Erdrotation: Verlangsamung geringer als gedacht

Die Rotation der Erde bestimmt unsere Tageslänge – und diese verändert sich im Laufe der Zeit (Foto: NASA Earth Observatory)

Unsere Erde dreht sich im Laufe der Zeit immer langsamer, weil unter anderem der Einfluss des Mondes sie abbremst. Bisher galt dabei eine Verlängerung der Tageslänge von rund 2,3 Millisekunden pro Jahrhundert als Richtwert. Doch wie britische Forscher ermittelt haben, ist die Verlangsamung der Erdrotation offenbar um 0,5 Millisekunden geringer als bisher angenommen. Es muss daher Prozesse geben, die dem Bremseffekt des Mondes entgegenwirken.

Unser 24-Stunden-Tag leitet sich aus der Erdrotation ab – eine Umdrehung entspricht einem Tag. Doch diese Rotation bleibt nicht immer gleich: Sie wird allmählich langsamer, zudem eiert die Erde dabei ein wenig. Dieser Bremseffekt entsteht vor allem durch die Gezeitenkräfte zwischen Erde und Mond. Weil der Erdtrabant der Erdrotation hinterherhinkt, wirkt seine Anziehungskraft leicht abbremsend auf unseren Planeten. Dadurch benötigt die Erde im Laufe eines Jahrhunderts 2,3 Millisekunden länger für eine Umdrehung. Als Folge bleibt die "Uhr der Erde" immer weiter hinter der durch hochgenaue Atomuhren getakteten Weltzeit zurück. Im normalen Alltag merken wir dies nicht. In der Astronomie können dagegen schon geringe Zeitabweichungen wichtig sein. Denn stimmen planetare Zeit und per Atomuhr bestimmte Weltzeit nicht exakt überein, steht ein Stern am Himmel nicht dort, wo das Teleskop ihn vermutet. Um solche Diskrepanzen zu minimieren, werden ab und zu Schaltsekunden in die offizielle Weltzeit eingeschoben. Die nächste erfolgt am 31. Dezember 2016 eine Sekunde vor Mitternacht.

0,5 Millisekunden weniger als gedacht

Soweit, so scheinbar bekannt. Doch jetzt haben Catherine Hohenkerk vom Königlich britischen Nautical Almanac Office in Taunton und ihre Kollegen neue Werte für die Veränderung der Erdrotation im Laufe der Zeit ermittelt – und diese stimmen nicht mit den bisherigen Referenzwerten überein. Für ihre Studie blickten die Forscher zurück in die Geschichte: Sie werteten Aufzeichnungen über Sonnenfinsternisse und die Bedeckungen von Sternen durch den Mond aus der Zeit von 720 vor Christus bis heute aus. Vor allem die babylonischen Sternkundigen, aber auch die Gelehrten des alten China und der Antike beobachteten Sonnenfinsternisse und notierten meist genau, wie lange diese anhielten und an welchem Tag sie auftraten. Aus solchen Aufzeichnungen lässt sich heute auf Basis astronomischer Daten rekonstruieren, wann genau die Sonnenfinsternis eintrat. Weil die Erdrotation bestimmt, wo und wie schnell der Pfad der Finsternis über die Erdoberfläche zieht, erlaubt dies wiederum Rückschlüsse auf die damalige Erdrotation, wie die Wissenschaftler erklären. Noch genauer sind die ab 1600 mit Hilfe von Teleskopen ermittelten Daten zur Bedeckung von Sternen durch den Mond, sogenannte lunare Okkultationen.

Die Auswertung von gut 300 Daten von frühen Finsternissen und rund einer halben Million von lunaren Okkultationen ergab: Die Tageslänge hat sich im Durchschnitt um nur 1,78 Millisekunden pro Jahrhundert verlängert. "Der auf Basis der Gezeitenkräfte kalkulierte Wert liegt jedoch bei 2,3 Millisekunden pro Jahrhundert", konstatieren Hohenkerk und ihre Kollegen. "Wir schließen daraus, dass die Bremswirkung des Mondes allein nicht für die beobachtete Verlangsamung der Erdrotation in den letzten 2700 Jahren verantwortlich sein kann." Stattdessen müsse es einen zusätzlichen, leicht beschleunigenden Prozess geben, der diese Verlangsamung teilweise aufhebt. Die Forscher vermuten, dass zum einen Veränderungen in der Dynamik des Erdinneren dafür verantwortlich sein könnten. Zum anderen könnte indirekt ein Klimaeffekt der Rotationsverlangsamung entgegenwirken: Weil die Eiskappen der Pole seit der letzten Eiszeit immer kleiner werden, hat sich auch die Last des Eises auf die Erdkruste verringert. Sie federt dadurch zurück – wenn auch in Zeitlupe. Diese polare Hebung der Kruste wiederum verändert die Form der Erde und damit auch ihre Rotation, wie die Wissenschaftler erklären.

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