地球一天长度的变化

在不少人的认知中，地球自转一周就是一天，地球上的一天就是24小时。但事实并非如此，严格来说，地球上每一天的长度都存在些微差异。

英国《皇家学会数学与物理学分会学报》的一份报告指出，在过去的27个世纪里，每一天的时长都在增加，每世纪的日长增幅约为1.8毫秒。根据之前的预估，地球每日时长的增幅约为2.3毫秒，也就是说每520万年日长就会增加1分钟。虽然这些数据只是大致推测，但也说明地球自转的动力并非恒定不变。

20世纪之前，人们曾认为地球自转如同精准的时钟一样，旋转速度恒定。在天文学上，这种以地球自转为基础的时间计量系统被称为“世界时”。随着科技的飞速发展，观测技术在20世纪取得了巨大进步，观测精度也不断提高，据此天文学家确认了地球自转速度并非恒定，而是不均匀的，世界时的传统概念被打破。

通过进一步研究，人们发现地球自转速度的变化共分为三种：长期变慢、不规则变化和周期变化。长期变慢是指每世纪的日长都在增加，增幅大约为1至2毫秒；不规则变化是指地球自转速度保持着长期减缓的趋势，但短期内转速时快时慢；周期性变化分为很多种，比如由太阳的潮汐作用引起的季节性变化、月球的潮汐作用引起的一个月或半个月的短周期性变化等。

地球绕太阳公转一周是一年，由于地球绕太阳的轨道不会改变，因此地球上一年的时长是基本不变的。但是有很多因素会影响地球自转的速度，比如月球潮汐力、地球两极冰盖消减对地球形状的改变、地幔和地核之间的电磁交互作用以及海平面的改变等。鉴于地球自转速度的不均匀，世界时系统无法准确地计量时间。1960年，历书时系统取代了世界时系统，以地球公转运动周期(回归年)为基准，定义回归年长度(365.2422日)的1／31556925.9747为1秒，称为历书秒，86400历书秒为1天。1967年，国际计量委员会又决定以原子时系统取代历书时系统，使得时间计量更为均匀。

虽然历书时、原子时系统要比世界时系统更为稳定，但人们的生活规律终究需要纳入与昼夜变化规律相关的世界时系统。而世界时系统与历书时、原子时系统存在着时间长度差，并且在长期累积后差距会越来越大。为了解决这一矛盾，国际计量局统一规定，自1972年起，在每年年底或年中，对世界时增加或减去1秒，以平衡因地球自转不均匀性所造成的日常变化，称为闰秒，由原子钟算出。如果世界时的时刻落后于原子时，则需要添加闰秒，以保证世界时系统与原子时系统时刻差异维持在1秒以内。