一千年五白年前的日食记录使科学家能够完善对地球自转变化的测量。对拜占庭帝国历史文件的艰苦审查为科学家们提供了五次日食的时间和地点。结果,虽然与之前的发现一致,但对地球的可变自转率施加了新的、更严格的限制,使我们更好地了解星球是如何随时间做变化。
一天的长度似乎是一个非常可靠、不变的指标。一天有二十四小时;86,400秒。这就是我们所有时钟所计算的,日复一日。这就是我们生活的节奏,但这有点错觉。
我们的地球在脚下和头上各种因素的影响下,转动的速度会变慢和变快。
考虑到长期的趋势,日子正在逐渐拉长。根据化石记录,科学家推断出14亿年前的白天只有18小时长,比7000万年前的今天短了半小时。我们似乎每个世纪都会增加1.8毫秒。
然后是奇怪的六年振荡:科学家们已经发现,地球的日子每六年左右就会发生正负0.2秒的时间变化。
地球自转轴的摆动似乎能够产生异常,就像去年纪录特别短的一天。只是为了不同的东西。
从核心活动到大气阻力,再到月球轨道的扩大,许多因素都会影响地球实际的日常。
我们都将手表设置为可接受的一天长度(世界时,或UT)与由原子钟(地球时间,或TT)精确计算的标准化度量–我们拥有的最准确计时设备–之间的差异是一个被称为ΔT(delta-T)的测量值。
当谈到日食时,ΔT变得非常重要。这是因为太阳和月亮的位置是使用TT计算和预测的,但月亮的阴子将落在一颗在UT下运行的行星上。因此,需要知道两次之间的差异,以便预测从地球上的哪个位置可以看到日食。
但是,它也可以反向工作!如果有准确的日食时间和位置,可以计算出ΔT。科学家们已经能够从中国、欧洲和中东的历史记录中计算出ΔT。
三位科学家现在已经通过拜占庭帝国的历史文献来做同样的事情。
这是为了填补一个重大空白:从公元四世纪到七世纪,日食记录非常稀缺。这是一项繁琐的工作。例如,通常与现代研究相关的细节并未包含在记录中。但是研究人员能够从以前没有分析过的记录中确定五次日食。
虽然这一时期的原始目击证人大部分已经丢失,但后人记录的引文、翻译等提供了有价值的信息。除了可靠的位置和时间信息外,我们还需要确认日全食:白天的黑暗达到天空中出现星星的程度。我们能够确定在东地中海地区,4至7世纪的五次日全食可能的时间和位置,分别是公元346、418、484、601和693年。
很大程度上,团队能够从这些结果中得出的ΔT值与之前的估计是一致。
不过,也有使人意外的情况。根据对公元418年7月19日发生的日食的描述,研究人员确定了日全食的观测地点为君士坦丁堡。
当狄奥多西(皇帝狄奥多西二世)进入青春期时,在7月19日第8个小时左右,太阳被完全遮蔽,以至于出现了星星。
我们的新ΔT数据填补了一个相当大的空白,表明5世纪的ΔT幅度应该向上修正,而6世纪和7世纪的ΔT幅度应该向下修正。
尽管这些调整可能看起来很小,但它们具有相当大的影响。它们对地球自转在世纪时间尺度上的可变性施加了更严格的限制,并可能为未来对其他地球物理现象的研究提供信息,例如模拟行星内部和长期海平面变化。
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