Jak globální oteplování prodlužuje náš den
Vědci přicházejí s překvapivým zjištěním: změny klimatu nezasahují jen do počasí a ekosystémů, ale začínají ovlivňovat i samotnou délku jednoho dne na Zemi. A to způsobem, který znepokojuje odborníky zabývající se přesným měřením času.
Nový výzkum geofyziků ukazuje, že tající ledovce a stoupající hladiny oceánů skutečně zpomalují rotaci naší planety. Změna je sice vyjádřena v tisícinách sekundy, ale její tempo a možné důsledky jsou přinejmenším znepokojivé.
Po mnoho let měření naznačovala, že se den v posledních padesáti letech mírně zkracoval. Nyní se trend obrátil. Tým výzkumníků publikující v Journal of Geophysical Research: Solid Earth prokázal, že délka dne začala opět narůstat – a to tempem, které je v geologické historii Země téměř bezprecedentní.
Podle odhadů vědců se den v současnosti prodlužuje přibližně o 1,33 milisekundy na každých sto let, přičemž hlavní příčinou je lidská činnost.
Na první pohled to zní jako nicotná hodnota. Žádný seriál si díky tomu neprodloužíme, žádné přespání si nevychutnáme. Skutečný problém ale leží úplně jinde: tak rychlá změna rotace planety v tak krátkém čase by bez velmi silného vnějšího faktoru vůbec neměla nastat.
Země jako krasobruslařka na ledě
Vědci vysvětlují celý jev pomocí jednoduché analogie z kluziště. Když krasobruslařka přitáhne paže k tělu, začne se točit rychleji. Jakmile je rozpaží, rotace se zpomalí. Je to důsledek zachování momentu hybnosti: hmota soustředěná blíže k ose otáčení pohyb urychluje, hmota rozložená dál ho naopak brzdí.
Se Zemí se dnes děje něco velmi podobného:
- Pokud jsou ledovce a mořský led rozsáhlé, obrovské množství vody zůstává soustředěno blíže k pólům.
- Když led taje, tato hmota přechází do oceánů a přesouvá se směrem k nižším zeměpisným šířkám.
- Výsledkem je nárůst tzv. momentu setrvačnosti planety a jemné zpomalení její rotace.
Doposud k takovým změnám docházelo nesmírně pomalu a byly výsledkem přirozených procesů – působení Měsíce, pohybu tektonických desek, pomalého přetváření zemské kůry nebo výkyvů zemského jádra. Toto geologické pozadí přitom obvykle působilo opačným směrem, tedy spíše rotaci urychloval než brzdilo.
Nové tempo změn překvapuje vědce
Autoři studie zdůrazňují, že od počátku 21. století se děje něco, co nemá v měřítku lidské civilizace obdoby. Během pouhých dvou desetiletí začala délka dne narůstat tempem, pro jehož dosažení by přirozené faktory potřebovaly celá tisíciletí.
Vědci říkají zcela otevřeně: současná anomálie má antropogenní charakter, tedy vzniká v důsledku lidské činnosti a emisí skleníkových plynů.
To znamená, že klima přestalo být pouhou součástí přirozených výkyvů. Stalo se hlavním hybatelem, který mění způsob, jakým se naše planeta otáčí. A to do takové míry, že srovnatelné tempo prodlužování dne vědci v historii posledních 3,6 milionu let nalezli jen jedinkrát.
Co říkají záznamy z dob před miliony let
Aby vědci pochopili, jak výjimečný je dnešní okamžik, vydali se v čase až o 3,6 milionu let zpět – do epochy pliocénu. Přímé hodiny z té doby samozřejmě k dispozici neměli, a tak sáhli po „archivech" ukrytých v horninách a fosilích.
Středem jejich pozornosti se staly mikroskopické organismy – bentické foraminifery, které kdysi žily na mořském dně. Jejich schránky obsahují prvky, jejichž poměr se měnil v závislosti na výšce hladiny moří. Čím více vody bylo uvězněno v ledovcích, tím níže hladina oceánů klesala. Když ledy tály, moře naopak stoupala.
Analýzou chemického složení takových fosilií z jednotlivých geologických vrstev lze rekonstruovat:
- jak se měnily hladiny moří,
- co se dělo s ledovcovými příkrovy,
- jak tato přerozdělovací změna hmoty ovlivňovala rotaci Země a délku dne.
Data z dávné minulosti jsou pochopitelně neúplná. Právě proto vstoupily do hry moderní matematické nástroje. Tým použil algoritmus hlubokého učení (deep learning), který se „naučil" zákonitosti ze známých úseků záznamu a s určitou pravděpodobností doplnil chybějící období. Díky tomu se podařilo rekonstruovat vývoj délky dne v dlouhé, mnohamiliónové perspektivě.
Vzácný precedens starý 2 miliony let
V celé této obrovské časové databázi vědci nalezli jen jediný epizod, který se dnešnímu tempu prodlužování dne vyrovná. Odehrál se přibližně před 2 miliony let, kdy Země vstupovala do období výrazných klimatických výkyvů spojených s přirozenými orbitálními cykly.
Ledové příkrovy se tehdy rozšiřovaly a smršťovaly v rytmu trvajícím desítky tisíc let. Hmota vody se přesouvala mezi póly a zbytkem planety, což skutečně zpomalovalo rotaci. Zásadní rozdíl je však v tom, že tehdejší proces probíhal v rámci velmi dlouhých astronomických cyklů, zatímco ten dnešní pohánějí lidé – v čase počítaném na desetiletí.
Předpovědi na konec století: den delší než „kvůli Měsíci"
Pokud emise skleníkových plynů zůstanou na současné úrovni, odhadují vědci, že do konce 21. století by tempo prodlužování dne mohlo vzrůst na přibližně 2,62 milisekundy na století. To je hodnota vyšší, než je vliv Měsíce na rotaci naší planety.
| Faktor | Odhadovaný vliv na délku dne (za 100 let) |
|---|---|
| Působení Měsíce | nižší než současný vliv klimatických změn |
| Současné tání ledu a vzestup hladiny moří | přibližně 1,33 ms (současný stav) |
| Scénář emisí do konce století | přibližně 2,62 ms (odhad vědců) |
Z hlediska každodenního života jsou tyto milisekundy nepostřehnutelné. Z pohledu technologií, na nichž stojí naše civilizace, je to však úplně jiná kapitola.
Když hodiny přestávají souhlasit s rotací Země
Moderní svět funguje díky tomu, že téměř vše sdílí společný a přesný časový referenční bod. Počítačové sítě, internet, satelity, finanční trhy – všude jsou klíčové zlomky sekundy. Jejich základem jsou atomové hodiny, globálně synchronizované a navázané na tzv. koordinovaný světový čas (UTC).
I malá odchylka mezi atomovým časem a skutečnou rotací Země může vyžadovat nákladné úpravy v celé digitální infrastruktuře.
Dosavadním řešením byly tzv. přestupné sekundy, přidávané v nepravidelných intervalech, aby se čas „dohonil" za měnící se rychlostí rotace Země. Rozsah poruch, o nichž hovoří nový výzkum, naznačuje, že v budoucnosti taková záplata nemusí stačit nebo ji bude obtížné v současné podobě nadále používat.
Potenciální důsledky pocítí mimo jiné:
- systémy GPS a jiné satelitní navigace, které vyžadují nesmírně přesnou synchronizaci,
- energetické sítě v reálném čase vyvažující výrobu a spotřebu elektřiny,
- satelitní komunikace a klimatická pozorování z oběžné dráhy,
- burzovní algoritmy uzavírající transakce v milisekundách.
Vědci uklidňují, že kumulované problémy se spíše projeví v vzdálené budoucnosti než za života současných generací. To však nic nemění na skutečnosti, že tyto změny je třeba zohledňovat už dnes při navrhování systémů, které mají bezporuchově fungovat po celá desetiletí.
Proč jsou tyto milisekundy varováním, nikoli kuriozitou
Zpomalení rotace Země by šlo snadno odbýt jako „kosmický detail" zajímavý výhradně pro geofyziky. Takový způsob uvažování ale snadno svádí k mylnému závěru, že jde jen o vědeckou zajímavost. Ve skutečnosti máme co do činění s dalším velmi zřetelným signálem, jak hluboko lidstvo zasahuje do fungování celé planety.
Přestavujeme nejen klima, ale také rozložení hmoty na Zemi, její pohyb a hodiny, podle nichž se určuje čas. Budoucí generace budou muset spravovat stále složitější časovou infrastrukturu přizpůsobenou planetě, která se neotáčí tak jako ve 20. století.
Každý další stupeň oteplení nepřináší jen extrémní povětrnostní jevy a migraci milionů lidí ze zaplavovaných území. Přináší také řadu tichých, těžko zvratitelných posunů v samotném „mechanismu" Země. Vliv na délku dne je jedním z nich – na hodinkách neviditelný, v vědeckých datech však zcela jasně čitelný.
