Jordens indre kjerne gjør døgnet ditt lengre og kortere med millisekunder

Et døgn på Jorden er ikke fastsatt til 86 400 sekunder. Over perioder på flere tiår blir det noen tusendels sekunder lengre og kortere, og en ny studie sporer mesteparten av denne variasjonen til en gravitasjonell dragkamp mer enn 5 000 kilometer under føttene våre.

Geofysikerne Huifeng Zhang og Mathieu Dumberry ved University of Alberta skriver i Nature at Jordens faste indre kjerne, en jernkule som er svakt avvikende fra rund form, trekker i tette områder av mantelen når orienteringen dens endrer seg. Denne trekken øker eller reduserer farten til den steinete mantelen og jordskorpen vi lever på, og dermed også døgnets lengde. To andre krefter ved grensen mellom kjernen og mantelen virker i motsatt retning.

Resultatet besvarer et spørsmål geofysikere har kretset rundt i flere tiår. De visste at kjernen utvekslet rotasjon med mantelen på disse tidsskalaene, men ikke hvilken fysisk kobling som sto for utvekslingen. Det bringer også med seg en overraskelse om planetens sentrum: Den indre kjernen ser ut til å flyte, svært langsomt, i stedet for å ligge der som en stiv klump.

Hvorfor en svingende jernkule kan påvirke klokken

Jordens samlede rotasjon, dens dreieimpuls, holder seg nesten konstant. Når den flytende ytre kjernen roterer raskere, må mantelen bremse for å kompensere, og omvendt. Det er disse ørsmå svingningene i mantelens rotasjon som får døgnets lengde til å variere over sykluser på flere tiår.

Det åpne spørsmålet var koblingen, og det fantes tre kandidater. Elektromagnetisk kobling virker gjennom magnetfeltet og avhenger av hvor godt det nederste laget av mantelen leder elektrisitet. Topografisk kobling oppstår når trykk presser mot ujevnheter ved grensen mellom kjernen og mantelen. Gravitasjonell kobling skyldes masse: Den indre kjernen er ikke en perfekt kule, og mantelen inneholder ujevne ansamlinger av tett bergart.

Når strømninger i den flytende ytre kjernen dytter den indre kjernen slik at den dreier litt i forhold til mantelen, kommer utbulingene dens på avveie i forhold til disse tette områdene. Tyngdekraften trekker dem tilbake mot innretting, og denne gjenopprettende trekken, et gravitasjonelt dreiemoment, overfører rotasjon til mantelen. Ifølge studien svinger den indre kjernen fram og tilbake med om lag 2,35 grader i forhold til mantelen, i en syklus på 60 til 70 år.

«Det gravitasjonelle dreiemomentet virker i retningen som kreves for å forklare de observerte endringene i Jordens rotasjon, mens de elektromagnetiske og topografiske dreiemomentene som regel motvirker det», skrev de to forskerne i et sammendrag av arbeidet for Springer Natures forskningsfellesskap.

Slik gikk de fram

Ingen instrumenter kan nå kjernen, så teamet kombinerte tre indirekte datasett. Det første er selve døgnets lengde, målt med atomklokker og astronomiske observasjoner. Det andre er et sett modeller for hvordan den flytende ytre kjernen strømmer, rekonstruert fra satellittmålinger av Jordens magnetfelt. Det tredje er seismiske bevis for strukturen i Jordens dype indre.

De la dette inn i en statistisk teknikk kalt Markov chain Monte Carlo, som prøver ut et enormt antall mulige verdier for de ukjente størrelsene og beholder kombinasjonene som passer med observasjonene. Blant de ukjente var styrken til hver av de tre koblingene. Modellen gjenskapte om lag seks tiår med data om døgnets lengde best når det gravitasjonelle dreiemomentet gjorde mesteparten av arbeidet og de to andre virket som bremser.

Det er viktig å teste de tre mekanismene sammen fordi de virker samtidig og delvis oppveier hverandre. En modell som ser på bare én kobling, kan tilskrive den en effekt som på den virkelige Jorden blir motvirket av en annen.

«Disse ulike informasjonsbitene kan settes sammen for å gi et mer sammenhengende bilde av Jordens dype indre, en region som er ekstremt vanskelig å observere direkte», sa Zhang.

Noen få millisekunder, målt mot hva?

Effekten er svært liten sammenlignet med selve døgnet. Noen få millisekunder av 86 400 sekunder er en endring på noen få deler per 100 millioner, langt kortere enn et øyeblink. Ingen merker det, men atomklokker og systemene som følger Jordens orientering for satellittnavigasjon, gjør det.

Også andre krefter endrer døgnet. Vinder og havstrømmer forskyver det over dager og årstider, mens Månens tidevann langsomt bremser Jordens rotasjon over millioner av år. Svingningene på tiårsskala lå imellom disse, med kjernen lenge mistenkt som kilden, men uten at mekanismen var avklart.

Studien tallfester også hvor mykt planetens sentrum er. Modellene som passer best, antyder at den indre kjernen tilpasser formen sin over omtrent et tiår, innenfor et mulig intervall på 2 til 31 år. Under et enormt trykk er den fortsatt fast jern, men over år gir den etter som svært stiv kitt. Forskerne oppgir at denne viskositeten er i samsvar med nyere laboratorieforsøk på jernlegeringer.

Styrken på gravitasjonstrekket sier også noe om mantelen. Den støtter synet om at de to kontinentstore bergartsmassene under Afrika og Stillehavet, der seismiske bølger beveger seg uvanlig langsomt, er varme og dessuten kjemisk tettere enn bergarten rundt dem.

Hva den ikke avgjør

Rekonstruksjonen avhenger av ufullstendige data. Den seismiske dekningen av Jordens dype indre er flekkvis, og modeller for strømningene i kjernen, avledet fra magnetiske data, ser bare de største strukturene i den ytre kjernen. Den utledede formen på den indre kjernen og tettheten til mantelmassene kommer fra modelltilpasningen snarere enn direkte målinger, og intervallet på 2 til 31 år for den indre kjernens mykhet er bredt.

Modellen lar også en del av signalet stå uforklart. Raskere variasjoner på tidsskalaer fra 10 til 30 år involverer trolig ytterligere prosesser, og en separat seksårig svingning i døgnets lengde er fortsatt et åpent problem som Zhang nå undersøker.

Så er det selve den indre kjernens rotasjon, et av de mest omstridte temaene innen seismologien. Studier utført av et team ved Peking University i 2023 og et team ved University of Southern California i 2024 konkluderte med at den indre kjernens bevegelse i forhold til mantelen stanset opp og begynte å snu omkring 2009 til 2010. Den nye modellen, med et retningsskifte rundt 2010, passer med dette bildet, men andre seismologer har hevdet at endringer på overflaten av den indre kjernen, ikke rotasjonen dens, forklarer de samme seismiske signalene. Forfatterne trekker også fram som uavklart om framtidige skifter i den indre kjernens rotasjon i det hele tatt kan forutsies.

Vanlige spørsmål om Jordens døgnlengde

Hvorfor er et døgn ikke nøyaktig 24 timer langt?

24-timersdøgnet er en konvensjon, og Jordens faktiske rotasjon varierer. Vinder og havstrømmer endrer den over dager og årstider, Månens tidevann forlenger den over millioner av år, og utveksling av rotasjon mellom kjernen og mantelen endrer den med noen få millisekunder over flere tiår.

Snur Jordens indre kjerne rotasjonsretning?

Nei. Seismiske studier tyder på at den indre kjernen roterer litt raskere eller langsommere enn mantelen, slik at den i forhold til overflaten forskyver seg én vei og deretter tilbake. Den nye studien modellerer dette som en svingning på rundt 2,35 grader over en syklus på 60 til 70 år, med et retningsskifte rundt 2010.

Vil den indre kjernen gjøre dagene merkbart lengre eller kortere?

Nei. Endringene summerer seg til noen få millisekunder over flere tiår, langt under det et menneske kan legge merke til. De har betydning for presis tidsmåling, satellittnavigasjon og geofysikk, der Jordens rotasjon spores ned til brøkdeler av et millisekund.

Hvordan vet forskere hva som skjer inne i Jordens kjerne?

Ingen sonde kan nå den. Forskere kombinerer seismiske bølger fra jordskjelv som passerer gjennom kjernen, satellittmålinger av magnetfeltet som skapes i den flytende ytre kjernen, og presise registreringer av Jordens rotasjon. Denne studien brukte alle tre.

Nature publiserte studien 23. september 2026. Teamet fant at kjerneprosesser endret døgnets lengde med noen få millisekunder mellom begynnelsen av 1970-årene og 2021. Den neste testen er seksårssyklusen: En separat gruppe rapporterte i et forhåndstrykk fra juni 2026, som ennå ikke er fagfellevurdert, et tilsvarende seksårig signal i satellittdata om gravitasjon som den knytter til den samme koblingen mellom den indre kjernen og mantelen. Dersom begge dataseriene viser den samme svingningen, vil trekken fra en metallkule i planetens sentrum kunne avleses både fra bane og fra klokken.

Referanse: Zhang and Dumberry, «Gravitational torque drives multidecadal variations in length of day,» Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10999-2

Tagger: døgnets lengde, earth science, geophysics, indre kjerne, jordens rotasjon, Mathieu Dumberry