한국   대만   중국   일본 
Verlangsamte Erdrotation - Schmelzendes Eis sorgt fur langere Tage - Wissen - SRF
Zum Inhalt springen
Audio
Klimaerwarmung beeinflusst Erdrotation
Aus Wissenschaftsmagazin vom 30.03.2024. Bild: IMAGO / blickwinkel
abspielen. Laufzeit 2 Minuten 41 Sekunden.

Verlangsamte Erdrotation Schmelzendes Eis sorgt fur langere Tage

Eine neue Studie zeigt: Das Abschmelzen des Eises in Gronland und in der Antarktis verlangsamt die Erdrotation. Das hat Folgen fur unsere Zeitmessung und konnte Computer-Probleme zumindest verzogern.

Warum beeinflusst der Klimawandel die Geschwindigkeit der Erdrotation? Wegen der vom Menschen verursachten Klimaerwarmung schmelzen die Eisschilde in Gronland und in der Antarktis ab. Dadurch wird enorm viel Masse umverteilt. Denn wenn das Eis schmilzt, breitet sich das Wasser in den Ozeanen aus und fliesst vermehrt zum Aquator. Dadurch erhoht sich das Tragheitsmoment, wodurch die Erde langsamer dreht. Diesen Effekt hat der Geophysiker Duncan Agnew untersucht und kurzlich seine Ergebnisse im Fachmagazin Nature veroffentlicht.

Wasserfläche mit Eisbrocken
Legende: Das Abschmelzen der Gletscher, hier in Gronland, ist eine enorme Umverteilung der Masse. IMAGO / Bo van Wyk

Gibt es ein anschauliches Beispiel aus dem Alltag dazu? Vielleicht haben Sie auch schon mal eine Pirouette gemacht. Wenn Sie die Arme nach oben ausstrecken ? also in der Linie der Rotationsachse halten, oder die Hande nah an den Korper nehmen, drehen Sie schnell. Senken Sie die Hande jedoch und strecken sie seitwarts aus, verlangsamt sich die Drehgeschwindigkeit. Diesen Effekt hat auch das schmelzende Eis, indem das Schmelzwasser von den Polen wegfliesst. Salopp gesagt, bremst diese Umverteilung der Masse die Pirouette der Erde ab.

Frau macht Pirouette
Legende: Wenn eine Eiskunstlauferin oder ein Eiskunstlaufer eine Pirouette dreht und die Arme vom Korper wegstreckt, verlangsamt sich die Drehung. Einen ahnlichen Effekt hat das schmelzende Eis auf die rotierende Erde. IMAGO / Golovanov + Kivrin

Wie hat der Studienautor die Auswirkungen der Eisschmelze nachgewiesen? Dank Satelliten, die Veranderungen im Gravitationsfeld gemessen haben. In seine Studie flossen Daten der letzten 50 Jahre ein. Es ist das erste Mal, dass dieser Effekt anhand aktueller Daten nachgewiesen wurde. Davor waren es nur hypothetische Annahmen.

Wie lange braucht die Erde, fur eine Umdrehung um die eigene Achse? Einen Tag. Wie lange diese Rotation exakt dauert, variiert jedoch um bis zu einer Millisekunde. Deswegen muss die koordinierte Weltzeit (UTC) immer mal wieder angepasst werden ? mittels einer Schaltsekunde. Sie gleicht die Zeit aus, die die Weltzeit der an die Erdrotation gebunden astronomischen Zeit hinterherhinkt.

Ticktack: Die Erfassung der koordinierten Weltzeit

Box aufklappen Box zuklappen

Seit den 1950er Jahre wird die Zeit einerseits dank der Vibrationen einer bestimmten Art von Atomen gemessen. Ein Tag entspricht 86400 Sekunden einer Atomuhr. Heute sind ungefahr 450 Atomuhren uber den ganzen Globus verstreut. Sie geben die Uhrzeit vor, die in unseren Uhren tickt ? also die Universalzeit (UTC).

Anderseits wird die Zeit gemessen, die die Erde braucht, um sich um die eigene Achse zu drehen. Diese wird auch astronomische Zeit genannt. Um diese beiden Zeiten aneinander anzugleichen, wurden seit 1972 insgesamt 27 Schaltsekunden hinzugefugt. Und das in unregelmassigen Abstanden. Im Jahr 2016 wurde als letztes eine Schaltsekunde hinzugenommen.

Warum ist nun die Rede von einer negativen Schaltsekunde? Die Geschwindigkeit der Erdrotation schwankt. Insgesamt dreht sich die Erde seit der Einfuhrung der koordinierten Weltzeit langsamer. Gleichzeitig findet aber in jungerer Zeit das Gegenteil statt. Komplexe Prozesse im flussigen Erdkern fuhren dazu, dass sich die Erde schneller dreht. Das veranlasste Wissenschaftler zur Annahme, dass erstmals eine negative Schaltsekunde eingefuhrt werden musste. Also, dass eine Sekunde weg - statt wie bisher hinzugenommen werden musste.

Ratselhafte Prozesse im Erdinnern

Box aufklappen Box zuklappen

In einer Tiefe von 3000 bis 5000 Kilometer ist der Erdkern flussig. Im Innersten ist die Erde dann wieder fest. Im ausseren, flussigen Erdkern sind komplexe Prozesse im Gang, die die Rotationsgeschwindigkeit der Erde massgeblich beeinflussen.

Diese Stromungen im Erdkern erzeugen das Erdmagnetfeld und bewegen sich unregelmassig. Tendenziell haben sich die Bewegungen des Kerns in den letzten ungefahr 50 Jahren verlangsamt. Das hat wiederum die daruber liegende feste Erdoberflache beschleunigt. In der Physik nennt man dies Ubertragung von Drehimpuls. Wenn zwei Teile miteinander verbunden sind, aber unabhangig voneinander drehen konnen, kann sich der gesamte Drehimpuls nicht andern. Dreht also der innere Kern langsamer, wird die Rotationsgeschwindigkeit der Erde schneller, um das Gleichgewicht zu halten.

Viele dieser Prozesse im Erdinneren konnen aber nur geschatzt werden. Forschende wissen nicht, warum sich der Kern verlangsamt hat und was in Zukunft darin passieren wird.

Wirkt die Klimaerwarmung diesem Trend entgegen? Ja, das Abschmelzen des Eises bremst die beschleunigte Drehung des Planeten aus. Laut der Studie hat das zur Folge, dass nicht wie angenommen bereits im Jahr 2026 eine negative Schaltsekunde eingefuhrt werden musste, sondern drei Jahre spater. Auch wenn es nur um Sekunden geht, zeigt sich daran, welche massiven Veranderungen der Klimawandel mit sich bringt, schreibt Duncan Agnew auf Anfrage. ≪Es ist eine spurbare Auswirkung auf einer Skala von Jahren bis Jahrzehnten.≫

Nahaufnahme eines Uhrwerks
Legende: Diskussion um Schaltsekunden ? Fluch oder Segen? Laut der internationalen Generalkonferenz fur Mass und Gewicht sollen ab 2035 keine weiteren Schaltsekunden eingesetzt werden. IMAGO / Shotshop

Welche geophysikalischen Prozesse tragen dazu bei, dass sich die Rotationsgeschwindigkeit verandert? Es gibt viele komplexe Vorgange - einige fuhren zu einer Beschleunigung, andere zu einer Verlangsamung. Letzteres bewirkt unter anderem die sogenannte Gezeitenreibung, die durch die Gravitationskrafte von Sonne und Mond verursacht wird. Ein weiteres Beispiel: Auch Winde und Erdbeben haben grosse Auswirkungen auf die Rotationsgeschwindigkeit.

Warum Schaltsekunden zu Problemen fuhren konnen

Box aufklappen Box zuklappen

Schaltsekunden sind nicht vorhersehbar und werden in unregelmassigen Abstanden eingefuhrt. Sie sind zwar in Computersysteme integriert, fuhren aber trotzdem manchmal zu technischen Problemen. Beispielsweise sorgte im Jahr 2012 eine Schaltsekunde zu einem grossen Facebook-Ausfall. Auch viele andere Systeme sind darauf angewiesen, zu wissen, wie spat es ist. Unter anderem die Borse und Stromnetze.

Wurde eine negative Schaltsekunde Chaos verursachen?

Viele Computerprogramme gehen davon aus, dass alle Schaltsekunden positiv sind. Diese Programme mussten umgeschrieben werden, um eine negative Schaltsekunde zu berucksichtigen. Jedoch wurde das noch nie probiert oder getestet. Das konnte zu Schwierigkeiten fuhren, schreibt der amerikanische Geophysiker Duncan Agnew.

Seine Studie zeigt, dass die eine negative Schaltsekunde erst 2029 notig sein wird. Das ist drei Jahre spater als bisher angenommen. Und verschiebt damit mogliche Probleme hinaus. Ab 2035 soll ganz Schluss sein mit Schaltsekunden, beschloss die Generalkonferenz fur Mass und Gewicht. Das wurde dazu fuhren, dass die beiden Zeitskalen, also die koordinierte Weltzeit und die astronomische Zeit, um mehr als eine Sekunde nicht mehr synchron sind. Fur Wissenschaftler klar messbar, fur den Durchschnittsburger wahrscheinlich nicht spurbar.

Wissenschaftsmagazin, 30.03.2024, 12:40 Uhr

Meistgelesene Artikel