Oblicuidad de la Tierra

Descripción de la imagen: La oblicuidad de la Tierra es el ángulo entre el eje de rotación de la Tierra y su plano orbital (plano de la eclíptica).

¿Qué es la Oblicuidad de la Tierra?

La Oblicuidad de la Tierra o Inclinación Axial es el Ángulo entre el eje de rotación terrestre y la perpendicular al plano de su órbita alrededor del Sol (eclíptica). De manera equivalente, es el ángulo entre su plano ecuatorial y su plano orbital. Actualmente, este ángulo es de aproximadamente ≈23,4 grados. En el sistema solar, los planetas tienen órbitas alrededor del Sol que se encuentran todas más o menos en el mismo plano, el de la eclíptica.

La oblicuidad de la Tierra es responsable de las estaciones. Cuanto más abierto es el ángulo, más marcado es el contraste entre las estaciones. Si la inclinación axial fuera nula (0°), no habría estaciones, la temperatura estaría repartida equitativamente en todo el planeta. Debido a que el eje de la Tierra está inclinado, diferentes partes del planeta reciben cantidades variables de radiación solar a lo largo del año. Esto provoca variaciones de temperatura y duración del día, creando así las estaciones.

¿Qué es el Eje de Rotación de la Tierra?

El Eje de Rotación es la Línea imaginaria alrededor de la cual la Tierra gira sobre sí misma en 24 horas. Este eje atraviesa aproximadamente el Polo Norte y el Polo Sur situados en la superficie de la Tierra. El plano del ecuador es perpendicular al eje de rotación terrestre. Los Polos Celestes (norte y sur) son puntos imaginarios en el cielo que marcan los prolongamientos del eje de rotación de la Tierra en el espacio. El Plano del Ecuador Celeste es el prolongamiento imaginario del plano del ecuador terrestre en el espacio. Aunque los movimientos del eje de rotación terrestre provocan ligeras diferencias entre los dos planos con el tiempo, estas desviaciones son mínimas.

Variaciones de la Oblicuidad de la Tierra

La oblicuidad de la Tierra o la inclinación axial no es un ángulo constante, sino que varía ligeramente con el tiempo. Este movimiento es causado por las perturbaciones gravitacionales ejercidas por los otros planetas del sistema solar, en particular Júpiter y Saturno. Sin embargo, la oblicuidad permanece confinada entre 22,1° y 24,5°. En los últimos 5 millones de años, la oblicuidad de la Tierra ha variado entre 22°2'33" y 24°30'16", con un período promedio de 41.040 años. Actualmente, es de 23,4361706743° pero disminuye lentamente a una tasa de aproximadamente 0,00013 grados por año, o ≈46,8 segundos de arco por siglo. En otras palabras, el eje se endereza hacia la perpendicular a razón de aproximadamente 1° en un período de ≈7692 años.

En resumen, la oblicuidad de la Tierra pasa de 22,1° a 24,5°, luego vuelve a 22,1° al cabo de 41.000 años.

Variaciones del Eje de Rotación de la Tierra

El eje de rotación de la Tierra describe un cono alrededor de la perpendicular al plano de la eclíptica. Este movimiento de precesión es causado por las fuerzas gravitacionales ejercidas por el Sol y la Luna sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra. El período de 26.000 años corresponde al tiempo necesario para que el eje de rotación de la Tierra complete un ciclo completo alrededor de este cono. Esto significa que el eje de rotación vuelve a su posición inicial con respecto a las estrellas fijas después de aproximadamente 26.000 años.

Superpuesta a la precesión de 26.000 años, otra oscilación, llamada Nutación, más rápida y de menor amplitud, se manifiesta por variaciones periódicas de la inclinación del eje de rotación de la Tierra. La Nutación tiene un período principal de aproximadamente 18,6 años.

Factores que Influyen en las Variaciones de la Oblicuidad de la Tierra

La oblicuidad de la Tierra varía bajo el efecto de varios mecanismos complejos. Estas variaciones son el resultado de interacciones gravitacionales, procesos internos de la Tierra y fenómenos astronómicos a diferentes escalas de tiempo.

1. Interacción Gravitacional de la Luna

La Luna juega un papel central ya que ejerce una influencia estabilizadora sobre el eje de rotación terrestre, limitando las oscilaciones de la oblicuidad. Contiene la oblicuidad terrestre en un intervalo relativamente restringido entre 22,1° y 24,5°. Sin la Luna, las simulaciones indican que la oblicuidad de la Tierra podría variar de manera caótica, oscilando entre 0° y 85° en unos pocos millones de años.

La Tierra no es una esfera perfecta, está ligeramente aplanada en los polos y presenta un abultamiento ecuatorial. Este abultamiento hace que la distribución de la masa terrestre no sea isotrópica (uniforme en todas las direcciones). Como el abultamiento ecuatorial no está alineado con la dirección Tierra-Luna, esta interacción crea un par gravitacional que tiende a realinear el eje de rotación terrestre hacia una posición perpendicular al plano orbital. Este par compensa parcialmente las perturbaciones gravitacionales de los otros planetas, especialmente Júpiter y Saturno, que de otro modo tenderían a desestabilizar el eje terrestre.

La Luna ejerce una fuerza gravitacional sobre el abultamiento terrestre porque orbita con una inclinación diferente al plano ecuatorial terrestre, pasando por encima y por debajo de este plano durante su ciclo orbital mensual. Esto significa que la Luna no permanece alineada con el abultamiento ecuatorial de la Tierra. Esta asimetría crea un par gravitacional responsable de los movimientos de precesión del eje terrestre (movimiento circular alrededor de una dirección media).

2. Interacción Gravitacional de los Planetas Gigantes

Los planetas gigantes (Júpiter y Saturno), debido a su gran masa, modifican la forma y la inclinación de la órbita terrestre. Esto afecta el ángulo entre el eje de rotación de la Tierra y su plano orbital. Estas perturbaciones provocan oscilaciones cíclicas de la oblicuidad en un período de aproximadamente 41.000 años.

3. Interacción Gravitacional del Sol

El Sol también ejerce una fuerza gravitacional sobre el abultamiento ecuatorial, pero esta es menos estabilizadora que la de la Luna debido a la distancia Tierra-Sol.

4. Redistribución de las Masas Terrestres

El deshielo, los movimientos tectónicos y las mareas terrestres también influyen en el eje de rotación terrestre. Este traslado de masa modifica el momento de inercia de la Tierra (análogo al cambio de velocidad de una patinadora que acerca o aleja sus brazos). Sin embargo, estas variaciones son mínimas y oscilatorias porque la redistribución de las masas puede tanto "enderezar" el eje (disminuir la oblicuidad) como "inclinarlo" (aumentar la oblicuidad) dependiendo de la dirección de las masas desplazadas.

Las mediciones por satélite, como las misiones GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), permiten detectar variaciones mínimas pero precisas del eje de rotación terrestre, la deriva de los polos geográficos (~10 cm/año) y las fluctuaciones de la duración del día (unos pocos milisegundos).

Causas Principales de la Desviación Geográfica Anormal de 2023

La desviación geográfica de los polos de la Tierra, a menudo llamada "movimiento polar" o "deriva de los polos," es un fenómeno complejo que implica varios factores geofísicos. En 2023, una desviación de 31,5 pulgadas (aproximadamente 80 cm) puede explicarse por una combinación de estos factores.

La oscilación de Chandler es un componente mayor del movimiento polar. Esta oscilación tiene un período de aproximadamente 433 días y una amplitud de unos pocos metros. Es causada por perturbaciones internas y externas de la Tierra, como terremotos, movimientos de magma y variaciones de la presión atmosférica y de las mareas oceánicas. Una desviación de 80 cm podría atribuirse parcialmente a esta oscilación.

Las variaciones estacionales de la distribución de la masa de la atmósfera y los océanos provocan un movimiento polar anual. Este movimiento tiene un período de un año y puede contribuir a desviaciones polares del orden de unos pocos decímetros.

Las variaciones de la distribución de la masa en el interior de la Tierra, incluyendo eventos geológicos mayores como terremotos, movimientos de placas tectónicas y desplazamientos de magma, también pueden influir en el movimiento polar.

Las variaciones climáticas, como el derretimiento de los glaciares y las capas de hielo, pueden modificar la distribución de la masa de la Tierra y contribuir al movimiento polar y a la orientación del eje de rotación.

Efectos Acumulados

Cuando todos estos factores se acumulan, pueden resultar en una deriva de los polos geográficos del orden de 80 cm.
- La oscilación de Chandler podría contribuir a una desviación de 30 a 40 cm.
- El movimiento polar anual podría añadir 10 a 20 cm.
- Las variaciones de la distribución de la masa terrestre podrían contribuir a una desviación adicional de 10 a 20 cm.
- Las fuerzas externas y los efectos climáticos podrían añadir unos pocos centímetros más.