Als die Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren entstand, drehte sie sich noch mehr als doppelt so schnell wie heute: Ein Tag dauerte weniger als zehn Stunden. Unseren heutigen 24-Stunden-Tag verdanken wir vor allem dem Mond: Er zieht an der Erde, was wir vor allem an den Gezeiten von Ebbe und Flut merken. Durch diese sogenannte Gezeitenreibung verlangsamt sich die Erdrotation, sodass die Tage länger werden. Auch weitere Faktoren haben einen Einfluss, darunter die Massenverteilung im Inneren der Erde, Winde sowie die Temperatur der Atmosphäre.
Auswirkungen auf die Tageslänge modelliert
Ein Team um Mostafa Kiani Shahvandi von der ETH Zürich hat nun anhand detaillierter Modellierungen, unterstützt von künstlicher Intelligenz, berechnet, wie sich der menschengemachte Klimawandel auf die Erdrotation auswirkt. Dabei legten sie einen Fokus auf die Verteilung der Masse auf unserem Planeten. Während bisher noch große Wassermassen in Form von Eis an den Polen konzentriert sind, verlagern sie sich mit fortschreitendem Abschmelzen der Pole Richtung Äquator. „Das heißt, es findet eine Massenverlagerung statt, und diese wirkt sich auf die Erdrotation aus“, erklärt Shahvandis Kollege Benedikt Soja. „Man kann sich das so vorstellen, wie wenn eine Eiskunstläuferin bei einer Pirouette die Arme zuerst am Körper hält und dann ausstreckt.“
Je weiter sich die Masse von der Rotationsachse entfernt, desto größer wird die physikalische Trägheit und desto langsamer wird die Drehung. „Unseren Berechnungen zufolge hat der Pol-zu-Äquator-Massentransport seit 1900 zu einer Änderung der Tageslänge beigetragen, die während des 20. Jahrhunderts zwischen 0,3 und 1,0 Millisekunden pro Jahrhundert lag“, berichtet das Team. „Dies ist hauptsächlich auf das Abschmelzen der globalen Gletscher und des grönländischen Eisschilds zurückzuführen, wobei das Abschmelzen des antarktischen Eisschilds eine untergeordnete, aber nicht zu vernachlässigende Rolle spielt.“
Eisschmelze bremst die Erdrotation
Mit Beschleunigung der Eisschmelze im 21. Jahrhundert hat sich den Forschenden zufolge auch der Effekt auf die Erdrotation erhöht: „Die derzeitige Anstiegsrate der Tageslänge ist mit 1,33 Millisekunden pro Jahrhundert höher als zu jedem Zeitpunkt im 20. Jahrhundert und wahrscheinlich höher als zu jedem anderen Zeitpunkt in den letzten paar tausend Jahren“, schreiben die Forschenden. „Selbst wenn die Treibhausgasemissionen stark eingeschränkt werden, wird die Rate wahrscheinlich in den kommenden Jahrzehnten bei etwa einer Millisekunde pro Jahrhundert bleiben.“
Damit ist der Einfluss des Klimawandels zwar weiterhin geringer als der des Mondes, der unsere Tage um etwa 2,4 Millisekunden pro Jahrhundert verlängert. Würden die Treibhausgasemissionen allerdings ungebremst ansteigen, könnten sie den Einfluss des Mondes übertreffen, wie Shahvandi und seine Kollegen berichten. Zugleich sorgt das Abschmelzen der Eisschilde jedoch für einen gegenläufigen Effekt: Wenn weniger Eis auf die Polkappen drückt, heben sich die Landmassen, die auf dem zähflüssigen Teil des Erdmantels schwimmen. Das wiederum beschleunigt die Rotation und verringert die Tageslänge um etwa 0,8 Millisekunden pro Jahrhundert.
