Klimaforandringer forlænger døgnet og forstyrrer hele Jordens ur

Sådan får global opvarmning dagen til at vokse

Forskere hævder, at klimaforandringer ikke bare omformer vejrmønstre og havniveauer – de begynder også at rode med selve døgnets længde. Ny geofysisk forskning viser, at smeltende gletsjere og stigende oceaner rent faktisk bremser Jordens rotation.

Ændringen måles i tusindedele af et sekund og lyder umiddelbart ubetydelig. Men både dens tempo og dens konsekvenser bekymrer eksperter, der arbejder med præcis tidsmåling, i ganske høj grad.

En tendens der er vendt på hovedet

I mange år viste målinger, at døgnet var blevet en smule kortere i løbet af det seneste halve århundrede. Nu er den udvikling vendt. Et forskerhold, der publicerede sine resultater i Journal of Geophysical Research: Solid Earth, dokumenterer, at døgnets længde er begyndt at stige – og det i et tempo, der næsten ikke har nogen fortilfælde i Jordens geologiske historie.

Ifølge forskerteamets estimater forlænges døgnet i øjeblikket med cirka 1,33 millisekund per hundrede år – primært som følge af menneskelig aktivitet.

Ved første øjekast virker det som ingenting. Du kommer ikke til at se et ekstra afsnit af din yndlingsserie eller sove mærkbart længere. Det egentlige problem ligger et helt andet sted: en så hurtig ændring af planetens rotation på så kort tid burde simpelthen ikke forekomme uden en meget kraftig ydre drivkraft.

Jorden som en skøjteløber på isen

Forskerne forklarer fænomenet med en enkel analogi fra skøjtebanen. Når en skøjteløber trækker armene ind mod kroppen, begynder hun at rotere hurtigere. Strækker hun dem ud, sænkes farten. Det skyldes bevarelsen af impulsmoment: masse fordelt tæt på rotationsaksen fremskynder bevægelsen, mens masse fordelt længere væk bremser den.

Noget meget tilsvarende sker med Jorden i dag:

• Når gletsjere og havisen er udbredt, forbliver en enorm vandmasse koncentreret tæt ved polerne.
• Når isen smelter, bevæger denne masse sig ud i oceanerne og forskydes mod lavere breddegrader.
• Resultatet er, at planetens såkaldte inertimoment vokser, og rotationen aftager en smule.

Tidligere skete sådanne ændringer ekstremt langsomt og skyldtes naturlige processer – Månens tyngdekraft, tektoniske pladers bevægelse, langsom deformation af jordskorpen og svingninger i selve planetens indre kerne. Det geologiske baggrundssignal virkede desuden typisk i modsat retning og accelererede rotationen snarere end at bremse den.

Det nye tempo overrasker forskersamfundet

Studiets forfattere understreger, at der siden begyndelsen af det 21. århundrede er sket noget uden fortilfælde i menneskelig civilisations skala. På blot to årtier er døgnets længde begyndt at vokse i et tempo, som naturlige faktorer ville have behøvet hele årtusinder om at frembringe.

Forskerne er direkte i deres formulering: den nuværende anomali er antropogen – den skyldes menneskelig aktivitet og udledning af drivhusgasser.

Det betyder, at klimaet ikke længere blot bidrager til naturlige udsving. Det er blevet den primære aktør, der ændrer den måde, vores planet roterer på. I et sådant omfang, at forskerne kun én gang i de seneste 3,6 millioner år har fundet et sammenligneligt tempo for døgnets forlængelse.

Hvad millioner år gamle data fortæller os

For at forstå, hvor usædvanligt dette øjeblik er, gik forskerne 3,6 millioner år tilbage i tiden – til pliocæn-æraen. Uden direkte ure fra dengang vendte de sig mod "arkiver" bevaret i klipper og forsteninger.

I centrum for undersøgelsen stod mikroskopiske organismer kaldet bentiske foraminiferer, der engang levede på havbunden. Deres skaller indeholder grundstoffer, hvis proportioner ændrede sig afhængigt af havniveauet. Jo mere vand der var låst fast i gletsjere, desto lavere stod havene. Når isen smeltede, steg havene.

Ved at analysere den kemiske sammensætning af sådanne forsteninger fra successive geologiske lag kunne man rekonstruere:

• hvordan havniveauerne skiftede over tid,
• hvad der skete med de polare isdækker,
• hvordan disse massebevægelser påvirkede Jordens rotation og døgnets længde.

Data fra fortiden er naturligvis ufuldstændige. Her trådte moderne matematiske værktøjer ind i billedet. Holdet anvendte en deep learning-algoritme, der "lærte" mønstre i de kendte dele af optegnelserne og med en beregnet sandsynlighed udfyldte de manglende perioder. Derved lykkedes det at rekonstruere, hvordan døgnets længde udviklede sig over en fleremillioner år lang tidshorisont.

Et sjældent fortilfælde fra for 2 millioner år siden

I denne enorme database over tider og begivenheder fandt forskerne kun ét enkelt afsnit, der matcher nutidens tempo for døgnforlængelse. Det fandt sted for omkring 2 millioner år siden, da Jorden trådte ind i en periode med kraftige klimaudsving drevet af naturlige orbitale cyklusser.

Dengang udvidede og trak isdækkerne sig sammen i rytmer, der strakte sig over titusinder af år. Som følge heraf forskød vandmassen sig mellem polerne og resten af planeten, hvilket reelt bremsede rotationen. Den afgørende forskel er, at den proces udspandt sig over meget lange astronomiske cyklusser, mens den nuværende drives af os – på en tidsskala målt i årtier.

Prognoser frem mod slutningen af dette århundrede

Hvis udledningerne af drivhusgasser forbliver på det nuværende niveau, estimerer forskerne, at tempoet for døgnforlængelse kan stige til circa 2,62 millisekunder per århundrede inden udgangen af det 21. århundrede. Det er en større påvirkning end Månens indflydelse på Jordens rotation.

Set fra hverdagens perspektiv er disse millisekunder fuldstændig umærkelige. Fra teknologiens synspunkt – den teknologi, som hele vores civilisation hviler på – er historien en helt anden.

Når urene ikke længere stemmer overens med Jordens rotation

Den moderne verden fungerer, fordi næsten alt har en fælles, præcis tidsreference. Computernetværk, internet, satellitter og finansmarkeder – overalt er brøkdele af sekunder afgørende. Grundlaget er atomure, der er globalt synkroniserede og knyttet til den såkaldte koordinerede universaltid (UTC).

Selv en lille afvigelse mellem atomtid og Jordens faktiske rotation kan kræve dyre korrektioner i hele den digitale infrastruktur.

Hidtil har løsningen været de såkaldte skudsekunder, der tilføjes med mellemrum for at "indhente" den skiftende rotationshastighed. Den forstyrrelsesskala, som ny forskning peger på, antyder, at sådanne lappeløsninger i fremtiden måske ikke rækker – eller bliver meget vanskelige at anvende i deres nuværende form.

De potentielle konsekvenser vil blandt andet ramme:

• GPS og andre satellitnavigationssystemer, der kræver ekstremt præcis synkronisering,
• elnet, der i realtid balancerer produktion og forbrug af strøm,
• satellitbaseret kommunikation samt klimaobservationer fra kredsløbet,
• børsalgoritmer, der gennemfører transaktioner på millisekunder.

Forskerne beroliger med, at de kumulative problemer snarere vil opstå i en fjern fremtid end i nulevende generationers levetid. Det ændrer dog ikke ved, at disse forandringer allerede nu skal tages i betragtning, når man designer systemer, der skal fungere fejlfrit i årtier fremover.

Hvorfor disse millisekunder er en advarsel – ikke en kuriositет

Det er fristende at affeje Jordens langsommere rotation som "kosmiske detaljer", der kun interesserer geofysikere. Denne tankegang fører let til den fejlagtige slutning, at det blot er en videnskabelig kuriositet. I virkeligheden er vi vidner til endnu et meget tydeligt signal om, hvor dybt menneskeheden griber ind i hele planetens funktion.

Vi forskyver ikke kun klimaet, men også massefordelingen på Jorden, dens bevægelse og det ur, som tid fastsættes efter. Fremtidige generationer vil skulle forvalte en stadig mere kompleks tidsinfrastruktur, tilpasset en planet, der ikke længere roterer som i det 20. århundrede.

Set i et praktisk perspektiv er hver yderligere grad af opvarmning ikke kun forbundet med ekstreme vejrfænomener og millioners fordrivelse fra oversvømmede kystområder. Det er også en række stille, næsten umulige at vende forandringer i Jordens helt grundlæggende "mekanisme". Påvirkningen på døgnlængden er én af dem – usynlig på dit ur, men meget tydelig i de videnskabelige data.