月球正在远离地球,这使得白天变长了

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有时候,我们希望白天有更长的时间来适应我们繁忙的日程安排。根据一项具有里程碑意义的研究,大约14亿年前地球上的一天相当于18个小时。当月亮慢慢地离开地球时,它对地球绕地轴旋转的影响正在减弱,从而使白昼延长。

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威斯康辛大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的地球科学教授、《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上发表的这项新研究的合著者史蒂芬•迈耶斯(Stephen Meyers)解释说,随着月球的移动,地球就像一个旋转的花样滑冰运动员,当他们张开双臂时,速度就会减慢。

每年,月亮都会以每年3.78厘米(1.48英寸)的速度远离地球,和指甲生长的速度差不多。月球缓慢离开地球主要是由于地球潮汐的作用。

如果没有月亮,地球会减速到不稳定的程度,但这需要数十亿年的时间,而且可能永远都不会发生。

科学家们相信,当地球和月球在大约45亿年前刚刚形成时,白天只有5个小时。随着卫星漂离地球越来越远,白天变得越来越长,这一点可以从一些生物的化石记录中找到。例如,珊瑚的每日生长带记录了古代每年发生的天数。据估计,每45亿年,一天的时间将以19小时的速度增长。

现在,使用一种新的方法,迈尔斯和他的同事们能够设计出一种新的方法来计算月球对地球的影响。

研究人员的统计方法将天文学和地质数据结合起来,以便对地球的地质过去进行逆向工程。科学家称这种方法为天体年代学。

迈耶斯说:“我们的雄心之一是利用天文年表来记录最遥远的过去,以发展非常古老的地质时间尺度。”“我们希望能够以一种类似于我们研究现代地质过程的方式研究数十亿年前的岩石。”

地球自转的变化被称为Milankovitch循环,它们决定了阳光在地球上的分布位置,这也决定了地球的气候节律。这些变化记录在岩石记录中,从理论上讲,可以追溯到地球过去的十亿年前。

挑战在于,地球的行为,如绕地轴的运动,不仅取决于地球和月球引力之间的拔河,还取决于太阳和其他行星的影响。即使是微小的影响,也能在数百万年的时间里达到相当大的比例。所以,越早的时间你试图去窥探,结论就越不可靠。

为了找到一种更好的方法来解释我们的行星邻居的运动,迈耶斯与哥伦比亚大学拉蒙特研究教授阿尔贝托·马尔因弗诺(Alberto Malinverno)合作,将一种旨在处理不确定性的统计学方法——时间选择(TimeOpt)——与天文学理论、地质数据和一种复杂的统计学方法——贝叶斯反演结合起来。

这一新方法被称为TimeOptMCMC,在从两个地点采集的岩石样本上进行了测试:一个是中国北方的14亿年前的夏马岭组,另一个是华维斯岭5500万年前的记录。

通过这种方法,迈耶斯和他的同事们评估了地球自转轴在最近和早期的变化,同时也解决了不确定性。这就是他们如何确定一天的长度,以及不同时期地球和月球之间的距离。

研究年代方法之前审查小组拉蒙特-多尔蒂,雇了一个岩层在亚利桑那州评估地球s轨道的波动从近圆形到椭圆形405000年的周期。在其他地方,在新西兰研究人员与迈耶斯紧密合作研究地球s轨道和围绕它的轴旋转的变化影响海洋生物的进化和灭绝周期称为graptoloids,回到了4.5亿年前。

地质记录是一个早期太阳系的天文台,迈耶斯说。我们看它的跳动节奏,保存在岩石和生活的历史。

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