Jak globální oteplování prodlužuje náš den
Vědci tvrdí, že změny klimatu začínají ovlivňovat i samotnou délku dne. Nový výzkum geofyziků ukazuje, že tající ledovce a stoupající hladiny oceánů skutečně zpomalují rotaci Země. Změna se zdá směšně malá — měří se v tisícinách sekundy — ale její tempo a důsledky znepokojují odborníky zabývající se přesným měřením času.
Dlouhá léta měření naznačovala, že den se v posledním půlstoletí mírně zkracoval. Nyní se trend obrátil. Tým výzkumníků publikující v časopise Journal of Geophysical Research: Solid Earth prokázal, že délka dne začala narůstat — a to tempem, které nemá v geologické historii Země téměř obdoby.
Podle odhadů vědců se den v současnosti prodlužuje přibližně o 1,33 milisekundy na každých sto let, především vlivem lidské činnosti.
Na první pohled to není nic. Nezhlédneme tím pádem navíc žádný díl seriálu ani se nevyspíme o znatelnou chvíli déle. Skutečný problém leží jinde: tak rychlá změna rotace planety v tak krátkém čase by bez velmi silného vnějšího faktoru vůbec neměla nastávat.
Země jako krasobruslařka na ledě
Vědci vysvětlují tento jev pomocí jednoduché analogie z kluziště. Když krasobruslařka přitáhne ruce k tělu, začne se točit rychleji. Jakmile je rozpaží — zpomalí. Plyne to ze zákona zachování momentu hybnosti: hmota soustředěná blíže k ose otáčení pohyb urychluje, hmota vzdálená od osy 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.
- Jakmile led taje, tato hmota přechází do oceánů a přesouvá se směrem k nižším zeměpisným šířkám.
- V důsledku toho roste tzv. moment setrvačnosti planety a její rotace se jemně zpomaluje.
Dosud k takovým změnám docházelo mimořádně pomalu a vyplývaly z přirozených procesů — gravitačního vlivu Měsíce, pohybu tektonických desek, pomalého deformování zemské kůry nebo kolísání samotného jádra planety. Přičemž toto geologické pozadí obvykle působilo opačným směrem: rotaci spíše urychlovala, než brzdilo.
Nové tempo změn vědce překvapuje
Autoři studie zdůrazňují, že od počátku 21. století nastalo něco bezprecedentního v měřítku lidské civilizace. Během pouhých dvou desetiletí 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.
Znamená to, že klima přestalo být pouhým přispěvatelem k přirozeným výkyvům. Stalo se hlavním aktérem měnícím způsob, jakým se naše planeta otáčí. A to do té míry, že srovnatelné tempo prodlužování dne badatelé nalezli v celé historii posledních 3,6 milionu let pouze jednou.
Co říkají záznamy staré miliony let
Aby vědci pochopili, jak výjimečný je dnešní 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" uchovaných v horninách a zkamenělinách.
Středem jejich pozornosti se staly mikroskopické organismy — bentické foraminifery, které kdysi žily na mořském dně. Jejich schránky obsahují prvky, jejichž poměry se měnily v závislosti na výšce hladiny moří. Čím více vody bylo uvězněno v ledovcích, tím nižší byly oceány. Když led tál — moře stoupala.
Analýzou chemického složení takových zkamenělin z jednotlivých geologických vrstev lze rekonstruovat:
- jak se měnily hladiny moří,
- co se dělo s ledovými příkrovy,
- jak tato změna rozložení hmoty ovlivňovala rotaci Země a délku dne.
Data z minulosti jsou pochopitelně neúplná. Do hry proto vstoupily moderní matematické nástroje. Tým využil algoritmus hlubokého učení (deep learning), který se „učil" zákonitosti ze známých úseků záznamu a následně s určitou pravděpodobností doplňoval chybějící období. Díky tomu se podařilo rekonstruovat vývoj délky dne v dlouhé, mnohamiliónové perspektivě.
Vzácný precedens starý 2 miliony let
V celé této rozsáhlé databázi časů a událostí vědci nalezli 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 příkrovy se tehdy rozšiřovaly a zmenšovaly v rytmu trvajícím desítky tisíc let. Hmota vody se přesouvala mezi póly a zbytkem planety, což rotaci skutečně zpomalovalo. Zásadní rozdíl spočívá v tom, že tehdejší proces probíhal v rámci velmi dlouhých astronomických cyklů — zatímco ten současný pohánějí lidé, a to ve škále měřené desetiletími.
Předpovědi na konec století: den delší než „kvůli Měsíci"
Pokud emise skleníkových plynů zůstanou na současné trajektorii, odhadují vědci, že do konce 21. století by tempo prodlužování dne mohlo vzrůst na přibližně 2,62 milisekundy na století. To je hodnota převyšující vliv Měsíce na rotaci naší planety.
| Faktor | Odhadovaný vliv na délku dne (za 100 let) |
|---|---|
| Gravitační vliv Měsíce | nižší než současný vliv klimatických změn |
| Současné tání ledu a vzestup hladiny moří | cca 1,33 ms (současný stav) |
| Scénář emisí do konce století | cca 2,62 ms (odhad vědců) |
Z pohledu každodenního života jsou tyto milisekundy nepostřehnutelné. Z hlediska technologií, na nichž stojí moderní civilizace, jde však o úplně jinou historii.
Když hodiny přestávají souhlasit s rotací Země
Moderní svět funguje díky tomu, že téměř vše sdílí společný, přesný časový základ. Počítačové sítě, internet, satelity, finanční trhy — všude jsou klíčové zlomky sekund. Jejich základem jsou atomové hodiny, globálně synchronizované a navázané na tzv. koordinovaný světový čas (UTC).
Už i malá odchylka mezi atomovým časem a skutečnou rotací Země může vyžadovat nákladné korekce v celé digitální infrastruktuře.
Dosavadním řešením byly tzv. přestupné sekundy, přidávané čas od času, aby se „dohnala" měnící se rychlost rotace Země. Rozsah poruch, o němž hovoří nový výzkum, naznačuje, že v budoucnosti taková záplata nemusí stačit nebo bude obtížně aplikovatelná v současné podobě.
Potenciální dopady pocítí mimo jiné:
- systémy GPS a jiné satelitní navigace vyžadující nesmírně přesnou synchronizaci,
- energetické sítě balancující v reálném čase výrobu a spotřebu elektřiny,
- satelitní komunikace a klimatická pozorování z orbity,
- burzovní algoritmy uzavírající transakce v milisekundách.
Vědci uklidňují, že kumulované problémy se projeví spíše ve vzdálenější budoucnosti než za života současných generací. To ale nic nemění na faktu, že s těmito změnami je třeba počítat už dnes při navrhování systémů, které mají fungovat spolehlivě po desetiletí.
Proč jsou tyto milisekundy varováním, ne pouhou zajímavostí
Zpomalení rotace Země lze snadno odbýt jako „kosmický detail" zajímající výhradně geofyziky. Takový způsob uvažování snadno vede k mylnému závěru, že jde jen o vědeckou kuriozitu. Ve skutečnosti se jedná o další, velmi zřetelný signál toho, jak hluboko lidstvo zasahuje do fungování celé planety.
Přestavujeme nejen klima, ale i rozložení hmoty na Zemi, její pohyb a hodiny, podle nichž se čas určuje. Budoucí generace budou muset spravovat stále složitější časovou infrastrukturu přizpůsobenou planetě, která se neotáčí tak, jako se otáčela ve 20. století.
Z praktického hlediska každý další stupeň oteplení neznamená jen extrémní povětrnostní jevy a migraci milionů lidí ze zaplavených území. Znamená také sérii tichých, těžko zvratitelných posunů v samotném „mechanismu" Země. Vliv na délku dne je jedním z nich — na hodinkách neviditelný, ale ve vědeckých datech naprosto zřetelný.
