Atomuhren, kombiniert mit präzisen astronomischen Messungen, haben gezeigt, dass die Länge eines Tages plötzlich länger wird, und Wissenschaftler wissen nicht warum.
Dies 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 bestimmt, wie lang ein Tag ist – beschleunigt. Dieser Trend hat unsere Tage kürzer gemacht; tatsächlich im Juni 2022 Wir haben einen Rekord aufgestellt für den kürzesten Tag im letzten halben Jahrhundert oder so.
Aber trotz dieses Rekords hat sich diese stetige Beschleunigung seit 2020 merkwürdigerweise in eine Verlangsamung verwandelt – die Tage werden wieder länger, und der Grund ist bisher ein Rätsel.
Während die Uhren in unseren Telefonen anzeigen, dass ein Tag genau 24 Stunden hat, ist dies die tatsächliche Zeit, die er benötigt Die Erde um eine einzelne Drehung zu vollenden, variiert ganz leicht. Diese Veränderungen treten über Zeiträume von Millionen von Jahren bis fast augenblicklich auf – sogar Erdbeben und Sturmereignisse können eine Rolle spielen.
Es stellt sich heraus, dass ein Tag sehr selten genau die magische Zahl von 86,400 Sekunden hat.
Der sich ständig verändernde Planet
Über Millionen von Jahren hat sich die Erdrotation aufgrund von Reibungseffekten verlangsamt, die mit den vom Mond angetriebenen Gezeiten verbunden sind. Dieser Prozess verlängert jeden Tag jedes Jahrhundert um etwa 2.3 Millisekunden. Vor ein paar Milliarden Jahren war ein Tag der Erde nur ungefähr 19 Stunden.
Seit 20,000 Jahren arbeitet ein anderer Prozess in die entgegengesetzte Richtung und beschleunigt die Rotation der Erde. Als die letzte Eiszeit endete, reduzierten schmelzende polare Eisschilde den Oberflächendruck und der Erdmantel begann sich stetig in Richtung der Pole zu bewegen.
So wie sich ein Balletttänzer schneller dreht, wenn er seine Arme zu seinem Körper führt – der Achse, um die er sich dreht –, so erhöht sich die Rotationsrate unseres Planeten, wenn sich diese Mantelmasse näher an die Erdachse bewegt. 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 Länge eines Tages verändern, wenn auch normalerweise um kleine Beträge. Zum Beispiel wird angenommen, dass das große Tōhoku-Erdbeben von 2011 in Japan mit einer Stärke von 8.9 die Rotation der Erde um einen relativ kleinen Betrag beschleunigt hat 1.8 µs.
Abgesehen von diesen großräumigen Änderungen haben Wetter und Klima über kürzere Zeiträume auch wichtige Auswirkungen auf die Erdrotation und verursachen Variationen in beide Richtungen.
Die vierzehntägigen und monatlichen Gezeitenzyklen bewegen Masse um den Planeten herum und verursachen Änderungen der Tageslänge um bis zu einer Millisekunde in beide Richtungen. Wir können Gezeitenschwankungen sehen in Tageslängenaufzeichnungen über Zeiträume von bis zu 18.6 Jahren. Besonders stark wirkt sich die Bewegung unserer Atmosphäre aus, auch Meeresströmungen spielen eine Rolle. Saisonale Schneebedeckung und 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 zwischen diesen Schätzungen und einer Atomuhr hat in den letzten Jahren eine scheinbar immer kürzere Tageslänge ergeben.
Aber es gibt eine überraschende Enthüllung, sobald wir die Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit wegnehmen, von denen wir wissen, dass sie aufgrund von Gezeiten und saisonalen Effekten auftreten. Trotz Die Erde Mit Erreichen ihres kürzesten Tages am 29. Juni 2022 scheint sich die langfristige Trajektorie 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 nicht klar. Es könnte auf Änderungen in den Wettersystemen mit aufeinanderfolgenden La Niña-Ereignissen zurückzuführen sein, obwohl diese zuvor aufgetreten sind. Es könnte ein verstärktes Abschmelzen der Eisschilde sein, obwohl diese in den letzten Jahren nicht massiv von ihrer konstanten Schmelzrate abgewichen sind. Könnte es mit der Vulkanexplosion in Tonga zusammenhängen? riesige Mengen Wasser in die Atmosphäre einspritzen? Wahrscheinlich nicht, da dies im Januar 2022 geschah.
Wissenschaftler haben spekuliert dass diese jüngste, mysteriöse Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Planeten mit einem Phänomen zusammenhängt, das als „Chandler Wobble“ bezeichnet wird – eine kleine Abweichung der Rotationsachse der Erde mit einem Zeitraum von etwa 430 Tagen. Beobachtungen von Radioteleskopen zeigen auch, dass das Wackeln in den letzten Jahren abgenommen hat; die beiden können miteinander verbunden sein.
Eine letzte Möglichkeit, die wir für plausibel halten, ist, dass sich innerhalb oder um die Erde herum nichts Besonderes geändert hat. Es könnten einfach langfristige Gezeiteneffekte sein, die parallel zu anderen periodischen Prozessen wirken, um eine vorübergehende Änderung der Erdrotationsrate zu erzeugen.
Brauchen wir eine „negative Schaltsekunde“?
Die genaue Kenntnis der Rotationsgeschwindigkeit der Erde ist für eine Vielzahl von Anwendungen entscheidend – Navigationssysteme wie GPS würden ohne sie nicht funktionieren. Außerdem fügen Zeitnehmer alle paar Jahre Schaltsekunden in unsere offiziellen Zeitskalen ein, um sicherzustellen, dass sie nicht aus dem Takt mit unserem Planeten geraten.
Wenn sich die Erde zu noch längeren Tagen verschieben würde, müssten wir möglicherweise eine „negative Schaltsekunde“ einbauen – dies wäre beispiellos, und kann das Internet kaputt machen.
Die Notwendigkeit negativer Schaltsekunden gilt derzeit als unwahrscheinlich. Im Moment können wir die Nachricht begrüßen, dass wir alle – zumindest für eine Weile – jeden Tag ein paar zusätzliche Millisekunden haben.
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
Bild-Kredit: Qimono / 504 Bilder
