Något extraordinärt händer med vår planets rotation
I vardagen märker du ingenting alls — men extremt noggranna mätningar avslöjar att dygnet sakta förändras i längd. Orsaken är varken månen eller gåtfulla kosmiska krafter. Den handlar främst om vad som händer med klimatet och de stora ismassorna.
Forskare observerar nu något som inte setts på miljontals år: klimatförändringarna påverkar mätbart vår planets rotationshastighet.
Hur smältande istäcken vrider på jordens rotationskontroll
Jorden har roterat runt sin egen axel i miljarder år. Den rotationen känns stabil och pålitlig. Ändå förändras hastigheten ganska subtilt — och det sker i allt högre grad i takt med att klimatet värms upp i rasande fart.
Nyckeln finns vid polerna. När istäckena på Grönland och Antarktis smälter strömmar enorma mängder smältvatten ut i världshaven. Det vattnet stannar inte kvar vid polerna utan sprider sig över alla hav och rör sig framför allt mot lägre breddgrader — mot ekvatorn.
Det förändrar jordens massfördelning. Planeten blir, enkelt uttryckt, lite mer bukig runt mitten. Det får direkta konsekvenser för rotationen. En välkänd jämförelse är konståkaren i en piruett: drar hon in armarna snurrar hon snabbare; sträcker hon ut dem minskar hastigheten. Jordsystemet följer exakt samma naturlag — mer massa längre från axeln innebär lägre omloppshastighet.
Den accelererande issmältningen förflyttar så mycket massa mot ekvatorn att jorden påvisbart roterar långsammare.
Denna process har pågått sedan slutet av de senaste istiderna, men den nuvarande hastigheten med vilken is försvinner och vatten omfördelas är utan motstycke. År efter år tillförs världshaven miljarder ton extra sötvatten. Precisionssatelliter visar att tyngdkraftsfördelningen förändras mätbart och att jordens klotform sakta 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 tillbaka i tiden — inte några hundra eller tusen år utan hela 3,6 miljoner år, ända tillbaka till senaste Pliocen.
De använde fossila rester av bittesmå havsbeboare: bentiska foraminiferer. Dessa encelliga organismer bygger kalkskal som efter deras död sjunker ner till havsbotten. I skalen finns information gömd om tidigare klimatförhållanden och subtila variationer i jordens ban- och rotationsparametrar.
Genom att kombinera dessa data med astronomiska modeller kunde forskarna beräkna hur dygnet varierade i längd förr i tiden. Deras resultat är anmärkningsvärt: för närvarande förlängs dygnet med cirka 1,33 millisekunder per århundrade. Det låter obetydligt men är geologiskt sett överraskande snabbt.
Enligt undersökningen är det nuvarande tempot för förlängningen av dygnet högre än under alla naturliga klimatsvängningar under de senaste 3,6 miljoner åren. Även under tidigare varma perioder, när stora istäcken naturligt smälte bort, gick det inte så fort som nu.
Dagarna blir nu ungefär dubbelt så snabbt längre som under de mest intensiva naturliga upptiningsfaserna i den närmaste geologiska historien.
Om utsläppen av växthusgaser förblir på nuvarande nivå förväntar sig forskarna att denna process förstärks ytterligare. Innan slutet av detta sekel skulle förlängningen av dygnet per århundrade kunna fördubblas ungefär. Vid den tidpunkten skulle klimatförändringarna vara en viktigare faktor för rotationen än månens tidvattenpåverkan, som normalt sätter tempot.
Varför några millisekunder kan ställa till det för vår teknik
Du förlorar inte sömnen över att ett dygn om hundra år varar en bråkdel av ett millisekund mer. Men en lång rad teknologier är beroende av just denna precision. Särskilt system som arbetar med exakta tidssignaler påverkas.
GPS och navigering: position beror på perfekt timing
En GPS-mottagare i din telefon eller bil bestämmer din position genom att mäta skillnaden i ankomsttid för signaler från flera satelliter. Dessa satelliter använder extremt precisa atomur. Även en minimal tidsskillnad leder till meters avvikelse i positionen.
När jordens rotation förändras ändras förhållandet mellan den officiella, atomursdefinierade tiden och planetens faktiska rotation. Lokala tidszoner, navigering och satellitbanor är alla kopplade till antaganden om jordens rotation. Forskare övervakar kontinuerligt dessa förändringar och införlivar korrigeringar i navigationssystem — men det kräver allt mer komplexa modeller.
Satelliter i ett förskjutande referenssystem
Rymdorganisationer och kommersiella satellitoperatörer beräknar banor och manövrar utifrån jordens tyngdkraftsfördelning och rotation. När massan förskjuts och planeten roterar lite långsammare förändras referenssystemet som satelliterna rör sig inom.
Det innebär att uppdragsplanerare oftare måste omberäkna och justera. För vetenskapliga satelliter som mäter minimala variationer i tyngdkraft, havsnivå eller atmosfär kan ett litet beräkningsfel på sikt få stora konsekvenser för datas tillförlitlighet.
Atomtid och skottsekunder under press
Sedan 1972 har tidsinstitut emellanåt lagt till en skottsekund till den officiella världstiden. Denna extra sekund korrigerar skillnaden mellan de extremt stabila atomuren och jordens något ojämna rotation.
Om rotationen förändras på ett oregelbundet sätt på grund av klimatförändringar blir det svårare att förutsäga när en skottsekund är nödvändig. Internationella tidsorganisationer har i åratal debatterat om de överhuvudtaget bör fortsätta med detta system, eftersom allt mer digital infrastruktur är sårbar för oväntade extra sekunder.
Även små avvikelser i jordens rotation tvingar ingenjörer över hela världen att revidera sina tidsbaser och beräkningssystem.
Vad mer som kan förskjutas i jordsystemet
Avmattningen av rotationen är bara ett uttryck för en större bild: den totala massan av vatten, is och bergarter på jorden fördelas annorlunda. Det kan ha härledda effekter på andra delar av jordsystemet.
- Magnetfältet: förändringar i rotation och massfördelning kan påverka strömmarna i den flytande yttre kärnan, där magnetfältet uppstår.
- Djupa havsströmmar: tyngdkraftsfältets form hjälper till att styra djuphavsströmmars väg, som i sin tur påverkar klimat och kollagring.
- Jordaxelns stabilitet: när massa förskjuts förskjuts det så kallade tröghetsmomentet, vilket kan leda till långsamma variationer i jordens axellutning.
Forskare använder nu kombinerade dataset från satelliter, havsbojar, tyngdkraftsmätningar och geologiska arkiv för att kartlägga hur alla dessa processer hänger ihop. Undersökningen av dygnsförlängningen utgör en pusselbits som plötsligt blivit mycket tydligare.
Därför sträcker sig denna historia långt bortom en kuriositet
För många människor känns en förlängning på 1,33 millisekunder per århundrade som en detalj man lätt förbiser. Ändå visar fenomenet med stor tydlighet hur djupt mänsklig aktivitet griper in i ett till synes stabilt system.
Där klimatförändringar typiskt diskuteras i termer av temperatur, nederbörd och havsnivå berör detta ämne något mer fundamentalt: sättet vår planet roterar på. Det gör det gripbart 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 tendenser som tidigare tryggt kunde ignoreras. Programvara för navigering, finansiell handel och telekommunikation stöder sig alla på samma tids- och positionsnätverk. En algoritm som redan nu bygger in marginaler för variationer i jordens rotation förebygger framtida fel och störningar.
För den breda allmänheten hjälper denna historia till att se begreppet ”klimatpåverkan” på ett nytt sätt. Det är inte bara korallrev, glaciärer och jordbruksområden som är under press — även längden på vår dag förskjuts i takt med utsläppskurvorna. Det är inte ett domedagsscenario, men det är en signal om att de fysiska ramarna vi lever inom är långt mindre fasta än de ser ut att vara.
