En förändring som geofysiker aldrig sett förut
Forskare visar nu att den globala uppvärmningen börjar påverka till och med dygnets längd. Smältande glaciärer och stigande havsnivåer bromsar omärkligt vår planets rotation på ett sätt som geofysiker aldrig tidigare dokumenterat.
Det låter som science fiction, men det handlar om ren och skär geofysik. Förflyttningen av stora vatten- och ismassor saktar gradvis ner jordens rotationsrörelse. Det sker alldeles för långsamt för att du ska märka det i vardagen, men tillräckligt snabbt för att ingenjörer som ansvarar för tidmätning, GPS och elnät redan måste ta hänsyn till det.
Flera forskargrupper har i en ansedd vetenskaplig tidskrift beskrivit hur dagen under de senaste decennierna börjat bli längre. Processen hänger nära samman med avsmältningen av glaciärer och inlandsisar samt de stigande havsnivåerna. För den enskilde människan är förändringen omärklig, men för geodeter, satelitnavigationsspecialister och atomursexperter är det en realitet. Deras system förutsätter att jorden roterar på ett mycket förutsägbart sätt.
Hur den globala uppvärmningen bromsar jordens rotation
Uppskattningar visar att dygnets längd i dag ökar med ungefär 1,33 millisekunder per hundra år. Mot slutet av detta sekel kan takten dock stiga till så mycket som 2,62 millisekunder per hundra år. För en vanlig människa är det omätbart, men för teknologiska system är det ett mätbart problem.
För att förklara mekanismen brukar forskare jämföra jorden med en konståkare på isen. När konståkaren drar armarna intill kroppen roterar hon snabbare. Sträcker hon ut dem, avtar rörelsen. Det är lagen om rörelsemängdsmomentets bevarande som styr detta.
Detsamma gäller vår planet. Enkelt uttryckt: när stora ismängder befinner sig vid polerna ligger en större del av massan nära rotationsaxeln och jorden snurrar lite fortare. När isen smälter rinner vattnet ut i haven och sprids närmre ekvatorn. Massan rör sig bort från axeln och rotationsrörelsen bromsas omärkligt.
Det är just det här andra scenariot vi ser allt tydligare under en era av intensiv, människodriven klimatuppvärmning. Forskarna betonar att sedan början av 2000-talet har förlängningen av dagen skett i en takt som naturliga processer normalt skulle behöva tusentals eller till och med tiotusentals år för att åstadkomma.
Naturliga processer hänger inte längre med
I tiotusentals år styrdes dygnets längd huvudsakligen av naturliga faktorer: månens gravitation, rörelser i de tektoniska plattorna, deformationer i jordskorpan och den så kallade postglaciaala landhöjningen efter de forntida inlandsisarnas tillbakadragande. Dessa processer är vanligtvis långsamma och förutsägbara.
Under tidigare decennier drog jordens rörliga flytande kärna och mantel åt ett annat håll än klimatförändringen. De accelererade planetens rotation mer än vad den smältande isen bromsade den. Resultatet var att dagen faktiskt blev kortare. Men den fina balansen har börjat tippa över.
Forskarna analyserade data som sträcker sig 3,6 miljoner år tillbaka i tiden, ända till den sena delen av den geologiska epoken pliocen. Målet var att ta reda på om liknande fenomen hade inträffat tidigare. Nyckeln visade sig vara mikroskopiska organismer kallade bentiska foraminiferer.
Dessa encelliga varelser levde på havens och oceanernas botten, och i deras skal finns en kemisk historia över de forntida haven inskriven. Mineralsammansättningen i fosiliserade foraminiferer avslöjar bland annat dåtidens vattentemperaturer och havsnivåer. Havsnivån berättar i sin tur om hur ismassan var fördelad på jorden.
Vad fossil från havsbottnen berättar
Ju mer is som befann sig vid polerna, desto lägre var haven. När isen smälte steg havet. Genom att jämföra data från foraminiferer med fysikaliska modeller för jordens rotation rekonstruerade forskarna förändringar i dygnets längd under 3,6 miljoner år.
Enbart observationer av fossil räckte dock inte. Geologiska data är fulla av luckor, och därför använde forskarna ett verktyg från modern datavetenskapt: probabilistisk djupinlärning. En algoritm tränade på att känna igen mönster i ofullständiga register och uppskatta saknade fragment med en viss grad av säkerhet.
På den grunden blev det möjligt att i detalj rekonstruera förändringar i havsnivåer och indirekt massfördelningen på jorden. Kombinationen av fossil, geofysik och maskininlärning möjliggjorde en inblick i hur ofta planeten historiskt sett upplevt en förlängning av dagen i samma takt som vi ser idag.
Resultaten var förvånande. Det visade sig att under hela perioden på 3,6 miljoner år inträffade det bara en enda gång att dagen förlängdes i jämförbar takt. Det skedde för ungefär 2 miljoner år sedan, under en period av särskilt kraftiga glaciala cykler drivna av förändringar i jordens omloppsbana och axelns lutning.
Ett enda liknande skeende på miljoner år
Skillnaden är avgörande. Under den perioden utspelade sig förändringarna över tiotusentals år och berodde på solsystemets naturliga dynamik. Nu uppstår en effekt av liknande storlek på bara några decennier, som en direkt följd av utsläpp av växthusgaser.
Om mänskligheten behåller nuvarande utsläppsnivåer kan klimatets påverkan på dygnets längd mot slutet av detta sekel överstiga månens inflytande på jordens rotationsrörelse. För lekmän låter det abstrakt, men för forskare som studerar jordens dynamik är det ett tecken på att vi trätt in i en era av kraftig överbelastning av naturliga processer.
Takten på denna förändring skiljer dagens epok från den geologiska historiens bakgrund. Det handlar inte bara om förändringens existens utan framför allt om dess hastighet och ursprung: mänsklig aktivitet. Forskarna understryker att naturliga processer i princip aldrig nått en sådan hastighet.
Varför några millisekunder faktiskt spelar roll
En förändring av dygnets längd med ett par millisekunder per hundra år kommer inte att göra att du plötsligt sover bättre eller hinner med en extra kaffe under dagen. Problemet uppstår någon annanstans: hela den moderna civilisationen bygger på extremt exakt tidmätning.
System som är känsliga för små tidsförändringar inkluderar:
- Atomur som utgör grunden för den globala tidsskalan och synkroniserar telekommunikationsnät
- GPS och andra satelitnavigeringssystem som kräver noggrannhet på nanosekunder för att bestämma position med meters precision
- Styrning av elnät som kräver perfekt synkroniserade mätningar för att upprätthålla balansen mellan elproduktion och förbrukning
- Högfrekvenshandel på finansmarknaderna med tusentals transaktioner per millisekund
- Sonder och satelliter som övervakar klimat och väder och förlitar sig på mycket exakt positionering och tidtagning
- Infrastruktur för mobilnät och internet som är beroende av synkronisering av tidsservrar
- Vetenskapliga experiment som kräver samordning mellan olika laboratorier runt om i världen
När jorden bromsar börjar den faktiska rotationstiden långsamt avvika från den tid som atomuren räknar. För att kompensera har man i många år använt så kallade skottsekunder – små korrigeringar som ibland läggs till den officiella tiden.
Om förändringstakten fortsätter att öka kommer tillägg och borttagning av sådana sekunder att bli allt vanligare och svårare att hantera. En del IT-system fick redan problem vid tidigare korrigeringar, vilket visade hur känslig denna infrastruktur är.
Vad detta innebär för den vanliga människan
I det dagliga livet kommer du inte att känna att jorden snurrar en bråkdel av en tusendels sekund långsammare. Mycket mer påtagligt är det faktum att det här är ytterligare en signal som visar hur stor inverkan mänskligheten har på planetens funktionssätt.
Global uppvärmning förknippas vanligtvis med värmeböljor, torka, översvämningar, skogsbränder eller sänkta skördar inom jordbruket. En längre dag är ett mindre spektakulärt men mycket talande bieffekt. Det visar att vi inte bara förändrar vädret, utan påverkar något så grundläggande som planetens rotationsrörelse.
Ur teknisk synvinkel kommer det att bli allt viktigare att utveckla flexibla tidsstandarder och modernisera system som måste fungera tillförlitligt vid allt tätare korrigeringar. Det är en uppgift för internationella institutioner som arbetar med tid, navigering och digital infrastruktur.
För klimatdebatten tillför ämnet ytterligare en dimension. Det lägger till ytterligare ett argument i listan över konsekvenser av förbränning av fossila bränslen, som är svårt att vifta bort. Om uppvärmningen kan bromsa jordens rörelse i en takt som naturen i princip aldrig upplevt, är det svårt att hävda att det bara handlar om naturliga variationer. Det kan verka som en vetenskaplig kuriositet, men det är ett tyst vittnesbörd om hur djupt vi håller på att omforma vår planets sätt att fungera.
