Die Erde wird insgeheim „langsamer“ und ein Tag könnte in Zukunft auf 25 Stunden verlängert werden?

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Fast alle Himmelskörper im Universum rotieren, und die Erde ist keine Ausnahme. Weil sich die Erde dreht, haben wir Tag und Nacht. Aber haben Sie schon einmal über diese Frage nachgedacht: Wenn wir uns auf dem Boden drehen, verringert sich unsere Geschwindigkeit aufgrund von Reibung oder anderen Faktoren langsam. Wird sich auch die Erdrotation im Weltraum verlangsamen? Ja, und die Rotationsgeschwindigkeit der Erde nimmt schrittweise ab.

Der Grund, warum sich Himmelskörper im Universum drehen, liegt in der Relativbewegung zwischen der Materie. Der erzeugte Drehimpuls wird, wenn er nicht vollständig ausgeglichen ist, in die gleiche Richtung laufen und bildet die Ausgangskraft der Rotation der Himmelskörper.

Darüber hinaus wird die Rotation von Himmelskörpern auch von anderen Faktoren beeinflusst. Dies ist auch der Grund, warum sich die Erdrotation schrittweise verlangsamt. Beispielsweise ist die Dissipationswirkung der Gezeitenkraft der Richtung der Erdrotation entgegengerichtet. Einfach ausgedrückt: Die Schwerkraft des Mondes dehnt das Wasser der Erde aus und führt zu Gezeitenschwankungen. Die Flutwellen reiben an der Küste, verbrauchen Energie aus der Erde und verlangsamen ihre Rotation. Auch Veränderungen im Erdinneren könnten einen Einfluss haben. Gemäß dem Prinzip der Drehimpulserhaltung muss die Rotationsgeschwindigkeit der Erde schneller werden, wenn die Materie im Erdinneren konzentriert ist. Wenn im Gegenteil eine große Menge hochdichter Materie aus dem Erdmantel in die flache Schicht eindringt oder an die Oberfläche austritt und dadurch das Trägheitsmoment der Erdrotation erhöht, wird sich ihre Rotationsgeschwindigkeit zwangsläufig verlangsamen.
So führt die globale Erwärmung beispielsweise zu einem starken Abschmelzen der Polargletscher, was die Massenverteilung der Erde verändert und dementsprechend auch ihre Rotationsgeschwindigkeit. Wie eine sich drehende Eisläuferin, die ihre Drehung verlangsamt, wenn sie die Arme ausbreitet.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass viele Faktoren zwar relativ geringe Auswirkungen haben, aber langfristig zu Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit der Erde führen werden.

Kürzlich entdeckten chinesische Wissenschaftler mithilfe einer interdisziplinären Forschungsmethode den Prozess der schrittweisen Verlangsamung der Erdrotation in den vergangenen 700 Millionen Jahren. Sie kombinierten geologische Aufzeichnungen mit astronomischen theoretischen Berechnungen, analysierten die „fossilen Uhren“ der Rotationsgeschwindigkeitsänderungen in geologischen Proben (wie etwa alten Korallenriffen, Stromatolithen usw.) und maßen die Spuren der periodischen Änderungen der Erdrotation, die in diesen Proben (wie etwa Sonnensteinen und Jahressteinen) erhalten geblieben waren. Sie kombinierten sie mit modernen astronomischen theoretischen Berechnungen und kamen zu dem Schluss, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Erde im Verlauf der letzten Hunderte von Millionen Jahren ein schrittweises Evolutionsmuster von „Verlangsamung-Stabilisierung-Verlangsamung-Stabilisierung“ beibehalten hat. Wissenschaftler haben außerdem berechnet, dass der Hauptgrund für die Verlangsamung und Stagnation der Erdrotation zwischen 500 und 350 Millionen Jahren die Abschwächung der Gezeitendissipation war, die durch die damalige Kontinent-Ozean-Struktur verursacht wurde.

Nachdem die Wissenschaftler das Muster der Verlangsamung der Erdrotation aufgedeckt hatten, berechneten sie auch Informationen wie die Länge des Tages auf der Erde in der Vergangenheit und die Entfernung zwischen der Erde und dem Mond.
In den letzten 700 bis 200 Millionen Jahren hat sich die Entfernung zwischen Erde und Mond um etwa 20.000 Kilometer vergrößert und die Tageslänge um etwa 2,2 Stunden erhöht. Das heißt, vor 700 Millionen Jahren dauerte ein Tag nur etwa 20 Stunden; und vor 200 Millionen Jahren verlängerte sich ein Tag auf 23 Stunden.

Durch den Vergleich von Daten zur biologischen Evolution, marinen geochemischen Daten usw. aus derselben Periode fanden Wissenschaftler außerdem heraus, dass die beiden großen Verlangsamungsperioden der Erdrotation möglicherweise die notwendigen Bedingungen für die Evolution früher mariner Ökosysteme geschaffen haben.

Das erste Mal geschah dies vor 550 Millionen Jahren, kurz vor der kambrischen Explosion, und könnte mit dem starken Anstieg der Artenvielfalt zu dieser Zeit zusammenhängen. Das zweite Mal geschah dies vor 250 Millionen Jahren. Dieser Zeitraum entspricht der Erholung der Ökosysteme nach einem großflächigen biologischen Aussterbeereignis. Veränderungen der Rotationsgeschwindigkeit der Erde könnten die Voraussetzungen für die Anpassung und Entstehung neuen Lebens geschaffen haben. Die unmittelbarste Auswirkung der Verlangsamung der Erdbewegung ist derzeit die Veränderung der Tageslänge und die damit einhergehende Veränderung der Lichtdauer und -häufigkeit. Diese wirken sich auf das Wetter und den Tag-Nacht-Temperaturgradienten aus und beeinflussen dann das Klima und das Pflanzenwachstum. Diese Veränderungen haben zu erheblichen Anpassungen in der Biosphäre geführt und sich auf die Verbreitung, Fortpflanzung und das Aussterben von Arten ausgewirkt.

Offensichtlich sind die obigen Ergebnisse von großer Bedeutung.

Erstens vertieft es unser Verständnis der geodynamischen Prozesse, insbesondere des komplexen Mechanismus der Wechselwirkung zwischen der Erdrotation und inneren und äußeren Faktoren. Darüber hinaus ist es von großer theoretischer Bedeutung für die Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte des Erde-Mond-Systems und für die Erforschung des Klimas, der Umwelt und der biologischen Evolution, die durch die Verlangsamung der Erdrotation verursacht wurden.

Zweitens bietet es einen wichtigen zeitlichen Rahmen für die biologische Evolution und Umweltveränderungen auf der geologischen Zeitskala. Darüber hinaus bietet es auch Einblicke in aktuelle und zukünftige Trends der Umweltveränderungen auf der Erde, beispielsweise in die Bewertung der potenziellen Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf kleine Änderungen der Erdrotation. Schließlich fördert diese Studie die Schnittstelle zwischen Astronomie und Geologie und bietet ein Referenzmodell für die Erforschung der Rotationsentwicklung anderer Planeten im Universum.

Verlangsamt sich die Erde also immer noch? Die Antwort ist ja.

Laut den im Jahr 2024 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Forschungsergebnissen aus der Analyse homologer Erdbebendaten hat die Rotationsgeschwindigkeit des inneren Erdkerns seit 2010 allmählich abgenommen. Wenn sich dieser Trend fortsetzt, könnte auch die Rotationsgeschwindigkeit der äußeren Erdschicht durch die Schwerkraft beeinträchtigt werden und damit die Laufgeschwindigkeit des Planeten Erde.

Diese subtile Veränderung betrifft nicht nur die hochpräzise wissenschaftliche Forschung, sondern wird wahrscheinlich auch unser tägliches Leben beeinflussen. Beispielsweise führt die Erdrotation dazu, dass sich der Einfallswinkel des Sonnenlichts auf die Erdoberfläche ständig ändert, und Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit wirken sich auf die Intensität des Sonnenlichts aus. Die Erdrotation hat einen direkten Einfluss auf die Entstehung der Luftzirkulation und des Monsuns und beeinflusst somit das Klimasystem.
Darüber hinaus wirken sich Änderungen der Erdrotationsgeschwindigkeit auch auf die biologische Uhr des menschlichen Körpers und auf Arbeits- und Ruhemuster, die Genauigkeit des Global Positioning System (GPS), Messungen und Kalibrierungen in der Luft- und Raumfahrt, der Kommunikation und anderen Bereichen sowie sogar auf den Klimawandel aus. Daher ist die Untersuchung der Verlangsamung der Erdrotation nicht nur eine Erforschung der Geowissenschaften, sondern auch ein tiefer Einblick in die zukünftige Lebensweise der Menschheit.

Die Auswirkungen der verlangsamten Erdrotation scheinen jeden Aspekt des Lebens zu durchdringen, aber wir müssen uns nicht allzu viele Sorgen machen. Schließlich ist der zeitliche Rahmen der geologischen Periode riesig. In dieser sich ständig verändernden Welt müssen wir nur das Leben annehmen, aufmerksam beobachten, eine positive Einstellung bewahren und weiterhin tiefergehende wissenschaftliche Erkenntnisse gewinnen und die entfernteren Tiefen des Weltraums erforschen.

Dieser Artikel ist eine Arbeit, die vom Science Popularization China Creation Cultivation Program unterstützt wird. Autor: Dong Hanwen

Gutachter: Xiao Long, Professor der China University of Geosciences

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.