Du märker det inte i vardagen, men vår planet roterar långsammare. Forskare har registrerat en förändring som är helt unik i geologiskt perspektiv. På grund av den globala uppvärmningen flyttas enorma vattenmängder, vilket förändrar jordens form och får vår tidmätning att gradvis hamna ur fas.

Smältande is knuffar planeten ur balans

Problemets kärna finns inte i rymden, utan här på jorden – specifikt i isen. Varje år förlorar Grönlands och Antarktis istäcken gigantiska mängder massa. Detta smältvatten hamnar i haven och rör sig från polerna mot ekvatorn.

Denna omfördelning av vatten förändrar hur vikten fördelas på jordklotet. Mer massa samlas längre bort från rotationsaxeln, runt ekvatorn. Planeten buktar bokstavligen ut lite vid ”midjan”, som om den fick ett bälte spänt om sig.

Fysiken bakom detta fenomen kan jämföras med en konståkare:

När armarna hålls tätt intill kroppen, roterar hon snabbt.
När hon sträcker ut armarna, sjunker rotationshastigheten.

Jorden beter sig på exakt samma sätt. Eftersom massan flyttas längre bort från rotationsaxeln, ökar det så kallade tröghetsmoменtet. Då energibalansen måste bevaras, resulterar det i en långsammare rotation.

Mänsklig aktivitet accelererar en naturlig process i så kraftig grad, att jordens rotation nu avtar snabbare än under de varmaste perioderna genom de senaste miljontals åren.

En unik avvikelse i 3,6 miljoner års historia

Forskare från Wiens universitet och ETH Zürich har grävt djupt ner i jordens rotationshistoria. De har rekonstruerat omkring 3,6 miljoner års data om klimat och rotation, från sen Pliocen-tid till idag.

Detta gjordes inte med gamla klockor, utan genom att analysera fossila mikroorganismer från havsbottnens sediment, kända som bentiska foraminiferer. Deras kalkskelett registrerar ytterst små förändringar i jordens bana och lutning. Genom att koppla dessa mönster med astronomiska modeller kan forskarna räkna ut hur lång en dag var då.

Resultatet av detta pussel visar en tydlig och oroande trend. Forskarna har beräknat att dagens längd för närvarande ökar med cirka 1,33 millisekunder per århundrade. Det låter kanske obetydligt, men för geofysiker är det en dramatisk avvikelse.

Enligt studien förlängs dagarna idag nästan dubbelt så snabbt som under tidigare naturliga perioder med kraftig isavsmalтning. Ingen annan värmeperiod under de senaste 3,6 miljoner åren har visat en så markant effekt på jordens rotation.

Och processen accelererar. Om utsläppen av växthusgaser fortsätter på nuvarande nivå, kan inbromsningen fördubblas igen innan slutet av detta århundrade. Klimatet blir då den absolut dominerande faktorn för jordens inbromsning, till och med viktigare än månens tidvattenkrafter.

Vad betyder ett millisekund för vår vardag?

Ett extra millisekund per århundrade kommer du naturligtvis inte märka på din väckarklocka. Ändå är en stor del av vår moderna teknologi beroende av extremt exakt tidmätning. En minimal skillnad i jordens rotation kan gradvis skapa stora problem.

GPS: Navigering med en osäker klocka

Det globala GPS-systemet baseras på atomklockor i satelliter. Dessa klockor är nästan perfekt synkroniserade och samtidigt kopplade till jordens rotation. När planeten roterar långsammare, uppstår en skillnad mellan de två tidssystemen: ”atomtid” och ”jordtid”.

Ett fel på bara några miljardtedelar av en sekund kan leda till ett positionsfel på flera meter. För en person på en promenad betyder det inte mycket, men för system som dessa är det kritiskt:

Flygplan som landar automatiskt
Fartyg som navigerar i smala farleder
Självkörande bilar
Lantmätare och byggprojekt med millimeterprecision

En sådan avvikelse kan på sikt bli en allvarlig utmaning. Därför genomför rymdmyndigheter och navigationstjänster konstant korrigeringar, som i allt större utsträckning måste ta hänsyn till klimatets effekt på rotationen.

Satelliter och rymduppdrag: Banor måste justeras

Den exakta rotationstiden är också avgörande för satelliter i omloppsbana kring jorden. Deras banor och hastigheter beräknas i förhållande till planetens mass- och tyngdkraftsfördelning.

När massa flyttas från polerna mot ekvatorn, förändras detta tyngdfält något. Banor som beräknats årtionden framåt i tiden blir därför mindre exakta. Rymdmyndigheter tvingas justera oftare och anpassa sina modeller till de senaste mätningarna.

Även skillnader på nanometernivå i jordens tyngdfält är idag mätbara och har betydelse för planeringen av satellitbanor.

Världstid och skottsekunder i problem

Vår officiella världstid, UTC, baseras på atomklockor. De är så stabila att de knappt avviker över miljontals år. Jordens rotation är däremot instabil och påverkas av tidvatten, jordbävningar och nu alltså även den accelererade isavsmalтningen.

För att hålla skillnaden mellan atomtid och den faktiska rotationen under kontroll lägger tidsinstitut ibland till en skottsekund. Sedan 1972 har det skett åtskilliga gånger. Den nuvarande, oförutsägbara inbromsningen gör det dock svårare att planera. På längre sikt diskuterar man till och med att avskaffa skottsekunder helt, eftersom många digitala system har svårt att hantera dem.

Djupgående konsekvenser för jorden och klimatet

Den accelererande inbromsningen påverkar inte bara vår teknologi, utan berör också fundamentala frågor om jordens system. När massa flyttas i så stor skala, förändras mer än bara rotationshastigheten.

Forskare undersöker nu om den snabba omfördelningen av vattenmassa också är kopplad till de uppmätta förskjutningarna av jordens rotationsaxel. Denna ”slingring” i förhållande till stjärnhimlen ser nämligen också ut att ha förändrats under de senaste årtiondena.

Varför detta är mer än en fysikalisk kuriositet

De flesta förknippar klimatförändringar med värmeböljor, smältande glaciärer och stigande havsnivåer. Att människan nu också mätbart påverkar hela planetens rotation, ger en ny känsla av omfattningen. Det visar hur djupt de nuvarande förändringarna sträcker sig.

För beslutsfattare och ingenjörer är detta inte ett avlägset problem. Framtidens infrastruktur – såsom autonom sjöfart, kvantnavigering eller enorma konstellationer av kommunikationssatelliter – bygger på antaganden om tid och rum som kräver allt större precision.

Om man undrar över huruvida ett millisekund verkligen gör skillnad, kan en jämförelse hjälpa. De moderna finansmarknaderna handlar för miljarder på bråkdelar av millisekunder. Radioastronomer kombinerar signaler från teleskop på olika kontinenter med en noggrannhet ner till pikosekunder. I dessa världar räknas varje enda tick på klockan.

Slutligen kastar forskningen ljus över några facktermer. ”Tröghetsmomentet” handlar om hur svårt det är att ändra ett objekts rotationshastighet, beroende på massfördelningen. ”Atomtid” är den ultrastabila tidsskalan baserad på atomers svängningar, medan ”världstid” försöker följa jordens faktiska rotation. Den nuvarande klimatkrisen tvingar oss att ompröva förhållandet mellan dessa storheter, vilket gör själva planeten till ett gigantiskt, men lite slängande, urverk.