Antropogeniczne spowolnienie obrotu Ziemi: Najszybsze tempo od czasów pliocenu

Badania geofizyczne przeprowadzone przez specjalistów z Uniwersytetu Wiedeńskiego oraz Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) ujawniły bezprecedensowe zjawisko: rotacja naszej planety zwalnia w tempie bezpośrednio powiązanym z działalnością człowieka i zmianami klimatycznymi. Zgodnie z wynikami opublikowanymi w prestiżowym czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Solid Earth, w latach 2000–2020 długość doby ziemskiej rosła średnio o 1,33 milisekundy na stulecie. To tempo hamowania jest uznawane za najszybsze od około 3,6 miliona lat, co cofa nas pod względem dynamiki geofizycznej do epoki późnego pliocenu.

Kluczowym mechanizmem napędzającym to planetarne spowolnienie jest globalna redystrybucja masy, wywołana gwałtownym topnieniem pokryw lodowych na biegunach oraz lodowców górskich. Gdy lód, który dotychczas był skoncentrowany blisko osi obrotu Ziemi, zamienia się w wodę, ta przemieszcza się w stronę oceanów i gromadzi w okolicach równika. Proces ten można porównać do figurowego łyżwiarza, który spowalnia swój piruet poprzez wyciągnięcie ramion na boki, co w fizyce przekłada się na zwiększenie momentu bezwładności całej planety.

Aby precyzyjnie oszacować skalę tego zjawiska, zespół badawczy, w skład którego weszli profesor geodezji kosmicznej Benedikt Soja z ETH Zurich oraz badacz Mostafa Kiani Shahvandi z Uniwersytetu Wiedeńskiego, zastosował nowatorskie metody analityczne. Naukowcy zrekonstruowali historyczne wahania poziomu mórz, analizując skład chemiczny skamieniałych pancerzy otwornic bentosowych – jednokomórkowych organizmów morskich służących jako wskaźniki paleoklimatyczne. Wykorzystanie zaawansowanego modelu głębokiego uczenia opartego na fizyce (Physics-Informed Diffusion Model, PIDM) pozwoliło na odtworzenie dynamiki zmian długości doby na przestrzeni całego plejstocenu i późnego pliocenu.

Analiza danych wykazała, że żaden z cykli lodowcowych w ciągu ostatnich 2,6 miliona lat nie charakteryzował się tak gwałtownym wydłużeniem dnia, jakie obserwujemy na początku XXI wieku. Profesor Benedikt Soja podkreślił, że obecne tempo zmian jest absolutnie wyjątkowe w historii geologicznej ostatnich 3,6 miliona lat. Co więcej, prognozy naukowców wskazują, że do końca bieżącego stulecia wpływ czynników klimatycznych na spowolnienie rotacji może stać się silniejszy niż tradycyjne hamowanie wywołane przez pływy księżycowe, które historycznie dominowało w tym procesie.

Choć wydłużenie doby o ułamki milisekund może wydawać się nieistotne z perspektywy codziennego życia, niesie ono ze sobą poważne konsekwencje techniczne dla systemów wysokiej precyzji. Infrastruktura krytyczna, taka jak nawigacja satelitarna GPS, obserwacje astronomiczne oraz globalne sieci finansowe, wymaga absolutnej dokładności w synchronizacji zegarów atomowych z danymi o rotacji Ziemi. Nawet minimalne błędy w koordynatach mogą zakłócić pracę precyzyjnie skalibrowanych urządzeń.

W przeszłości, aby zniwelować różnice między czasem atomowym a astronomicznym, wprowadzano dodatnią sekundę przestępną. Jednak najnowsze dane sugerują, że w przyszłości – być może już w 2026 roku – konieczne będzie wprowadzenie sekundy ujemnej. Badania te dobitnie pokazują, że zmiany klimatyczne mają mierzalny wpływ na fundamentalne parametry fizyczne naszej planety, co zmusza inżynierów i naukowców do uwzględnienia tych przesunięć geofizycznych w planowaniu technologicznym przyszłości.