Movimientos de la Tierra

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¿Por qué suceden las estaciones del año y otros fenómenos? Surge desde temprana edad la curiosa pregunta de saber por qué existen o cómo se generan las estaciones en el año; mayor interés causa el conocer que en los dos hemisferios las estaciones son diferentes: en el hemisferio norte es invierno y en el sur verano. Esta pregunta muchas veces es respondida erróneamente al plantearse como respuesta que las estaciones son producidas por la traslación de la Tierra en su peregrinar alrededor del sol al cabo del año.

A continuación se tratará de explicar e ilustrar el por qué de las estaciones y cómo se producen. No sin antes involucrarnos más en conocer los diversos movimientos que realiza la Tierra en el transcurso de un año alrededor del sol.

La Tierra no rota sobre su eje y se traslada alrededor del sol únicamente, sino que está sometida a movimientos de diversa índole. Los principales movimientos de la Tierra se definen con referencia al Sol y son los siguientes: rotación, traslación, precesión y nutación.

Invierno Canadiense en el mes de Enero.

Verano Argentino en el mes de Enero.

MOVIMIENTO DE ROTACIÓN

Cuando se habla de rotación de la Tierra, se hace referencia a la rotación que ésta hace sobre su propio Eje, llamado Eje terrestre. Parece imperceptible pero gracias a este movimiento distinguimos el día y la noche. ¿Dónde está el Eje terrestre? Se trata de una línea imaginaria, también conocida con el nombre línea de los polos, que atraviesa a la Tierra desde el Polo Norte hasta el Polo Sur en un plano inclinado en 23º. El plano de su recorrido recibe el nombre de eclíptica.

Este movimiento, en dirección Oeste-Este, en sentido contrario al de las agujas del reloj, es también el que explica que haya diferencia horaria entre las diversas zonas de la Tierra. Porque al girar la Tierra sobre su propio eje y, tomando en cuenta un giro completo, podremos ver que mientras una mitad del globo terráqueo recibe luz solar, la otra no.

Se puede apreciar inmóvil la estrella polar (Ursae Minoris) comúnmente llamada Polaris, y el movimiento aparente de todas las otras estrellas debido a la rotación de la Tierra.

MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN

Al mismo tiempo que la Tierra gira sobre su propio eje, también gira en órbita alrededor del Sol. El tiempo que tarda en realizar un giro completo es de 365 días con 6 horas. Y en este punto encontramos la respuesta a por qué existe un año bisiesto. Esas 6 horas, transcurridos 4 años, se convierte en 24 horas; es decir, 1 día más. Es por eso que cada cuatro años, hay un año con 366 días.

La traslación de la Tierra describe una trayectoria elíptica de 930 millones de kilómetros y pasa a una distancia media del Sol de prácticamente 150 millones de kilómetros. A raíz de estos datos, se deduce que la Tierra se desplaza con una rapidez media de casi 30 km/s. Al leerse esta velocidad no parece mucho, debemos tener en cuenta que al convertirla en km/h se tienen unos abrumadores 106.200 km/h.

Como ya dijimos, la trayectoria u órbita terrestre es elíptica. Dentro de la elipsis, el Sol ocupa uno de los focos, y debido al tipo de trayectoria que recorre la Tierra su distancia con el Sol varía a lo largo del año. En función a ello podemos distinguir el perihelio y el afelio.

Perihelio: es cuando se da la máxima proximidad al Sol. La Tierra llega al perihelio todos los años a principios de enero, la distancia desde el Sol es de 147 millones de km. La Tierra se encuentra en esta posición el 5 de enero de cada año.

Afelio: la Tierra alcanza la mayor lejanía con el Sol. La distancia es de 152 millones de km y se da el 5 de julio de cada año.

Existe un fenómeno denominado oblicuidad de la eclíptica y está dado porque el eje terrestre forma un ángulo de unos 23,5º respecto a la normal de la eclíptica. Esta inclinación, combinada con la traslación, produce sendos largos períodos de varios meses de luz y oscuridad continuadas en los polos geográficos, además de ser la causa de las estaciones del año, derivadas del cambio del ángulo de incidencia de la radiación solar.

Representación de la inclinación del eje terrestre con relación al plano de la eclíptica.

MOVIMIENTO DE PRECESIÓN

Se denominó movimiento de precesión al que realiza la Tierra sobre su propio Eje en forma de trompo o peonza; es decir, imita el movimiento de estos objetos. Podemos identificar, principalmente, tres causas que producen este movimiento:

- La inclinación del eje terrestre (23.5º)

- La forma que tiene la Tierra la cual no es exactamente una esfera, sino que está achatada en los polos.

- La influencia gravitatoria del Sol y la Luna sobre la Tierra.

¿Se imaginan cómo se llama una vuelta completa de precesión? Se llama año Platónico y sus efectos son perceptibles con el paso de mucho tiempo.

Representación de las estaciones a lo largo de la órbita

A continuación se ven los hemisferios con mayor o menor exposición al sol y las estaciones pertinentes a cada uno.

Transcurso de las estaciones dependiendo de la inclinación que se encuentre la Tierra respecto del sol.

Un dato interesante es que la inclinación del eje terrestre varía de 23º a 27º. Las causas son varias pero la más significativa tiene que ver con los movimientos telúricos (provocado por los sismos y terremotos). En febrero del 2010, se registró una variación del eje terrestre de 8 cm aproximadamente, por causa del terremoto de 8,8° Richter que afectó a Chile. En tanto, el maremoto y consecuente tsunami que azotó al sudeste asiático en el año 2004, desplazó 17,8 centímetros al eje terrestre.

Como consecuencia, la duración de una vuelta completa de precesión nunca es exacta; no obstante, los científicos la han estimado en un rango aproximado de entre 25.700 y 25.900 años (año platónico). Esto explica que los efectos del año platónico sean perceptibles a lo largo de mucho tiempo.

Las estaciones del año no son iguales en uno y otro extremo de la Tierra. En las áreas mas templadas de los hemisferios norte y sur se reconocen cuatro estaciones (primavera, verano, otoño e invierno).

En los Polos Norte y Sur hay solo dos estaciones (invierno y verano) mientras que en los países ecuatoriales y tropicales las estaciones se dividen en aquellos periodos en los cuales hay sequías o lluvia.

MOVIMIENTO DE NUTACIÓN

Para intentar comprender qué tipo de movimiento es, imaginémonos un trompo o peonza. Cuando lo hacemos girar y éste se está por caer describe un movimiento de “cabeceo”, se podría decir “ondulado”. Volviendo a la Tierra, el movimiento de nutación se superpone al de precesión y es un pequeño movimiento de vaivén del eje de la Tierra.

¿Qué efectos produce la notación? Hace que cada 18,6 años el eje de rotación de la Tierra oscile hasta unos nueve segundos de arco y hasta unos 17 segundos de arco. En otras palabras, este movimiento hace que el eje de la Tierra se incline un poco más o un poco menos respecto a la circunferencia que describe el movimiento de precesión.

En la actualidad, la oblicuidad media es de poco menos de 23°26'16’’. La oblicuidad media está decreciendo 0.47" por año, lo cual se refleja en un desplazamiento anual de 14.4 m de los trópicos y círculos polares medios.

A pesar de ser un movimiento complejo, el mismo fue descubierto en el año 1728 por el astrónomo inglés James Bradley. Sin embargo, se dio a conocer 20 años más tarde y, mucho después, se supo que la causa de este movimiento tenía que ver con la atracción gravitatoria ejercida por la Luna.

La precesión se acompaña de una oscilación del eje de rotación hacia abajo y hacia arriba, que recibe el nombre de nutación.

LA ESTRELLA POLAR NO ES ETERNAMENTE POLAR

A medida que nos acercamos a los polos, más notable es el movimiento aparente de las estrellas.

Un dato curioso es que la estrella polar llamada comúnmente ‘Polaris’ (α Ursae Minoris), la estrella más brillante de la constelación Osa Menor, no ha sido siempre ni será por siempre la estrella polar.

Detengámonos aquí. ¿Qué significa? Una constelación es un conjunto de estrellas que tiene alguna forma definida. Por ejemplo: La constelación Osa Menor está formada por siete estrellas y es la más conocida del hemisferio Norte. A su vez, la estrella más famosa de esta constelación es la estrella polar (la más brillante). Ahora nos preguntamos ¿Por qué no será por siempre la estrella polar?

La respuesta la encontramos en el transcurso del año Platónico, el cuál se mencionó anteriormente. Es decir, debido a que el eje de la Tierra no mantiene siempre la misma orientación en el espacio, sino que se va desplazando lentamente en un ciclo que dura unos 26.000 años, la estrella polar no ocupará siempre el mismo lugar.

Si nos remontamos a 4.800 años atrás, encontramos que la estrella polar de aquella época era Thuban (α Draconis). Los astrónomos de ese tiempo la incluyeron en los anales, unos documentos donde se registraba lo qué sucedía año a año. Incluso los egipcios revelaron conocer a Thuban, la podían observar desde las galerías de las pirámides. Actualmente, desde ese mismo lugar se puede ver la estrella polar, Polaris.

Otro dato curioso ronda en torno de Polaris es que a pesar de ser el astro más brillante de la constelación de la Osa Menor, se clasifica como “de segunda magnitud”. Si se la quiere observar desde una ciudad, cuesta encontrarla. Por tanto no es la más brillante de todo el cielo.

Lo que tienen realmente de especial esta estrella es que el eje de rotación de la Tierra apunta casi exactamente hacia ella por su lado norte. Por lo tanto, a medida que la Tierra gira esta estrella se mantiene siempre quieta en un mismo punto del cielo. Por este motivo ha sido y es punto de referencia para orientarse durante la noche aunque la estrella polar no ocupará siempre el mismo lugar por las causas explicadas anteriormente, sin embargo, este cambio se percibirá dentro de muchos años.

La contemplación y el estudio de la Tierra y el universo llevan a un mejor entendimiento de las estaciones del año entre otros fenómenos.

Representación de la Tierra en su órbita elíptica con las estaciones correspondientes al hemisferio sur.

Representación gráfica del movimiento de traslación y rotación de la Tierra alrededor del Sol.