Die meisten von uns wünschen sich, wir hätten mehr als 24 Stunden am Tag, um alles zu erledigen und tatsächlich zu atmen. Was wäre, wenn uns jeder Tag mehr als das Doppelte dieser Zeit gäbe? Ohne ein Phänomen, das vor Milliarden von Jahren die Verlängerung der Tage auf der Erde unterbrochen hätte, wäre das wahrscheinlich passiert.
Die Erde hatte nicht immer 24-Stunden-Tage. Als der Mond vor etwa 4,5 Milliarden Jahren zum ersten Mal entstand, hatte ein Tag weniger als 10 Stunden, aber sie sind länger geworden, da die Gezeitenkräfte des Mondes die Erdrotation allmählich verlangsamten. Aber es gab eine lange Zeit, in der die Tage überhaupt nicht wuchsen. Astrophysiker haben jetzt herausgefunden, dass die Tage vor 2 Milliarden bis 600 Millionen Jahren etwa 19,5 Stunden betrugen, weil mehrere Gezeitenkräfte sich gegenseitig aufhoben und die Erde über eine Milliarde Jahre lang mit der gleichen Geschwindigkeit rotieren ließen. Wenn das nie passiert wäre, würden unsere heutigen Tage möglicherweise über 65 Stunden lang sein.
„Die Tatsache, dass der Tag 24 Stunden lang ist … ist kein Zufall“, sagte das Forschungsteam in einer kürzlich in Science Advances veröffentlichten Studie.
Probieren Sie es aus
Wie wirken sich die Gezeitenkräfte von Sonne und Mond auf die Drehung der Erde aus? Die Gezeitenkräfte des Mondes werden durch die Anziehungskraft des Mondes erzeugt. Aus diesem Grund wird sich die Seite unseres Planeten, die dem Mond am nächsten ist, und die Seite, die am weitesten entfernt ist, ausbeulen und die Ozeane werden einer Flut ausgesetzt sein (Ausbuchtungen wirken sich auf das Land aus, sind aber mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar). Die Schwerkraft des Mondes zieht an diesen Ausbuchtungen und sie widerstehen so der Drehung der Erde. Die Lage dieser Ausbuchtungen ändert sich, wenn sich die Erde dreht, wodurch Reibung entsteht, die auch die Rotation verlangsamt.
Es gibt zwei Arten von Sonnengezeiten, die ein Drehmoment erzeugen, eine Drehkraft, die die Rotation beeinflusst. Die erste Art von Sonnendrehmoment ist das solare Gezeitendrehmoment. Es funktioniert auf die gleiche Weise wie das des Mondes und verursacht sehr kleine Änderungen der Gezeiten im Ozean, sodass es die Drehung der Erde verlangsamt.
Der zweite Typ ist das thermische Gezeitendrehmoment. Wenn Sonnenlicht die Atmosphäre erwärmt, dehnt es sich aus und schafft so einen weiteren Hebel, mit dem die Schwerkraft der Sonne interagieren kann. Dieser Einfluss treibt die Erde dazu, sich schneller zu drehen. Obwohl die Schwerkraft der Sonne stärker ist, ist unser Stern 390-mal weiter von der Erde entfernt als der Mond, sodass Mondfluten die doppelte Kraft erzeugen. Dadurch werden die Tage immer etwas länger.
Eine Zeit des Stillstands
Vor zwei Milliarden Jahren änderte sich alles. Die Erdatmosphäre war wärmer. Dies wirkte sich auf die thermischen Wellen aus, die das Sonnenlicht in der Atmosphäre erzeugte, wobei höhere Temperaturen höhere Wellengeschwindigkeiten bedeuteten. Die Frequenz, mit der sich diese Wellen durch die Atmosphäre bewegen, erzeugte eine atmosphärische Resonanz, die ihre Wirkung verstärkte. Über einen Zeitraum von einer Milliarde Jahren blieben diese Resonanz und die Länge des Tages synchron, wobei atmosphärische Wellen jedes Mal mitschwingten, wenn die Erde etwa eine halbe Umdrehung vollendete.
Da die Rotationsperiode der Erde fast genau doppelt so groß war wie die Resonanzperiode, wurden die von der Sonne verursachten atmosphärischen Gezeiten stärker, wodurch die Schwerkraft der Sonne mehr Masse nutzen konnte. Das Ergebnis war ein Drehmoment, das dem der Mondgezeiten in etwa entgegenwirkte. Am Ende bewegte sich die Erde weder langsamer noch schneller. Die Tage würden erst vor 600 Millionen Jahren wieder länger werden – eine Milliarde Jahre nach Beginn der Resonanz.
Das Team, das die Studie durchführte, bestätigte das Ergebnis seiner Rechenmodelle, indem es geologische Beweise für Flut und Ebbe aus extrem alten Felsformationen untersuchte. „Die lange Dauer und das relativ junge Auftreten dieses Resonanzzustands könnten dafür verantwortlich sein, dass der Tag derzeit 24 Stunden lang ist“, sagten die Astrophysiker auch in der Studie.
Könnten steigende Temperaturen aufgrund der globalen Erwärmung die Resonanz noch mehr aus dem Takt der Rotation bringen und die Tage verlängern? Es passiert gerade. Je asynchroner Resonanz und Rotation sind, desto weniger können die Gezeitenkräfte der Sonne den Gezeitenkräften des Mondes entgegenwirken, die die Tage auf der Erde über Äonen hinweg langsam verlängert haben. Vielleicht könnten wir alle ein paar zusätzliche Stunden am Tag gebrauchen, aber nicht auf Kosten unseres Planeten.
Science Advances, 2023. DOI: 10.1126/sciadv.add2499 (Über DOIs).
Elizabeth Rayne ist eine Kreatur, die schreibt. Ihre Arbeiten wurden auf SYFY WIRE, Space.com, Espanol.news, Grunge, Den of Geek und Forbidden Futures veröffentlicht. Wenn sie nicht gerade schreibt, verändert sie ihre Gestalt, zeichnet oder verkörpert das Cosplay einer Figur, von der noch nie jemand gehört hat. Folgen Sie ihr auf Twitter @quothravenrayne.
