Rotace Země se od začátku měření stále zrychluje. Za celou tu dobu se kolem své osy nikdy neotáčela tak rychle jako v posledních několika letech. Délka dne se kvůli tomu nepatrně zkracuje a ve hře je takzvaná negativní sekunda. Její zavedení může mít dalekosáhlé důsledky kvůli způsobu, jak funguje výpočetní technika a jakým spolu komunikují počítače po celém světě.
Řada lidí má pocit, že čas jim utíká stále rychleji. Tento dojem je sice jen psychologický, ale ve skutečnosti mají i tak pravdu.
Podle Mezinárodní služby pro rotaci Země a referenční systémy a americké Námořní observatoře byl 10. červenec zatím nejkratším dnem v letošním roce, protože trval o 1,36 milisekundy méně než 24 hodin. Výjimečně krátkým dnem byl i 22. červenec (o 1,34 milisekundy kratší) a bude i 5. srpen (o 1,25 milisekundy kratší).
V loňském roce, 5. července 2024, zažila Země nejkratší den, jaký byl zaznamenán od vzniku atomových hodin před 65 lety, a to o 1,66 milisekundy méně než 24 hodin. Jak je to možné a proč to vědci musejí, i přes minimální rozdíly, sledovat a řešit?
Atomové hodiny počítají oscilace atomů ve vakuové komoře uvnitř samotných hodin a s maximální přesností vypočítají 24 hodin. Výsledný čas se nazývá UTC neboli koordinovaný světový čas, který je založen na přibližně 450 atomových hodinách a je celosvětovým standardem pro měření času a také časem, na který jsou nastaveny všechny telefony a počítače.
Proměnlivý den
Rychlost rotace Země není pevně daná. V minulosti býval den mnohem kratší než dnes. Podle studie z roku 2023 trval den na Zemi po značnou část rané historie Země přibližně 19 hodin. V průběhu času se ale prodlužoval, hlavně díky Měsíci. Jak se postupně vzdaluje od Země, odebírá planetě rotační energii, což způsobuje zpomalení rotace a prodlužování dnů.
Délka dne je doba, za kterou planeta dokončí jednu úplnou otáčku kolem své osy. V průměru to trvá 24 hodin neboli 86 400 sekund. Ve skutečnosti je ale každá tato otáčka mírně nepravidelná, což je způsobeno řadou faktorů, jako je gravitační přitažlivost Měsíce, sezónní změny v atmosféře nebo vliv kapalného zemského jádra.
V důsledku toho trvá jedna úplná otáčka obvykle o něco méně nebo o něco více než 86 400 sekund. Jde ale o rozdíl pouhých milisekund, který nemá žádný vliv na každodenní život a lidé si ho drtivou většinu existence nebyli vědomí – až do nedávna, kdy začali čas měřit zmíněnými atomovými hodinami.
Ve stejné době se začal svět také propojovat – pomocí počítačů, satelitů a sítí. Aby byla komunikace úplně přesná, je nutné nepatrné odchylky sledovat, aby spolu mohly přístroje v různých částech Země mluvit.
Svět zrychluje
Vědci zaznamenávají, že od sedmdesátých let dvacátého století, kdy s měřením začali, se rotace Země opravdu začíná mírně zrychlovat. Ale ne úplně pravidelně, dochází k výkyvům.
V roce 1972, po desetiletích relativně pomalého otáčení, nabrala rotace Země takové zpoždění oproti atomovému času, že Mezinárodní služba pro rotaci Země a referenční systémy nařídila přidat ke koordinovanému světovému času (UTC) „přestupnou sekundu“.
Jedná se o obdobu přestupného roku, kdy se každé čtyři roky přidává k únoru jeden den navíc, aby se zohlednil rozdíl mezi gregoriánským kalendářem a dobou, za kterou Země oběhne kolem Slunce.
Od roku 1972 bylo k UTC přidáno celkem 27 přestupných sekund, ale tempo přidávání se kvůli zrychlování Země stále více zpomaluje. V průběhu 70. let bylo přidáno devět přestupných sekund, zatímco od roku 2016 nebyla přidána žádná.
V roce 2022 odhlasovala Generální konference pro míry a váhy (CGPM) vyřazení přestupné sekundy do roku 2035, což znamená, že další přestupná sekunda už do času nepřibude. Ale může se stát opak: může se z něj sekunda (nebo i víc) odstranit. Zatím k ničemu takovému nikdy nedošlo, ale experti oslovení stanicí CNN odhadují pravděpodobnost, že to bude nutné v příštích deseti letech, asi na čtyřicet procent.
Obávaná sekunda
Výše popsaná hlavní příčina změn rotace Země není jediným vlivem, který se zde projevuje. Těmi dalšími jsou příliv a odliv, ale také střídání ročních období, kde mají vliv sezonní změny atmosféry. A projevují se i dopady změn tekutého jádra Země.
Těchto sil je sice spousta, ale moderní výpočetní modely je umějí zahrnout do jedné rovnice, takže dokáží značně úspěšně předpovídat, jak dlouhé budou dny v budoucnosti, a to přibližně na dobu jednoho roku dopředu.
Další měření a předpovědi by mohly přispět k tomu, že bude jasnější, jestli je nutné opravdu zavést výše popsanou zápornou sekundu. I zavádění kladné sekundy bývá pro systém centrálního času problematické, odstranění sekundy je něco, co vyvolává mezi experty oslovenými CNN obavy. Zejména proto, že se něco takového nejen nikdy nevyzkoušelo, ale dokonce ani netestovalo.
Jakákoliv chyba by mohla vést ke značným problémům vzhledem k tomu, jak jsou bankovní, datové, komunikační a navigační systémy propojené a všechny závislé na přesné koordinaci času.
Ve hře je i změna klimatu
Loni vyšla v odborném časopise Nature studie, která popsala i vliv klimatických změn na rotaci Země. Oteplování planety má samozřejmě dopady na atmosféru o rozložení ledu na pólech – působí ale proti silám, jež rotaci Země zrychlují. Vědci používají metaforu: úbytek ledu na pólech funguje podobně, jako když krasobruslařka roztočená v piruetě dá ruce z pozice nad hlavou k tělu, což zpomalí její rychlost otáčení.
Nebýt globálního oteplování, nastal by tedy problém s negativní sekundou už mnohem dříve. Problém je, že přesun hmoty vázané v ledu u pólů, která se nyní distribuuje rovnoměrněji v oceánech, ovlivňuje nejen rotaci, ale také sklon zemské osy. Tento fenomén zatím není dostatečně prozkoumaný, ale několik vědeckých týmů z celého světa už k němu zaměřuje svou pozornost.
