Klimatförändringarna ändrar faktiskt längden på våra dygn
Nya geofysiska studier visar något anmärkningsvärt: smältande is omfördelar vattenmassorna på jorden så kraftigt att planetens rotationshastighet faktiskt förändras. Konsekvensen blir att dygnet blir längre – i bokstavlig mening – även om skillnaden ännu är så liten att den bara kan mätas med atomklockor och avancerad laboratorieutrustning.
Kopplingen mellan klimatet och dygnets längd låter som science fiction, men vilar på enkel fysik. Allt handlar om hur massa är fördelad på jordens yta – is, vatten och berggrund. När isarna vid polerna smälter strömmar enorma vattenmängder ut i oceanerna och rör sig närmare ekvatorn.
När isen smälter beter sig jorden som en konståkare som sträcker ut armarna – rotationen bromsar in, och dagen blir lite längre.
Ju mer massa som befinner sig långt från rotationsaxeln, desto större blir det så kallade tröghetsmomentet. För att energin ska bevaras måste rotationshastigheten minska. Det är en mekanism som alltid har funnits, eftersom jorden inte är en stel klot. Dess rotation påverkas av:
- Månens gravitation och tidvattenkrafter i oceanerna,
- rörelser i de tektoniska plattorna,
- den långsamma ”återhämtningen” av jordskorpan efter istiderna,
- förändringar djupt inne i planetens inre – i kärnan och manteln.
Under de senaste årtiondena har dessa krafter sammantaget accelererat jordens rotation något snabbare än vad klimatet har bromsat den. Nu är balansen på väg att tippa. Enligt den nya analysen växer dygnets längd med ungefär 1,33 millisekunder per hundra år. Det låter som ingenting – men på geologisk skala är det enormt snabbt.
Vad forskarna exakt har mätt
Resultaten kommer från en undersökning publicerad i den vetenskapliga tidskriften Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Ett team av geodeter och geofysiker kombinerade nutida observationer med analyser av jordens mycket avlägsna förflutna.
Forskarna bakom studien säger det rakt ut: en så snabb förlängning av dygnet är ”nästan utan motstycke” i jordens senare historia och är fullständigt människoskapad – alltså antropogen till sin natur.
Deras beräkningar visar att om utsläppen av växthusgaser fortsätter på samma nivå kan tempot för inbromsningen stiga till omkring 2,62 millisekunder per sekel innan slutet av detta århundrade. Det skulle faktiskt överträffa månens påverkan på jordens rotation. Det är en stark signal om att mänsklig inblandning i klimatsystemet nu kan mäta sig med naturliga, kosmiska krafter.
Hur forskarna tittade 3,6 miljoner år tillbaka i tiden
För att bedöma om de nuvarande förändringarna är ovanliga var det nödvändigt att rekonstruera hur dygnets längd har förändrats över mycket långa tidsperioder. Forskarna gick hela vägen tillbaka till den period som kallas sen pliocen – för 3,6 miljoner år sedan. Då var klimatet varmare än i dag, och havsnivån var högre, men processerna försiggick naturligt och långsamt.
Nyckeln till rekonstruktionen var mikroskopiska fossiler kallade bentiska foraminiferer. Det är encelliga organismer som levde på havsbottnen. Deras skal innehåller kemisk information om de förhållanden som rådde i vattnet när de bildades – inklusive havsnivå och temperatur.
Den kemiska sammansättningen av foraminiferernas skal fungerar som ett historiskt arkiv som avslöjar hur högt oceanerna stod och hur stora de dåvarande isarna var.
Ju större glaciärer, desto mer vatten är ”låst” på land, och havsnivån sjunker. När isen smälter stiger haven, och vattenmassan förskjuts mot ekvatorn. Det gör det möjligt att koppla tidigare variationer i havsnivån med förändringar i jordens rotationshastighet.
Artificiell intelligens i geologins tjänst
Geologiska data är aldrig fullständiga. Det finns luckor i bergarterna och fossilerna, och lager har förstörts eller förskjutits genom tiderna. Därför tog teamet avancerade verktyg i bruk: en probabilistisk deep learning-algoritm.
Modellen tränades för att känna igen mönster i tillgängliga data och med en viss grad av säkerhet uppskatta de saknade delarna av havsnivåns historia. Genom att kombinera dessa uppskattningar med kunskap om tidigare glaciärers beteende kunde forskarna rekonstruera hur dygnets längd förändrades genom miljontals år.
| Period | Förändringar i dygnets längd | Primär orsak |
|---|---|---|
| 3,6–2 miljoner år sedan | Långsamma, naturliga variationer | Astronomiska cykler, glaciärförändringar |
| Ca. 2 miljoner år sedan | Tempo motsvarande nutidens | Mycket intensiva naturliga iscykler |
| 2000-talet | Kraftig förlängning över få årtionden | Människoskapad global uppvärmning |
Under hela den undersökta perioden var det bara en episod – för cirka 2 miljoner år sedan – som visade ett tempo för förändringar i dygnets längd som liknar nutidens. Den avgörande skillnaden är att den processen då sträckte sig över tiotusentals år. I dag framkallar vi en motsvarande effekt på bara några få årtionden – främst genom att bränna kol, olja och gas.
Märker vanliga människor något av det längre dygnet?
En förlängning av dygnet med en bråkdel av ett millisekund ger oss inte extra sömntimmar eller mer tid på jobbet. I vardagen är skillnaden fullständigt omärklig. Problemet uppstår där extrem tidsprecision är avgörande.
Det moderna samhället vilar på atomklockor. Internet, GPS, energiförsörjning och finansiella system kräver alla synkronisering ner till mikrosekunden.
Om jordens rotation i ökande grad avviker från fysikernas definition av sekunden måste den officiella koordinerade universaltiden korrigeras. Det sker med hjälp av så kallade skottsekunder, som läggs till med jämna mellanrum till den koordinerade universaltiden UTC. Frekventa eller oregelbundna korrigeringar skapar störningar i it-system och nätverk som är vana vid en någorlunda stabil rytm.
Med klimatets växande inflytande på jordens rotation kan sådana korrigeringar bli långt mer komplexa. Det medför risk för fel i navigationssatelliter, problem med synkronisering av elnätet och störningar i högfrekventa börstransaktioner. Det är scenarier som utvecklas över tid – men ingenjörer är redan tvungna att ta hänsyn till dem i dag.
När klimatet konkurrerar med månen
I miljarder år har månen varit jordens viktigaste ”urpartner”. Dess gravitation skapar tidvatten som långsamt tappar rotationsenergi från planeten och skjuter satellitten längre och längre bort. Det är anledningen till att dagarna i jordens avlägsna förflutna var kortare och gradvis har blivit längre.
Nu finns det en ny aktör på scenen – människan. Utsläppen av växthusgaser och den därav följande smältningen av isarna har börjat modifiera detta årtusendegamla förhållande. Den prognostiserade förlängningen av dygnet vid slutet av 2000-talet kan, om utvecklingen fortsätter oförändrad, överträffa månens effekt.
Sett från ett fysiskt perspektiv innebär det att den industriella civilisationen inför en störning i jord-måne-systemet som motsvarar påverkan från ett massivt himlakropp. Från ett klimatperspektiv är det ytterligare ett bevis på hur långt människans ingrepp i processer som en gång var rent naturliga har nått.
Vad mer kan förändras
En förändring av rotationshastigheten är bara en av konsekvenserna av planetens uppvärmning. En förskjutning av massfördelningen påverkar också:
- Satelliters banor – även minimala skillnader i gravitationsfältet ackumuleras över tid i långvariga kretslopp,
- vattenfördelningen i oceanerna – vilket hänger samman med kusterosion och mer frekventa stormfloder,
- spänningar i jordskorpan – och därmed indirekt risken för jordbävningar i vissa regioner.
Det betyder inte att katastrofscenarier från actionfilmer är omedelbart förestående. Men det visar att klimatet fungerar som en kontakt som är kopplad till ett helt system av geofysiska fenomen. Man förlorar inte bara kontrollen över lufttemperaturen, utan också över rörelsen av vatten, is, berggrund – och på längre sikt själva planetens rotationsaxel.
Tiden som klimatförändringarnas förbisedda offer
Vi hör ofta om smältande glaciärer, torka och extrem värme. Mer sällan uppmärksammar vi att klimatförändringar tränger in i själva definitionen av hur vi räknar minuter och sekunder. Det geologiska uret och atomklockan, som normalt håller takt någorlunda, börjar sakta gå isär.
För den genomsnittliga världsmedborgaren kommer dessa bråkdelar av millisekunder att förbli fullständigt omärkliga under mycket lång tid ännu. För ingenjörer bakom navigationssystem, operatörer av elnätet och team ansvariga för internetinfrastrukturen är det en extra källa till komplexitet som måste räknas med i planering årtionden framåt.
Hela denna historia är också en kraftfull påminnelse om att global uppvärmning inte stannar vid ”vädret utanför”. Den sträcker sig långt djupare – ner till de fysiska grunderna för vår planets funktion, inklusive hur snabbt den snurrar runt sin egen axel. Det är inte bara klimatet som förändras. Det är själva dygnets rytm – den vi alltid har inrättat våra liv, teknologi och ekonomi efter.
