En forandring du ikke mærker, men videnskaben registrerer tydeligt
Du bemærker det ikke på din arbejdsdag eller cykeltur. Alligevel dokumenterer forskere en forandring, der er enestående på geologisk skala. Det opvarmende klima omfordeler enorme vandmasser, ændrer jordens form og får endda vores tidsmåling til gradvist at miste takten.
Smeltende iskapper bringer jorden ud af balance
Kernen i historien ligger ikke ude i rummet, men i isen. De grønlandske og antarktiske iskapper mister hvert år kolossale mængder masse. Dette smeltevand ender i verdenshavene og bevæger sig fra polerne mod lavere breddegrader.
Den forskydning ændrer fordelingen af jordens vægt. Mere masse havner længere fra rotationsaksen, nemlig i nærheden af ækvator. Planeten svulmer bogstaveligt talt lidt op der, som om en ekstra ring pumpes op rundt om dens midte.
Fysikken bag dette svarer til en kunstskøjteløbers bevægelser:
- med armene tæt langs kroppen drejer hun hurtigt
- strækker hun armene ud, falder hendes rotationshastighed
Jorden fungerer grundlæggende på samme måde. Når massen placeres længere fra rotationsaksen, øges det såkaldte inertimoment. Energibalancen forbliver uændret, og derfor sænkes rotationshastigheden.
Mennesket accelererer en naturlig proces så kraftigt, at jordens rotation nu bremser hurtigere op end under de varmeste perioder i de seneste millioner af år.
En unik afvigelse i 3,6 millioner års jordhistorie
Forskere fra Universitetet i Wien og ETH Zürich har gravet dybt i jordens rotationshistorie. De rekonstruerede cirka 3,6 millioner år med klima- og rotationsdata, fra det sene Pliocæn og frem til i dag.
Det gjorde de ikke med gamle ure, men ved hjælp af fossile mikroorganismer fra havbundssedimenter kaldet benthiske foraminiferer. Deres kalkskaller registrerer subtile ændringer i jordens bane og hældning. Ved at aflæse disse mønstre og kombinere dem med astronomiske modeller kan man beregne, hvor lang en dag var dengang.
Ud af denne puslespilsanalyse tegner der sig en klar tendens. Forskerne beregnede, at dagens længde i øjeblikket øges med cirka 1,33 millisekunder pr. århundrede. Det lyder ubetydeligt, men for geofysikere er det en markant udligger.
Ifølge studiet forlænges dagene i dag ca. dobbelt så hurtigt som under tidligere naturlige perioder med kraftig afsmeltning. Ingen varm periode i de seneste 3,6 millioner år har vist en så stærk effekt på rotationen.
Og processen accelererer. Hvis udledningen af drivhusgasser forbliver på det nuværende niveau, kan denne opbremsning næsten fordobles yderligere inden udgangen af dette århundrede. Klimaet vil da blive den dominerende faktor i bremsningen af jordens rotation, vigtigere end eksempelvis månens tidevandseffekt.
Hvad betyder et millisekund i hverdagen?
Et ekstra millisekund pr. århundrede kan du naturligvis ikke mærke på dit vækkeur. Ikke desto mindre er en stor del af vores teknologi afhængig af ekstremt præcise tidsmålinger. En minimal forskel i jordens rotation kan gradvist skabe problemer her.
GPS: navigation på et vaklende ur
Det globale GPS-system er baseret på atomure i satellitter. Disse ure kører næsten perfekt synkront og er koblet til jordens rotation. Når planeten drejer langsommere, driver disse to tidstyper fra hinanden: atomtiden og jordtiden.
En fejl på blot få milliarddele af et sekund kan allerede føre til afvigelser på flere meter i positionsbestemmelsen. For en vandretur gør det ikke den store forskel, men for:
- fly der lander automatisk
- skibe der manøvrerer i smalle sejlrender
- selvkørende køretøjer
- landmålere og byggeprojekter der arbejder på millimeterniveau
kan en sådan afvigelse på sigt blive problematisk. Derfor foretager rumorganisationer og navigationstjenester løbende korrektioner, og disse justeringer skal i stigende grad tage højde for klimaeffektens indvirkning på rotationen.
Satellitter og ruммissioner: kurskorrigering
Også for satellitter i kredsløb om jorden spiller den præcise rotation en rolle. Deres baner og hastigheder beregnes i relation til planetens masse- og tyngdekraftsfordeling.
Når masse forskydes fra polerne mod ækvator, ændres tyngdekraftsfeltet en smule. Trajektorier beregnet årtier frem i tid bliver da mindre præcise. Rumorganisationer er derfor nødt til hyppigere at justere og opdatere deres modeller ud fra de nyeste målinger.
Selv nanometerforskelle i jordens tyngdekraftsfelt er nu målbare og indgår i planlægningen af satellitbaner.
Verdenstid og skudssekunder i kaos
Vores officielle verdenstid, UTC, fastlægges på baggrund af atomure, der er så stabile, at de knapt afviger over millioner af år. Jordens rotation vakler derimod, blandt andet på grund af tidevand, jordskælv og nu den accelererede issmeltning.
For at holde forskellen mellem atomtid og faktisk rotation inden for acceptable grænser tilføjer tidsinstitutter af og til et skudsekund. Siden 1972 er det sket adskillige gange. Den nuværende uregelmæssige opbremsning som følge af klimaet gør dette stadig sværere at planlægge. På langt sigt diskuterer lande og institutter endda, om de bør ophøre med skudsekunder, da digitale systemer håndterer dem dårligt.
Dybere konsekvenser for jord og klima
Den accelererende opbremsning påvirker ikke kun vores teknologi, men rejser også fundamentale spørgsmål om jordsystemet som helhed. Når masse forskydes i stor skala, ændres mere end blot rotationshastigheden.
| Område | Mulig indvirkning af masseforskydning |
|---|---|
| Magnetfelt | Ændringer i den indre strømning i jordens kerne kan på lang sigt påvirke magnetfeltet. |
| Havstrømme | Ændret tyngdekrafts- og vandfordeling kan påvirke dybe havstrømme og havspejlsmønstre. |
| Rotationsakse | Jordens akse kan forskydes en smule, hvilket igen har konsekvenser for regionale klimamønstre. |
Forskere undersøger nu, om den hurtige forskydning af vandmasser hænger sammen med målte ændringer i rotationsaksen. Denne "vakling" af jorden i forhold til stjernehimlen viser sig at have ændret sig markant de seneste årtier.
Mere end en fysisk kuriositet
De fleste mennesker forbinder klimaforandringer med hedebølger, smeltende gletsjere og stigende havniveauer. At mennesket nu også målbart påvirker rotationen af hele planeten giver en ny fornemmelse af skala og viser, hvor dybt de igangværende forandringer rækker.
For beslutningstagere og ingeniører er dette langt fra et abstrakt problem. Nye generationer af infrastruktur – tænk på autonom skibsfart, kvantenavigation eller store konstellationer af kommunikationssatellitter – bygger på antagelser om tid og rum, der skal gøres stadig mere præcise.
For den der undrer sig over, om et millisekund virkelig gør en forskel, kan en sammenligning hjælpe. De moderne finansmarkeder handler for milliarder i dele af millisekunder. Radioastronomer kombinerer signaler fra teleskoper på forskellige kontinenter med nøjagtigheder ned til picosekunder. I de verdener tæller hvert eneste tikslag.
Forskningen kaster desuden lys over begreber, der ofte dukker op i denne sammenhæng. Inertimoment beskriver, hvor svært det er at ændre et objekts rotationshastighed, afhængigt af massefordelingen. Atomtid er den ultrastabile tidsskala baseret på atomers svingninger, mens verdenstid forsøger at følge jordens faktiske rotation. Den nuværende klimaforandring tvinger alle disse størrelser til at blive sat op mod hinanden på ny, og gør dermed planeten selv til et slags kæmpemæssigt, men let vakkelvorn, ur.
