Forskere registrerer noget, der ikke er sket i millioner af år
I hverdagen mærker du ingenting – men ekstremt præcise målinger afslører, at længden af en dag langsomt forskydes. Årsagen er hverken månen eller mystiske kosmiske kræfter. Det handler om, hvad klimaet og iskapperne gør ved vores planet.
Hvordan smeltende iskapper skruer på Jordens rotationshastighed
Jorden har roteret om sin egen akse i milliarder af år. Den rotation føles stabil og pålidelig. Alligevel ændrer hastigheden sig ganske subtilt – og især nu, hvor klimaet opvarmes med hidtil uset fart.
Nøglen ligger ved polerne. Når iskapperne på Grønland og Antarktis smelter, strømmer enorme mængder smeltevand ud i verdenshavene. Det vand fordeler sig ikke pænt ved polerne, men spreder sig over alle have og bevæger sig primært mod lavere breddegrader – altså mod ækvator.
Det ændrer Jordens massefordeling. Planeten bliver, sagt enkelt, lidt mere udbulet omkring midten. Det har direkte konsekvenser for rotationen. En velkendt sammenligning: en kunstskøjteløber i en pirouette. Trækker hun armene ind, drejer hun hurtigere. Strækker hun dem ud, falder hastigheden. Jordens system følger den samme naturlov – mere masse længere fra aksen betyder lavere omdrejningshastighed.
Den accelererede issmeltning forskyderså meget masse mod ækvator, at Jordens rotation påviseligt bremses.
Denne proces har stået på siden den sidste istid, men den nuværende hastighed, hvormed is forsvinder og vand omfordeles, er enestående. År for år tilføres der milliarder af tons ekstra ferskvand til oceanerne. Præcisionssatellitter dokumenterer, at tyngdekraftsfordelingen ændrer sig målbart, og at Jordens kugleform langsomt forskydes.
En forandring, der ikke er set i 3,6 millioner år
For at forstå, hvor usædvanligt dette er, gik forskere fra Universitetet i Wien og ETH Zürich tilbage i tiden. Ikke blot et par hundrede eller tusinde år, men 3,6 millioner år – helt tilbage til det sene Pliocæn.
De benyttede fossile rester af bittesmå havbeboere: bentiske foraminiferer. Disse encellede organismer bygger kalkskaller, som efter deres død synker til havbunden. I skallerne er der gemt information om tidligere klimatiske forhold og subtile variationer i Jordens bane- og rotationsparametre.
Ved at koble disse data til astronomiske modeller kunne forskerne estimere, hvordan dagnens varighed varierede i fortiden. Resultatet er bemærkelsesværdigt: i øjeblikket forlænges dagen med cirka 1,33 millisekund per århundrede. Det lyder ubetydeligt, men i geologiske termer er det påfaldende hurtigt.
Ifølge undersøgelsen er det nuværende tempo for forlængelse af dagen højere end under alle naturlige klimaudsving i de 3,6 millioner år. Selv under tidligere varme perioder, hvor store iskapper smeltedenaturligt, gik det ikke så stærkt som nu.
Dagene bliver nu cirka to gange så hurtigt længere som under de mest intense naturlige optøningsfaser i den nære geologiske fortid.
Hvis udledningen af drivhusgasser forbliver på det nuværende niveau, forventer forskerne, at processen intensiveres yderligere. Inden udgangen af dette århundrede kan forlængelsen af dagen per århundrede fordobles. Det ville gøre klimaforandringer til en vigtigere faktor for rotationen end månens tidevandspåvirkning, der normalt sætter tempoet.
Hvorfor et par millisekunder kan bringe vores teknologi ud af kurs
Du taber ikke søvnen over, at en dag om hundrede år er en brøkdel af et millisekund længere. Men adskillige teknologier er afhængige af præcis den slags præcision – og de systemer, der arbejder med nøjagtige tidssignaler, mærker det allerede.
GPS og navigation: position hænger på perfekt timing
En GPS-modtager i din telefon eller bil bestemmer din placering ved at måle forskel i ankomsttid på signaler fra flere satellitter. Disse satellitter bruger ekstremt præcise atomure. En minimal tidsforskel giver allerede en afvigelse på flere meter.
Når Jordens rotation ændrer sig, ændres forholdet mellem den officielle tid – defineret af atomure – og planetens faktiske omdrejning. Lokale tidszoner, navigation og satellitbaner er alle koblet til antagelser om Jordens rotation. Forskere overvåger løbende disse ændringer og indarbejder korrektioner i navigationssystemerne, men det kræver stadigt mere komplekse modeller.
Satellitter i et glidende referencesystem
Rumfartsagenturer og kommercielle satellitoperatører beregner baner og manøvrer ud fra Jordens tyngdekraftsfordeling og rotation. Når masse forskydes og planeten roterer lidt langsommere, ændrer det det referencesystem, som satelliterne bevæger sig i.
Missionsplanlæggere skal derfor beregne og justere hyppigere. For videnskabelige satellitter – der måler minimale variationer i tyngdekraft, havniveau eller atmosfære – kan selv en lille regnefejl på sigt få store konsekvenser for datapålideligheden.
Atomtid og skudsekunder under pres
Siden 1972 har tidsinstitutter af og til tilføjet et skudsekund til den officielle verdenstid. Det ekstra sekund korrigerer forskellen mellem de ekstremt stabile atomure og Jordens lidt ujævne rotation.
Hvis rotationen ændrer sig på en uregelmæssig måde på grund af klimaforandringer, bliver det sværere at forudsige, hvornår et skudsekund er nødvendigt. Internationale tidsorganisationer har i årevis debatteret, om de overhovedet skal fortsætte med systemet, fordi stadig mere digital infrastruktur er sårbar over for uventede ekstra sekunder.
Selv små afvigelser i Jordens rotation tvinger ingeniører verden over til at revidere deres tidsbaser og beregningssystemer.
Hvad der ellers kan forskydes i jordsystemet
Rotationsbremsen er blot ét udtryk for et større billede: den samlede massefordeling af vand, is og bjergarter på Jorden omfordeles. Det kan have konsekvenser for andre dele af jordsystemet.
- Magnetfelt: ændringer i rotation og massefordeling kan påvirke strømningerne i den flydende ydre kerne, hvor magnetfeltet opstår.
- Dybe havstrømme: tyngdekraftsfeltes form er medbestemmende for dybhavsstrømmenes forløb, som igen påvirker klimaet og kulstofsoplagringen.
- Jordaksens stabilitet: når masse forskydes, forskydes også det såkaldte inertimoment, hvilket kan føre til langsomme variationer i jordaksens orientering.
Forskere anvender nu kombinerede datasæt fra satellitter, havbøjer, tyngdekraftsmålinger og geologiske arkiver for at kortlægge, hvordan disse processer hænger sammen. Undersøgelsen af dagenes forlængelse udgør et puslespilsbrik, der pludselig er blevet meget klarere.
Derfor rækker denne historie langt ud over en kuriositet
For de fleste føles en forlængelse på 1,33 millisekund per århundrede som en detalje, man sagtens kan overse. Men fænomenet viser med stor tydelighed, hvor dybt menneskelig aktivitet griber ind i et tilsyneladende stabilt system.
Klimaforandringer diskuteres normalt i termer som temperatur, nedbør og havniveau. Dette emne berører noget mere grundlæggende: selve den måde, vores planet roterer på. Det gør det håndgribeligt, at afbrænding af fossile brændstoffer og storstilet arealanvendelse ikke kun forandrer livet ved overfladen, men også de fysiske egenskaber ved hele jordkloden.
For ingeniører, dataforskere og designere af satellitsystemer betyder det, at de skal tage højde for langsomme tendenser, der tidligere trygt kunne ignoreres. Software til navigation, finansiel handel og telekommunikation hviler alle på de samme tids- og positionsnetværk. En algoritme, der allerede nu indbygger margener for variationer i Jordens rotation, forebygger fremtidige fejl og nedbrud.
For den brede offentlighed hjælper denne historie til at se begrebet "klimaindvirkning" med nye øjne. Det er ikke kun koralrev, gletsjere og landbrugsarealer, der er under pres – selv længden af vores dag forskydes i takt med udledningsgraferne. Det er ikke et dommedagsscenarie, men det er et klart signal om, at de fysiske rammer, vi lever inden for, er langt mindre faste, end de ser ud til.
