Jak globální oteplování prodlužuje náš den
Vědci přicházejí s překvapivým zjištěním: tání ledovců a stoupající hladiny oceánů skutečně zpomalují rotaci Země. Změna se měří v tisícinách sekundy, ale její tempo a důsledky znepokojují odborníky zabývající se přesným měřením času.
Po mnoho let měření ukazovala, že se den v posledním půlstoletí mírně zkracoval. Nyní se trend obrátil. Tým výzkumníků publikující v Journal of Geophysical Research: Solid Earth prokázal, že délka dne začala 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, a to především vlivem lidské činnosti.
Na první pohled to zní zanedbatelně. Žádný extra díl seriálu si díky tomu nepřidáme. Jenže problém leží jinde: tak rychlá změna rotace planety v tak krátkém čase by bez velmi silného vnějšího faktoru vůbec neměla nastat.
Země jako krasobruslařka na ledě
Výzkumníci vysvětlují tento jev pomocí jednoduché analogie z kluziště. Když krasobruslařka přitáhne ruce k tělu, začne se točit rychleji. Když je rozpaží — zpomalí. Plyne to ze zachování momentu hybnosti: hmota rozložená blíže k ose rotace pohyb urychluje, rozložená dál ho zpomaluje.
Se Zemí se dnes děje něco velmi podobného:
- Když jsou ledovce a mořský led rozsáhlé, obrovská masa vody zůstává soustředěna blíže k pólům.
- Jak led taje, tato hmota se přesouvá do oceánů a migruje směrem k nižším zeměpisným šířkám.
- Výsledkem je nárůst tzv. momentu setrvačnosti planety a její rotace se jemně zpomaluje.
Dosud takové změny probíhaly nesmírně pomalu a pramenily z přirozených procesů: vlivu Měsíce, pohybu tektonických desek, pomalé deformace zemské kůry nebo výkyvů samotného jádra planety. Toto geologické pozadí přitom obvykle působilo opačným směrem — rotaci spíše urychlovala, než brzdilo.
Nové tempo změn vědce překvapuje
Autoři studie zdůrazňují, že od počátku 21. století nastal něco, co nemá v měřítku lidské civilizace obdoby. Během pouhých dvou dekád začala délka dne narůstat tempem, k jehož dosažení by přirozené faktory potřebovaly celá tisíciletí.
Vědci říkají přímo: současná anomálie má antropogenní charakter — tedy vyplývá z lidské činnosti a emisí skleníkových plynů. Klima přestalo pouze „přispívat" k přirozeným výkyvům. Stalo se hlavním aktérem měnícím způsob, jakým se naše planeta otáčí. Srovnatelné tempo prodlužování dne badatelé nalezli v historii posledních 3,6 milionu let pouze jednou.
Co říkají záznamy staré miliony let
Aby vědci pochopili, jak výjimečný je současný okamžik, vrátili se v čase až o 3,6 milionu let — do epochy pliocénu. Přímé hodiny z té doby samozřejmě neexistují, proto sáhli po „archivech" uložených ve skalách a zkamenělinách.
Pozornost zaměřili na mikroskopické organismy — bentické foraminifery, které kdysi žily na mořském dně. Jejich schránky obsahují prvky, jejichž poměry se měnily v závislosti na hladině moří. Čím více vody bylo uvězněno v ledovcích, tím nižší byla hladina oceánů. Když led tál — moře stoupala.
Analýzou chemického složení takových zkamenělin z postupných geologických vrstev lze rekonstruovat:
- jak se měnily hladiny moří,
- co se dělo s ledovými pokrývkami,
- jak tato změna rozložení hmoty ovlivňovala rotaci Země a délku dne.
Data z minulosti jsou pochopitelně neúplná. Proto vstoupily do hry moderní matematické nástroje. Tým použil algoritmus hlubokého učení, který se „učil" zákonitosti ze známých úseků záznamu a poté s určitou pravděpodobností doplňoval chybějící období. Díky tomu se podařilo rekonstruovat vývoj délky dne v dlouhé, mnohamilionové perspektivě.
Vzácný precedent starý 2 miliony let
V celé této obrovské časové základně vědci nalezli pouze jediný epizodu srovnatelnou s dnešním tempem prodlužování dne. Nastala přibližně před 2 miliony let, kdy Země vstupovala do období silných klimatických výkyvů spojených s přirozenými orbitálními cykly.
Ledové pokrývky se tehdy rozšiřovaly a zmenšovaly v rytmu trvajícím desítky tisíc let. Masa vody se přesouvala mezi póly a zbytkem planety, což rotaci skutečně zpomalovalo. Zásadní rozdíl spočívá v tom, že tehdejší proces probíhal v dlouhých astronomických cyklech — zatímco ten současný pohánějí lidé v časovém měřítku dekád.
Předpovědi na konec století: den delší než „vlivem Měsíce"
Pokud emise skleníkových plynů zůstanou na současné trajektorii, vědci odhadují, že do konce 21. století může tempo prodlužování dne vzrůst na přibližně 2,62 milisekundy za století. To je hodnota vyšší než vliv Měsíce na rotaci naší planety.
| Faktor | Odhadovaný vliv na délku dne (za 100 let) |
|---|---|
| Vliv 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 pohledu každodenního života jsou tyto milisekundy nepostřehnutelné. Z perspektivy technologií, na nichž stojí civilizace, jde však o zcela jinou historii.
Když hodiny přestávají souhlasit s rotací Země
Současný svět funguje díky tomu, že téměř vše sdílí společný, přesný časový referenční bod. Počítačové sítě, internet, satelity, finanční trhy — všude jsou klíčové zlomky sekund. Jejich základem jsou atomové hodiny synchronizované globálně a provázané s tzv. koordinovaným světovým časem (UTC).
I nepatrná odchylka mezi atomovým časem a skutečnou rotací Země může vyžadovat nákladné korekce v celé digitální infrastruktuře.
Dosavadním řešením byly tzv. přestupné sekundy, přidávané občas proto, aby „dohnaly" měnící se rychlost rotace Země. Rozsah poruch, o nichž hovoří nový výzkum, naznačuje, že v budoucnosti takovéto záplaty nemusí stačit nebo se stanou obtížně aplikovatelnými v jejich současné podobě.
Potenciální důsledky pocítí mimo jiné:
- systémy GPS a jiné satelitní navigace vyžadující extrémně 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 kumulativní problémy se spíše projeví v vzdálené budoucnosti než za života současných generací. To ale nic nemění na faktu, že již dnes je nutné tyto změny zohledňovat při navrhování systémů, které mají spolehlivě fungovat po desetiletí.
Proč jsou tyto milisekundy varováním, nikoli zajímavostí
Zpomalení rotace Země lze snadno odbýt jako „kosmický detail" zajímající výhradně geofyziky. Takový způsob uvažování ale snadno vede k mylnému závěru, že jde jen o vědeckou kuriozitu. Ve skutečnosti máme co do činění s dalším velmi výrazným signálem, jak hluboce lidstvo zasahuje do fungování celé planety.
Přestavujeme nejen klima, ale i 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.
Z praktického hlediska každý další stupeň oteplení nepředstavuje pouze extrémní povětrnostní jevy a přesuny milionů lidí ze zaplavených území. Jde také o řadu tichých, těžko zvratitelných posunů v samotném „mechanismu" Země. Vliv na délku dne je jedním z nich — na hodinkách neviditelný, v vědeckých datech však naprosto zřetelný.
