¿Qué pasaría si alguien te dijera que en un momento dado estás viajando a velocidades muy superiores a la del sonido? Podrías pensar que están locos, dado que -en la medida de lo posible- estás parado en tierra firme, y no en la cabina de un avión supersónico. Sin embargo, la afirmación es correcta. En cualquier momento, todos nos movemos a una velocidad de unos 1.674 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 se realiza, aparentemente, una vez al día, es decir, cada 24 horas. Sin embargo, hay que tener en cuenta dos tipos diferentes de rotación. Por un lado, está el tiempo que tarda la Tierra en girar una vez sobre su eje para volver a tener la misma orientación respecto al resto del Universo. Luego está el tiempo que tarda la Tierra en girar para que el Sol vuelva al mismo punto del cielo.
Día solar frente a día sideral:
Como todos sabemos, el Sol tarda exactamente 24 horas en volver al mismo punto del cielo, lo que parece obvio. 24 horas es lo que consideramos un día completo, y el tiempo que se tarda en 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 esa diferencia? Pues porque la Tierra orbita alrededor del Sol, completando una órbita en algo más de 365 días. Si divides 24 horas entre 365 días, verás que te 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 en 4 minutos cada día.
La cantidad de tiempo que tarda la Tierra en girar una vez sobre su eje se conoce como día sideral – que es de 23,9344696 horas. Dado que este tipo de medición del día se basa en la posición de la Tierra con respecto a las estrellas, los astrónomos lo utilizan como sistema de cronometraje para saber dónde aparecerán las estrellas en el cielo nocturno, principalmente para saber en qué dirección deben apuntar sus telescopios.
La cantidad de tiempo que tarda el Sol en volver al mismo punto del cielo se denomina día solar, que tiene 24 horas. Sin embargo, éste varía a lo largo del año, y el efecto acumulado produce desviaciones estacionales de hasta 16 minutos respecto a la media. 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 afirmó Johannes Kepler en su Astronomia Nova (1609), la Tierra y los planetas solares no giran alrededor del Sol en círculos perfectos. Esto se conoce como la 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, su punto más cercano) se encuentra a 147.095.000 km del Sol, mientras que en el afelio está a 152.100.000 km.
Este cambio de distancia significa que la velocidad orbital de la Tierra aumenta cuando está más cerca del Sol. Aunque su velocidad media es de unos 29,8 km/s (18,5 mps) o 107.000 km/h (66487 mph), en realidad varía un kilómetro completo por segundo en el transcurso del año: entre 30,29 km/s y 2929 km/s (109,044 – 105,444 km/h; 67.756,8 – 65.519,864 mph).
A este ritmo, el Sol tarda el equivalente a 24 horas -es decir, un día solar- en completar una rotación completa sobre el eje de la Tierra y volver al meridiano (un punto del globo que va de norte a sur por los polos). Visto desde el punto de vista de los polos norte del Sol y de la Tierra, ésta orbita en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del Sol.
Esta rotación de la Tierra alrededor del Sol, o la precesión del Sol a través de 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 extra (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 periódicamente se acerca o se aleja del Sol en determinados momentos del año.
El eje de la Tierra también está inclinado aproximadamente 23,439° hacia la eclíptica. Esto significa que cuando el Sol cruza el ecuador en ambos equinoccios, su desplazamiento diario con respecto a las estrellas de fondo forma un ángulo con el ecuador. En junio y diciembre, cuando el Sol está más alejado del ecuador celeste, un determinado desplazamiento 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 este verdadero durante el solsticio de verano y se pone al norte del oeste verdadero, invirtiéndose en el invierno. En la zona templada del sur, el Sol sale por el sur del este verdadero en verano y se pone por el sur del oeste verdadero.
Velocidad de rotación:
Como ya se ha dicho, 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 sólo por estar en el ecuador, una persona ya estaría viajando a una velocidad superior a la del sonido en un círculo. Pero al igual que la medición de un día, la rotación de la Tierra puede medirse de dos maneras diferentes.
El período de rotación de la Tierra en relación con las estrellas fijas se conoce como «día estelar», que es de 86.164,098903691 segundos de tiempo solar medio (o 23 horas, 56 minutos y 4,0989 segundos). El período de rotación de la Tierra con respecto al equinoccio vernal medio en precesión o en movimiento, por su parte, es de 23 horas, 56 minutos y 4,0905 segundos del tiempo solar medio. No es una diferencia importante, pero sí una diferencia.
Sin embargo, el planeta se ralentiza ligeramente con el paso del tiempo, debido a los efectos de marea que la Luna tiene sobre la rotación de la Tierra. Los relojes atómicos muestran que un día moderno es más largo en unos 1,7 milisegundos que hace un siglo, lo que hace que aumente lentamente el ritmo de ajuste del UTC por segundos bisiestos. La rotación de la Tierra también va desde el oeste hacia el este, por lo que el Sol sale por el este y se pone por el oeste.
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 formaban parte de una gigantesca nube molecular de hidrógeno, helio y otros elementos más pesados.
Cuando la nube se derrumbó, el impulso de todas las partículas hizo que la nube girara. El actual período de rotación de la Tierra es el resultado de esta rotación inicial y de otros factores, como la fricción de las mareas y el hipotético impacto de Theia, una colisión con un objeto del tamaño de Marte que se cree que tuvo lugar hace aproximadamente 4.500 millones de años y que formó la Luna.
Esta rápida rotación es también lo que da a la Tierra su forma, aplanándola hasta convertirla en un esferoide oblato (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.
Historia del 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 parte de filósofos y astrónomos como Aristóteles y Ptolomeo – que más tarde se conoció como el Modelo Ptolemaico (o Modelo Geocéntrico) del universo.
Sin embargo, hubo quienes durante la Antigüedad cuestionaron esta convención. Uno de los puntos de controversia era el hecho de que la Tierra no sólo 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 defendía 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 vivió en el imperio seléucida de Oriente Próximo. Seleucis fue un defensor del sistema heliocéntrico de Aristarco, e incluso pudo haber demostrado su veracidad al calcular con precisión las posiciones planetarias y la revolución de la Tierra alrededor del «centro de masa» Tierra-Luna.
El modelo geocéntrico del universo también sería cuestionado por los eruditos medievales islámicos e indios. Por ejemplo, en el año 499 de la era cristiana, el astrónomo indio Aaryabhata publicó su obra magna Aryabhatiya, en la que proponía un modelo en el que la Tierra giraba sobre su eje y los periodos de los planetas se daban 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 con respecto a la Tierra. Aproximadamente en la misma época, Abu Rayhan Biruni (973-1048) discutió la posibilidad de que la Tierra girara sobre su propio eje y alrededor del Sol, aunque consideraba que se trataba de una cuestión filosófica y no matemática.
En el Observatorio de Maragha y Ulugh Beg (también conocido como Samarcanda), la rotación de la Tierra fue discutida por varias generaciones de astrónomos entre los siglos XIII y XV, y muchos de los argumentos y pruebas presentados se parecían a los utilizados por Copérnico. Fue también en esta época cuando Nilakantha Somayaji publicó el Aryabhatiyabhasya (un comentario sobre el Aryabhatiya) en el que defendía un modelo planetario parcialmente heliocéntrico. A éste le siguió en 1500 el Tantrasangraha, en el que Somayaji incorporó la rotación de la Tierra sobre su eje.
En el siglo XIV, comenzaron a surgir en Europa aspectos del heliocentrismo y de una Tierra en movimiento. Por ejemplo, el filósofo francés Nicole Oresme (ca. 1320-1325 a 1382 CE) discutió la posibilidad de que la Tierra girara sobre su eje. Sin embargo, fue el astrónomo polaco Nicolás Copérnico 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»).
Copérnico, como otros antes que él, se basó en la obra del astrónomo griego Atistarco, además de rendir homenaje a la escuela maragá y a varios filósofos notables del mundo islámico (véase más adelante). Intrínseco a su modelo estaba 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 era orbitada por 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 los satélites y los relojes atómicos, no sólo hemos confirmado que está en constante movimiento, sino que hemos sido capaces de medir su órbita y su rotación con una precisión increíble.
En resumen, el mundo ha estado girando desde su creación. Y, en contra de lo que algunos podrían decir, en realidad se está desacelerando, aunque a un ritmo increíblemente lento. Pero, por supuesto, para el momento en que se ralentice significativamente, probablemente habremos dejado de existir, o nos habremos desprendido de sus «hoscos lazos» y nos habremos convertido en una especie interplanetaria.
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre los movimientos de la Tierra aquí en Universe Today. Aquí están ¿Qué tan rápido gira la Tierra?, La 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 más información sobre la rotación de la Tierra, consulte la Guía de exploración del sistema solar de la NASA sobre la Tierra. Y aquí tienes un enlace al Observatorio de la Tierra de la NASA.
También hemos grabado un episodio de Astronomy Cast sobre la Tierra. Escúchalo aquí, Episodio 51: La Tierra.