Das Monatsthema im Mai 2010

Die Erde, ein Kreisel

Veränderung der Rotationsfrequenz der Erde im
Laufe der Zeit.

Veränderung der Rotationsfrequenz der Erde im Laufe der Zeit.

Doch auch eine siderische Erdrotation verläuft nicht völlig konstant. Einmal treten jahreszeitliche Schwankungen auf. Sie werden durch Verlagerung von Massen relativ zur Erdachse bewirkt, wobei sich das Trägheitsmoment des Erdglobus verändert. Da der Drehimpuls bei einem kräftefreien Kreisel konstant ist, ändert sich die Winkelgeschwindigkeit der Erdkugel. Denn der Drehimpuls ist das Produkt aus Trägheitsmoment mal Winkelgeschwindigkeit. Vor allem der Zug von Wolken, Schnee- und Regenfälle, driftende Eisberge und Vorgänge im Erdinneren beeinfl ussen das Trägheitsmoment der Erde. Im Frühling verlängern sich die Erdrotation und damit der Sterntag um durchschnittlich 0,03 Sekunden, während im Herbst die Tage um einen ähnlichen Betrag kürzer ausfallen.
Überlagert wird diese jahreszeitliche Variation der Rotationsgeschwindigkeit der Erde durch die Chandlersche Polschwankung. Die Lage der Rotationsachse innerhalb des Erdkörpers ist nicht absolut raumfest. Die Rotationspole wandern innerhalb eine Gebietes von rund zehn Meter Radius in kreisnahen Bahnen mit einer mittleren Periode von 430 Tagen. Nach Seth Carlo Chandler (1846–1913) handelt es sich dabei um einen Resonanzeffekt des nicht vollkommen starren Erdkörpers. Durch diesen Effekt verändern sich die geografi schen Koordinaten eines (scheinbar) festen Punktes auf der Erde. Bei der Zeitbestimmung muss daher berücksichtigt werden, dass die Erduhr scheinbar um 0,02 Sekunden voroder nachgeht.
Doch dies ist noch nicht alles. Auch der Drehimpuls der Erde ist nicht konstant, denn die Erde rotiert nicht kräftefrei. Die Gezeitenreibung, bewirkt durch Mond und Sonne, bremst die Erddrehung langsam, aber sicher ab. Die Rotationsfrequenz der Erde nimmt langsam aber stetig ab, die Tage werden länger. In hunderttausend Jahren nimmt die Tageslänge um etwa 1,6 Sekunden zu. Vor zehn Millionen Jahren war ein Tag noch drei Minuten kürzer als heute. Zur Zeit der Dinosaurier war ein Tag nur 23 Stunden lang. Der Betrag von 1,6 Sekunden in hunderttausend Jahren mag klein erscheinen. Aber gegenüber einer gleichförmig laufenden Uhr – die uns heute in Form der internationalen Atomzeitskala zur Verfügung steht – geht die Erduhr bereits nach hundert Jahren um fast eine halbe Minute nach, nämlich um 29,2 Sekunden, wie man leicht selbst ausrechnen kann.
Um zu vermeiden, dass die Sonne eines Tages erst aufgeht, wenn die Uhr 12h mittags anzeigt, wird in die Weltzeitskala von Zeit zu Zeit eine Schaltsekunde eingeschoben. Letztmals war dies am 31. Dezember 2008 um Mitternacht Weltzeit (= 1. Januar 2009, 1h MEZ) der Fall.
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