En milliardårig tovtrækning, der satte længden på vores dag

I over en milliard år låste en delikat balance mellem Solen og Månen Jordens rotation i en stabil rytme, og holdt en dags længde på omkring 19,5 timer. Ifølge en ny undersøgelse foretaget af forskere ved University of Toronto og University of Bordeaux, uden denne århundreder lange pause ville dagen nu have strakt sig til mere end 60 timer.

Værket, udgivet i Science Advances , kombinerer sofistikerede matematiske modeller med geologiske beviser – såsom sedimentære lag, der registrerer gamle tidevandscyklusser – for at spore, hvordan Jordens spin udviklede sig i løbet af de sidste 4,5 milliarder år.

Da Månen først blev dannet for omkring 4,5 milliarder år siden, kredsede den tæt på Jorden, og vores planet drejede hurtigt, hvilket fik en dag til at vare mindre end 10 timer. I dag er Månen langsomt på vej tilbage, og Jordens rotation aftager, hvilket føjer omkring 1,7 millisekunder til længden af en dag hvert århundrede.

Månens tyngdekraft skaber oceaniske buler - tidevand - på modsatte sider af planeten. Disse buler trækker mod havbunden og producerer friktion, der trækker vinkelmomentum fra Jordens rotation og gradvist forlænger dagen.

I modsætning hertil genererer solvarme atmosfærisk tidevand, der kan accelerere Jordens spin. Atmosfæren buler ud som reaktion på Solens termiske forcering, og det resulterende drejningsmoment kan fremskynde rotationen en smule. Historisk set har Månens effekt været omkring ti gange stærkere, hvilket dominerer nedbremsningsprocessen.

I perioden mellem 2 milliarder og 600 millioner år siden var Solens og Månens modsatrettede drejningsmomenter i næsten nøjagtig resonans. Jordens atmosfære, opvarmet af en højere global temperatur, understøttede stående bølger, der fuldførte en hel cyklus hver 10. time - nøjagtigt to gange pr. jordrotation. Denne resonanstilstand forstærkede de atmosfæriske buler, hvilket tillod Solen at tilføje momentum til Jordens rotation og modvirke Månens bremseeffekt. Resultatet var et plateau i dagens længde på ~19,5 timer, der varede i en milliard år.

Efterhånden som atmosfæren afkølede, og resonansfrekvensen skred, gik den sarte balance tabt. Siden da er dagen blevet længere, og i dag tager solens atmosfæriske tidevand 22,8 timer at fuldføre en hel cyklus, hvilket halter efter 24-timers døgnet.

Det er vigtigt, at undersøgelsen bekræfter nøjagtigheden af de globale atmosfæriske cirkulationsmodeller, der bruges af klimaforskere. Ved at gengive tidligere temperaturer og tidevandsadfærd viser forskerne, at disse modeller pålideligt kan forudsige, hvordan fremtidige klimaændringer vil påvirke atmosfærisk tidevand – og i forlængelse heraf længden af en dag.

Fordi stigende globale temperaturer kan flytte den atmosfæriske resonans længere væk fra dens historiske balance, kan Solens evne til at accelerere Jordens rotation mindskes, hvilket potentielt accelererer den dagslængende tendens. Denne subtile, men dybe virkning understreger en anden måde, hvorpå menneskelig aktivitet omformer vores planet.