Tání ledu zpomaluje rotaci Země – a deformuje čas

Efekt krasobruslaře v planetárním měřítku

Země není dokonalý časoměřič. Rotace naší planety se postupně zpomaluje po miliardy let, především kvůli gravitačnímu tahu Měsíce. Do rovnice však vstoupila nová síla: tání ledovců. Jak polární led mizí v oceánech, přerozděluje miliardy tun hmoty od pólů směrem k rovníku, což nutí planetu rotovat pomaleji – podobně jako krasobruslař, který roztáhne ruce během rotace.

Fyzika je přímočará. Zákon zachování momentu hybnosti říká, že když se hmota rotujícího objektu vzdaluje od jeho osy, rotace se zpomaluje. Jak tající voda proudí z Grónska a Antarktidy do světových oceánů, zvětšuje se rovníková výduť, zvyšuje se moment setrvačnosti planety a brzdí se rotace Země.

Milisekundy, na kterých záleží

Čísla zní triviálně. Od roku 2000 se dny prodlužují zhruba o 1,33 milisekundy za století – což je tempo, které nemá obdoby za posledních 3,6 milionu let, jak uvádí výzkum Vídeňské univerzity a ETH Curych. Pokud emise skleníkových plynů zůstanou vysoké, toto číslo by se mohlo do roku 2100 zdvojnásobit na 2,62 milisekundy za století.

Vědci rekonstruovali minulé rychlosti rotace pomocí bentických foraminifer – drobných fosilií jednobuněčných mořských organismů, jejichž chemické složení zaznamenává dávné oceánské podmínky. Záznam ukazuje, že dnešní tempo změn dalece překonává cokoliv v milionech let geologické historie.

Proč se o to zajímají GPS a počítače

Milisekunda se může zdát bezvýznamná, ale moderní civilizace funguje na základě přesné časomíry. Satelity GPS, burzy cenných papírů, elektrické sítě a telekomunikační sítě, to vše závisí na synchronizaci s přesností na miliardtiny sekundy. I malé odchylky mezi atomovým časem (TAI) a pozorovaným slunečním časem (UT1) musí být korigovány.

Tato korekce přichází ve formě přestupných sekund – jednosekundových úprav přidaných ke koordinovanému světovému času (UTC). Od roku 1972 bylo vloženo 27 přestupných sekund, všechny kladné. Konkurenční trend – mírné zrychlení rotace zemského jádra – nedávno vyvolal vyhlídku na vůbec první zápornou přestupnou sekundu, která by vyžadovala odečtení jedné sekundy z globálních hodin.

Zde přichází ironický zvrat způsobený táním ledu. Podle studie publikované v časopise Nature, tání polárního ledu zpomalilo rotaci Země natolik, že odložilo tuto bezprecedentní zápornou přestupnou sekundu asi o tři roky, z roku 2026 na zhruba rok 2029. Klimatická změna tak ve skutečnosti kupuje světovým počítačovým sítím čas navíc, aby se připravily na úpravu, kterou, jak poznamenává Jet Propulsion Laboratory NASA, většina systémů nikdy nebyla navržena tak, aby ji zvládla.

Problém, který nikdo nevyřešil

Odečtení přestupné sekundy představuje výzvu, kterou někteří odborníci přirovnávají k problému roku 2000. Zatímco software byl po desetiletí opravován, aby přidal sekundu o půlnoci UTC, prakticky žádná velká síť nebo webová služba nebyla testována na její odebrání. Přechod z 23:59:59 zpět by znamenal, že systémy v reálném čase musí přeskočit jeden úder – což je scénář, který je živnou půdou pro závady v letectví, financích a cloud computingu.

Širší vědecká komunita se proti přestupným sekundám zcela ohradila. V roce 2022 Generální konference pro váhy a míry odhlasovala zrušení přestupných sekund do roku 2035, což umožní atomovému času a slunečnímu času, aby se od sebe vzdalovaly v širší toleranci. Do té doby čelí inženýři nepříjemné realitě, že rotace Země již není spolehlivými hodinami.

Širší souvislosti

Zpomalení rotace Země samo o sobě není katastrofa. Dny se během lidského života znatelně neprodlouží. Slouží to však jako výrazná ilustrace toho, jak hluboce lidská činnost přetváří planetu – nejen její atmosféru a oceány, ale i její základní pohyb vesmírem. Když roztaje dostatek ledu na to, aby se měřitelně změnila rychlost, jakou se otáčí 6-sextilionová tunová skála, je obtížné rozsah změny ignorovat.