Significado de movimientos de rotación y traslación de la tierra Definición, velocidad, y efectos
Licenciada en Física
Definición formal
La Tierra, como todos los cuerpos celestes, se mueve, entendiendo como principales fenómenos en este espectro: el de rotación, que tiene lugar sobre su propio eje, y el de traslación, que traza un trayecto alrededor del Sol, siendo ambos determinantes para la vida, pues de ellos depende la duración de los ciclos de tiempo: días, meses y años, así como la aparición de las estaciones, las mareas y otros efectos climáticos que imprimen variedad al paisaje y a los ecosistemas.
Diferencia entre el movimiento de rotación y traslación
La Tierra ejecuta un movimiento de rotación sobre un eje imaginario que pasa por los polos atravesando su centro y que le toma 23 horas, 56 minutos y 4 segundos. Este tiempo se denomina período del movimiento y establece la duración del día, lapso que se mantiene constante, salvo por pequeñas variaciones del orden de milisegundos. Visto por arriba del polo norte, la rotación terrestre tiene sentido contrario al de las agujas del reloj y los científicos afirman que tuvo su origen en el disco giratorio de materia del cual se formó el Sistema Solar. Cada planeta tiene un movimiento de rotación característico.
Por su parte, el movimiento de traslación del planeta que ocurre alrededor del Sol, sigue una órbita con forma de elipse, muy cercana a una circunferencia, ubicada en el plano de la eclíptica. Es independiente del movimiento de rotación y se debe a la poderosa atracción gravitatoria del astro rey. El período de la traslación terrestre es de 365 días, 6 horas, 4 minutos y 9 segundos, conocido como año, el tiempo en cual el planeta recorre una órbita cercana a los 930 millones de kilómetros. Cada 4 años hay un año bisiesto, al que se añade un día extra para tomar en cuenta las 6 horas acumuladas durante los años previos.
Velocidad de rotación
Suponiendo que el movimiento de rotación se lleva a cabo con rapidez constante, un punto sobre la superficie terrestre y localizado en el ecuador, se mueve razón de:
\(v=\omega \cdot R\)
Donde R es el radio de la Tierra, aproximadamente igual a 6370 km y ω es la frecuencia angular de la rotación, dada por:
\(\omega =\frac{{2\pi }}{T}\)
Siendo T el período de la rotación, igual a 24 horas. La frecuencia de la rotación terrestre es la misma para todos sus puntos:
\(\omega =\frac{{2\pi }}{{\text{24 h}}}=\text{0}\text{.2618 }{{\text{h}}^{{-\text{1}}}}\)
Sustituyendo en la ecuación para la rapidez:
\(\text{v}=\text{ }\!\!\omega\!\!\text{ }\cdot \text{R }=\frac{{\text{2}\pi R}}{T}=\text{0}\text{.2618 }{{\text{h}}^{{-\text{1}}}}\times \text{6370 km}=\text{1667}\text{.7 km/h}\)
En puntos de la Tierra ubicados a distinta latitud la rapidez es diferente, por ejemplo, en el paralelo 40º Norte, el radio de la circunferencia descrita es menor, ya que mide 4892.4 km, por lo tanto allí la rapidez es de:
\(\text{v}=\text{ }\!\!\omega\!\!\text{ }\cdot \text{R}=\text{0}\text{.2618 }{{\text{h}}^{{-\text{1}}}}\times \text{4}892.4\text{ km}=\text{1}281\text{ km/h}\)
Y así la rapidez disminuye mientras más se aleja el punto del ecuador, anulándose en los polos. La diferencia explica por qué el Sol se pone tan rápido en las latitudes ecuatoriales, mientras que toma más tiempo a medida que se acerca a los polos
Efectos del movimiento de rotación
El día y la noche
La consecuencia más importante de la rotación es la aparición del día y la noche, un hemisferio está expuesto a la luz del Sol y el otro está en la oscuridad. Los seres vivos se han ajustado durante generaciones a este ritmo natural de la Tierra, por ejemplo las personas realizan la mayor parte de sus actividades con luz solar, al igual que muchos otros animales. En cambio hay otras criaturas que evolucionaron para desenvolverse en horas nocturnas y descansan durante el día.
La duración del día también depende de la época del año, solamente en el ecuador el día y la noche tienen aproximadamente la misma duración. Esto se debe a que la Tierra tiene simultáneamente un movimiento de traslación alrededor del Sol, que afecta la cantidad de luz que llega a la superficie.
Las mareas
Otro efecto importante de la rotación es el de las mareas. La gravedad de los cuerpos cercanos: la Luna y la del Sol, afecta a las masas oceánicas a medida que su posición cambia durante el día.
Efecto Coriolis
La aceleración de Coriolis, llamada así por el ingeniero francés Gaspard Coriolis, aparece en los sistemas en rotación y hace que las masas de fluido se desvíen de su trayectoria. Por ejemplo, los vientos se desvían a la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el sur y cuanto más rápidos sean, mayor es su desviación. Asimismo, la latitud influye, ya que cuanto más alta, más evidente se hace efecto Coriolis, siendo nulo en el ecuador.
Velocidad de traslación
Como la órbita es casi circular y la distancia media Tierra – Sol es de unos 150.000.000 km, la rapidez aproximada se puede calcular a través de la fórmula:
\(\text{v}=\text{ }\!\!\omega\!\!\text{ }\cdot \text{R }=\frac{{\text{2}\pi R}}{T}=\frac{{\text{2 }\!\!\pi\!\!\text{ }\times \text{150000000 km}}}{{\text{365}\times \text{24 h}}}\approx \text{1}07600\text{ km/h}\)
Donde los 365 días se convirtieron en horas.
El movimiento de traslación tiene el mismo sentido que el de rotación visto por encima del polo norte, es decir, es antihorario.
Afelio y perihelio
La órbita de la Tierra no es circular sino elíptica, con el Sol en uno de los focos de la elipse, por ello la distancia entre el planeta y el Sol varía ligeramente. A la menor distancia Tierra-Sol se la llama perihelio y a la mayor, afelio.
El perihelio se alcanza a comienzos de año, alrededor del 3 de enero, aunque no por estár más cerca del Sol hace más calor, de hecho, es invierno en el hemisferio norte. Por su parte el afelio ocurre a principios del mes de julio, durante el verano boreal o el invierno austral.
Al ser la órbita elíptica en vez de circular, la rapidez de la Tierra no es constante, sino que varía desde la máxima, que se da durante el perihelio, hasta la mínima, que ocurre durante el afelio. Sin embargo, el valor calculado arriba suponiendo la órbita circular es una buena estimación de la rapidez de la Tierra durante su movimiento traslacional.
Consecuencias de la traslación de la Tierra
La traslación de la Tierra determina la duración del año, aunque el período de 365 días difiere un poco del tiempo que tarda la Tierra en volver a pasar un determinado punto. Los astrónomos llaman a este tiempo el año sideral.
Ahora bien, el eje de rotación de la Tierra no es exactamente perpendicular al plano de la eclíptica, que es el plano donde yace la órbita terrestre, sino que está inclinado en ángulo de 23.5º respecto a la línea perpendicular imaginaria a dicho plano. Por este motivo, durante determinados lapsos de tiempo, un hemisferio está más expuesto que el otro a los rayos solares. Cuando eso sucede, en el hemisferio expuesto es verano, mientras que en el otro es invierno.
En los lugares donde las estaciones están bien definidas, en las franjas templadas del planeta, las horas de luz varían sensiblemente, siendo mayores durante el verano y menores en el invierno. En cambio, en las latitudes ecuatoriales casi no existe diferencia, y el día y la noche tienen casi la misma duración.
Trabajo publicado en: Feb., 2021.