Jorden roterer langsommere – og klimaet er årsagen
Forskere har opdaget, at den globale opvarmning nu også påvirker døgnets længde. Smeltende gletsjere og stigende havniveauer bremser umærkeligt vores planets rotation på en måde, som geofysikere aldrig tidligere har registreret.
Det lyder som science fiction, men det er hård geofysik. Forskydninger i vand- og ismasser sænker gradvist Jordens rotationshastighed. Det sker for langsomt til, at du mærker det i hverdagen – men hurtigt nok til, at ingeniører ansvarlige for tidsmåling, GPS og energinetværk allerede er nødt til at tage det alvorligt.
Flere forskerhold har i et anerkendt videnskabeligt tidsskrift beskrevet, hvordan døgnet er begyndt at blive længere i de seneste årtier. Fænomenet hænger tæt sammen med afsmeltningen af gletsjere og iskapper samt det stigende verdenshav. For den almindelige person er det umærkeligt – men for geodæter, specialister i satellitnavigation og atomure er det en reel udfordring, fordi disse systemer forudsætter en meget forudsigelig jordomdrejning.
Sådan bremser klimaforandringerne Jordens rotation
Beregninger viser, at døgnets længde i dag øges med cirka 1,33 millisekund per hundrede år. Mod slutningen af dette århundrede kan tempoet stige til 2,62 millisekunder per hundrede år. For en almindelig person er det umærkeligt, men for teknologiske systemer udgør det et målbart problem.
For at forklare mekanismen sammenligner forskere Jorden med en kunstløber på isen. Når kunstløberen trækker armene ind mod kroppen, roterer hun hurtigere. Strækker hun dem ud, sænkes farten. Det styres af loven om bevarelse af impulsmoment.
Noget tilsvarende gælder for vores planet. Forenklet sagt: Når store ismasser befinder sig ved polerne, ligger en større del af planetens masse tættere på rotationsaksen, og Jorden roterer en smule hurtigere. Når isen smelter, løber vandet ud i havene og spreder sig mod ækvator. Massen fjerner sig fra aksen, og rotationshastigheden falder en anelse.
Præcis dette andet scenarie observeres nu stadig tydeligere i en æra med intensiv menneskeskabt klimaopvarmning. Forskerne understreger, at siden begyndelsen af det 21. århundrede sker forlængelsen af døgnet i et tempo, som naturlige processer ville have brugt tusinder – eller ligefrem titusinder – af år på at opnå.
Naturlige processer kan ikke følge med
I titusinder af år skiftede døgnets længde primært som følge af naturlige faktorer: Månens tyngdekraft, tektoniske pladers bevægelser, deformationer af jordskorpen eller den såkaldte postglaciale landhævning efter tilbagetoget af fordums iskapper. Disse processer virker sædvanligvis langsomt og forudsigeligt.
I tidligere årtier trak den flydende ydre kerne og Jordens kappe faktisk i modsat retning af klimaet. De accelererede planetens rotation mere, end den smeltende is bremsede den. Resultatet var, at døgnet endda blev kortere. Men denne delikate balance er ved at tippe.
Forskere analyserede data, der strækker sig 3,6 millioner år tilbage – helt ind i den sene del af den geologiske epoke kaldet pliocæn. De ville undersøge, om lignende fænomener havde fundet sted tidligere i historien. Nøglen viste sig at være mikroskopiske organismer kaldet benthiske foraminiferer.
Disse encellede væsener levede på havbunden, og i deres skaller er havenes kemiske historie skrevet ind. Sammensætningen af mineraler i forstenet foraminiferer afslører blandt andet datidens vandtemperaturer og havniveau. Havniveauet fortæller til gengæld, hvordan ismassen var fordelt på Jorden.
Hvad fossiler fra havbunden afslører
Jo mere is der befandt sig ved polerne, desto lavere stod havene. Når isen smeltede, steg havene. Ved at sammenholde data fra foraminiferer med fysiske rotationsmodeller rekonstruerede forskerne ændringer i døgnets længde over 3,6 millioner år.
Observation af fossilerne alene var dog ikke tilstrækkeligt. De geologiske data indeholder mange huller, så forskerne greb til et redskab fra nutidens datavidenskab: probabilistisk dyb læring. En algoritme blev trænet til at genkende mønstre i ufuldstændige registreringer og estimere manglende fragmenter med en vis grad af sikkerhed.
På dette grundlag var det muligt at rekonstruere havniveauændringer i større detalje og dermed indirekte kortlægge massefordelingen på Jorden. Kombinationen af fossiler, geofysik og maskinlæring gav et unikt indblik i, hvor ofte planeten historisk set har oplevet en tilsvarende forlængelse af døgnet.
Resultaterne var overraskende. Det viste sig, at over hele perioden på 3,6 millioner år forekom der kun én enkelt episode, hvor døgnet forlængedes i et sammenligneligt tempo. Det skete for omkring 2 millioner år siden, under særligt kraftige gletsjercyklusser drevet af ændringer i Jordens kredsløb og aksehældning.
Én lignende episode i løbet af millioner af år
Forskellen er afgørende. I den pågældende periode trak ændringerne ud over titusinder af år og udsprang af solsystemets naturlige dynamik. Nu opstår en effekt af samme størrelsesorden i løbet af blot nogle få årtier – som følge af menneskeskabte drivhusgasemissioner.
Hvis menneskeheden fastholder det nuværende emissionsniveau, kunne klimaets indflydelse på døgnets længde inden udgangen af dette århundrede overstige Månens indflydelse på Jordens rotation. For lægfolk lyder det abstrakt, men for forskere inden for Jordens dynamik er det et tegn på, at vi er trådt ind i en periode med voldsom overstimulering af naturlige processer.
Det er ikke blot selve forandringen, der adskiller vores tid fra den geologiske baggrund – det er fremfor alt dens hastighed og oprindelse: menneskelig aktivitet. Forskerne fremhæver, at naturlige processer i bund og grund aldrig har oplevet en tilsvarende hastighed.
Hvorfor få millisekunder gør en forskel
En ændring i døgnets længde på et par millisekunder per hundrede år vil ikke pludselig give dig bedre søvn eller ekstra tid til en kop kaffe. Problemet opstår et andet sted: hele den moderne civilisation hviler på ekstremt præcis tidsmåling.
Systemer, der er følsomme over for selv de mindste tidsforskydninger, omfatter:
- Atomure, der udgør grundlaget for den globale tidsskala og synkroniserer telekommunikationsnetværk
- GPS og andre satellitnavigationssystemer, der kræver nanosekundspræcision for at bestemme position på få meters nøjagtighed
- Styring af energinetværk, der kræver fuldstændig synkroniserede målinger for at opretholde balancen mellem elproduktion og forbrug
- Højfrekvenshandel på finansmarkederne med tusindvis af transaktioner i løbet af millisekunder
- Sonder og satellitter, der overvåger klima og vejr og er afhængige af meget præcis positionering og tidsangivelse
- Infrastruktur til mobilnet og internet, der er afhængig af synkronisering med tidsservere
- Videnskabelige eksperimenter, der kræver koordination mellem laboratorier verden over
Når Jorden bremser, begynder den faktiske rotationstid langsomt at afvige fra den tid, atomurene angiver. For at kompensere har man i årevis anvendt såkaldte skudsekunder – små korrektioner, der lejlighedsvis føjes til den officielle tid.
Hvis ændringstempoet fortsætter med at stige, vil det blive stadig hyppigere og vanskeligere at tilføje og trække disse sekunder fra. Dele af de digitale systemer oplevede allerede problemer ved tidligere korrektioner, hvilket tydeligt illustrerer, hvor sårbar denne infrastruktur er.
Hvad det betyder for den almindelige borger
I hverdagen vil du ikke mærke, at Jorden roterer en brøkdel af et tusindedel af et sekund langsommere. Langt mere mærkbart er det, at dette er endnu et signal, der afspejler omfanget af menneskenes indgreb i planetens funktioner.
Global opvarmning forbindes normalt med hedebølger, tørke, oversvømmelser, skovbrande eller faldende høstudbytter. Et forlænget døgn er en mindre spektakulær, men særdeles talende sideeffekt. Det viser, at vi ikke blot ændrer vejret – vi påvirker noget så fundamentalt som selve planetens rotationsbevægelse.
Fra et teknisk perspektiv bliver det stadigt vigtigere at udvikle fleksible tidsstandarder og modernisere systemer, der skal fungere pålideligt under hyppigere korrektioner. Det er en opgave for internationale institutioner inden for tid, navigation og digital infrastruktur.
For klimadebatten har emnet endnu en dimension. Det tilføjer et yderligere argument til listen over konsekvenser ved afbrænding af fossile brændstoffer – et argument, der er svært at afvise med et skuldertræk. Hvis opvarmningen er i stand til at bremse Jordens bevægelse i et tempo, som naturen praktisk talt aldrig har set, er det vanskeligt at hævde, at der blot er tale om naturlige udsving. Det kan måske virke som en kuriøsitet fra videnskabens verden, men det er et stille vidnesbyrd om, hvor dybt vi er ved at ombygge vores planets virkemåde.
