Movimiento de la Tierra - Word

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Introducción

Todos sabemos que en verano hace calor y que en invierno hace frío, pero si nos preguntamos el motivo veremos que la respuesta no es fácil. Si miramos el primer dibujo de este tema tendremos la tentación de pensar que simplemente se trata de un tema de distancia al Sol, pero esto querría decir que, por ejemplo, cuando la Tierra está cerca del Sol tendría que ser el verano tanto en el hemisferio Norte como en el hemisferio Sur y todos sabemos que no es así, es decir que cuando nosotros estamos en verano, por ejemplo en Argentina están en invierno. 
La razón es otra muy diferente y que tiene que ver con si los rayos solares cae sobre la superficie terrestre perpendicularmente, como pasa en verano, en el cual el Sol está muy alto, o caen de forma oblicua, como pasa en invierno, en el cual el Sol no está nunca tanto alto como en verano. Pensemos en que si caen verticalmente su energía calorífica se dispersa en una superficie más pequeña que si caen inclinados y, por lo tanto, cada centímetro cuadrado se calienta más. Pero ¿Por qué los rayos solares inciden de forma diferente a lo largo del año? En este capítulo encontrarás la respuesta a esta y a otras preguntas sobre las estaciones y sobre la estructura de nuestro planeta, por cierto el único cuerpo celeste habitado que conocemos.

Movimiento Estacional de la Tierra

El planeta Tierra. La Tierra es un planeta de forma esférica ligeramente aplanado en los polos. Su radio ecuatorial es de 6.371km y su radio polar es 14km inferior. Dado su distancia al Sol presenta una temperatura superficial media de 20 ºC, lo cual le permito mantener seres vivos, característica que no se da en ningún otro astro conocido. 
Los movimientos de la Tierra.
La tierra tiene un movimiento de rotación en torno a un eje y otro de translación de forma elíptica alrededor del sol. El primero de estos movimientos hace que un punto sobre ella se vea iluminado de forma periódica por el sol, originando el día y la noche, el segundo movimiento hace que los tiempos de exposición al sol sean variables originando las estaciones. Esta variación en los tiempos de exposición es debido a que el eje de rotación de la tierra permanece prácticamente siempre paralelo así mismo con un ángulo de 66º 33` respecto al plano de la elíptica (plano que contiene a la trayectoria de la tierra).
Llamamos declinación (  ) al ángulo formado por la línea que une los centros de la tierra y el sol y su proyección sobre el ecuador E.

¿Qué es la rotación? 

Cada 24 horas (cada 23 h 56 minutos), la Tierra da una vuelta completa alrededor de un eje ideal que pasa por los polos. Gira en dirección Oeste-Este, en sentido directo (contrario al de las agujas del reloj), produciendo la impresión de que es el cielo el que gira alrededor de nuestro planeta.

A este movimiento, denominado rotación, se debe la sucesión de días y noches, siendo de día el tiempo en que nuestro horizonte aparece iluminado por el Sol, y de noche cuando el horizonte permanece oculto a los rayos solares. La mitad del globo terrestre quedará iluminada, en dicha mitad es de día mientras que en el lado oscuro es de noche. En su movimiento de rotación, los distintos continentes pasan del día a la noche y de la noche al día.

Dos formas para medir el tiempo de rotación terrestre son el Tiempo Sideral y el Tiempo Solar. Para el primero se usa como referencia una estrella lejana, y se completa un día sideral cuando un punto arbitrario sobre el Ecuador terrestre pasa por esa misma estrella. El día sideral dura aproximadamente 23 horas y 56 minutos. Para el segundo, se usa como referencia el Sol, y se cumple un día solar cuando un punto arbitrario sobre el Ecuador se encuentra nuevamente con el Sol. Como la Tierra se mueve alrededor del Sol, existe un movimiento aparente de éste alrededor del planeta, por lo que el día solar dura un poco más que el sideral: aproximadamente 24 horas. Este último es el que rige nuestros relojes diariamente.

El conocimiento de la rotación terrestre y de sus consecuencias nos permite localizar cualquier punto sobre la superficie terrestre y dividir el tiempo en horas.

Y… ¿cómo rota la Tierra? 

El sentido de giro de este movimiento es de Oeste a Este y se le llama “directo”. Eso significa que si miramos a la Tierra rotando por encima de su polo norte, el giro es antihorario (contrario al movimiento de las agujas del reloj). Si lo miramos por encima de su polo sur, ese mismo sentido es horario (igual al movimiento de las agujas del reloj) 

¿Rota rápido la Tierra? 

La velocidad de rotación de nuestro planeta varía según donde estés ubicado, es decir según la latitud. La velocidad de rotación es máxima en el Ecuador, donde es de 1.667 km/hora y disminuye hacia los polos, donde es nula. En Buenos Aires es de cerca de 1.400 km/hora. 
El Ecuador es el paralelo más grande de la Tierra, el que la divide en hemisferios norte y sur. Los polos son los puntos de intersección entre el eje de rotación y la superficie de la Tierra. 

¿Produce alguna consecuencia la rotación? 

La rotación produce diferentes consecuencias. Algunas son: 
- sucesión de los días y las noches, 
- movimiento aparente de los astros en el cielo en sentido retrógrado, es decir, de este a oeste, 
- achatamiento polar, 
- efecto Coriolis o desvío en la trayectoria de los cuerpos que se mueven sobre la superficie terrestre

¿Qué es la Traslación? 

Es el movimiento de la Tierra alrededor del sol siguiendo en cumplimiento de las leyes de Kepler una órbita elíptica. Con una duración de 365 días, 5 horas y 57 minutos, equivalente a 365,2422 días, que es la duración del año. Nuestro planeta describe una trayectoria elíptica de 930 millones de kilómetros, a una distancia media del Sol de 150 millones de kilómetros. El Sol se encuentra en uno de los focos de la elipse. La distancia media Sol-Tierra es 1 U.A. (Unidad Astronómica), que equivale a 149.675.000 km.

Como resultado de ese larguísimo camino, la Tierra viaja a una velocidad de 29,5 kilómetros por segundo, recorriendo en una hora 106.000 kilómetros, o 2.544.000 kilómetros al día.
La excentricidad de la órbita terrestre hace variar la distancia entre la Tierra y el Sol en el transcurso de un año. A primeros de enero la Tierra alcanza su máxima proximidad al Sol y se dice que pasa por el perihelio. A principios de julio llega a su máxima lejanía y está en afelio. La distancia Tierra-Sol en el perihelio es de 142.700.000 kilómetros y la distancia Tierra-Sol en el afelio es de 151.800.000 

Algo MUY IMPORTANTE para tener en cuenta es que a lo largo de la órbita el eje SIEMPRE mantiene la misma inclinación con respecto al plano orbital: 66° 33´, es decir, se mantiene paralelo a sí mismo. Además el Sol no está exactamente en el centro, sino algo corrido de él, en un punto llamado foco.

Precesión

La Tierra es un elipsoide de forma irregular, aplastado por los polos y deformado por la atracción gravitacional del Sol, la Luna y, en menor medida, de los planetas. Esto provoca una especie de lentísimo balanceo en la Tierra durante su movimiento de traslación llamado "precesión de los equinoccios", que se efectúa en sentido inverso al de rotación, es decir en sentido retrógrado (sentido de las agujas del reloj). Fue descrito por Hiparco de Nicea

Bajo la influencia de dichas atracciones, el eje va describiendo un doble cono de 47º de abertura, cuyo vértice está en el centro de la Tierra. Debido a la precesión de los equinoccios, la posición del polo celeste va cambiando a través de los siglos. Actualmente la estrella Polar no coincide exactamente con el Polo Norte Celeste.

Las consecuencias de este movimiento son: primero el eje polar no se dirige siempre hacia el mismo punto, en nuestra época la estrella polar (alfa de la osa menor) marca el norte pero esta no siempre ha estado allí sino que va variando su dirección.
Una vuelta completa de precesión dura 25 767 años, ciclo que se denomina año platónico, cuya duración había sido estimada por los antiguos mayas.

Nutación

Hay otro movimiento que se superpone con la precesión, es la nutación, un pequeño vaivén del eje de la Tierra. Como la Tierra no es esférica, la atracción de la Luna sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra provoca el fenómeno de nutación. Para hacernos una idea de este movimiento, imaginemos que, mientras el eje de rotación describe el movimiento cónico de precesión, recorre a su vez una pequeña elipse o bucle en un periodo de 18,6 años.

Bamboleo de Chandler

Se trata de una pequeña oscilación del eje de rotación de la tierra que añade 0,7 segundos de arco en un período de 433 días a la precesión de los equinoccios. Fue descubierto por el astrónomo norteamericano Seth Carlo Chandler en 1891, y actualmente no se conocen las causas que lo producen, aunque se han propuesto varias teorías (fluctuaciones climáticas causantes de cambios en la distribución de la masa atmosférica, posibles movimientos geofísicos bajo la corteza terrestre, etc.)

El origen de las estaciones

LAS ESTACIONES SON PRODUCTO DE LA COMBINACIÓN DE LA
TRASLACIÓNDE LA TIERRA ALREDEDOR DEL SOL Y DE LA INCLINACIÓN DEL EJETERRESTRE. 

Cuando un hemisferio terrestre en el ejemplo el Norte (A) se encuentrainclinado hacia el sol los rayos de luzcaen de manera perpendicular sobre ély se encuentra en verano y el Sol seobserva alto en el cielo (en esta fecha el sitio en donde el sol pasa por lo masalto al medio día coincide con unparalelo el cual es llamadotrópico decáncer, en el hemisferio sur sedenomina trópico de capricornio. Porel contrario durante el invierno elhemisferio norte (C) se encuentra eninclinación alejada del sol y el este se observa bajo en el firmamento. Esto causadías más largos en el verano y más cortos en el invierno, así mismo cuando enun hemisferio se encuentra en invierno el otro estarán en verano y viceversa. Enlas zonas ecuatoriales en donde la inclinación del eje terrestre no ejerce unefecto tan marcado las estaciones no se presentan con una claridad tan definida.

La causa principal de las estaciones es la inclinación del eje de giro del globo terrestre. 

Este eje se halla siempre orientado en la misma dirección (salvo fenómeno de la precesión) y por tantolos hemisferios boreal y austral son desigualmente iluminados por el sol. Cadaseis meses la situación se invierte.

El eje de rotación terrestre se mantiene apuntando durante todo el año hacia una región concreta de la esfera celeste, caracterizada por la cercanía de la estrella Polar. Las estaciones tienen lugar porque el eje de la Tierra está inclinada 23º 27' con respecto al plano de su órbita. Las estaciones varían de un extremo al otro del mundo. 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 sólo dos estaciones (invierno y verano) mientras que en los países ecuatoriales y tropicales lasestaciones se dividen en aquellos periodos en los cuales hay sequías o lluvia.

EL SOLSTICIO es aquel instante en que el Sol se halla en uno de los dostrópicos. Esto ocurre el 21 de junio para el Trópico de Cáncer y el 21 dediciembre para el Trópico de Capricornio. El solsticio de diciembre hace, en elhemisferio boreal, que el día sea más corto y la noche más larga del año; y en elhemisferio austral, la noche más corta y el día más largo. El solsticio de juniohace, en el hemisferio boreal, que el día sea más largo y la noche más corta delaño; y en el hemisferio austral, el día más corto y la noche más larga.

El equinoccio es aquél instante en que, por hallarse el Sol sobre el Ecuador, los días y las noches son iguales en toda la Tierra; esto ocurre anualmente el 21 de marzo y el 22-23 de septiembre.

SOLSTICIOS Y EQUINOCCIOS TOTALIZAN LOS CUATRO INSTANTES EN QUE ANUALMENTE SE PRODUCE UN CAMBIO  DE ESTACIÓN

El cambio de una estación a otra, así como de un estado de soleamiento a otro no se produce de forma repentina; el mismo movimiento de rotación y traslación terrestre produce un cambio constante y gradual que acontece con el sucesivo transcurrir de los días, semanas y meses.

EN LOS EQUINOCCIOS, el eje de rotación de la Tierra es perpendicular alos rayos del Sol, que caen verticalmente sobre el ecuador.

EN LOS SOLSTICIOS, el eje se encuentra inclinado 23,5º, por lo que losrayos solares caen verticalmente sobre el trópico de Cáncer (verano en el hemisferio norte) o de Capricornio (verano en el hemisferio sur).

Estudio Geométrico de las Trayectorias Solares

La Tierra en su movimiento en el Sistema Solar realiza dos movimientos combinados:

1. Uno de rotación en torno a su eje Norte - Sur, cuyos puntos en su desplazamiento describen una circunferencia, de duración de aproximadamente 24 horas terrestres.

2. Y otro de traslación entorno al Sol, que provoca que el desplazamiento de su centro de masas describa entorno al Sol una órbita elíptica: a esta trayectoria se le denomina eclíptica, teniendo una duración aproximada de 365 días terrestres.

El ángulo que forma el eje de giro de la Tierra con la perpendicular al plano por donde discurre la trayectoria de traslación entorno al Sol es aproximadamente constante y tiene un valor de 23º 27’ , a este ángulo se le denomina declinación de la Tierra, hecho que como veremos provoca las estaciones climáticas. La elipse que describe el Sol en su traslación tiene una excentricidad aproximada de 0,01672, por lo que prácticamente estamos hablando de una circunferencia, tiene un radio medio de 149,5 x 10 6 Km. siendo su mayor distancia de 152 x 10 6 Km. y su menor distancia de 147 10 6 Km. . La velocidad media orbital es de 107.157 Km./h. 
3.- La Bóveda Celeste y Las Coordenadas Solares.

Para poder representar las trayectorias del Sol y poder ubicarlas, imaginemos que un punto de la Tierra desde el cual nosotros vamos a hacer la observación es el centro de una esfera. Cuyo radio es la distancia media de la Tierra al Sol, un observador que se situase en dicho punto vería como el Sol describe sus trayectorias casi circulares en la superficie de la esfera, pero al estar limitado por el plano del horizonte sólo vería la mitad superior por encima de él: a esta semiesfera la llamaremos bóveda celeste o bóveda solar (fig. 3). 
  
Al punto de la esfera sobre la vertical del observador en la bóveda celeste lo llamaremos cenit, para el observador se fijará la posición del Sol a través de dos coordenadas angulares:

A.- El ángulo que forme la línea que resulte de unir su proyección sobre el plano del horizonte y la posición del observador con la dirección Norte Sur, a este ángulo lo llamaremos azimut, medido siempre desde el Sur.

B.- Al ángulo que forman la mencionada línea anterior y la línea imaginaria que resulta de unir la posición del observador con la posición real que ocupa el sol sobre la esfera, lo llamaremos altura, medida siempre desde la proyección...

Palabras Clave: Movimiento Rotacional. Rotación, Traslación, Precesión, Nutación, Bamboleo de Chandler, Trayectorias del sol y sistemas de coordenadas.

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