正文 第18章 認識不可缺少的配角——地球(5)(2 / 2)

如果我們假定日長是常數,則可精確計算出在某個指定日食發生的時候,地球自轉運動進行到什麼程度,即使2000年前發生的也可以算。當然,地球的自轉位置隻由一天的時間給出;在某些情況裏,古代日食觀測者精確地記載下這些時間。天文學家發現古人所記錄下來的時刻,要比根據日長為常數所預計的時間約早3小時。

最簡單的解釋是地球自轉正在減慢,所以過去2000年來,地球自轉的平均速率比現在的速度要大些。為了解釋3小時的累積效應,我們必須假定在每1世紀當中日長增加0.0016秒。

如果我們把這個減慢數字應用到很長的時間跨度上,比如回到地質學家測定約為3.5億年以前的泥盆紀,則一天的長度可能隻有22.45小時;因此每年應有更多的天數,它等於24除以22.45即1.07——每年超出7%,總數為每年多24天。因此我們預料泥盆紀的一年必定為389天左右。

科學家用在巴哈馬群島找到的珊瑚的生長環檢驗了這個預計。他們發現現代珊瑚每年約生長360個環,而在泥盆紀珊瑚化石中這樣的環約生長400個。如果像研究人員所認為的那樣,每個環相當於一天的生長,這可能證明泥盆紀的一天比現在的一天短少粗略地預計的那個數量。

衛星拍攝的巴哈馬群島地球自轉減慢下來的原因被認為是由於潮汐摩擦所引起的。當潮汐的隆起部分圍繞地球滾動時,它與海底和陸地的摩擦阻止著潮汐流。摩擦力施加在地球上,減低地球的自轉速率。因為摩擦生熱,它最後作為輻射散失到空間中,所述能量永遠消失掉,它不能回到原處複原成地球的自轉運動。因此潮汐摩擦是不可逆現象的例子是一個演化現象。附帶的一個效應是月球得到了地球失去的角動量,這時它緩慢地離開地球。

到現在為止我們處理了2種不同類型的變化:周期的和演化的。許多自然現象是周期性的。海洋、晝夜、潮汐和天氣圖形都是自然界中周期性的現象,它們至少是以大約可以預計的方式一再重複。

另一些現象,比如太陽輻射連續不斷地衰變成紅外輻射以及地球自轉的減慢下來,不是周期的而是演化性的,其性質是自然界明顯地正在演變成為一個完全新的不同狀態。在地球自轉因潮汐而減慢的情況下我們看到,這個減慢的估計值和根據2000多年的日食測量以及3.5億年的珊瑚測量所得到的結果近於相同。

這個事實意味著潮汐減慢是演化的,而不是周期性的;這個效應是長時期時間上的積累,而不是周期性地自身重複。因為這一機製涉及摩擦,它基本上是一條單行道,當地球的自轉能消耗掉,變成熱因而最後成為紅外輻射時,沒有辦法將能量又轉變回到自轉能。這就需要引起注意一件事,即太空可以無止境地吸收輻射而來的能量,卻從來也不送回去。

宇宙的這個性質對於演化的發生似乎是需要的。關於生物,我們知道生命需要源源不斷的能來維持它。特別是植物,它要吸收陽光並發出紅外輻射來排除它多餘的熱,紅外輻射最後散失在太空深處。如果宇宙像吸收紅外線一樣也輻射紅外線,則天空在光譜的紅外波段是明亮的,這將使植物沒有辦法排除多餘的熱,能量不久將停止,從而所有生物將會死亡。