条件经历了显著波动之后出现的,尤其是在大氧化事件中,氧气水平上升并形成臭氧层之前。研究人员认为,这种额外的臭氧可能吸收更多的太阳光,引发太阳潮汐。这足以在一段时间内平衡对立的力量。

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