Die Tage auf der Erde sind auf mysteriöse Weise länger geworden, und die Wissenschaftler wissen (noch) nicht warum

Viele Atomuhren zusammen mit präzisen astronomischen Messungen haben kürzlich gezeigt, dass die Länge eines Tages auf der Erde plötzlich länger wird. Dieses Phänomen hat nicht nur entscheidende Auswirkungen auf unsere Zeitmessung, sondern auch auf Dinge wie GPS und andere Technologien, die unser modernes Leben bestimmen.

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Rotation der Erde um ihre eigene Achse, die die Länge eines Tages bestimmt, beschleunigt. Dieser Trend hat unsere Tage verkürzt; tatsächlich im Juni 2022 Wir haben den Rekord erreicht des Tages kürzer seit etwa einem halben Jahrhundert.

Doch trotz dieses Rekords hat sich diese konstante Beschleunigung seit 2020 merkwürdigerweise in eine Verlangsamung verwandelt: Die Tage werden wieder länger, und der Grund bleibt im Moment unbekannt.

Während unsere Telefonuhren zeigen, dass ein Tag genau 24 Stunden hat, variiert die tatsächliche Zeit, die die Erde benötigt, um eine einzelne Umdrehung zu vollenden, sehr leicht. Diese Veränderungen treten über Zeiträume von Millionen von Jahren bis fast augenblicklich auf – sogar Erdbeben und Stürme können eine Rolle spielen. So stellt sich heraus, dass ein Tag sehr selten der magischen Zahl von 86 Sekunden entspricht.

Der sich ständig verändernde Planet

Seit Millionen von Jahren verlangsamt sich die Rotation der Erde aufgrund der Reibungseffekte, die mit den vom Mond verursachten Gezeiten verbunden sind. Dieser Vorgang verlängert jeden Tag in jedem Jahrhundert um etwa 2,3 Millisekunden. Vor ein paar Milliarden Jahren dauerte ein Tag auf der Erde nur 19 Stunden.

In den letzten 20 Jahren hat ein anderer Prozess umgekehrt funktioniert und die Rotation der Erde beschleunigt. Am Ende der letzten Eiszeit, der schmelzende Polkappen verringerte den Druck auf die Oberfläche, und der Erdmantel begann, sich stetig in Richtung der Pole zu bewegen.

So wie sich ein Balletttänzer schneller dreht, wenn er seine Arme näher an seinen Körper heranführt – die Achse, um die er sich dreht –, so erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit unseres Planeten, wenn sich diese Mantelmasse der Erdachse nähert. Und dieser Prozess verkürzt sich jeden Tag um etwa 0,6 Millisekunden pro Jahrhundert.

Über Jahrzehnte und länger kommt auch die Verbindung zwischen Erdinnerem und Erdoberfläche zum Tragen: Große Erdbeben können die Tageslänge verändern, wenn auch normalerweise nur um geringe Beträge. Zum Beispiel die großes Tohoku-Erdbeben von 2011 in Japan mit einer Stärke von 8,9 hätte die Erdrotation nur um einen relativ kleinen Betrag beschleunigt 1,8 Mikrosekunden.

Abgesehen von diesen großräumigen Veränderungen haben Wetter und Klima über kürzere Zeiträume auch große Auswirkungen auf die Erdrotation und verursachen Variationen in beide Richtungen.

Zweimonatliche und monatliche Gezeitenzyklen bewegen Masse um den Planeten herum und verursachen Änderungen der Tageslänge von bis zu einer Millisekunde in beide Richtungen. Wir können die Schwankungen der Gezeiten beobachten in Tagesaufzeichnungen für Zeiträume bis zu 18,6 Jahren. Besonders stark wirkt sich die Bewegung unserer Atmosphäre aus, auch Meeresströmungen spielen eine Rolle. Schneebedeckung und saisonale Niederschläge oder Grundwasserentnahmen verändern die Dinge weiter.

Warum wird die Erde plötzlich langsamer?

Seit den 1960er Jahren, als Betreiber von Radioteleskopen auf der ganzen Welt damit begannen, Techniken zu entwickeln gleichzeitig kosmische Objekte wie Quasare beobachtenhaben wir sehr genaue Schätzungen der Rotationsgeschwindigkeit der Erde.

Ein Vergleich dieser Schätzungen mit einer Atomuhr offenbarte in den letzten Jahren eine scheinbar immer kürzere Tageslänge.

Aber es gibt eine verblüffende Offenbarung, sobald wir die Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit herausnehmen, von denen wir wissen, dass sie aufgrund von Gezeiten und saisonalen Effekten auftreten. Obwohl die Erde am 29. Juni 2022 ihren kürzesten Tag erreichte, scheint sich die langfristige Flugbahn seit 2020 von einer Verkürzung zu einer Verlängerung verschoben zu haben. Diese Veränderung ist in den letzten 50 Jahren beispiellos.

Der Grund für diese Änderung ist unklar. Es könnte auf Änderungen in Wettersystemen zurückzuführen sein, wie z Klimaphänomene von La Niña hintereinander, obwohl dies schon früher passiert ist. Es könnte sich um ein verstärktes Abschmelzen der Eisschilde handeln, obwohl diese in den letzten Jahren nicht wesentlich von ihrer regulären Schmelzrate abgewichen sind. Könnte es mit der gewaltigen Explosion des Tonga-Vulkans zusammenhängen? riesige Mengen Wasser in die Atmosphäre einspritzen ? Wahrscheinlich nicht, wenn man bedenkt, dass es im Januar 2022 passiert ist.

Wissenschaftler haben Hypothesen aufgestellt dass diese kürzliche und mysteriöse Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Planeten mit einem Phänomen namens verbunden ist Chandler-Oszillation » – eine kleine Abweichung von der Rotationsachse der Erde mit einer Dauer von etwa 430 Tagen. Beobachtungen von Radioteleskopen zeigen auch, dass die Oszillation in den letzten Jahren abgenommen hat; Die beiden Phänomene könnten miteinander verbunden werden.

Eine letzte Möglichkeit, die uns plausibel erscheint, ist, dass sich auf oder um die Erde nichts Konkretes verändert hat. Sie könnten einfach langfristige Gezeiteneffekte sein, die parallel zu anderen periodischen Prozessen wirken, um eine vorübergehende Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Erde zu erzeugen.

Brauchen wir eine „negative Schaltsekunde“?

Für viele Anwendungen ist die genaue Kenntnis der Erdrotationsgeschwindigkeit entscheidend – ohne sie würden Navigationssysteme wie GPS nicht funktionieren. Außerdem setzen alle zwei bis drei Jahre die Zeitnehmer ein Schaltsekunden in unseren offiziellen Zeitskalen, um sicherzustellen, dass sie nicht aus dem Takt mit unserem Planeten geraten.

Wenn die Erde zu noch längeren Tagen übergehen würde, müssten wir möglicherweise eine „negative Schaltsekunde“ einbauen – was beispiellos wäre und könnte das Internet kaputt machen.

Die Notwendigkeit negativer Schaltsekunden wird derzeit als unwahrscheinlich angesehen. Vorerst können wir uns über die Nachricht freuen, dass wir alle – zumindest für eine Weile – jeden Tag ein paar zusätzliche Millisekunden haben.

Matt König, Direktor des ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, Universität von Tasmanien et Christoph Watson, Senior Lecturer, Fakultät für Geographie, Planung und Raumwissenschaften, Universität von Tasmanien

Dieser Artikel wurde von neu veröffentlicht Das Gespräch unter Creative Commons Lizenz. Lesen Sie dieOriginalartikel.