Tage auf der Erde haben auf mysteriöse Weise an Länge zugenommen – Wissenschaftler wissen nicht warum

Sorgfältige astronomische Beobachtungen, kombiniert mit Atomuhren, zeigten, dass die Länge des Tages plötzlich zunimmt. Wissenschaftler wissen nicht warum.

Dies hat entscheidende Auswirkungen nicht nur auf unsere Zeitmessung, sondern auch auf Dinge wie GPS und andere Präzisionstechnologien, die unser modernes Leben bestimmen.

Die Rotation der Erde um ihre eigene Achse hat sich in den letzten Jahrzehnten beschleunigt. Da dies die Länge des Tages bestimmt, verkürzt dieser Trend unsere Tage. Genauer gesagt im Juni 2022 Wir stellen einen Rekord auf! Für den kürzesten Tag seit etwa einem halben Jahrhundert.

Doch trotz dieses Rekords hat sich diese faszinierend konstante Beschleunigung seit 2020 in eine Entschleunigung verwandelt. Jetzt werden die Tage wieder länger, und der Grund bleibt bisher ein Rätsel.

Während die Uhren in unseren Telefonen anzeigen, dass ein Tag genau 24 Stunden hat, kann die tatsächliche Zeit, die die Erde benötigt, um einen Zyklus abzuschließen, leicht variieren. Manchmal treten diese Veränderungen über Zeiträume von Millionen von Jahren auf, und manchmal fast augenblicklich. So können beispielsweise auch Erdbeben und Sturmereignisse eine Rolle spielen.

Es stellt sich heraus, dass die magische Zahl von 86.400 Sekunden heute sehr selten ist.

Der sich ständig verändernde Planet

Die Rotation der Erde hat sich über Millionen von Jahren aufgrund der Reibungseffekte verlangsamt, die mit den Gezeiten des Mondes verbunden sind. Dieser Vorgang verlängert jeden Tag alle 100 Jahre um etwa 2,3 Millisekunden. Vor einigen Milliarden Jahren rückte der Tag der Erde näher 19 Stunden.

In den letzten zwanzigtausend Jahren wirkte ein anderer Prozess in die entgegengesetzte Richtung und beschleunigte die Rotation der Erde. Als die letzte Eiszeit endete, verringerte das Abschmelzen der polaren Eisschilde den Oberflächendruck, und der Erdmantel begann, sich stetig in Richtung der Pole zu bewegen.

So wie sich Ballerinas schneller drehen, wenn sie ihre Arme auf ihren Körper richten – die Achse, um die sie sich drehen – erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit unseres Planeten, wenn sich diese Mantelmasse näher an die Erdachse bewegt. Dieser Vorgang wurde jeden Tag um etwa 0,6 Millisekunden pro Jahrhundert verkürzt.

Seit Jahrzehnten und länger spielt auch die Beziehung zwischen dem Erdinneren und seiner Oberfläche eine Rolle. Große Erdbeben können die Länge des Tages verändern, wenn auch normalerweise in kleinen Mengen. Beispielsweise wird angenommen, dass das große Tohoku-Erdbeben von 2011 in Japan mit einer Stärke von 8,9 die Erdrotation um einen relativ geringen Betrag beschleunigt hat. 1,8 Mikrosekunden.

Abgesehen von diesen großräumigen Veränderungen haben Wetter und Klima über kürzere Zeiträume auch wichtige Auswirkungen auf die Erdrotation, was zu Unterschieden in beide Richtungen führt.

Zweimonatliche und monatliche Gezeitenzyklen bewegen Masse um den Planeten und verursachen Schwankungen in der Länge eines Tages von bis zu Millisekunden in beide Richtungen. Wir können die Gezeitenschwankungen sehen Zeichnet die Länge des Tages über Zeiträume von bis zu 18,6 Jahren auf. Besonders stark wirkt sich die Bewegung unserer Atmosphäre aus, auch Meeresströmungen spielen eine Rolle. Saisonale Schneebedeckung, Regen oder Grundwasserentnahmen ändern die Dinge noch mehr.

Warum wird die Erde plötzlich langsamer?

Seit den 1960er Jahren, als Betreiber von Radioteleskopen auf der ganzen Welt begannen, Technologien zu erfinden Gleichzeitige Detektion kosmischer Objekte wie Quasarehaben wir sehr genaue Schätzungen der Geschwindigkeit der Erdrotation.

Die Verwendung von Radioteleskopen zur Messung der Erdrotation umfasst Beobachtungen von Radioquellen wie Quasaren. ihm zugeschrieben:[{“ attribute=““>NASA Goddard

A comparison between these measurements and an atomic clock has revealed a seemingly ever-shortening length of day over the past few years.

But there’s a surprising reveal once we take away the rotation speed fluctuations we know happen due to the tides and seasonal effects. Despite Earth reaching its shortest day on June 29, 2022, the long-term trajectory seems to have shifted from shortening to lengthening since 2020. This change is unprecedented over the past 50 years.

The reason for this change is not clear. It could be due to changes in weather systems, with back-to-back La Niña events, although these have occurred before. It could be increased melting of the ice sheets, although those have not deviated hugely from their steady rate of melt in recent years. Could it be related to the huge volcano explosion in Tonga injecting huge amounts of water into the atmosphere? Probably not, given that occurred in January 2022.

Scientists have speculated this recent, mysterious change in the planet’s rotational speed is related to a phenomenon called the “Chandler wobble” – a small deviation in Earth’s rotation axis with a period of about 430 days. Observations from radio telescopes also show that the wobble has diminished in recent years. Perhaps the two are linked.

One final possibility, which we think is plausible, is that nothing specific has changed inside or around Earth. It could just be long-term tidal effects working in parallel with other periodic processes to produce a temporary change in Earth’s rotation rate.

Do we need a ‘negative leap second’?

Precisely understanding Earth’s rotation rate is crucial for a host of applications – navigation systems such as GPS wouldn’t work without it. Also, every few years timekeepers insert leap seconds into our official timescales to make sure they don’t drift out of sync with our planet.

If Earth were to shift to even longer days, we may need to incorporate a “negative leap second” – this would be unprecedented, and may break the internet.

The need for negative leap seconds is regarded as unlikely right now. For now, we can welcome the news that – at least for a while – we all have a few extra milliseconds each day.

Written by:

• Matt King – Director of the ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, University of Tasmania
• Christopher Watson – Senior Lecturer, School of Geography, Planning, and Spatial Sciences, University of Tasmania

This article was first published in The Conversation.