De dagen op aarde zijn op mysterieuze wijze langer geworden en wetenschappers weten (nog) niet waarom

Des atoomklokken samen met nauwkeurige astronomische metingen hebben onlangs onthuld dat de lengte van een dag op aarde plotseling langer wordt. Dit fenomeen heeft cruciale implicaties, niet alleen voor onze tijdmeting, maar ook voor zaken als GPS en andere technologieën die ons moderne leven beheersen.

In de afgelopen decennia is de rotatie van de aarde om haar as, die de lengte van een dag bepaalt, versneld. Deze trend heeft onze dagen verkort; in feite, in juni 2022 we hebben het record bereikt van de dag korter voor ongeveer een halve eeuw.

Maar ondanks dit record is deze constante versnelling sinds 2020 merkwaardig genoeg veranderd in een vertraging: de dagen worden weer langer en de reden blijft voorlopig onbekend.

Hoewel onze telefoonklokken laten zien dat een dag precies 24 uur heeft, varieert de werkelijke tijd die de aarde nodig heeft om een ​​enkele omwenteling te voltooien zeer licht. Deze veranderingen vinden plaats over perioden van miljoenen jaren tot bijna ogenblikkelijk - zelfs aardbevingen en stormen kunnen een rol spelen. Het blijkt dus dat een dag zeer zelden overeenkomt met het magische getal van 86 seconden.

De steeds veranderende planeet

Gedurende miljoenen jaren is de rotatie van de aarde vertraagd als gevolg van de wrijvingseffecten die gepaard gaan met de getijden die door de maan worden veroorzaakt. Dit proces voegt elke eeuw ongeveer 2,3 milliseconden toe aan de lengte van elke dag. Een paar miljard jaar geleden duurde een dag van de aarde slechts 19 uur.

In de afgelopen 20 jaar heeft een ander proces omgekeerd gewerkt, waardoor de rotatie van de aarde is versneld. Aan het einde van de laatste ijstijd, smeltende poolkappen verminderde de druk op het oppervlak en de aardmantel begon gestaag naar de polen te bewegen.

Net zoals een balletdanser sneller draait wanneer hij zijn armen dichter bij zijn lichaam brengt - de as waaromheen hij draait - zo neemt de rotatiesnelheid van onze planeet toe wanneer deze massa van mantel dichter bij de as van de aarde komt. En dit proces verkort elke dag met ongeveer 0,6 milliseconden per eeuw.

Over decennia en langer komt ook de verbinding tussen het binnenste van de aarde en het aardoppervlak in het spel.Grote aardbevingen kunnen de lengte van de dag veranderen, hoewel normaal gesproken in kleine hoeveelheden. Bijvoorbeeld de grote tohoku aardbeving van 2011 in Japan, met een magnitude van 8,9, zou de rotatie van de aarde met een relatief kleine hoeveelheid hebben versneld 1,8 microseconden.

Afgezien van deze grootschalige veranderingen, hebben weer en klimaat over kortere tijdsperioden ook grote effecten op de rotatie van de aarde, waardoor variaties in beide richtingen ontstaan.

Tweemaandelijkse en maandelijkse getijdencycli verplaatsen massa over de planeet, waardoor de daglengte in beide richtingen tot een milliseconde kan veranderen. We kunnen de variaties van de getijden observeren in daglengterecords voor perioden tot 18,6 jaar. Vooral de beweging van onze atmosfeer heeft een sterk effect en ook zeestromingen spelen een rol. Sneeuwbedekking en seizoensgebonden neerslag, of grondwaterwinning, veranderen de zaken verder.

Waarom vertraagt ​​de aarde plotseling?

Sinds de jaren zestig, toen radiotelescopen over de hele wereld technieken begonnen te bedenken om gelijktijdig kosmische objecten zoals quasars observeren, hebben we zeer nauwkeurige schattingen van de rotatiesnelheid van de aarde.

Een vergelijking tussen deze schattingen en een atoomklok bracht de afgelopen jaren een schijnbaar steeds kortere daglengte aan het licht.

Maar er is een verrassende onthulling als we eenmaal de fluctuaties in rotatiesnelheid weghalen waarvan we weten dat ze optreden als gevolg van getijden en seizoenseffecten. Hoewel de aarde op 29 juni 2022 haar kortste dag bereikte, lijkt het langetermijntraject sinds 2020 te zijn verschoven van verkorting naar verlenging. Deze verandering is ongekend in de afgelopen 50 jaar.

De reden voor deze wijziging is onduidelijk. Het kan te wijten zijn aan veranderingen in weersystemen, zoals: La Niña klimatologische fenomenen achtereenvolgens, hoewel deze al eerder zijn gebeurd. Het zou kunnen zijn dat de ijskappen meer afsmelten, hoewel deze de afgelopen jaren niet veel zijn afgeweken van hun normale smeltsnelheid. Kan het verband houden met de enorme explosie van de Tonga-vulkaan? enorme hoeveelheden water in de atmosfeer injecteren ? Waarschijnlijk niet, aangezien het in januari 2022 gebeurde.

Wetenschappers hebben een hypothese dat deze recente en mysterieuze verandering in de rotatiesnelheid van de planeet verband houdt met een fenomeen genaamd Chandler Oscillatie » – een kleine afwijking van de rotatie-as van de aarde met een periode van ongeveer 430 dagen. Waarnemingen van radiotelescopen laten ook zien dat de oscillatie de afgelopen jaren is afgenomen; de twee verschijnselen kunnen worden gekoppeld.

Een laatste mogelijkheid, die ons aannemelijk lijkt, is dat er niets specifieks is veranderd in of rond de aarde. Het kunnen eenvoudig langdurige getijdeneffecten zijn die parallel werken met andere periodieke processen om een ​​tijdelijke verandering in de rotatiesnelheid van de aarde teweeg te brengen.

Hebben we een "negatieve schrikkelseconde" nodig?

Nauwkeurige kennis van de rotatiesnelheid van de aarde is cruciaal voor een groot aantal toepassingen - navigatiesystemen zoals GPS zouden niet werken zonder. Bovendien voegen de tijdwaarnemers om de twee of drie jaar schrikkelseconden in onze officiële tijdschema's om ervoor te zorgen dat ze niet uit de pas lopen met onze planeet.

Als de aarde zou overgaan naar nog langere dagen, zouden we misschien een "negatieve schrikkelseconde" moeten inbouwen - wat ongekend en zou het internet kunnen breken.

De noodzaak van negatieve schrikkelseconden wordt op dit moment onwaarschijnlijk geacht. Voor nu kunnen we ons verheugen in het nieuws dat we - althans voor een tijdje - allemaal elke dag een paar milliseconden extra hebben.

Matt Koning, directeur van het ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, Universiteit van Tasmanië et Christoffel Watson, hoofddocent, School voor Geografie, Planologie en Ruimtelijke Wetenschappen, Universiteit van Tasmanië

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder Creative Commons-licentie. Lees deorigineel artikel.