Zpomalování rotace naší planety si během pracovního dne nebo při jízdě na kole samozřejmě nevšimnete. Vědci však registrují změnu, která je v geologickém měřítku naprosto jedinečná. Kvůli oteplování klimatu se přesouvají obrovská množství vody, což mění tvar Země a dokonce narušuje naše měření času.
Tající ledovce vychylují Zemi z rovnováhy
Jádro celého problému se nenachází ve vesmíru, ale v ledu. Grónský a antarktický ledový příkrov ztrácí každoročně gigantické množství své hmoty. Tato roztátá voda se vlévá do oceánů a proudí od pólů směrem k rovníku.
Tento posun mění rozložení hmotnosti na planetě. Stále více hmoty se koncentruje dále od osy otáčení, v oblasti rovníku. Naše planeta se tam doslova mírně „nafukuje“, jako by kolem svého pasu dostala další vrstvu.
Fyzikální princip je zde stejný jako u krasobruslařky:
- S rukama u těla se točí velmi rychle.
- Jakmile paže rozpaží, rychlost její rotace klesá.
Země v podstatě dělá totéž. Protože se hmota přesouvá dál od osy rotace, zvyšuje se takzvaný moment setrvačnosti. Aby zůstala energetická bilance zachována, musí se rotace zpomalit.
Člověk tak výrazně zrychluje přírodní proces, že rotace Země nyní zpomaluje rychleji než během nejteplejších období za poslední miliony let.
Unikátní odchylka v historii Země za 3,6 milionu let
Výzkumníci z Vídeňské univerzity a ETH v Curychu prozkoumali historii zemské rotace do hluboké minulosti. Podařilo se jim zrekonstruovat přibližně 3,6 milionu let klimatických a rotačních dat, od pozdního pliocénu až po současnost.
Nepoužili k tomu staré hodiny, ale fosilní mikroorganismy z mořských sedimentů, takzvané bentické foraminifery. Jejich vápenaté schránky zaznamenávají jemné změny v oběžné dráze a sklonu Země. Analýzou těchto vzorců a jejich spojením s astronomickými modely lze odvodit, jak dlouhý tehdy byl den.
Z této skládačky vyplývá jasný trend. Vědci vypočítali, že délka dne se v současnosti prodlužuje přibližně o 1,33 milisekundy za století. To se může zdát zanedbatelné, ale pro geofyziky je to obrovská anomálie.
Podle studie se dny nyní prodlužují zhruba dvakrát rychleji než během přirozených období masivního tání v minulosti. Žádná teplá fáze za posledních 3,6 milionu let nevykazovala tak silný dopad na rotaci planety.
A tento proces se zrychluje. Pokud emise skleníkových plynů zůstanou na současné úrovni, mohlo by se toto zpomalení do konce století ještě přibližně zdvojnásobit. Klima by se tak stalo dominantním faktorem brzdícím rotaci Země, důležitějším než například vliv slapových sil Měsíce.
Co znamená milisekunda pro běžný život?
Milisekundu za století na svém budíku samozřejmě nepoznáte. Přesto je velká část našich technologií závislá na extrémně přesném měření času. I nepatrný rozdíl v rotaci Země zde může postupně způsobovat vážné problémy.
GPS: Navigace podle nestabilních hodin
Globální polohový systém (GPS) se opírá o atomové hodiny na satelitech. Tyto hodiny jsou téměř dokonale synchronizované a zároveň jsou navázány na rotaci Země. Pokud se planeta otáčí pomaleji, začnou se tyto dva druhy času rozcházet: atomový čas a zemský čas.
Chyba v řádu několika miliardtin sekundy může vést k odchylce v poloze o několik metrů. Pro turistu to mnoho neznamená, ale pro následující je to zásadní:
- Letadla přistávající na autopilota
- Lodě manévrující v úzkých plavebních kanálech
- Samořiditelná vozidla
- Geodeti a stavební projekty s milimetrovou přesností
Taková odchylka se může časem stát komplikací. Proto vesmírné agentury a navigační služby neustále provádějí korekce, které musí stále častěji zohledňovat vliv klimatu na rotaci.
Satelity a vesmírné mise: Úpravy oběžných drah
Přesná rotace Země hraje roli také u satelitů na její oběžné dráze. Jejich dráhy a rychlosti se vypočítávají ve vztahu k rozložení hmotnosti a gravitačnímu poli planety.
Když se hmota přesouvá od pólů k rovníku, toto gravitační pole se nepatrně mění. Trajektorie vypočítané na desítky let dopředu pak ztrácejí na přesnosti. Vesmírné agentury proto musí častěji provádět korekce a přizpůsobovat své modely nejnovějším měřením.
I rozdíly v gravitačním poli Země v řádu nanometrů jsou dnes měřitelné a hrají roli při plánování drah satelitů.
Odborné studie
Světový čas a přestupné sekundy v chaosu
Náš oficiální světový čas, UTC, je definován na základě atomových hodin. Ty jsou tak stabilní, že se za miliony let téměř neodchýlí. Rotace Země je však nestálá, ovlivňovaná slapovými silami, zemětřeseními a nyní i zrychleným táním ledu.
Aby se rozdíl mezi atomovým časem a skutečnou rotací udržel v mezích, časové instituty občas přidávají přestupnou sekundu. Od roku 1972 se tak stalo již mnohokrát. Současné, nepravidelné zpomalování způsobené klimatem však plánování těchto úprav značně komplikuje. Dlouhodobě se dokonce diskutuje o úplném zrušení přestupných sekund, protože digitální systémy na ně reagují špatně.
Hlubší důsledky pro Zemi a klima
Zrychlující se zpomalování neovlivňuje jen naše technologie, ale dotýká se i zásadních otázek o fungování zemského systému. Když se hmota přesouvá v tak velkém měřítku, mění se více než jen rychlost rotace.
Vědci nyní zkoumají, zda rychlý přesun vodní masy souvisí s naměřenými posuny rotační osy. Toto „kolísání“ Země vůči hvězdné obloze se totiž v posledních desetiletích také mění.
Proč je to víc než jen vědecká zajímavost
Většina lidí si spojuje změnu klimatu s vlnami veder, tajícími ledovci a stoupající hladinou moří. Skutečnost, že lidstvo nyní měřitelně ovlivňuje rotaci celé planety, dává současným změnám zcela nový rozměr a ukazuje jejich hloubku.
Pro politiky a inženýry to není žádná vzdálená budoucnost. Nové generace infrastruktury – jako je autonomní lodní doprava, kvantová navigace nebo obří konstelace komunikačních satelitů – jsou postaveny na předpokladech o čase a prostoru, které musí být stále přesnější.
Pokud si kladete otázku, zda na jedné milisekundě skutečně záleží, pomůže vám srovnání. Moderní finanční trhy obchodují s miliardami ve zlomcích milisekund. Radioastronomové kombinují signály z teleskopů na různých kontinentech s přesností na pikosekundy. V těchto světech se počítá každé tiknutí hodin.
