Sonnenaufgang von der ISS, 10. August 2015. (Scott Kelly/NASA) Atomuhren haben in Kombination mit präzisen astronomischen Messungen ergeben, 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 Achse, die bestimmt, wie lang ein Tag ist, beschleunigt. Dieser Trend hat unsere Tage kürzer gemacht; und zwar im Juni 2022 Wir haben einen Rekord aufgestellt für den kürzesten Tag im letzten halben Jahrhundert oder so.
Doch trotz dieses Rekords hat sich die stetige Beschleunigung seit 2020 seltsamerweise in eine Verlangsamung verwandelt – die Tage werden wieder länger, und der Grund dafür ist bisher ein Rätsel.
Während die Uhren in unseren Telefonen anzeigen, dass ein Tag genau 24 Stunden hat, variiert die tatsächliche Zeit, die die Erde für eine einzelne Umdrehung benötigt, geringfügig. Diese Veränderungen treten über Zeiträume von Millionen von Jahren bis hin zu nahezu augenblicklichen Veränderungen 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 im Zusammenhang mit den von ihr angetriebenen Gezeiten verlangsamt der Mond . Dieser Prozess verlängert die Länge eines jeden Tages pro Jahrhundert um etwa 2,3 Millisekunden. Vor ein paar Milliarden Jahren gab es nur einen Tag auf der Erde 19 Stunden .
In den letzten 20.000 Jahren wirkte ein anderer Prozess in die entgegengesetzte Richtung und beschleunigte die Erdrotation. Als die letzte Eiszeit zu Ende ging, verringerten schmelzende Polareisschichten 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 in Richtung seines Körpers bringt – der Achse, um die er sich dreht –, so erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit unseres Planeten, wenn sich diese Mantelmasse näher an die Erdachse bewegt. Und dieser Prozess verkürzt sich pro Jahrhundert jeden Tag um etwa 0,6 Millisekunden.
Über Jahrzehnte und länger kommt auch die Verbindung zwischen Erdinnerem und Erdoberfläche ins Spiel. Schwere Erdbeben können die Tageslänge verändern, wenn auch normalerweise nur in geringem Umfang.
Man geht beispielsweise davon aus, dass das große Tōhoku-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 erhebliche Auswirkungen auf die Erdrotation und verursachen Schwankungen in beide Richtungen.
Die zweiwöchentlichen und monatlichen Gezeitenzyklen bewegen Masse um den Planeten und verursachen Änderungen der Tageslänge um bis zu einer Millisekunde in beide Richtungen. Wir können Gezeitenschwankungen beobachten 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 die Grundwasserentnahme verändern die Situation zusätzlich.
Warum wird die Erde plötzlich langsamer?
Seit den 1960er Jahren, als Betreiber von Radioteleskopen auf der ganzen Welt begannen, Techniken dafür zu entwickeln gleichzeitig kosmische Objekte wie Quasare beobachten Wir hatten sehr genaue Schätzungen der Rotationsgeschwindigkeit der Erde.
Ein Vergleich dieser Schätzungen mit einer Atomuhr ergab, dass die Tageslänge in den letzten Jahren scheinbar immer kürzer wurde.
Aber es gibt eine überraschende Entdeckung, wenn wir die Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit herausrechnen, von denen wir wissen, dass sie aufgrund der Gezeiten und saisonaler Effekte auftreten. Obwohl die Erde am 29. Juni 2022 ihren kürzesten Tag erreicht, scheint sich die langfristige Flugbahn 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. Dies könnte auf Veränderungen im Wettersystem zurückzuführen sein, bei denen es zu aufeinanderfolgenden La-Niña-Ereignissen kommt, auch wenn diese schon früher aufgetreten sind. Es könnte sich um ein verstärktes Abschmelzen der Eisschilde handeln, obwohl diese in den letzten Jahren nicht wesentlich von ihrer konstanten Schmelzrate abgewichen sind.
Könnte es mit der gewaltigen Vulkanexplosion in Tonga zusammenhängen? Dabei werden große Mengen Wasser in die Atmosphäre gespritzt ? Wahrscheinlich nicht, da dies im Januar 2022 geschah.
Wissenschaftler haben darüber spekuliert Diese jüngste, mysteriöse Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Planeten steht im Zusammenhang mit einem Phänomen namens „Chandler Wobble“ – einer kleinen Abweichung der Rotationsachse der Erde mit einem Zeitraum von etwa 430 Tagen.
Auch Beobachtungen von Radioteleskopen zeigen, dass das Wackeln in den letzten Jahren nachgelassen hat; die beiden könnten miteinander verbunden sein.
Eine letzte Möglichkeit, die wir für plausibel halten, besteht darin, dass sich innerhalb oder um die Erde herum nichts Konkretes geändert hat. Es könnte sich lediglich um langfristige Gezeiteneffekte handeln, die parallel zu anderen periodischen Prozessen eine vorübergehende Änderung der Erdrotationsrate bewirken.
Brauchen wir eine „negative Schaltsekunde“?
Das genaue Verständnis der Rotationsgeschwindigkeit der Erde ist für eine Vielzahl von Anwendungen von entscheidender Bedeutung – 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 der Synchronisierung mit unserem Planeten geraten.
Wenn sich die Erde auf noch längere Tage verlagern würde, müssten wir möglicherweise eine „negative Schaltsekunde“ einbauen – das wäre beispiellos, und kann das Internet zerstören .
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. 
Matt King , Direktor des ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, Universität von Tasmanien Und Christopher Watson , Dozent, Fakultät für Geographie, Planung und Raumwissenschaften, Universität von Tasmanien .
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