Global uppvärmning bromsar jordens rotation – dagarna blir längre

Smältande isar omfördelar vatten – och saktar ner jordens rotation

När väldiga ismassor smälter förflyttas vatten över hela planeten på ett sätt som får ett överraskande resultat: Jorden snurrar gradvis långsammare. Det som normalt tar tiotusentals år att åstadkomma sker nu under en enda människas livstid.

Ny geofysisk forskning visar att klimatuppvärmningen har en mätbar inverkan på jordens rotation – med konsekvenser för vår tidsräkning, satelliter och teknologiska system.

Större oceaner, långsammare jord

Forskare har länge vetat att jorden inte är ett exakt ur. Dygnslängden varierar lätt till följd av naturliga faktorer som tidvatten, rörelser i jordens kärna och tektoniska plattor. En ny studie, publicerad i den vetenskapliga tidskriften Journal of Geophysical Research: Solid Earth, visar att det nu finns ytterligare en faktor: mänskliga växthusgasutsläpp får isar och glaciärer att smälta i en accelererande takt.

Smältvattnet strömmar inte snällt tillbaka mot polerna. Istället sprider det sig ut över världshaven – särskilt runt ekvatorn. Detta förändrar hur massa fördelas på planeten, och den förskjutningen bromsar jordens rotation. Det är exakt samma princip som när en konståkare sträcker ut armarna och börjar snurra långsammare.

Klimatförändringarna gör våra dagar mätbart längre – även om det handlar om millisekunder per sekel.

Forskarna har beräknat att dygnslängden för närvarande ökar med cirka 1,33 millisekunder per sekel till följd av dessa klimatdrivna processer. Det låter blygsamt i vardagen, men är enormt på en geofysisk skala.

En kamp mellan jordens inre och klimatet

Anmärkningsvärt nog var klimatförändringarnas effekt under en period gömd. För några år sedan visade mätningar faktiskt att dagarna hade blivit en aning kortare jämfört med 1970-talet. Detta beror på att något helt annat händer djupt inne i jorden.

Rörelser i jordens kärna och mantel skapar subtila förskjutningar i rotationshastigheten. Under de senaste årtiondena har denna interna dynamik accelererat planetens rotation, medan klimatet via issmältningen tvärtom har skapat en inbromsning.

• Jordens kärna och mantel: accelererade tillfälligt rotationen
• Smältande isar: bromsar rotationen
• Resultat fram till nyligen: de två effekterna höll ungefär varandra i schack

Enligt den nya studien är denna balans nu bruten. Inflytandet från den smältande isen har börjat överskugga processerna i jordens inre. Sedan början av 2000-talet ökar dygnslängden i en takt som naturliga krafter normalt skulle behöva tusentals år för att åstadkomma.

Den hastighet med vilken dagarna nu blir längre är ”häpnadsväckande” snabb jämfört med naturliga variationer, konstaterar forskarna.

Tillbaka till för 3,6 miljoner år sedan

För att bedöma hur exceptionell denna utveckling är, tittade forskarna inte bara på moderna satellitdata och atomklockor. De dök också ner i jordens djupa geologiska förflutna och analyserade fossiler av mikroskopiska encelliga organismer – så kallade bentiska foraminiferer – funna i gamla havsbottnar.

Den kemiska sammansättningen av dessa organismers kalkskelett hänger samman med havsnivån vid den tidpunkt de levde. När isarna är större är mer vatten bundet på land, och havsnivån sjunker. När isen smälter stiger havsnivån igen. Genom att noggrant rekonstruera dessa mönster kunde forskarna utläsa hur massan av is och vatten fördelade sig över jorden i det förflutna.

För att fylla luckor i fossildata använde de en probabilistisk deep learning-algoritm, som känner igen mönster i ofullständiga data och uppskattar hur havsnivån utvecklades under perioder utan data. Därefter kopplade de dessa rekonstruerade havsnivåer till kända fysiska modeller för jordens rotation.

Ett sällsynt historiskt motstycke

Med denna metod kunde de se 3,6 miljoner år tillbaka i tiden. Under hela denna period fann de bara en episod där dagarna blev längre lika snabbt som nu. Den ägde rum för cirka 2 miljoner år sedan under en fas med extremt kraftiga cykler av växande och krympande isar.

Då handlade det om naturliga astronomiska cykler, styrda av små förändringar i jordens bana runt solen och jordaxelns lutning. Dessa processer krävde tiotusentals år för att uppnå samma effekt på dygnslängden som mänskligheten nu är på väg mot på bara några årtionden.

Den hastighet med vilken människan nu matchar planetens gamla rytm är enligt forskarna utan motstycke i den nyare geologiska historien.

Framtiden: Längre dagar än månen skapar

Om växthusgasutsläppen förblir på nuvarande nivå kan dagarna mot slutet av detta sekel bli ännu snabbare längre. Studien pekar på en möjlig ökning på 2,62 millisekunder per sekel runt år 2100.

Till jämförelse har månen via tidvatten bromsat jordens rotation i miljarder år – en process som också får månen att långsamt röra sig bort från oss. Det beräknade bidraget från människoskapade klimatförändringar till inbromsningen av jordens rotation kan mot slutet av detta sekel överträffa månens. Det illustrerar hur kraftfull massförskjutningen från issmältning faktiskt är.

När tiden inte längre stämmer exakt

För oss personligen betyder några millisekunder per sekel inte så mycket. För modern teknologi är situationen en helt annan. Vårt samhälle bygger på extremt exakt tidmätning. Atomklockor håller den officiella världstiden, och navigationssystem som GPS avläser denna tid för att beräkna positioner med meters noggrannhet.

Även små tidsfel kan utlösa en kedjereaktion. Tänk bara på:

• Flygplan som är beroende av exakta GPS-signaler
• Satelliter som måste hållas exakt synkroniserade
• Elnät som balanserar utbud och efterfrågan i bråkdelar av sekunder
• Finansiella marknader som behandlar tiotusentals transaktioner per millisekund

När jordens rotation ändras måste den officiella tidsstandarden justeras. Det sker idag ibland med en så kallad skottsekund – en extra sekund som läggs till för att hålla atomtid och jordtid synkroniserade. Ju snabbare eller långsammare rotationen ändras, desto mer komplext blir det att planera och hantera sådana korrigeringar.

Om avvikelsen mellan atomtid och jordens fysiska rotation blir för stor måste internationella organisationer ingripa oftare och kanske vid mer olämpliga tidpunkter. Det kan orsaka mjukvaruproblem, oväntade avbrott och felaktiga beräkningar om systemen inte är tillräckligt förberedda.

Vad detta berättar om klimatförändringarnas kraft

Att mänskligheten stör jordens rotationstempo visar hur djupt uppvärmningen griper in i planetära processer. Det handlar inte bara om varmare somrar, fuktigare vintrar och smältande glaciärer i Alperna. Förändringen sträcker sig ända in i kärnan av hur jorden fysiskt rör sig i rymden.

För många medborgare kan det kännas abstrakt. Ändå är det ytterligare en signal om att uppvärmningen inte är begränsad till synliga skador som översvämningar och skogsbränder. Samma växthusgaser som får havsnivån att stiga och pressar ekosystem förändrar också längden på den dag som all vår teknologi är inställd efter.

För ingenjörer och beslutsfattare är det relevant att ta hänsyn till detta. System som är beroende av extremt exakt tid måste designas mer robust. Mjukvara måste kunna hantera frekventare justeringar av tidsstandarder. Rymdmissioner, klimatövervakning och luftfart drar nytta av scenarier som explicit räknar in sådana avvikelser.

För dem som ofta betraktar klimatdebatten som något avlägset och abstrakt, ger detta kanske en ny ingångsvinkel. Uppvärmningen påverkar inte bara kuster, väderrekord eller isbjörnar – den förskjuter också millimeter för millimeter det osynliga ur som hela vårt samhälle är inställt efter. Det gör kopplingen mellan mänskliga utsläpp och vår planets mest grundläggande egenskaper obehagligt konkret.