Jorden roterer langsommere – og vi er skyld i det
Nye opdagelser fra geofysikere viser, at smeltende gletsjere og stigende verdenshave rent faktisk bremser vores planets rotation. Ændringen måles ganske vist i tusindedele af et sekund, men tempoet og konsekvenserne bekymrer alvorligt de eksperter, der arbejder med præcis tidsmåling.
Gennem mange årtier viste målinger, at dagen var blevet en smule kortere i de seneste halvhundrede år. Nu er den tendens vendt. Et forskerhold, der har offentliggjort resultater i Journal of Geophysical Research: Solid Earth, dokumenterer, at dagens længde begynder at vokse – i et tempo, der er næsten uden fortilfælde i Jordens geologiske historie.
1,33 millisekunder pr. hundrede år – hvad betyder det egentlig?
Ifølge forskernes beregninger forlænges dagen i øjeblikket med cirka 1,33 millisekunder pr. hundrede år, primært som følge af menneskelig aktivitet. Ved første øjekast lyder det som ingenting. Du vil ikke nå en ekstra afsnit af din yndlingsserie, og du vil ikke mærke, at du sover længere.
Men problemet ligger et andet sted. En så hurtig ændring af planetens rotation på så kort tid burde slet ikke finde sted uden en meget kraftig ydre faktor. Forskere fra adskillige universiteter er enige om, at den globale opvarmning har grebet ind i en mekanisme, der har fungeret i millioner af år uden nævneværdig ændring.
Fordelingen af vandmasse på planeten forandrer sig hurtigere end nogensinde i den nære fortid. Når vandmasser forskydes fra polære egne mod ækvator, ændres Jordens inertimoment, og rotationen bremses.
Kunstskøjteløbereffekten på planetarisk niveau
Forskerne forklarer fænomenet ved hjælp af en simpel analogi fra skøjtebanen. Når en kunstskøjteløber trækker armene ind mod kroppen, begynder hun at rotere hurtigere. Strækker hun dem ud – sænkes farten. Det følger af loven om bevarelse af impulsmoment: masse tættere på rotationsaksen øger hastigheden, mens masse fordelt længere væk bremser den.
Noget meget lignende sker med Jorden i dag. Når gletsjere og havisdækkene er udstrakte, forbliver en enorm vandmasse koncentreret tæt ved polerne. Efterhånden som isen smelter, bevæger denne masse sig ud i oceanerne og forskydes mod lavere breddegrader. Det øger planetens inertimoment og får rotationen til at aftage en anelse.
Tidligere forløb sådanne ændringer umådeligt langsomt og stammede fra naturlige processer: Månens indvirkning, tektoniske pladers bevægelse, langsom deformation af jordskorpen eller udsving i selve planetens kerne. Men denne geologiske baggrundsstøj virkede sædvanligvis i den modsatte retning – den accelererede snarere rotationen end bremsede den.
Forskere fra Massachusetts Institute of Technology og andre institutioner har dokumenteret, at ændringstakten er accelereret dramatisk siden år 2000. I databaser over geologiske optegnelser fandt de ingen sammenlignelig forandring over så kort en periode. Opdagelsen kom frem efter analyse af data fra satelitterne GRACE og GRACE-FO, som overvåger Jordens tyngdefelt.
Hvad fortæller optegnelser fra den geologiske dybde os?
For at forstå, hvor exceptionelt dette øjeblik er, gik forskerne 3,6 millioner år tilbage i tid til pliocæn-epoken. Naturligvis fandtes der ingen ure fra dengang, så de benyttede sig af “arkiver” bevaret i klipper og fossiler.
I centrum af deres opmærksomhed stod mikroskopiske organismer – benthiske foraminiferer, der engang levede på havbunden. Deres skaller indeholder grundstoffer, hvis indbyrdes forhold varierede afhængigt af havniveauet. Jo mere vand der var fanget i gletsjere, desto lavere lå oceanerne. Når isen smeltede – steg havet.
Ved at analysere den kemiske sammensætning af sådanne forsteninger fra successive geologiske lag kan man rekonstruere følgende:
- Hvordan havniveauerne ændrede sig i de forskellige epoker
- Hvad der skete med isdækkene i Grønland og Antarktis
- Hvordan denne omfordeling af masse påvirkede Jordens rotation
- Hvad den faktiske dags længde var for millioner af år siden
- Hvilke perioder viste et sammenligneligt ændringstempo med nutiden
- Hvad forskellen var mellem naturlige og menneskeskabte faktorer
Data fra fortiden er naturligvis ufuldstændige. Det er her, moderne matematiske værktøjer trådte til. Holdet anvendte en deep learning-algoritme, der “lærte” mønstre i kendte fragmenter af optegnelsen og derefter med en vis sandsynlighed udfyldte de manglende perioder. Derved lykkedes det at rekonstruere udviklingen i dagens længde over en lang, flermillioner år lang tidshorisont.
Forskere fra University of California analyserede sedimenter fra Stillehavet og Atlanterhavet. I hele denne enorme database over tider og begivenheder fandt de kun én episode, der matcher nutidens tempo for forlængelse af dagen. Den fandt sted for cirka 2 millioner år siden, da Jorden var på vej ind i en periode med kraftige klimaudsving forbundet med naturlige orbitale cyklusser.
Hvorfor den nuværende ændring er uden sidestykke i nyere historie
Dengang udvidede og trak isdækkene sig i en rytme med et forløb på titusinder af år. Som følge heraf flyttede vandmasser sig mellem polerne og resten af planeten, hvilket rent faktisk bremsede rotationen. Forskellen er, at den daværende proces foregik i meget lange astronomiske cyklusser, mens den nuværende drives af os – i tid målt i årtier.
Forfatterne til undersøgelsen understreger, at der fra begyndelsen af det 21. århundrede er sket noget hidtil uset i den menneskelige civilisations målestok. I løbet af blot to årtier begyndte dagens længde at vokse i et tempo, som naturlige faktorer ville have behøvet hele årtusinder til at opnå.
Forskerne siger det direkte: den nuværende anomali er af antropogen karakter – den udspringer af menneskelig aktivitet og udledning af drivhusgasser. Det betyder, at klimaet har holdt op med blot at “bidrage” til naturlige udsving. Det er blevet den primære aktør, der ændrer den måde, vores planet roterer på. I den grad, at et forlængningstempo for dagen, der er sammenligneligt med nutidens, kun er fundet én gang i de seneste 3,6 millioner års historie.
Hvis udledningen af drivhusgasser forbliver på det nuværende kurs, anslår forskerne, at tempoet for forlængelse af dagen inden udgangen af det 21. århundrede kan stige til cirka 2,62 millisekunder pr. århundrede. Det er en størrelse, der overstiger Månens indflydelse på vores planets rotation.
Set fra dagliglivets perspektiv er disse millisekunder umærkelige. Fra perspektivet af de teknologier, som civilisationen bygger på, er det en helt anden historie. Klimatologer fra Goddard Institute for Space Studies advarer om, at virkningerne vil akkumulere hurtigere end oprindeligt antaget.
Hvornår holder atomure op med at stemme overens med planetens rotation?
Den moderne verden fungerer, fordi næsten alt deler et fælles, præcist tidsreferencepunkt. Computernetværk, internet, satellitter, finansmarkeder – overalt er brøkdele af sekunder afgørende. Grundlaget er atomure, der er synkroniseret globalt og forbundet med den såkaldte koordinerede verdenstid UTC.
Selv den mindste afvigelse mellem atomtid og Jordens faktiske rotation kan kræve kostbare korrektioner i hele den digitale infrastruktur. Hidtil har løsningen været såkaldte skudsekunder, der lejlighedsvis tilføjes for at “indhente” den skiftende rotationshastighed. Omfanget af forstyrrelserne, som de nye studier omtaler, antyder, at sådanne lappeløsninger i fremtiden muligvis ikke vil slå til eller vil blive vanskelige at anvende i deres nuværende form.
De potentielle konsekvenser vil blandt andet berøre:
- GPS-systemer og anden satellitnavigation, der kræver ekstremt præcis synkronisering
- Energinet, der i realtid balancerer produktion og forbrug af elektricitet og vil skulle justere deres algoritmer
- Satellitbaseret kommunikation og klimaobservationer fra kredsløb, der vil kræve ny kalibrering
- Børsalgoritmer, der udfører transaktioner i millisekunder og vil skulle tage nye parametre i betragtning
Ingeniører fra European Space Agency arbejder allerede på systemer, der automatisk kan kompensere for disse ændringer. Forskerne beroligende, at de akkumulerede problemer snarere vil opstå i en fjernere fremtid end i de nuværende generationers levetid. Det ændrer dog ikke på, at man allerede i dag er nødt til at tage disse ændringer i betragtning ved design af systemer, der skal fungere fejlfrit i årtier fremover.
Millisekunder som advarsel til fremtidige generationer
En opbremsning af Jordens rotation kan afvises som en “kosmisk detalje”, der udelukkende interesserer geofysikere. Denne tankegang fører let til den fejlagtige konklusion, at der blot er tale om en videnskabelig kuriositet. I virkeligheden har vi at gøre med endnu et meget klart signal om, hvor dybtgående menneskeheden griber ind i hele planetens funktion.
Vi omformer ikke kun klimaet, men også fordelingen af masse på Jorden, dens bevægelse og de ure, som tid fastsættes efter. Fremtidige generationer vil skulle administrere en stadig mere kompleks tidsinfrastruktur, tilpasset en planet, der ikke længere roterer som i det 20. århundrede.
Fra et praktisk synspunkt betyder hver yderligere grad af opvarmning ikke bare ekstreme vejrfænomener og migration af millioner af mennesker fra oversvømmede områder. Det er også en serie af stille, næsten irreversible forskydninger i selve Jordens “mekanisme”. Indvirkningen på dagens længde er én af dem – usynlig på armbåndsuret, men meget tydelig i videnskabelige data. Det er kun at håbe, at vi formår at tage disse signaler alvorligt i tide og tilpasse vores handlinger derefter.
