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7月1日に挿入される「うるう秒」とは? 1日の長さは,実は日々変化している

2012年7月1日,3年半ぶりにうるう秒の調整が行われる。午前8時59分59秒のあとに,「8時59分60秒」が挿入され,この日は1秒長くなる。うるう年は4年に1度と決まっているが,うるう秒は不定期だ。1日の長さは,季節によって増減したり,地震で変化したりと比較的はげしく変動しているという。1日の長さはどんな要因で,どのようにかわるのだろうか。

 地球は約24時間で1回転する。うるう秒の調整は,この地球の自転に基づく時刻と,高精度の原子時計に基づく時刻とのずれを0.9秒の範囲内におさめる目的で実施される。調整された時刻が世界の標準時(協定世界時)として使われる。うるう秒の実施は,国際機関(IERS)が決定して,世界でいっせいに行われる。

■ 1日の長さは徐々に長くなっている
 地球の自転の速度は,何億年という長いスケールで見ると,徐々に遅くなっている。地球が誕生したころ,自転の周期(1日の長さ)は5時間程度だったとされている。回転が遅くなっている原因は,主に「潮汐摩擦」によると考えられている。潮汐摩擦とは,潮の満ち引きによって海水と海底の間におきる摩擦をさす。この摩擦が地球の自転にブレーキをかけているのだ。

 しかし自転の速度は,一定の割合で遅くなっているわけではない。短いスケールで見ると,遅くなったり早くなったりをくりかえしている。1日の長さは日々ちがうのだ。それはなぜだろうか。

■ 風や海流の動きが1日の長さをかえる
 地球の表面はかたい岩盤「地殻」でおおわれ,その下には「マントル」が存在する。この固体の地殻とマントルが回転することが自転である。地殻の上には大気や海流が循環し,マントルの下には対流する「核」(外核)が存在する。これらの流れが地殻やマントルと相互作用することで自転の速度がかわるのだという。

 たとえば,自転とは逆向きに強い風がふいて山(地殻)にぶつかると,自転速度が遅くなる。流れる核とマントルの間におきる摩擦によって自転速度が遅くなるといったぐあいだ。

 風や海流などの影響のため,自転の速度は,季節によっても変化する。7月ごろに最も速度が速く(1日が短く)なり,4月や11月ごろに最も遅く(1日の長さは長く)なるという。

■ 巨大地震の発生でも1日の長さはかわる
 ほかにも1日の長さが変化する要因はある。2011年3月,NASA(アメリカ航空宇宙局)の研究者が,東北地方太平洋沖地震の影響で100万分の1.8秒(1.8マイクロ秒),自転の速度が速くなったとする計算結果を発表した。

 なぜ地震で速度がかわるのか。測地学が専門の京都大学の福田洋一教授は「地震によって地球の質量分布がかわると,自転速度が変化するのです」と解説する。地震で岩盤がずれると,地球の質量の分布が微妙に変化するのだ。

 フィギュアスケート選手の動きを例に考えてみよう。選手が回転するとき,腕を体にひきよせると回転が速くなり,腕を水平にのばすと回転が遅くなる。体と腕の距離で速度がかわるのだ。同様に,地震や海流などによって地球の質量分布が変化すると,自転速度に影響するのである。

 自転の速度(1日の長さ)は,地球規模でこれらの現象が複雑に影響をあたえ,変化している。そのため,「1日の長さを将来にわたって予測するのは,今の技術では不可能でしょう」(福田教授)。将来,うるう秒の調整がいつ必要になるのかはだれにもわからないのである。

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