Zmiany klimatu wydłużają dobę i rozstrajają zegar całej Ziemi

Naukowcy twierdzą, że zaczyna też majstrować przy samej długości doby.

Nowe badania geofizyków pokazują, że topniejące lodowce i rosnące oceany realnie spowalniają obrót Ziemi. Zmiana wydaje się śmiesznie mała, liczona w tysięcznych części sekundy, ale jej tempo i konsekwencje mocno niepokoją ekspertów zajmujących się precyzyjnym odmierzaniem czasu.

Jak globalne ocieplenie wydłuża nasz dzień

Przez wiele lat pomiary wskazywały, że doba w ostatnim półwieczu odrobinę się skracała. Teraz trend się odwrócił. Zespół badaczy publikujący w Journal of Geophysical Research: Solid Earth pokazuje, że długość dnia zaczęła rosnąć – i to w tempie niemal niespotykanym w historii geologicznej Ziemi.

Według szacunków naukowców doba wydłuża się obecnie o około 1,33 milisekundy na każde sto lat, głównie przez działalność człowieka.

Na pierwszy rzut oka to nic. Nie obejrzymy przez to dodatkowego odcinka serialu, nie prześpimy się dłużej o odczuwalną chwilę. Problem leży gdzie indziej: tak szybka zmiana obrotu planety w tak krótkim czasie w ogóle nie powinna występować bez bardzo silnego czynnika zewnętrznego.

Przeczytaj również: Brazylijskie mokradła ukryte za Amazonią: cichy gigant magazynuje węgiel

Ziemia jak łyżwiarka na lodzie

Badacze wyjaśniają zjawisko za pomocą prostej analogii z lodowiska. Gdy łyżwiarka przyciąga ręce do tułowia, zaczyna obracać się szybciej. Gdy je wyciąga – zwalnia. Wynika to z zachowania momentu pędu: masa rozłożona bliżej osi obrotu przyspiesza ruch, rozłożona dalej – go spowalnia.

Z Ziemią dzieje się dziś coś bardzo podobnego:

Przeczytaj również: Ten niepozorny znaczek może być wart 7500 euro. Sprawdź swoje pocztówki

• kiedy lodowce i lód morski są rozległe, ogromna masa wody pozostaje skupiona bliżej biegunów,
• gdy lód topnieje, ta masa trafia do oceanów i przemieszcza się ku niższym szerokościom geograficznym,
• w efekcie rośnie tzw. moment bezwładności planety, a jej obrót delikatnie zwalnia.

Do tej pory takie zmiany zachodziły niezwykle wolno i wynikały z naturalnych procesów: oddziaływania Księżyca, ruchów płyt tektonicznych, powolnego odkształcania skorupy Ziemi czy wahań samego jądra planety. Tyle że to tło geologiczne zwykle działało w innym kierunku – raczej przyspieszało obrót, niż go hamowało.

Nowe tempo zmian zaskakuje naukowców

Autorzy pracy podkreślają, że od początku XXI wieku zaszło coś bez precedensu w skali ludzkiej cywilizacji. W ciągu zaledwie dwóch dekad długość dnia zaczęła rosnąć w tempie, którego naturalne czynniki potrzebowałyby całych tysiącleci, żeby osiągnąć podobny efekt.

Przeczytaj również: Horoskop od 11 marca: te 3 znaki zodiaku mają mieć wyjątkową passę

Naukowcy mówią wprost: obecna anomalia ma charakter antropogeniczny, czyli wynika z działalności człowieka i emisji gazów cieplarnianych.

Oznacza to, że klimat przestał jedynie „dorzucać” się do naturalnych wahań. Stał się głównym aktorem zmieniającym sposób, w jaki obraca się nasza planeta. Do tego stopnia, że tempo wydłużania doby porównywalne z obecnym badacze znaleźli tylko raz w historii ostatnich 3,6 miliona lat.

Co mówią zapisy sprzed milionów lat

Aby zrozumieć, jak wyjątkowy jest dzisiejszy moment, naukowcy cofnęli się w czasie aż o 3,6 mln lat, do epoki pliocenu. Nie mieli oczywiście bezpośrednich zegarów z tamtych czasów, więc sięgnęli po „archiwa” zapisane w skałach i skamieniałościach.

W centrum ich uwagi znalazły się mikroskopijne organizmy – otwornice denne, żyjące niegdyś na dnie oceanów. Ich szkieleciki zawierają pierwiastki, których proporcje zmieniały się zależnie od poziomu mórz. Im więcej wody było uwięzionej w lodowcach, tym niższy poziom oceanów. Gdy lód topniał – morza rosły.

Analizując skład chemiczny takich skamieniałości z kolejnych warstw geologicznych, można odtworzyć:

Dane z przeszłości są oczywiście niepełne. Tu do gry weszły nowoczesne narzędzia matematyczne. Zespół zastosował algorytm deep learning, który „uczył się” prawidłowości w znanych fragmentach zapisu, a potem z określonym prawdopodobieństwem uzupełniał brakujące okresy. Dzięki temu udało się zrekonstruować ewolucję długości doby w długiej, wielomilionowej perspektywie.

Rzadki precedens sprzed 2 milionów lat

W całej tej ogromnej bazie czasów i zdarzeń badacze znaleźli tylko jeden epizod, który dorównuje dzisiejszemu tempu wydłużania doby. Miał miejsce około 2 mln lat temu, gdy Ziemia wchodziła w okres mocnych wahań klimatu związanych z naturalnymi cyklami orbitalnymi.

Pokrywy lodowe rozszerzały się wtedy i kurczyły w rytmie trwającym dziesiątki tysięcy lat. W efekcie masa wody przemieszczała się między biegunami a resztą planety, co rzeczywiście spowalniało obrót. Różnica jest taka, że tamten proces rozgrywał się w bardzo długich cyklach astronomicznych, a obecny napędzamy my – w czasie liczonym w dekadach.

Prognozy na koniec wieku: doba dłuższa niż „po księżycu”

Jeśli emisje gazów cieplarnianych utrzymają się na obecnym kursie, badacze szacują, że do końca XXI wieku tempo wydłużania doby może wzrosnąć do około 2,62 milisekundy na stulecie. To wartość większa niż wpływ Księżyca na obrót naszej planety.

Z punktu widzenia codziennego życia te milisekundy są niezauważalne. Z perspektywy technologii, na której opiera się cywilizacja, to już zupełnie inna historia.

Gdy zegary przestają być zgodne z obrotem Ziemi

Współczesny świat działa dzięki temu, że niemal wszystko ma wspólne, precyzyjne odniesienie czasowe. Sieci komputerowe, internet, satelity, rynki finansowe – wszędzie kluczowe są ułamki sekund. Ich bazą są zegary atomowe, zsynchronizowane globalnie i powiązane z tzw. uniwersalnym czasem koordynowanym (UTC).

Nawet niewielkie odchylenie między czasem atomowym a rzeczywistym obrotem Ziemi może wymagać kosztownych korekt w całej infrastrukturze cyfrowej.

Do tej pory rozwiązaniem były tzw. sekundy przestępne, dodawane co jakiś czas, żeby „dogonić” zmieniającą się szybkość obrotu Ziemi. Skala zaburzeń, o której mówią nowe badania, sugeruje, że w przyszłości takie łatki mogą już nie wystarczyć lub staną się trudne do stosowania w obecnej formie.

Potencjalne skutki odczują między innymi:

• systemy GPS i inne nawigacje satelitarne, które wymagają niezwykle dokładnej synchronizacji,
• sieci energetyczne balansujące w czasie rzeczywistym produkcję i zużycie prądu,
• komunikacja satelitarna oraz obserwacje klimatyczne z orbity,
• algorytmy giełdowe zawierające transakcje w milisekundach.

Naukowcy uspokajają, że skumulowane problemy pojawią się raczej w dalszej przyszłości niż za życia obecnych pokoleń. To nie zmienia faktu, że już dziś trzeba brać te zmiany pod uwagę przy projektowaniu systemów, które mają działać bezawaryjnie przez dziesięciolecia.

Dlaczego te milisekundy są ostrzeżeniem, nie ciekawostką

Spowolnienie obrotu Ziemi da się zrzucić na karb „kosmicznych szczegółów”, które interesują wyłącznie geofizyków. Ten sposób myślenia łatwo prowadzi do błędnego wniosku, że to tylko naukowa ciekawostka. W rzeczywistości mamy do czynienia z kolejnym, bardzo wyraźnym sygnałem, jak głęboko ludzkość ingeruje w funkcjonowanie całej planety.

Przestawiamy nie wyłącznie klimat, ale też rozkład masy na Ziemi, jej ruch i zegar, według którego ustala się czas. Przyszłe pokolenia będą musiały zarządzać coraz bardziej skomplikowaną infrastrukturą czasową, dostosowaną do planety, która nie obraca się już tak jak w XX wieku.

Patrząc praktycznie, każdy kolejny stopień ocieplenia to nie tylko ekstremalne zjawiska pogodowe i migracje milionów ludzi z terenów zalewowych. To też seria cichych, trudnych do cofnięcia przesunięć w samym „mechanizmie” Ziemi. Wpływ na długość doby jest jednym z nich – niewidocznym na zegarku, ale bardzo wyraźnym w danych naukowych.