Någonting händer med jordens rotation, och klimatet är orsaken
I vardagen märker du ingenting alls. Men extremt noggranna mätningar avslöjar att längden på ett dygn sakta håller på att förändras. Orsaken är varken månen eller mystiska krafter från rymden — det handlar i första hand om vad som pågår med klimatet och isarna.
Så här påverkar smältande isar jordens rotation
Jorden har roterat kring sin egen axel i miljarder år. Den rörelsen känns stabil och pålitlig. Ändå förändras hastigheten ganska subtilt, särskilt sedan klimatet börjat värmas upp med tidigare osedd fart.
Nyckeln finns vid polerna. När isarna på Grönland och Antarktis smälter, strömmar enorma mängder smältvatten ut i världshaven. Det vattnet fördelar sig inte bara vid polerna — det breder ut sig över alla hav och rör sig särskilt mot de lägre breddgraderna vid ekvatorn.
Det förändrar jordens massfördelning. Enkelt uttryckt blir planeten en aning mer utbuktande runt mitten. Det får direkta konsekvenser för rotationen. En välkänd jämförelse är en konståkare i en piruett: drar hon in armarna, snurrar hon snabbare. Sträcker hon ut dem, sjunker farten. Jorden lyder samma naturlag — mer massa långt från axeln innebär lägre rotationshastighet.
Den accelererade issmältningen förflyttar så mycket massa mot ekvatorn att jordens rotation mätbart bromsar upp.
Denna process har pågått sedan slutet av de senaste istiderna, men den nuvarande hastigheten, med vilken is försvinner och vatten omfördelas, är helt utan motstycke. År efter år tillförs miljardtals ton extra sötvatten till oceanerna. Precisionssatelliter visar att gravitationsfördelningen förändras mätbart, och att jordens form långsamt förskjuts.
En förändring som inte setts på 3,6 miljoner år
För att förstå hur exceptionellt detta är, gick forskare från universitetet i Wien och ETH Zürich 3,6 miljoner år tillbaka i tiden — ända till sena pliocen.
De använde fossila rester av bittesmå havsorganismer kallade bentiska foraminiferer. Dessa encelliga varelser bygger upp kalkskal, som efter deras död sjunker ner på havsbotten. I skalen finns det gömd information om tidigare klimatförhållanden och subtila variationer i jordens ban- och rotationsparametrar.
Genom att kombinera dessa data med astronomiska modeller kunde forskarna beräkna hur dygnets längd varierade förr i tiden. Resultatet är anmärkningsvärt: för närvarande förlängs dygnet med cirka 1,33 millisekunder per århundrade. Det låter obetydligt, men i geologiskt sammanhang är det påfallande snabbt.
Enligt undersökningen är det nuvarande tempot för förlängning av dygnet högre än under alla naturliga klimatsvängningar under de 3,6 miljoner åren. Även under tidigare varma perioder, när stora isar naturligt smälte, gick det inte ens i närheten av så snabbt.
Dygnen blir nu ungefär två gånger så snabbt längre som under de mest intensiva naturliga upptiningarna i den närmaste geologiska historien.
Om utsläppen av växthusgaser förblir på nuvarande nivå, förväntar forskarna att processen kommer att accelerera ytterligare. Innan slutet av detta sekel kan förlängningen av dygnet per århundrade ungefär fördubblas. Klimatförändringarna skulle då bli en viktigare faktor för jordens rotation än månens tidvattenverkan, som normalt sätter tempot.
Varför några få millisekunder kan skapa kaos i vår teknologi
Du förlorar knappast nattsömnen över att ett dygn om hundra år är en bråkdel av ett millisekund längre. Men en lång rad teknologier är just beroende av denna precision — särskilt system som arbetar med exakta tidssignaler.
GPS och navigering: positionsbestämning kräver perfekt timing
En GPS-mottagare i din telefon eller bil beräknar din position genom att mäta tidsskillnaden på signaler från flera satelliter. Dessa satelliter använder extremt precisa atomur. Även en minimal tidsskillnad resulterar i meters avvikelse i positionsangivelsen.
När jordens rotation ändras, ändras förhållandet mellan den officiella atomurdefinierade tiden och planetens faktiska rotation. Lokala tidszoner, navigering och satellitbanor är alla knutna till förutsättningar om jordens rotation. Forskare övervakar löpande dessa förändringar och arbetar in korrigeringar i navigationssystemen — men det kräver allt mer komplexa modeller.
Satelliter i ett förskjutande referenssystem
Rymdorganisationer och kommersiella satellitoperatörer beräknar banor och manövrer utifrån jordens gravitationsfördelning och rotation. När massa förskjuts och planeten snurrar lite långsammare, ändras det referenssystem som satelliterna rör sig inom.
Det innebär att uppdragsplanerare oftare måste räkna om och justera kurser. För vetenskapliga satelliter, som mäter minimala variationer i gravitation, havsnivå eller atmosfär, kan även ett litet räknefel på sikt få stora konsekvenser för datapålitligheten.
Atomtid och skottsekunder under press
Sedan 1972 har tidsinstitut med jämna mellanrum infogat en skottsekund i den officiella världstiden. Detta extra sekund korrigerar skillnaden mellan de extremt stabila atomuren och jordens en aning oregelbundna rotation.
Om rotationen förändras på oförutsägbart sätt till följd av klimatförändringarna, blir det svårare att förutsäga när en skottsekund är nödvändig. Internationella tidsorganisationer har i åratal debatterat om man överhuvudtaget bör fortsätta med detta system, eftersom allt mer digital infrastruktur är sårbar för oväntade extra sekunder.
Små avvikelser i jordens rotation tvingar ingenjörer världen över att revidera sina tidsunderlag och beräkningssystem.
Vad mer som kan förskjutas i jordsystemet
Uppbromsningen av rotationen är bara en konsekvens av en större bild: den samlade fördelningen av vatten, is och sten på jorden omfördelas. Det kan få härledda effekter på andra delar av jordsystemet.
- Magnetfältet: förändringar i rotation och massfördelning kan subtilt påverka strömmarna i den flytande yttre kärnan, där magnetfältet skapas.
- Djupa havsströmmar: gravitationsfältets form är med och styr djuphavströmmar, som i sin tur påverkar klimat och koldioxidlagring.
- Jordaxelns stabilitet: när massa förskjuts, förskjuts också det så kallade tröghetsmomentum, vilket kan leda till långsamma variationer i jordaxelns lutning.
Forskare använder idag kombinerade dataset från satelliter, havsbojar, gravitationsmätningar och geologiska arkiv för att kartlägga hur alla dessa processer hänger ihop. Forskningen om dygnsförlängningen utgör en pusselbit som plötsligt blivit långt tydligare.
Varför denna historia sträcker sig långt bortom det kusliga
För många människor låter en förlängning på 1,33 millisekunder per århundrade som en detalj man lugnt kan ignorera. Ändå visar fenomenet med skarp tydlighet hur djupt mänsklig aktivitet griper in i ett till synes stabilt system.
Klimatförändringar diskuteras normalt i termer som temperatur, nederbörd och havsnivåhöjning. Men detta ämne berör något mer grundläggande: sättet vår planet roterar på. Det gör det påtagligt att förbränning av fossila bränslen och storskalig markanvändning inte bara förändrar livet på ytan, utan även de fysiska egenskaperna hos hela jordklotet.
För ingenjörer, dataforskare och designers av satellitsystem betyder det att de måste ta hänsyn till långsamma trender som tidigare lugnt kunde ignoreras. Mjukvara för navigering, finansiell handel och telekommunikation är alla beroende av samma tids- och positionsnätverk. En algoritm som redan nu bygger in marginaler för variationer i jordens rotation, förebygger fel och haverier i framtiden.
För den breda allmänheten hjälper denna historia till att se klimatpåverkan på ett nytt sätt. Det är inte bara korallrev, glaciärer och jordbruksområden som är under press — även längden på vårt dygn förskjuts i takt med utsläppskurvorna. Det är inte domedag, men en signal om att de fysiska ramarna vi lever inom är långt mindre fasta än de ser ut att vara.
