Schaltsekunde

Die Sekunde ist ursprünglich als 86'400. Teil des mittleren Sonnentages festgelegt worden (86'400 = 24 x 60 x 60). 1967 ging man dazu über, die Sekunde nicht mehr astronomisch zu definieren, sondern über die Dauer einer bestimmten Schwingung von Cäsiumatomen (atomares Zeitnormal). Weil seither die Zeitmessung von der Rotation der Erde abgekoppelt ist, muss die atomar festgelegte Weltzeit alle paar Jahre mit der Erdrotation synchronisiert werden (koordinierte Weltzeit). Dies geschieht beim Jahreswechsel mittels einer Schaltsekunde.

Die Gangunsicherheit der Erde basiert auf zwei Ursachen:

1. Gezeitenreibung
2. Massenverteilung

Gezeitenreibung

Alle Himmelskörper erzeugen auf der Erde ein umlaufendes Gezeitenfeld, wobei der Einfluss des Mondes überwiegt. Dieses Gezeitenfeld erzeugt eine periodische Verformung der Erde, d.h. die Kontinente werden gehoben und gesenkt. Zudem sind die Weltmeere bestrebt, ihre Oberfläche normal zum Gesamtfeld auszurichten. Die dadurch ausgelösten zwei Flutwellen, deren Buckel die Erde in knapp einem Tag umrunden, erleiden im Feld des Mondes ein Drehmoment. Als Folge dieser Einwirkung gibt das System Erde Drehimpuls (Eigendrehimpuls) an das System Erde-Mond (Bahndrehimpuls) ab. Die Gezeitenreibung lässt die Erde langsamer rotieren und treibt den Mond von der Erde weg.

Massenverteilung

Im Gegensatz zur Gezeitenreibung, welche die Erdrotation durch Entzug von Drehimpuls verkleinert, kann die radiale Verschiebung von Masse die Erdrotation in kurzen Zeiträumen bei konstant gehaltenem Drehimpuls ändern. Wie bei der Pirouette nimmt die Winkelgeschwindigkeit zu, falls Masse zur Erdachse hin verschoben wird. Wandert Masse von der Erdachse nach aussen, nimmt die Drehzahl der Erde ab.

Folgende Vorgänge können Masse radial zur Erdachse verschieben:

• Konvektionsvorgänge im Erdmantel
• Abschmelzen der Eiskappen an den Polen
• Ansammlung von Wasserdampf in der Atmosphäre (El Niño)