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地球の自転のふらつき†

地球の自転は時計よりも正確！？
- 1956年までは地球の自転に時計を合わせていました。
水晶時計の登場により、時計が正確になると、
- 地球の自転がミリ秒レベルではふらついていることが判明しました。
- 短期的には大気の影響により複雑に変動します。
  - 短期間では他の天体からの影響は無視できますので、角運動量保存則が成り立ちます。
  - つまり、大気が地球をめぐる角運動量と地球の自転による角運動量の合計は一定であり、大気の持つ角運動量の変化が、大気と地面の摩擦を通して地球の自転変動に跳ね返ることになります。
  - 大気の動きを正確に予測するのは困難ですから、自転変動の予測も困難になります。
- 長期的には、月の潮汐作用によって地球の自転は減速させられ、1日は長くなります。
  - これは摩擦によりエネルギーが減衰する現象であり、減速度合いを正確に予測するのは困難です。
- これらの中間レベルにも、地球内核の自転や氷河の退行など、さまざまな不規則変動の要因があるようです。
このように、短期的にも長期的にも変動を正確に予測するのは困難ですので、ミリ秒レベルでは地球は時計の代わりにならないということになります。

1日がもっとも短い日†

1日がもっとも短くなる日＝地球がもっとも速く自転する日を定量的に予測することは困難ですが、ざっくりであれば周期性から理解できます。
地球の自転は、
- 大気の持つ角運動量の影響により、夏は速く冬は遅くなります。
- 月が最北や最南にいるときは赤道付近にいるときよりも速くなります。また、月が遠いときは近いときよりも速くなります。
  - 2024年～2025年は赤道面と白道面の傾く方向がそろうことで、より差の大きい変動になっています。昨今の傾向も相まって、2024年07月05日は1.6ミリ秒以上短くなりました。また、2024年の最近・最遠は赤道通過に近い状態であり、1日が長くなるピークには大きなばらつきが見られますが、短くなるピークにはそのようなばらつきは見られません。
  - 2015年は赤道面と白道面の傾く方向が反対で、最近・最遠は赤道通過に近い状態でした。最遠かつ赤道通過と中間距離かつ最北・最南の差は小さく、最近かつ赤道通過で自転が遅くなる＝1日が長くなるピークが大きく目立っています。
- とはいえ、上下の変動は平均をとれば相殺されますし、そもそもミリ秒程度の違いに過ぎません。
以上により、地球がもっとも速く自転する＝1日がもっとも短くなる日は夏の最北・最南ごろ、月が遠くにあればなお、ということになります。

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