如果地球的自传速度变慢十倍,地球上的时间会不会变慢十倍?

稿件来源:https://www.wukong.com/answer/6774188415261868295/

假如地球的自转速度变慢十倍,就意味着白昼和黑夜的时长都变长了十倍,一天成为了240个小时,每过1天就相当于目前过了10天。因此如果以“天”为单位来考虑的话,的确可以认为时间变慢了十倍。除外,无论以年、月还是小时为单位来考虑都不行。

因为年是按照地球公转来计算的;月是按照月球公转周期来计算的;小时则纯粹是人为制定的,都与地球自转周期无关。

不过,我总觉得你想问的好像不是这个,而是在《狭义相对论》中的“时间膨胀效应”下,时间的流速会不会由于地球转速降低而变慢,是吗?

假如是的话,我可以明确地告诉你:你把速度和时间的关系搞反了——速度越快时间就越慢。假如地球的自转速度变慢十倍,时间只会相应地变快,但也绝不可能因此而变快十倍,而是其差异几乎可以忽略不计。

事实上,在地球自转的过程中,位于不同纬度的地点,线速度本来就是不一致的——这一点应该不难想到,毕竟地球是球状的,赤道地区的周长远远大于南北两极,同样以15°/小时的平均角速度在旋转,赤道部分的线速度自然大于靠近两极的地方。

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地球赤道的线速度为1670公里/小时,而两极最极端部分的线速度为0,相差何止10倍?倘若时间流速会因此而相差10倍,那么假如某个极地考察队去南极停留1年,居住在赤道部分的人才只过了1个多月,这简直就是闻所未闻的事情,不是么?

但尽管如此,赤道的时间的确比两极流逝得更慢,只不过这种微弱的差异需要精度极高的计时器才能察觉出来——假如我们把两台铯原子钟分别放在赤道和南极进行测试,经过一段时间譬如1年之后,就会发现赤道的钟比南极的钟走时更慢一些。

至于具体慢多少我无法给出答案,因为计算非常复杂。但不需要计算也能知道绝不会大到需要以“倍”来衡量——事实恰恰相反,差异小到最多只能以“纳秒”来计算。

换言之,哪怕用1年来进行测试,赤道的时间也最多只会比南北极慢几千或几万纳秒,而1秒=1000000000纳秒,可见这种时间差异即便存在,于人类而言也没有任何意义。

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你可以通过上面这张动图品一下两极和赤道的线速度差异,细品。

值得一提的是,或许没有人在赤道和南北极做过时间膨胀效应的检验,但的确有人通过其他方式进行过相关测试。

1971年10月,美国海军天文台(USNO)的物理学家乔·哈菲尔(Joseph·Hafele)和理查·基廷(Richard·Keating)带着四台小型铯原子钟乘坐客机进行了两次环球旅行,目的就是为了检验在客机的速度及高度的影响下,时间膨胀效应是否与相对论的计算结果相吻合。

实验的结果是,在飞行方向与地球自转方向相同及相反的两种情况下,时间的差异也有所不同——向东飞行时,在41.2小时内,时间流速慢了59纳秒;向西飞行时,在48.6小时内,时间流速则快了273纳秒。

fdc3aae286eb这两个数据是同时受到速度及引力影响所产生的综合值,上面图表中的“Gravitational”就是引力所产生的影响,它会导致飞机上的时间比地面稍快一些,因为地面的引力强度比高空更大,而引力越大时间流速会变得越慢。

向西和向东飞行的时间差异比较大,是地球自转导致的——由于地球自西向东自转,于是只有向东飞行时,飞机速度才会快于赤道的线速度;而向西飞行时,飞机速度实际上会慢于赤道的线速度。

如果排除客机飞行所导致的少量误差,这两个数据与相对论的计算结果完全吻合。

这项试验非常著名,其论文被发表在全球最权威的学术期刊——美国科学促进会(AAAS)出版的《Science(科学)》上。这也是人类首次通过实验对时间膨胀效应进行检验,其意义十分重大,对后来的GPS卫星的时间修正提供了极其重要的依据。

同时,它也为你所提出的这个问题提供了参考依据——地球自转速度变慢十倍所导致的各纬度线速度差异,与飞机和地面的速度差异尽管不完全一样,却也差不太多,并不会对时间流逝的速度产生太大的影响。

其实,时间膨胀效应只有在速度接近光速时才会有明显的体现,区区1670公里/小时的赤道线速度无论减慢多少倍,也不会对时间的流速造成任何人类能感知到的影响。

因此你这个问题的答案就是:地球自转速度变慢十倍,时间会略微变快一些,但差异微小到完全可以忽略不计。

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