日本地震改變地球質量分布一天縮短1.8微秒

目前公認的地球質量為5.98×10E24 kg，這是根據萬有引力定律測定的。地球質量的確定提供了測定其他天體質量的依據。從地球的質量可得出地球的平均密度為5.52g/cm3。第一個稱量地球的人是卡文迪許。他測量地球的密度是從求牛頓的萬有引力定律中的常數著手，再推算出地球密度。他的指導思想極其簡單，用兩個大鉛球使它們接近兩個小球。從懸掛小球的金屬絲的扭轉角度，測出這些球之間的相互引力。根據萬有引力定律，可求出常數G。根據卡文迪許的多次實驗，測算出地球的平均密度是水密度的5.481倍（現在的數值為5.517，誤差為0.65253%左右），并確定了萬有引力常數（他測得的引力常數G是(6.754±0.041)×10N·m²/kg²，這個值同現代值(6.6732±0.0031)×10N·m²/kg²，相差無幾，計算出了地球的質量。

3月11日發生在日本的特大地震造成了地球上的一天長度發生變化，并改變了地球的整體質量分布。

根據最新的數據分析，這場里氏9.0級特大地震加快了地球自轉，從而縮短了一天的長度。根據美國宇航局噴氣推進實驗室的地球物理學家理查德·格羅斯(Richard Gross)的估算，縮短的幅度大約是1.8微秒。

考慮到此次地震對地球內部的整體質量分布造成何種影響，格羅斯之前的計算值是大約1.6微秒，不過他后來根據最新的資料進行了修正。1微秒等于100萬分之一秒。

他說：“通過改變地球內部的質量分布，日本大地震導致地球自轉加速，從而縮短了一天的長度，幅度約為1.8微秒。”當然，隨著更新的進一步的數據匯總過來，或許還會有更新的修正。

這種情況很像是花樣滑冰的運動員在做旋轉動作時收緊自己的雙臂，從而加快旋轉速度。在地震中，地球質量的分布越向赤道地區集中，地球就會轉的越快。

地球上的一天長度約為24小時，或86400秒。但由于地球質量分布發生的季節性變化，這一長度是存在輕微差異的。在一年當中，其長度存在大約1毫秒，或1000微秒的差異。這種差異有諸多原因，比如不同季節大氣中高空噴流的分布就很不一樣，這就會影響地球質量的分布。

根據初步的資料分析，美國地質調查局的肯尼斯·霍達特(Kenneth Hudnut)計算出此次日本地震使本州島平移了8英尺(2.4米)，并使地球形狀軸(figure axis)改變近17厘米。

地球的形狀軸和自轉軸是不同的概念。自轉軸是地球圍繞其轉動的軸，而形狀軸則是以地球質量分布為參考的軸，圍繞該軸，地球質量呈現對稱分布。

格羅斯說：“這種形狀軸的改變可能會導致地球在自轉過程中發生與以往不一樣的晃動，但不會改變地球的自轉軸空間指向。能改變地球自轉軸指向的只有外部引力作用，因此只有太陽、月球或其他行星這樣的天體能辦到。”

這并非第一次由于大地震而導致地球一天的時常發生變化。在過去，強震也曾導致一天的時長發生改變。去年發生在智利的里氏8.8級強震導致地球自轉加速，一天的時長縮短1.26微秒，而2004年蘇門答臘島附近海域的9.1級地震則使一天的時長縮短了6.8微秒。另外，此次日本地震的后果還不會這么快結束。其不斷發生的余震可能還會輕微的改變一天的時長。

根據美國地質調查局的數據，此次日本9.0級地震是該國有史以來最強的地震，也是人類自1900年有記錄以來的第四大地震。其震中位于東京東北373公里的洋面，距離仙臺市約130公里。地震引發了強烈海嘯，橫掃整個東北地區海岸。主震后已經記錄到至少20次6.0級以上的強烈余震。

“理論上來說，任何改變地球質量分布的事情都會改變一天的長度，”格羅斯說。“因此盡管震級較小，但是這些余震同樣會對地球的一天時長產生影響。但由于這些余震相對規模較小，其所造成的影響也就更小。”