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Rotación propia de los planetas

Rotación propia de los planetas

El estudio del movimiento de rotación de los sólidos tiene una aplicación evidente en el campo de la astronomía. Así, los planetas del Sistema Solar pueden considerarse como cuerpos sometidos en esencia a tres tipos combinados de desplazamientos: la rotación propiamente dicha, la precesión o alteración de la inclinación del eje y la nutación o serie de oscilaciones que modifican el movimiento de precesión.

Rotación y traslación

En la observación del movimiento de los cuerpos celestes, se han de distinguir dos tipos combinados de desplazamientos:

  • Traslación del cuerpo (por ejemplo, de la Tierra alrededor del Sol), descrita mediante una ecuación de movimiento del centro de masas del cuerpo celeste:

  • Rotación en torno a un eje interno, que se describe mediante la ecuación de evolución de su momento angular. Como la fuerza gravitatoria ejercida sobre cada partícula es de tipo radial, el momento total con respecto al centro de giro es nulo:

Movimiento angular orbital e intrínseco

Como el momento total del cuerpo celeste con respecto al centro de giro es nulo, su momento angular total será constante. Por sencillez, se suele considerar que el desplazamiento del cuerpo se produce por la combinación de dos movimientos:

  • El del centro de masas del planeta, que engendra el llamado momento angular orbital.
  • El de cada partícula del planeta con respecto al centro de masas, responsable de la componente conocida como momento angular intrínseco, simbolizado por .

Así, el momento angular total del cuerpo se puede expresar como:

El primer término corresponde al momento angular orbital; el segundo, es el momento angular intrínseco. Ahora bien, el momento angular orbital del cuerpo es constante, y también el momento angular total del cuerpo. Por tanto, la componente del momento angular intrínseco se mantiene constante.

La rotación de la Tierra

Si se considera que la Tierra es esférica (lo cual constituye una aproximación ideal), su momento angular intrínseco se puede expresar como:

donde w es la velocidad angular de giro, paralela al eje de rotación, e I, el momento de inercia. Entonces, al ser el momento angular intrínseco y el momento de inercia constantes, la velocidad angular de rotación de la Tierra (y los otros planetas) debe mantenerse constante con respecto a un eje que pasa por su centro.

Pero, como la Tierra no es esférica, sino que forma un esferoide achatado por los polos, el movimiento de rotación en torno al eje no es perfecto, sino que se compone de tres elementos superpuestos:

  • La rotación propiamente dicha.
  • Un movimiento de precesión que hace variar el eje de rotación con el tiempo.
  • Un bamboleo periódico de dicho eje de rotación en un fenómeno que se denomina nutación.

Movimiento de precesión del eje de rotación de la Tierra. La línea de los equinoccios y el plano de la eclíptica forman un ángulo llamado ángulo de la eclíptica igual a 23º27¿.

Precesión de los equinoccios

El movimiento de precesión de los equinoccios fue descrito ya en el siglo II a. C. por el filósofo griego Hiparco de Nicea. En esencia, este movimiento provoca una revolución del eje de giro de la Tierra en un eje perpendicular al plano de la eclíptica (el que forma el movimiento de traslación terrestre). Esta revolución del eje de rotación se completa en 26.000 años.

En términos físicos, la precesión supone que en la dirección perpendicular al momento angular intrínseco de la Tierra (y los restantes planetas) existe un momento no nulo, semejante al de una peonza en movimiento.

La precesión de la Tierra se traduce en una alteración de la posición de los polos celestes con el paso del tiempo. En la imagen se detalla su posición en fechas diferentes, comprendidas entre 2.000 años antes y después de Jesucristo (en la actualidad, el polo Norte celeste coincide aproximadamente con la posición de la estrella Polar).

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