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如果地球自轉(zhuǎn)速度變慢時(shí)間就會變快?

假如地球的自轉(zhuǎn)速度變慢十倍,就意味著白晝和黑夜的時(shí)長都變長了十倍,一天成為了240個(gè)小時(shí),每過1天就相當(dāng)于目前過了10天 。因此如果以“天”為單位來考慮的話,的確可以認(rèn)為時(shí)間變慢了十倍 。除外,無論以年、月還是小時(shí)為單位來考慮都不行 。
因?yàn)槟晔前凑盏厍蚬D(zhuǎn)來計(jì)算的;月是按照月球公轉(zhuǎn)周期來計(jì)算的;小時(shí)則純粹是人為制定的,都與地球自轉(zhuǎn)周期無關(guān) 。
不過,我總覺得你想問的好像不是這個(gè),而是在《狹義相對論》中的“時(shí)間膨脹效應(yīng)”下,時(shí)間的流速會不會由于地球轉(zhuǎn)速降低而變慢,是嗎?
假如是的話,我可以明確地告訴你:你把速度和時(shí)間的關(guān)系搞反了——速度越快時(shí)間就越慢 。假如地球的自轉(zhuǎn)速度變慢十倍,時(shí)間只會相應(yīng)地變快,但也絕不可能因此而變快十倍,而是其差異幾乎可以忽略不計(jì) 。
事實(shí)上,在地球自轉(zhuǎn)的過程中,位于不同緯度的地點(diǎn),線速度本來就是不一致的——這一點(diǎn)應(yīng)該不難想到,畢竟地球是球狀的,赤道地區(qū)的周長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于南北兩極,同樣以15°/小時(shí)的平均角速度在旋轉(zhuǎn),赤道部分的線速度自然大于靠近兩極的地方 。

如果地球自轉(zhuǎn)速度變慢時(shí)間就會變快?


地球赤道的線速度為1670公里/小時(shí),而兩極最極端部分的線速度為0,相差何止10倍?倘若時(shí)間流速會因此而相差10倍,那么假如某個(gè)極地考察隊(duì)去南極停留1年,居住在赤道部分的人才只過了1個(gè)多月,這簡直就是聞所未聞的事情,不是么?
但盡管如此,赤道的時(shí)間的確比兩極流逝得更慢,只不過這種微弱的差異需要精度極高的計(jì)時(shí)器才能察覺出來——假如我們把兩臺銫原子鐘分別放在赤道和南極進(jìn)行測試,經(jīng)過一段時(shí)間譬如1年之后,就會發(fā)現(xiàn)赤道的鐘比南極的鐘走時(shí)更慢一些 。
至于具體慢多少我無法給出答案,因?yàn)橛?jì)算非常復(fù)雜 。但不需要計(jì)算也能知道絕不會大到需要以“倍”來衡量——事實(shí)恰恰相反,差異小到最多只能以“納秒”來計(jì)算 。
換言之,哪怕用1年來進(jìn)行測試,赤道的時(shí)間也最多只會比南北極慢幾千或幾萬納秒,而1秒=1000000000納秒,可見這種時(shí)間差異即便存在,于人類而言也沒有任何意義 。
如果地球自轉(zhuǎn)速度變慢時(shí)間就會變快?


你可以通過上面這張動(dòng)圖品一下兩極和赤道的線速度差異,細(xì)品 。
值得一提的是,或許沒有人在赤道和南北極做過時(shí)間膨脹效應(yīng)的檢驗(yàn),但的確有人通過其他方式進(jìn)行過相關(guān)測試 。
1971年10月,美國海軍天文臺(USNO)的物理學(xué)家喬·哈菲爾(Joseph·Hafele)和理查·基廷(Richard·Keating)帶著四臺小型銫原子鐘乘坐客機(jī)進(jìn)行了兩次環(huán)球旅行,目的就是為了檢驗(yàn)在客機(jī)的速度及高度的影響下,時(shí)間膨脹效應(yīng)是否與相對論的計(jì)算結(jié)果相吻合 。
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是,在飛行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同及相反的兩種情況下,時(shí)間的差異也有所不同——向東飛行時(shí),在41.2小時(shí)內(nèi),時(shí)間流速慢了59納秒;向西飛行時(shí),在48.6小時(shí)內(nèi),時(shí)間流速則快了273納秒 。
如果地球自轉(zhuǎn)速度變慢時(shí)間就會變快?


這兩個(gè)數(shù)據(jù)是同時(shí)受到速度及引力影響所產(chǎn)生的綜合值,上面圖表中的“Gravitational”就是引力所產(chǎn)生的影響,它會導(dǎo)致飛機(jī)上的時(shí)間比地面稍快一些,因?yàn)榈孛娴囊?qiáng)度比高空更大,而引力越大時(shí)間流速會變得越慢 。
向西和向東飛行的時(shí)間差異比較大,是地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的——由于地球自西向東自轉(zhuǎn),于是只有向東飛行時(shí),飛機(jī)速度才會快于赤道的線速度;而向西飛行時(shí),飛機(jī)速度實(shí)際上會慢于赤道的線速度 。

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