Noget videnskabsmænd ikke har set i millioner af år
I hverdagen mærker du ingenting — og alligevel afslører ekstremt præcise målinger, at længden af en dag langsomt forskydes. Årsagen er hverken månen eller mystiske kosmiske kræfter, men derimod det, der sker med klimaet og iskappeerne på vores planet.
Videnskabsmænd ser nu noget, der ikke er sket i millioner af år: klimaforandringerne ændrer faktisk Jordens rotationshastighed på en målbar måde.
Sådan drejer smeltende iskapper på Jordens rotationsknap
Jorden har roteret om sin akse i milliarder af år. Den rotation føles stabil og pålidelig. Alligevel ændrer hastigheden sig ganske subtilt — og det sker især nu, hvor klimaet opvarmes i et hidtil uset tempo.
Nøglen ligger ved polerne. Når iskappeerne på Grønland og Antarktis smelter, strømmer enorme mængder smeltevand ud i verdenshavene. Det vand fordeler sig ikke pænt ved polerne, men spreder sig i stedet ud over alle have og bevæger sig primært mod de lavere breddegrader omkring ækvator.
Det ændrer Jordens massefordeling. Planeten bliver ganske enkelt en smule "rundere" om maven. Det har direkte konsekvenser for rotationen. En velkendt sammenligning er kunstskøjteløberen i en pirouette: trækker hun armene ind, drejer hun hurtigere. Strækker hun dem ud, falder rotationshastigheden. Jordens system reagerer på nøjagtig den samme naturlov — mere masse længere fra aksen betyder lavere omdrejningshastighed.
Den accelererede issmeltning forskyver så meget masse mod ækvator, at Jordens rotation påviselig bremses.
Denne proces har stået på siden slutningen af den sidste istid, men den nuværende hastighed, hvormed is forsvinder og vand omfordeles, er fuldstændig enestående. År for år tilføres der milliarder af tons ekstra ferskvand til verdenshavene. Præcisionssatellitter viser, 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, kiggede forskere fra Universitetet i Wien og ETH Zürich tilbage i tiden. Ikke blot et par hundrede eller tusinde år, men hele 3,6 millioner år — helt tilbage til det sene Pliocæn.
De anvendte fossile rester af bittesmå havorganismer: bentiske foraminifera. Disse encellede væsner bygger kalkskaller, der efter deres død synker ned i havbunden. I skallerne er der gemt information om tidligere klimaforhold og subtile variationer i Jordens bane- og rotationsparametre.
Ved at koble disse data til astronomiske modeller kunne forskerne estimere, hvordan dagens længde varierede i fortiden. Konklusionen er bemærkelsesværdig: i øjeblikket forlænges dagen med cirka 1,33 millisekunder per århundrede. Det lyder ubetydeligt, men i geologisk sammenhæng er det forbløffende hurtigt.
Ifølge undersøgelsen er det nuværende tempo for dagenes forlængelse højere end under alle naturlige klimasvingninger i de 3,6 millioner år. Selv under tidligere varme perioder, hvor store iskapper smeltede naturligt, 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 denne udvikling vil forstærkes yderligere. Inden udgangen af dette århundrede kunne forlængelsen af dagen per århundrede omtrent fordobles. På det tidspunkt vil klimaforandringerne udgøre en større faktor for Jordens rotation end månens tidevandspåvirkning, der normalt sætter tempoet.
Hvorfor nogle få millisekunder kan forvirre vores teknologi
Du taber ikke søvnen over, at en dag om hundrede år er en brøkdel af et millisekund længere. Men talrige teknologier er afhængige af netop den præcision. Det gælder især systemer, der arbejder med nøjagtige tidssignaler.
GPS og navigation: positionen hænger på perfekt timing
En GPS-modtager i din telefon eller bil bestemmer din position ved at måle forskellen i ankomsttid for signaler fra flere satellitter. Disse satellitter bruger ekstremt præcise atomure. Selv en minimal tidsforskel giver allerede en afvigelse på adskillige meter i positionen.
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 knyttet til antagelser om Jordens rotation. Videnskabsmænd overvåger konstant disse ændringer og indarbejder korrektioner i navigationssystemer, men det kræver stadig mere komplekse modeller.
Satellitter i et glidende referencesystem
Rumfartsorganisationer og kommercielle satellitoperatører beregner deres baner og manøvrer ud fra Jordens tyngdekraftsfordeling og rotation. Når massen forskydes og planeten drejer en anelse langsommere, ændres det referencesystem, som satelitterne bevæger sig inden for.
Det betyder, at missionplanlæggere hyppigere skal genberegne og korrigere kursen. For videnskabelige satellitter, der måler minimale variationer i tyngdekraft, havniveau eller atmosfære, kan en lille regnefejl på sigt få store konsekvenser for dataenes pålidelighed.
Atomtid og skudtsekunder under pres
Siden 1972 har tidsinstitutter med jævne mellemrum tilføjet et skudsekund til den officielle verdenstid. Dette 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 sådant skudsekund er nødvendigt. Internationale tidsorganisationer har debatteret i årevis, om de overhovedet skal fortsætte med dette system, fordi stadig mere digital infrastruktur er følsom over for uventede ekstra sekunder.
Selv minimale afvigelser i Jordens rotation tvinger ingeniører verden over til at revidere deres tidsbasis og beregningssystemer.
Hvad der ellers kan forskydes i Jordsystemet
Rotationsnedsættelsen er blot én manifestation af et større billede: den samlede fordeling af vand, is og bjergarter på Jorden omfordeles. Det kan have afledte effekter på andre dele af Jordsystemet.
- Magnetfeltet: ændringer i rotation og massefordeling kan have en subtil indvirkning på strømmene i den flydende ydre kerne, hvor magnetfeltet opstår.
- Dybe havstrømme: formen af tyngdekraftsfeltet styrer delvist de dybhavets strømme, som igen påvirker klimaet og kulstoflagringen.
- Jordaksens stabilitet: når massen forskydes, ændres det såkaldte inertimoment, hvilket kan føre til langsomme variationer i Jordaksens orientering.
Videnskabsmænd bruger nu kombinerede datasæt fra satellitter, havbøjer, tyngdekraftsmålinger og geologiske arkiver for at kortlægge, hvordan alle disse processer hænger sammen. Forskningen i dagenes forlængelse udgør et puslespilsbrik, der pludselig er blevet meget tydeligere.
Hvorfor denne historie rækker langt ud over en kuriositet
For mange mennesker føles en forlængelse på 1,33 millisekunder per århundrede som en detalje, man sagtens kan ignorere. Men fænomenet viser med stor skarphed, hvor dybt menneskelig aktivitet griber ind i et tilsyneladende stabilt system.
Klimaforandringer beskrives normalt i vendinger om temperatur, nedbør og havniveau. Dette emne berører noget mere fundamentalt: den måde, vores planet roterer på. Det gør det konkret og håndgribeligt, at afbrænding af fossile brændstoffer og storstilet arealanvendelse ikke blot ændrer livet på overfladen, men også de fysiske egenskaber ved hele jordkloden.
For ingeniører, datavidenskabsmænd og designere af satellietsystemer betyder det, at de skal tage højde for langsomme tendenser, der tidligere trygt kunne ignoreres. Software til navigation, finansiel handel og telekommunikation er alle afhængige af de samme tids- og positionsnetværk. En algoritme, der allerede nu bygger tolerancer ind for variationer i Jordens rotation, forebygger fejl og nedbrud i fremtiden.
For den brede offentlighed hjælper denne historie med at se begrebet "klimapåvirkning" i et andet lys. 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.
