Klimaforandringer påvirker faktisk længden af vores dag
Nye geofysiske undersøgelser viser noget bemærkelsesværdigt: smeltende is omfordeler vandmasser på Jorden så kraftigt, at planetens rotationshastighed rent faktisk ændrer sig. Resultatet er, at døgnet bliver længere – bogstaveligt talt – selvom forskellen endnu er så lille, at den kun kan måles med atomerure og avanceret laboratorieudstyr.
Sammenhængen mellem klimaet og døgnets længde lyder som science fiction, men den bygger på simpel fysik. Det hele handler om, hvordan masse er fordelt på Jordens overflade – is, vand og bjergarter. Når iskapperne ved polerne smelter, strømmer enorme vandmængder ud i oceanerne og bevæger sig tættere på ækvator.
Når isen smelter, opfører Jorden sig som en kunstskøjteløber, der strækker armene ud – rotationen bremser, og dagen bliver en smule længere.
Jo mere masse der befinder sig langt fra rotationsaksen, desto større bliver det såkaldte inertimoment. For at bevare energien må rotationshastigheden falde. Det er en mekanisme, der altid har eksisteret, fordi Jorden ikke er en stiv kugle. Dens rotation påvirkes af:
- Månens tyngdekraft og tidevandskræfter i oceanerne,
- bevægelser i de tektoniske plader,
- den langsomme "genopretning" af jordskorpen efter istiderne,
- forandringer dybt inde i planetens indre – i kernen og mantlen.
I de seneste årtier har disse kræfter tilsammen accelereret Jordens rotation lidt hurtigere, end klimaet har bremset den. Nu er den balance ved at tippe. Ifølge den nye analyse vokser døgnets længde med cirka 1,33 millisekunder per hundrede år. Det lyder som ingenting – men på geologisk skala er det enormt hurtigt.
Hvad forskerne præcist har målt
Resultaterne stammer fra en undersøgelse publiceret i det videnskabelige tidsskrift Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Et hold geodæter og geofysikere kombinerede nutidige observationer med analyser af Jordens meget fjerne fortid.
Forskerne bag studiet siger det direkte: en så hurtig forlængelse af døgnet er "næsten uden fortilfælde" i Jordens nyere historie og er fuldt ud menneskeskabt – altså antropogen i sin natur.
Deres beregninger viser, at hvis udledningen af drivhusgasser fortsætter på samme niveau, kan tempoet for opbremsningen stige til omkring 2,62 millisekunder per århundrede inden udgangen af dette århundrede. Det ville faktisk overstige Månens indvirkning på Jordens rotation. Det er et stærkt signal om, at menneskelig indgriben i klimasystemet nu kan måle sig med naturlige, kosmiske kræfter.
Hvordan forskerne kiggede 3,6 millioner år tilbage i tiden
For at vurdere, om de nuværende forandringer er usædvanlige, var det nødvendigt at rekonstruere, hvordan døgnets længde har ændret sig over meget lange tidsperioder. Forskerne gik helt tilbage til den periode, der kaldes den sene pliocæn – for 3,6 millioner år siden. Dengang var klimaet varmere end i dag, og havniveauet var højere, men processerne forløb naturligt og langsomt.
Nøglen til rekonstruktionen var mikroskopiske fossiler kaldet benthiske foraminiferer. Det er encellede organismer, der levede på havbunden. Deres skaller indeholder kemisk information om de forhold, der herskede i vandet, da de blev dannet – herunder havniveau og temperatur.
Den kemiske sammensætning af foraminiferernes skaller fungerer som et historisk arkiv, der afslører, hvor højt oceanerne stod, og hvor store de daværende iskapper var.
Jo større gletsjere, desto mere vand er "låst" på land, og havniveauet falder. Når isen smelter, stiger havene, og vandmassen forskydes mod ækvator. Det gør det muligt at forbinde tidligere udsving i havniveauet med ændringer i Jordens rotationshastighed.
Kunstig intelligens i geologiens tjeneste
Geologiske data er aldrig fuldstændige. Der er huller i bjergarterne og fossilerne, og lag er blevet ødelagt eller forskudt gennem tiderne. Derfor tog holdet avancerede værktøjer i brug: en probabilistisk deep learning-algoritme.
Modellen blev trænet til at genkende mønstre i de tilgængelige data og med en vis grad af sikkerhed estimere de manglende dele af havniveauets historie. Ved at kombinere disse estimater med viden om tidligere gletsjeres adfærd kunne forskerne rekonstruere, hvordan døgnets længde ændrede sig gennem millioner af år.
| Periode | Ændringer i døgnets længde | Primær årsag |
|---|---|---|
| 3,6–2 millioner år siden | Langsomme, naturlige udsving | Astronomiske cyklusser, gletscherændringer |
| Ca. 2 millioner år siden | Tempo svarende til nutidens | Meget intense naturlige iscyklusser |
| Det 21. århundrede | Kraftig forlængelse over få årtier | Menneskeskabt global opvarmning |
I hele den undersøgte periode var det kun én episode – for cirka 2 millioner år siden – der viste et tempo for ændringer i døgnets længde, der ligner nutidens. Den afgørende forskel er, at den proces dengang strakte sig over titusinder af år. I dag fremkalder vi en tilsvarende effekt på blot nogle få årtier – primært ved at afbrænde kul, olie og gas.
Mærker almindelige mennesker noget til det længere døgn?
En forlængelse af døgnet med en brøkdel af et millisekund vil ikke give os ekstra søvnminutter eller mere tid på arbejdet. I hverdagen er forskellen fuldstændig umærkelig. Problemet opstår dér, hvor ekstrem tidspræcision er afgørende.
Det moderne samfund hviler på atomure. Internettet, GPS, energiforsyning og finansielle systemer kræver alle synkronisering ned til mikrosekundet.
Hvis Jordens rotation i stigende grad afviger fra fysikernes definition af sekundet, skal den officielle koordinerede universaltid korrigeres. Det sker ved hjælp af såkaldte skudsekunder, der tilføjes med jævne mellemrum til den koordinerede universaltid UTC. Hyppige eller uregelmæssige korrektioner skaber forstyrrelser i it-systemer og netværk, der er vant til en nogenlunde stabil rytme.
Med klimaets voksende indflydelse på Jordens rotation kan sådanne korrektioner blive langt mere komplekse. Det medfører risiko for fejl i navigationssat ellitter, problemer med synkronisering af elnet og forstyrrelser i højfrekvente børstransaktioner. Det er scenarier, der udfolder sig over tid – men ingeniører er allerede nødt til at tage højde for dem i dag.
Når klimaet konkurrerer med Månen
I milliarder af år har Månen været Jordens vigtigste "urpartner". Dens tyngdekraft skaber tidevand, som langsomt tapper rotationsenergi fra planeten og skubber satellitten længere og længere væk. Det er grunden til, at dagene i Jordens fjerne fortid var kortere og gradvist er blevet længere.
Nu er der en ny aktør på banen – mennesket. Udledningen af drivhusgasser og den deraf følgende smeltning af iskapper er begyndt at modificere dette årtusindgamle forhold. Den prognosticerede forlængelse af døgnet ved udgangen af det 21. århundrede kan, hvis udviklingen fortsætter uændret, overstige Månens effekt.
Set fra et fysisk perspektiv betyder det, at den industrielle civilisation indfører en forstyrrelse i Jord-Måne-systemet, der svarer til indvirkningen fra et massivt himmellegeme. Fra et klimaperspektiv er det endnu et bevis på, hvor langt menneskets indgriben i processer, der engang var rent naturlige, er nået.
Hvad else kan ændre sig
En ændring af rotationshastigheden er kun én af konsekvenserne af planetens opvarmning. En forskydning af massefordelingen påvirker også:
- Satellitters baner – selv minimale forskelle i tyngdefeltet akkumulerer sig over tid i langvarige kredsløb,
- vandfordelingen i oceanerne – hvilket hænger sammen med kysterosion og hyppigere stormfloder,
- spændinger i jordskorpen – og dermed indirekte risikoen for jordskælv i visse regioner.
Det betyder ikke, at katastrofescenarier fra actionfilm er umiddelbart forestående. Men det viser, at klimaet fungerer som en kontakt, der er tilsluttet et helt system af geofysiske fænomener. Man mister ikke kun kontrollen over lufttemperaturen, men også over bevægelsen af vand, is, bjergarter – og på længere sigt selve planetens rotationsakse.
Tid som klimaforandringernes oversete offer
Vi hører tit om smeltende gletsjere, tørke og ekstrem varme. Sjældnere bemærker vi, at klimaforandringer trænger ind i selve definitionen af, hvordan vi tæller minutter og sekunder. Det geologiske ur og atomuret, der normalt holder takt nogenlunde, begynder langsomt at gå fra hinanden.
For den gennemsnitlige verdensborger vil disse brøkdele af millisekunder forblive fuldstændig umærkelige i meget lang tid endnu. For ingeniører bag navigationssystemer, operatører af elnet og teams ansvarlige for internetinfrastrukturen er det en ekstra kilde til kompleksitet, man må medregne i planlægning årtier frem.
Hele denne historie er også en kraftig påmindelse om, at global opvarmning ikke stopper ved "vejret udenfor". Den rækker langt dybere – ned til de fysiske grundlag for vores planets funktion, herunder hvor hurtigt den drejer om sin egen akse. Det er ikke bare klimaet, der forandrer sig. Det er selve døgnets rytme – den vi altid har indrettet vores liv, teknologi og økonomi efter.
