¿Qué pasaría si alguien te dijera que en un momento dado estás viajando a velocidades muy superiores a la velocidad del sonido? Podría pensar que estaban locos, dado que, lo mejor que podía decir, estaba parado en tierra firme y no en la cabina de un avión supersónico. Sin embargo, la afirmación es correcta. En un momento dado, todos nos movemos a una velocidad de unos 1674 kilómetros por hora, gracias a la rotación de la Tierra,
Por definición, la rotación de la Tierra es la cantidad de tiempo que tarda en girar una vez sobre su eje. Esto, aparentemente, se logra una vez al día, es decir, cada 24 horas. Sin embargo, en realidad hay dos tipos diferentes de rotación que deben considerarse aquí. Por un lado, está la cantidad de tiempo que le toma a la Tierra girar una vez sobre su eje para volver a la misma orientación en comparación con el resto del Universo. Luego está el tiempo que tarda la Tierra en girar para que el Sol regrese al mismo lugar en el cielo.
Día solar vs.Sidéreo:
Como todos sabemos, el Sol tarda exactamente 24 horas en regresar al mismo lugar en el cielo, lo que parecería obvio. 24 horas es lo que pensamos que es un día completo y el tiempo que lleva pasar del día a la noche y viceversa. Pero, en realidad, la Tierra tarda 23 horas, 56 minutos y 4,09 segundos en girar una vez sobre su eje en comparación con las estrellas de fondo.
¿Por qué la diferencia? Bueno, eso sería porque la Tierra está orbitando alrededor del Sol, completando una órbita en poco más de 365 días. Si divide 24 horas entre 365 días, verá que le quedan unos 4 minutos por día. En otras palabras, la Tierra gira sobre su eje, pero también está orbitando alrededor del Sol, por lo que la posición del Sol en el cielo se recupera 4 minutos cada día.
El cielo nocturno, que muestra 6 horas de rotación capturadas por larga exposición. Crédito: Chris Schur
La cantidad de tiempo que tarda la Tierra en girar una vez sobre su eje se conoce comodía sideral- que son 23,9344696 horas. Debido a que este tipo de medición diurna se basa en la posición de la Tierra en relación con las estrellas, los astrónomos lo utilizan como un sistema de cronometraje para realizar un seguimiento de dónde aparecerán las estrellas en el cielo nocturno, principalmente para saber en qué dirección apuntar su telescopios en.
La cantidad de tiempo que tarda el Sol en regresar al mismo lugar en el cielo se llamadia solar, que es de 24 horas. Sin embargo, esto varía a lo largo del año y el efecto acumulado produce desviaciones estacionales de hasta 16 minutos del promedio. Esto se debe a dos factores, que incluyen la órbita elíptica de la Tierra alrededor del Sol y su inclinación axial.
Órbita e inclinación axial:
Como Johannes Kepler declaró en su Nueva astronomía (1609), los planetas Tierra y Solar no giran alrededor del Sol en círculos perfectos. Esto se conoce como Primera ley de Kepler , que establece que 'la órbita de un planeta alrededor del Sol es una elipse con el centro de masa del Sol en un foco'. En el perihelio (es decir, el más cercano) está a 147,095,000 km (91,401,000 millas) del Sol; mientras que en el afelio es de 152,100,000 km (94,500,000 mi).
Este cambio en la distancia significa que la velocidad orbital de la Tierra aumenta cuando está más cerca del Sol. Si bien su velocidad promedia unos 29,8 km / s (18,5 mps) o 107.000 km / h (66487 mph), en realidad varía en un km completo por segundo durante el transcurso del año, entre 30,29 km / sy 29,29 km / s (109,044 - 105,444 km / h; 67,756.8 - 65,519.864 mph).
La inclinación axial (u oblicuidad) de la Tierra y su relación con el eje de rotación y el plano de la órbita, visto desde el Sol durante el equinoccio hacia el norte. Crédito: NASA
A este ritmo, el Sol tarda el equivalente a 24 horas, es decir, un día solar, para completar una rotación completa sobre el eje de la Tierra y regresar al meridiano (un punto del globo que corre de norte a sur a través de los polos). Vista desde el punto de vista sobre los polos norte tanto del Sol como de la Tierra, la Tierra orbita en dirección contraria a las agujas del reloj alrededor del Sol.
La rotación de esta Tierra alrededor del Sol, o la precesión del Sol durante los equinoccios, es la razón por la que un año dura aproximadamente 365,2 días. También es por esta razón que cada cuatro años, se requiere un día adicional (un 29 de febrero durante cada año bisiesto). Además, la rotación de la Tierra alrededor del Sol está sujeta a una ligera excentricidad de (0.0167 °), lo que significa que está periódicamente más cerca o más lejos del Sol en ciertas épocas del año.
El eje de la Tierra también está inclinado aproximadamente a 23,439 ° hacia la eclíptica. Esto significa que cuando el Sol cruza el ecuador en ambos equinoccios, su desplazamiento diario en relación con las estrellas de fondo forma un ángulo con el ecuador. En junio y diciembre, cuando el Sol está más lejos del ecuador celeste, un desplazamiento dado a lo largo de la eclíptica corresponde a un gran desplazamiento en el ecuador.
Por tanto, los días solares aparentes son más cortos en marzo y septiembre que en junio o diciembre. En las latitudes templadas del norte, el Sol sale al norte del verdadero este durante el solsticio de verano y se pone al norte del verdadero oeste, invirtiendo en el invierno. El sol sale al sur del este verdadero en el verano para la zona templada del sur y se pone al sur del oeste verdadero.
Velocidad rotacional:
Como se dijo anteriormente, la Tierra gira con bastante rapidez. De hecho, los científicos han determinado que la velocidad de rotación de la Tierra en el ecuador es de 1.674,4 km / h. Esto significa que con solo pararse en el ecuador, una persona ya estaría viajando a una velocidad superior a la velocidad del sonido en un círculo. Pero al igual que medir un día, la rotación de la Tierra se puede medir de dos formas diferentes.
El período de rotación de la Tierra en relación con las estrellas fijas se conoce como un 'día estelar', que es 86,164.098903691 segundos de tiempo solar medio (o 23 horas, 56 minutos y 4.0989 segundos). El período de rotación de la Tierra en relación con el equinoccio vernal medio anterior o en movimiento, mientras tanto, es de 23 horas 56 minutos y 4.0905 segundos de tiempo solar medio. No es una diferencia importante, pero sí una diferencia.
Sin embargo, el planeta se está desacelerando ligeramente con el paso del tiempo, debido a los efectos de marea que tiene la Luna en la rotación de la Tierra. Los relojes atómicos muestran que un día moderno es aproximadamente 1,7 milisegundos más largo que hace un siglo, lo que aumenta lentamente la velocidad a la que se ajusta UTC en segundos intercalares. La rotación de la Tierra también va de oeste a este, razón por la cual el Sol sale por el este y se pone por el oeste.
Visualización de un día sideral vs un día solar. Crédito: quora.com
Formación de la Tierra:
Otra cosa interesante sobre la rotación de la Tierra es cómo empezó todo. Básicamente, la rotación del planeta se debe al momento angular de todas las partículas que se unieron para crear nuestro planeta hace 4.600 millones de años. Antes de eso, la Tierra, el Sol y el resto del Sistema Solar eran parte de una nube molecular gigante de hidrógeno, helio y otros elementos más pesados.
Cuando la nube colapsó, el impulso de todas las partículas hizo que la nube girara. El período de rotación actual de la Tierra es el resultado de esta rotación inicial y otros factores, incluida la fricción de las mareas y el impacto hipotético de Theia - una colisión con un objeto del tamaño de Marte que se cree que tuvo lugar aprox. Hace 4.500 millones de años y formó la Luna.
Esta rápida rotación es también lo que le da a la Tierra su forma, aplanándola en un esferoide achatado (o lo que parece una bola aplastada). Esta forma especial de nuestro planeta significa que los puntos a lo largo del ecuador están en realidad más lejos del centro de la Tierra que en los polos.
Impresión artística de cómo se veía el Sistema Solar en las primeras etapas de formación, como una nube de polvo rodeando una estrella. Crédito: JPL / NASA
Historia de estudio:
En la antigüedad, los astrónomos creían naturalmente que la Tierra era un cuerpo fijo en el cosmos, y que el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas giraban a su alrededor. En la antigüedad clásica, esto se formalizó en sistemas cosmológicos por filósofos y astrónomos como Aristóteles y Ptolomeo, que más tarde llegó a conocerse como el Modelo Ptolemaico (o Modelo geocéntrico ) del universo.
Sin embargo, hubo quienes durante la Antigüedad cuestionaron esta convención. Un punto de discordia fue el hecho de que la Tierra no solo estaba fija en su lugar, sino que no giraba. Por ejemplo, Aristarco de Samos (ca. 310-230 a. C.) publicó escritos sobre el tema que fueron citados por sus contemporáneos (como Arquímedes). Según Arquímedes, Aristarco defendió que la Tierra giraba alrededor del Sol y que el universo era muchas veces mayor de lo que se pensaba.
Y luego estaba Seleucis de Seleucia (ca. 190 - 150 a. C.), un astrónomo helenístico que vivía en el imperio seléucida del Cercano Oriente. Seleucus fue un defensor del sistema heliocéntrico de Aristarchus, e incluso pudo haberlo demostrado al calcular con precisión las posiciones planetarias y la revolución de la Tierra alrededor del 'centro de masa' Tierra-Luna.
Una ilustración del sistema geocéntrico ptolemaico por el cosmógrafo y cartógrafo portugués Bartolomeu Velho, 1568. Crédito: Bibliothèque Nationale, París
El modelo geocéntrico del universo también sería desafiado por los eruditos medievales islámicos e indios. Por ejemplo, en 499 EC, el astrónomo indio Aaryabhata publicó su obra magna Aryabhatiya , en el que propuso un modelo donde la Tierra giraba sobre su eje y se daban los períodos de los planetas con respecto al Sol.
El astrónomo iraní del siglo X Abu Sa'id al-Sijzi contradijo el modelo ptolemaico al afirmar que la Tierra giraba sobre su eje, explicando así el aparente ciclo diurno y la rotación de las estrellas en relación con la Tierra. Aproximadamente al mismo tiempo, Abu Rayhan Biruni (973-1048) discutió la posibilidad de que la Tierra gire sobre su propio eje y alrededor del Sol, aunque consideró que esto era una cuestión filosófica y no matemática.
En el Observatorio Maragha y Ulugh Beg (también conocido como Samarcanda), varias generaciones de astrónomos discutieron la rotación de la Tierra entre los siglos XIII y XV, y muchos de los argumentos y pruebas presentados se parecían a los utilizados por Copérnico. También fue en este momento que Nilakantha Somayaji publicó elAryabhatiyabhasya(un comentario sobre elAryabhatiya) en el que defendía un modelo planetario parcialmente heliocéntrico. Esto fue seguido en 1500 por el Tantrasangraha, en el que Somayaji incorporó la rotación de la Tierra sobre su eje.
En el siglo XIV, aspectos del heliocentrismo y una Tierra en movimiento comenzaron a emerger en Europa. Por ejemplo, la filósofa francesa Obispo Nicole Oresme (ca. 1320-1325 a 1382 EC) discutió la posibilidad de que la Tierra girara sobre su eje. Sin embargo, fue el astrónomo polaco Nicolaus Copernicus quien tuvo el mayor impacto en la astronomía moderna cuando, en 1514, publicó sus ideas sobre un universo heliocéntrico en un breve tratado titulado Commentariolus ('Pequeño comentario').
Una comparación de los modelos geocéntrico y heliocéntrico del universo. Crédito: history.ucsb.edu
Como otros antes que él, Copérnico se basó en el trabajo del astrónomo griego Atistarco, además de rendir homenaje a la escuela Maragha y a varios filósofos notables del mundo islámico (ver más abajo). Intrínseco a su modelo era el hecho de que la Tierra, y todos los demás planetas, giraban alrededor del Sol, pero también que la Tierra giraba sobre su eje y estaba en órbita alrededor de la Luna.
Con el tiempo, y gracias a científicos como Galileo y Sir Isaac Newton , el movimiento y la revolución de nuestro planeta se convertirían en una convención científica aceptada. Con la llegada de la Era Espacial, el despliegue de satélites y relojes atómicos, no solo hemos confirmado que está en constante movimiento, sino que hemos podido medir su órbita y rotación con una precisión increíble.
En resumen, el mundo ha estado girando desde sus inicios. Y, contrariamente a lo que algunos podrían decir, en realidadesdesacelerando, aunque a un ritmo increíblemente lento. Pero, por supuesto, para cuando se desacelere significativamente, probablemente habremos dejado de existir, o habremos perdido sus 'lazos hoscos' y nos convertiremos en una especie interplanetaria.
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre los movimientos de la Tierra aquí en Universe Today. Aquí está ¿Qué tan rápido gira la Tierra? , Órbita de la Tierra alrededor del Sol , ¿Qué tan rápido gira la Tierra? , ¿Por qué gira la Tierra? , ¿Qué pasaría si la Tierra dejara de girar? , y ¿Cuál es la diferencia entre los modelos heliocéntrico y geocéntrico del sistema solar?
Si desea obtener más información sobre la rotación de la Tierra, consulte Guía de exploración del sistema solar de la NASA en la Tierra . Y aquí hay un enlace a Observatorio de la Tierra de la NASA .
También grabamos un episodio de Astronomy Cast todo sobre la tierra . Escucha aqui, Episodio 51: Tierra .