Mysteriöser Drehimpuls: Erde erlebt heute einen der kürzesten Tage
Heute ist einer der kürzesten Tage seit Beginn genauer Messungen. Seit Jahren dreht sich die Erde immer wieder etwas schneller als erwartet - ein Rätsel für Forscher. Bald könnte erstmals in der Geschichte eine negative Schaltsekunde nötig werden.
Seit den 1970er-Jahren wachen Atomuhren über den Takt unseres Planeten. Sie messen Zeit über die gleichmäßigen Schwingungen von Atomen - millionenfach genauer als Quarzuhren - und können selbst Abweichungen von einem Tausendstel einer Sekunde erfassen. Für GPS-Navigation, wissenschaftliche Experimente und globale Zeitsynchronisation ist diese Präzision unverzichtbar.
Die Werte stammen aus hochpräzisen Berechnungen, die unter anderem vom International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) und des U.S. Naval Observatory (USNO) veröffentlicht werden. Auch 2025 reiht sich in diese Entwicklung ein: Am 9. und 22. Juli wurden Tageslängen 1,23 beziehungsweise 1,34 Millisekunden unter dem Sollwert registriert. Und heute, am 5. August, folgt ein weiterer Ausreißer - mit 1,25 Millisekunden (Vorhersage) weniger als ein voller Sonnentag, so Space.com in seinem Bericht.
Kurzfristige Unterschiede entstehen durch die Bahn des Mondes: Steht er besonders weit nördlich oder südlich des Äquators, verändern sich die Gezeitenkräfte, und die Rotation beschleunigt sich minimal. Diese Effekte sind gut bekannt und treten in wiederkehrenden Zyklen auf. Sie erklären jedoch nicht den übergeordneten Trend der letzten Jahre, in denen die Erde insgesamt schneller geworden ist.
Für diese Beschleunigung richten sich viele Blicke ins Erdinnere. Der flüssige äußere Erdkern dreht sich nicht exakt gleich schnell wie der feste Mantel und die Kruste darüber. Verändert sich seine Rotationsgeschwindigkeit, wirkt das wie eine winzige Verschiebung im Gesamt-Moment des Planeten: Dreht sich der Kern langsamer, kann der darüberliegende Mantel - und damit auch die Erdoberfläche - minimal schneller rotieren, ähnlich wie eine Eiskunstläuferin, die ihre Arme anzieht, um Tempo aufzunehmen. Messungen deuten darauf hin, dass genau das in den letzten Jahren passiert sein könnte.
Eines ist aber mit Blick auf die seit einigen Jahren registrierten Rekord-Sonnen-Tage klar: Sollte sich die Entwicklung fortsetzen, könnte bis Ende des Jahrzehnts erstmals eine negative Schaltsekunde eingeführt werden - eine Sekunde würde aus der Weltzeit entfernt. Für Zeitmesser weltweit wäre das ein historischer Eingriff, um den Rhythmus der Erde wieder einzufangen.
Siehe auch:
Beschleunigte Erdrotation: Der Tag wird plötzlich kürzer
Im Alltag vergeht dieser Dienstag wie jeder andere - und doch läuft die Uhr heute ein wenig schneller. Genau 1,25 Millisekunden fehlen zur üblichen Tageslänge von 86.400 Sekunden. Spürbar ist das nicht, aber präzise Messungen zeigen: Der 5. August 2025 gehört damit zu den kürzesten Tagen seit Beginn exakter Aufzeichnungen.Seit den 1970er-Jahren wachen Atomuhren über den Takt unseres Planeten. Sie messen Zeit über die gleichmäßigen Schwingungen von Atomen - millionenfach genauer als Quarzuhren - und können selbst Abweichungen von einem Tausendstel einer Sekunde erfassen. Für GPS-Navigation, wissenschaftliche Experimente und globale Zeitsynchronisation ist diese Präzision unverzichtbar.
Was ist überhaupt ein "Tag"?
Eine volle 360-Grad-Drehung der Erde relativ zu den Hintergrundsternen - der sogenannte Sterntag - dauert 23 Stunden, 56 Minuten und 4,1 Sekunden. Der für uns alltägliche Sonnentag richtet sich dagegen nach der Stellung der Sonne: von Mittag zu Mittag genau 24 Stunden bzw. 86.400 Sekunden. Bei den hier genannten Abweichungen geht es um diese Sonnentage - und die fallen derzeit winzige Millisekunden kürzer aus als üblich.
Eine volle 360-Grad-Drehung der Erde relativ zu den Hintergrundsternen - der sogenannte Sterntag - dauert 23 Stunden, 56 Minuten und 4,1 Sekunden. Der für uns alltägliche Sonnentag richtet sich dagegen nach der Stellung der Sonne: von Mittag zu Mittag genau 24 Stunden bzw. 86.400 Sekunden. Bei den hier genannten Abweichungen geht es um diese Sonnentage - und die fallen derzeit winzige Millisekunden kürzer aus als üblich.
Trend kehrt sich um
Lange schien der Trend auf Basis dieser Langzeitbeobachtung des "Tages" eindeutig: Durch die Gezeitenkräfte des Mondes verlor die Erde langsam an Rotationsgeschwindigkeit, und die Tage wurden stetig länger. Doch seit 2020 zeigt sich ein überraschender Gegentrend. Mehrfach wurden in den vergangenen Jahren extrem kurze Tage gemessen - der Rekord am 5. Juli 2024 mit 1,66 Millisekunden unter der Norm.Die Werte stammen aus hochpräzisen Berechnungen, die unter anderem vom International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) und des U.S. Naval Observatory (USNO) veröffentlicht werden. Auch 2025 reiht sich in diese Entwicklung ein: Am 9. und 22. Juli wurden Tageslängen 1,23 beziehungsweise 1,34 Millisekunden unter dem Sollwert registriert. Und heute, am 5. August, folgt ein weiterer Ausreißer - mit 1,25 Millisekunden (Vorhersage) weniger als ein voller Sonnentag, so Space.com in seinem Bericht.
Wie wird so etwas überhaupt gemessen?
Erfasst wird nicht einfach, "wie lange der heutige Tag dauert", sondern der Unterschied zwischen zwei Zeitsystemen: der Atomzeit, die auf den extrem stabilen Schwingungen von Atomen basiert, und der UT1, die aus der tatsächlichen Erdrotation abgeleitet wird. Weichen beide voneinander ab, zeigt das, dass sich die Drehgeschwindigkeit der Erde verändert hat.
Die nötigen Daten sammelt der International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) aus mehreren Quellen: Satellitenlasermessungen, GPS-Signalen und Radioteleskop-Netzwerken (Very Long Baseline Interferometry). Erst durch diese Kombination lassen sich Abweichungen im Millisekundenbereich zuverlässig bestimmen.
Erfasst wird nicht einfach, "wie lange der heutige Tag dauert", sondern der Unterschied zwischen zwei Zeitsystemen: der Atomzeit, die auf den extrem stabilen Schwingungen von Atomen basiert, und der UT1, die aus der tatsächlichen Erdrotation abgeleitet wird. Weichen beide voneinander ab, zeigt das, dass sich die Drehgeschwindigkeit der Erde verändert hat.
Die nötigen Daten sammelt der International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) aus mehreren Quellen: Satellitenlasermessungen, GPS-Signalen und Radioteleskop-Netzwerken (Very Long Baseline Interferometry). Erst durch diese Kombination lassen sich Abweichungen im Millisekundenbereich zuverlässig bestimmen.
Kurzfristige Unterschiede entstehen durch die Bahn des Mondes: Steht er besonders weit nördlich oder südlich des Äquators, verändern sich die Gezeitenkräfte, und die Rotation beschleunigt sich minimal. Diese Effekte sind gut bekannt und treten in wiederkehrenden Zyklen auf. Sie erklären jedoch nicht den übergeordneten Trend der letzten Jahre, in denen die Erde insgesamt schneller geworden ist.
Für diese Beschleunigung richten sich viele Blicke ins Erdinnere. Der flüssige äußere Erdkern dreht sich nicht exakt gleich schnell wie der feste Mantel und die Kruste darüber. Verändert sich seine Rotationsgeschwindigkeit, wirkt das wie eine winzige Verschiebung im Gesamt-Moment des Planeten: Dreht sich der Kern langsamer, kann der darüberliegende Mantel - und damit auch die Erdoberfläche - minimal schneller rotieren, ähnlich wie eine Eiskunstläuferin, die ihre Arme anzieht, um Tempo aufzunehmen. Messungen deuten darauf hin, dass genau das in den letzten Jahren passiert sein könnte.
Komplexe Faktoren
Atmosphärische Strömungen, ozeanische Zirkulationen oder Massenverlagerungen durch abschmelzende Gletscher verändern die Rotationsgeschwindigkeit ebenfalls - allerdings meist in kleinerem Maßstab. Interessanterweise wirkt der Klimawandel hier laut aktuellen Forschungsergebnissen eher bremsend, da das frei werdende Schmelzwasser in niedrigeren Breiten die Masseverteilung verändert. Diese Faktoren allein reichen nach derzeitigem Stand nicht aus, um den aktuellen Beschleunigungstrend zu erklären.Eines ist aber mit Blick auf die seit einigen Jahren registrierten Rekord-Sonnen-Tage klar: Sollte sich die Entwicklung fortsetzen, könnte bis Ende des Jahrzehnts erstmals eine negative Schaltsekunde eingeführt werden - eine Sekunde würde aus der Weltzeit entfernt. Für Zeitmesser weltweit wäre das ein historischer Eingriff, um den Rhythmus der Erde wieder einzufangen.
Was ist eine Atomuhr?
Eine Atomuhr ist ein hochpräzises Zeitmessgerät, das die Schwingungen von Atomen zur Zeitmessung nutzt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Uhren, die auf mechanischen Schwingungen oder Quarzkristallen basieren, nutzen Atomuhren die extrem stabilen Schwingungen von Atomen.
Durch diese Methode erreichen Atomuhren eine außerordentliche Genauigkeit. Eine moderne Cäsium-Atomuhr verliert oder gewinnt theoretisch nur eine Sekunde in mehreren Millionen Jahren, was sie zum genauesten Zeitmessgerät macht, das Menschen bisher entwickelt haben.
Durch diese Methode erreichen Atomuhren eine außerordentliche Genauigkeit. Eine moderne Cäsium-Atomuhr verliert oder gewinnt theoretisch nur eine Sekunde in mehreren Millionen Jahren, was sie zum genauesten Zeitmessgerät macht, das Menschen bisher entwickelt haben.
Wie funktioniert eine Atomuhr?
Eine Atomuhr nutzt die Energieübergänge in Atomen als präzisen Taktgeber. Bei einer Cäsium-Atomuhr werden Cäsium-Atome erhitzt und in einen Resonator geleitet, wo sie mit Mikrowellen bestrahlt werden. Wenn die Frequenz genau 9.192.631.770 Hz beträgt, ändert sich der Energiezustand der Atome.
Diese Frequenz wird als Referenz verwendet, um die Zeit zu messen. Ein elektronischer Zähler zählt diese Schwingungen und wandelt sie in Sekunden, Minuten und Stunden um. Moderne Atomuhren nutzen auch andere Elemente wie Rubidium oder Wasserstoff, funktionieren aber nach ähnlichen Prinzipien.
Diese Frequenz wird als Referenz verwendet, um die Zeit zu messen. Ein elektronischer Zähler zählt diese Schwingungen und wandelt sie in Sekunden, Minuten und Stunden um. Moderne Atomuhren nutzen auch andere Elemente wie Rubidium oder Wasserstoff, funktionieren aber nach ähnlichen Prinzipien.
Wozu brauchen wir Atomuhren?
Atomuhren sind für zahlreiche moderne Technologien unerlässlich. Satelliten-Navigationssysteme wie GPS, GLONASS oder Galileo benötigen die präzise Zeitmessung von Atomuhren, um genaue Positionsbestimmungen zu ermöglichen. Bereits winzige Zeitabweichungen würden zu erheblichen Positionsfehlern führen.
Auch Telekommunikationsnetze, das Internet, Energieversorgungsnetze und wissenschaftliche Forschung sind auf präzise Zeitsynchronisation angewiesen. Atomuhren definieren zudem die internationale Zeitskala UTC (Koordinierte Weltzeit), die weltweit als Referenz für die offizielle Zeit dient.
Auch Telekommunikationsnetze, das Internet, Energieversorgungsnetze und wissenschaftliche Forschung sind auf präzise Zeitsynchronisation angewiesen. Atomuhren definieren zudem die internationale Zeitskala UTC (Koordinierte Weltzeit), die weltweit als Referenz für die offizielle Zeit dient.
Wie genau sind Atomuhren?
Moderne Atomuhren erreichen eine erstaunliche Genauigkeit von etwa einer Sekunde Abweichung in mehreren Millionen Jahren. Die genauesten Cäsium-Fontänen-Uhren haben eine relative Ungenauigkeit von etwa 10^-16, was einer Abweichung von einer Sekunde in 300 Millionen Jahren entspricht.
Noch präziser sind optische Atomuhren, die mit Strontium oder Ytterbium arbeiten. Sie erreichen Genauigkeiten im Bereich von 10^-18, was theoretisch einer Abweichung von nur einer Sekunde in 30 Milliarden Jahren entspricht - länger als das Alter des Universums.
Noch präziser sind optische Atomuhren, die mit Strontium oder Ytterbium arbeiten. Sie erreichen Genauigkeiten im Bereich von 10^-18, was theoretisch einer Abweichung von nur einer Sekunde in 30 Milliarden Jahren entspricht - länger als das Alter des Universums.
Wo werden Atomuhren eingesetzt?
Atomuhren finden in zahlreichen Bereichen Anwendung. Nationale Zeitinstitute wie die PTB in Deutschland oder das NIST in den USA betreiben Atomuhren zur Definition der gesetzlichen Zeit. Satelliten-Navigationssysteme wie GPS haben mehrere Atomuhren an Bord, um präzise Positionsdaten zu liefern.
Auch in der Grundlagenforschung, bei astronomischen Beobachtungen, in der Telekommunikation und in Rechenzentren kommen Atomuhren zum Einsatz. Große Forschungseinrichtungen wie CERN nutzen sie für synchronisierte Experimente, und selbst Finanzmärkte benötigen exakte Zeitstempel für Transaktionen.
Auch in der Grundlagenforschung, bei astronomischen Beobachtungen, in der Telekommunikation und in Rechenzentren kommen Atomuhren zum Einsatz. Große Forschungseinrichtungen wie CERN nutzen sie für synchronisierte Experimente, und selbst Finanzmärkte benötigen exakte Zeitstempel für Transaktionen.
Kann man Atomuhren kaufen?
Tatsächlich gibt es kommerzielle Atomuhren zu kaufen, allerdings sind diese nicht für den durchschnittlichen Verbraucher gedacht. Kleinere Rubidium-Atomuhren kosten etwa 5.000 bis 20.000 Euro und werden hauptsächlich von Forschungseinrichtungen, Telekommunikationsunternehmen oder spezialisierten Laboren genutzt.
Für den Heimgebrauch gibt es jedoch Funkuhren, die ihr Zeitsignal von Atomuhren beziehen. Diese Uhren empfangen Funksignale von Zeitzeichensendern wie DCF77 in Deutschland, die wiederum mit Atomuhren synchronisiert sind. So erhält man indirekt die Genauigkeit einer Atomuhr für wenige Euro.
Für den Heimgebrauch gibt es jedoch Funkuhren, die ihr Zeitsignal von Atomuhren beziehen. Diese Uhren empfangen Funksignale von Zeitzeichensendern wie DCF77 in Deutschland, die wiederum mit Atomuhren synchronisiert sind. So erhält man indirekt die Genauigkeit einer Atomuhr für wenige Euro.
Wer erfand die Atomuhr?
Die erste funktionsfähige Atomuhr wurde 1949 von Harold Lyons am National Bureau of Standards (heute NIST) in den USA entwickelt. Diese erste ammoniakbasierte Uhr war nicht sehr genau. Der entscheidende Durchbruch kam 1955, als Louis Essen und Jack Parry am National Physical Laboratory in Großbritannien die erste Cäsium-Atomuhr bauten.
Diese Cäsium-Uhr, genannt Cäsium Mk.1, bildete die Grundlage für alle modernen Atomuhren. Ihre Entwicklung führte 1967 zur Neudefinition der Sekunde durch die Internationale Konferenz für Maß und Gewicht, die nun auf der Grundlage von Cäsium-Schwingungen festgelegt wurde.
Diese Cäsium-Uhr, genannt Cäsium Mk.1, bildete die Grundlage für alle modernen Atomuhren. Ihre Entwicklung führte 1967 zur Neudefinition der Sekunde durch die Internationale Konferenz für Maß und Gewicht, die nun auf der Grundlage von Cäsium-Schwingungen festgelegt wurde.
Wie entwickeln sich Atomuhren?
Die Zukunft der Atomuhren liegt in optischen Atomuhren, die Licht statt Mikrowellen nutzen. Diese können eine bis zu 100-mal höhere Genauigkeit als herkömmliche Cäsium-Uhren erreichen. Wissenschaftler arbeiten an transportablen Versionen, die für Satelliten und weltraumbasierte Anwendungen geeignet sind.
Quanteneffekte wie Verschränkung werden erforscht, um die Präzision weiter zu steigern. Man diskutiert bereits eine Neudefinition der Sekunde, basierend auf optischen Übergängen. Diese Entwicklungen könnten zu neuen Anwendungen führen, etwa in der Erdbeobachtung, wo minimale Höhenunterschiede durch relativistische Zeitdilatation gemessen werden könnten.
Quanteneffekte wie Verschränkung werden erforscht, um die Präzision weiter zu steigern. Man diskutiert bereits eine Neudefinition der Sekunde, basierend auf optischen Übergängen. Diese Entwicklungen könnten zu neuen Anwendungen führen, etwa in der Erdbeobachtung, wo minimale Höhenunterschiede durch relativistische Zeitdilatation gemessen werden könnten.
Zusammenfassung
- Die Erde dreht sich schneller als erwartet und sorgt für kürzere Tage
- Am 5. August 2025 fehlen 1,25 Millisekunden zur üblichen Tagesdauer
- Präzise Messungen mit Atomuhren erfassen kleinste Abweichungen der Rotation
- Seit 2020 zeigt sich überraschend ein Trend zu schnellerer Erdrotation
- Veränderungen im flüssigen Erdkern könnten Ursache der Beschleunigung sein
- Klimawandel und atmosphärische Strömungen beeinflussen die Drehgeschwindigkeit
- Eine negative Schaltsekunde könnte bis Ende des Jahrzehnts nötig werden
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