Das Abschmelzen des Polareises führt zu einer Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Planeten, was sich wiederum auf die globale Zeitberechnung auswirkt, wie eine Studie der University of California ergab, berichtet die Fachzeitschrift Nature. Geophysiker der University of California haben Beweise dafür gefunden, dass die verlangsamte Rotation des Erdkerns in Kombination mit dem Abschmelzen der antarktischen und grönländischen Gletscher dazu führen wird, dass die Menschheit im Jahr 2029 die Länge verkürzen statt vergrößern muss des Tages zum ersten Mal.
Den Ergebnissen der Studie zufolge beeinflusst das schmelzende Eis in der Arktis und Antarktis die Rotation der Erde: Es führt dazu, dass große Wassermengen in die Ozeane strömen, was zu einer Umverteilung der Wassermasse und einer leichten Änderung der Geschwindigkeit führt der Rotation des Planeten. Das mit Satellitengravimetrie gemessene beschleunigte Schmelzen des Eises in Grönland und der Antarktis hat dazu geführt, dass die Winkelgeschwindigkeit der Erde in kürzerer Zeit als zuvor abnimmt.
Dies stellt eine noch nie dagewesene Herausforderung für die Synchronisierung von Computernetzwerken dar und erfordert möglicherweise früher als geplant Änderungen an der UTC (Weltzeit). Die globale Erwärmung habe bereits Auswirkungen auf die globale Zeitmessung, heißt es in dem Artikel.
Denken Sie daran, dass der universellen Zeitskala UTC seit 1972 regelmäßig Schaltsekunden hinzugefügt wurden. Hierbei handelt es sich um zusätzliche Sekunden, die der International Earth Rotation Service regelmäßig am 30. Juni oder 31. Dezember zur UTC-Skala hinzufügt. Dies geschah, als die Menschheit begann, Atomuhren zu verwenden, um die Länge des Tages zu messen und die Rotationsgeschwindigkeit der Erde zu bestimmen.
Seitdem wurden der Skala 27 Schaltsekunden hinzugefügt, die letzte davon wurde im Dezember 2016 zur UTC hinzugefügt. Berechnungen der Forscher zeigen, dass die Menschheit im Jahr 2029 zum ersten Mal eine Schaltsekunde von UTC abziehen muss, da die Erdrotation durch die Art der Gesteinsbewegung in ihrem Kern sowie durch den Prozess der Erdrotation beeinflusst wird schmelzende Polargletscher.
Zu diesem Schluss kamen die Forscher, als sie analysierten, wie sich verschiedene Prozesse im Erdinneren und auf der Erdoberfläche auf die Rotationsgeschwindigkeit des Planeten um seine Achse und die Tageslänge auswirken. In der Vergangenheit glaubten Wissenschaftler, dass die Länge des Tages auf der Erde allmählich zunimmt, was mit einer Verlangsamung ihrer Rotation aufgrund der Gravitationswechselwirkungen zwischen unserem Planeten und dem Mond verbunden war. In jüngster Zeit hat sich diese Situation erheblich verschärft, nachdem Geophysiker herausgefunden haben, dass die Rotationsgeschwindigkeiten der Erdoberfläche und ihres inneren Kerns unterschiedlich sind. Es stellte sich heraus, dass die Geschwindigkeit des Kerns um seine Achse kein konstanter Wert ist, was die Länge des Tages erheblich beeinflusst.
Berechnungen haben gezeigt, dass die typische Länge eines Tages nicht nur davon abhängt, wie stark sich die Erdrotation aufgrund der Arbeit noch unbekannter geophysikalischer Prozesse in ihrem Kern beschleunigt, sondern auch von der Geschwindigkeit, mit der sich die Gletscher der Erde bewegen Grönland und die Antarktis schmelzen. Ihr Verschwinden führt zu einer Umverteilung der Masse von den Polen zum Äquator des Planeten, wodurch sich die Erdrotation weiter verlangsamt.
Die Berücksichtigung dieses Faktors in den Berechnungen führte zu dem Schluss, dass die Menschheit bis 2029 erstmals eine negative Schaltsekunde in die Skala der koordinierten Weltzeit (UTC) einführen muss und die globale Erwärmung diesen Moment um drei Jahre verzögern wird. Dies gebe der IT-Branche zusätzliche Zeit, Änderungen am Betrieb des Internets und der Kommunikationssysteme vorzunehmen, die notwendig seien, um die Länge des Tages zu verkürzen statt zu verlängern, schlussfolgerte der Forscher.
Im Laufe der Erdgeschichte hat sich ihre Rotation verlangsamt. Vor etwa 1,4 Milliarden Jahren dauerte ein Tag 18 Stunden und 41 Minuten, doch im Zeitalter der Dinosaurier dauerte ein Tag nur 23 Stunden. Dies ist ein ziemlich langsamer Prozess – so langsam, dass der Tag der Erde nur 0,047 Sekunden länger ist als am Ende der Bronzezeit.
In letzter Zeit widersetzt sich die Erde diesem Trend jedoch aufgrund der Rotation des flüssigen Außenkerns des Planeten und beschleunigt tatsächlich den Zeitablauf. Laut Scientific American hätten Wissenschaftler die Schaltsekunde wahrscheinlich viel früher abschaffen müssen, wenn der Klimawandel kein Problem gewesen wäre, aber die Erwärmung der Eiskappen hat diese beispiellose Entscheidung verzögert – verzögert, aber nicht verhindert.
„Früher gab es keine negative Schaltsekunde, und Schaltsekunden selbst waren schon immer ein Problem für Leute, die Computernetzwerke verwalten“, berichtet Scientific American. „Angesichts der Tatsache, dass viele kritische Systeme auf eine genaue Zeitmessung angewiesen sind. „Die Einbeziehung einer negativen Schaltsekunde wäre ein größeres Problem gewesen, weil sie das nie tun mussten.“
Seit 1972 haben Wissenschaftler die Uhr um 27 zusätzliche Sekunden verlängert – manchmal mit katastrophalen Folgen. Website-Abstürze, technische Ausfälle, Buchungsprobleme bei Fluggesellschaften und Instabilität auf den Finanzmärkten sind nur einige der Probleme, und Unternehmen wie Google und Meta haben sogar eine Technik namens „Splash Dab“ erfunden, die im Laufe des Tages im Wesentlichen die hinzugefügte Sekunde verteilt. Was passiert, wenn Wissenschaftler die Schaltsekunde abziehen, bleibt abzuwarten.
Heute dreht sich der Planet mit einer Geschwindigkeit von 24 Stunden am Tag. Doch aus geologischer Sicht handelt es sich um ein überraschend neues Phänomen. Während des Mesozoikums (vor 252–66 Millionen Jahren) drehte sich die Welt alle 23 Stunden um ihre Achse. Und vor 1,4 Milliarden Jahren – eine Milliarde Jahre bevor das Leben auf der Erde tatsächlich begann – dauerte ein Tag nur 18 Stunden und 41 Minuten.
Die Rotation der Erde wird am stärksten vom einzigen natürlichen Satelliten der Erde beeinflusst – dem Mond, der in den feurigen Tagen des Hadäischen Zeitalters entstand. Als sich der Mond bildete (wahrscheinlich aus Trümmern der Kollision der Erde mit dem antiken Planeten Theia), war er nur 14.000 Meilen von der Erde entfernt. Dies ist 17-mal näher als heute, und diese Nähe führte dazu, dass sich die Erde schneller drehte. Seitdem hat sich der Mond allmählich ein Stück von seinem Mutterplaneten entfernt. Das bedeutet, dass die Tage auf der Erde immer länger werden sollten, aber so einfach ist das nicht.
Einige Wissenschaftler haben jahrzehntelang die Theorie aufgestellt, dass die Länge des Tages auf der Erde etwa eine Milliarde Jahre lang (vor 2 bis 1 Milliarde Jahren) tatsächlich etwa 19 Stunden betrug, und ignorierten dabei die Vermutung, dass die Länge der Tage auf der Erde bis zum Einzug des Mondes zunahm seine moderne Umlaufbahn. Dieser lange Zeitraum, der an das mittlere Proterozoikum erinnert, wird von Wissenschaftlern liebevoll als „langweilige Milliarde“ bezeichnet, weil auf der Erde „wenig“ passiert ist.
Jetzt sagen Wissenschaftler der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der australischen Curtin University, sie hätten herausgefunden, warum die Erde ihre Tageslänge nicht mehr verlängert. Anhand neu gesammelter Daten – insbesondere durch Zyklostratigraphie, bei der Forscher Muster in Sedimenten nutzen, um durch astronomische Ereignisse verursachte Klimazyklen zu untersuchen – und statistische Analysen durchführten, stellten die Wissenschaftler fest, dass Schwankungen in der Erdatmosphäre zu dieser Zeit genügend Gegenkräfte erzeugten, um etwaigen Änderungen der Tageslängen entgegenzuwirken verursacht durch den Gravitationseinfluss des Mondes. Die Ergebnisse wurden am Montag in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht.
Mitchell und Kirscher, Natürliche Geowissenschaften, 2023.
Illustration, wie sich das Beschleunigungsmoment der Sonne und das Abbremsmoment des Mondes über einen Zeitraum von fast einer Milliarde Jahren gegenseitig ausgleichen könnten.
Der Beginn dieser Pause fällt mit dem sogenannten Großen Oxidationsereignis zusammen, bei dem der Sauerstoffgehalt auf der Erde vorübergehend anstieg und eine Ozonschicht bildete, bevor er wieder sank. Diese Veränderung der Atmosphäre könnte die Wirkung der solaren Gezeiten in der Atmosphäre verstärken, die dann den Einfluss des Mondes ausgleichen. Es ist möglich, dass diese Pause die Entstehung des Lebens auf der Erde verzögerte, da frühe photosynthetische Bakterien möglicherweise mehr Tage brauchten, um genügend Sauerstoff zu erreichen, um komplexeres Leben zu ermöglichen.