Curiosidades sobre los astros, propuestas de observaciones sencillas, aspectos cotidianos pero poco conocidos, todo ello con un enfoque didáctico.

domingo, 24 de junio de 2018

¿El día más largo ... de la historia de la Tierra?

Tomado de http://cadenaser.com/ser/2018/06/21/ciencia/1529570848_381322.html , donde puede leerse el artículo

Pues va a ser que no.

Hace un par de días me pasaron este curioso artículo para pedirme mi opinión sobre su veracidad.
Bajo mi punto de vista es correcto en cuanto a las explicaciones y razonamientos, pero no en la conclusión que da título al artículo.

Frecuentemente suelen aparecer titulares como este, exagerados, que hacen referencia a algún aspecto sin apenas relevancia (las diferencias son del orden de diezmilésimas de segundo) pero que el titulo le hace parecer algo importante.
Posiblemente yo también lo habré hecho más de una vez y habré realzado demasiado algún detalle para llamar la atención, pero es que en este caso en mi opinión el titular no es cierto.
Sin ir muy lejos, el día del solsticio de verano (el 21 de junio) del pasado 2017 fue más largo que este año.

Parece que el autor es alguien de prestigio (El geocientífico de la Universidad de Wisconsin Stephen Meyers), y los medios que lo han recogido, (en este caso la página de Ciencia y Tecnología de la cadena Ser) también. Pero, sintiéndolo mucho, no estoy de acuerdo.

El razonamiento que ahí se hace, se basa en que la rotación de la Tierra se va ralentizando debido a la acción de las mareas, y si nuestro planeta gira más despacio, el día (día más noche) será más largo. Por ello en cada fecha la duración tanto del día como de la noche aumentan, y también en el solsticio de verano, que siendo el día más largo del año, lo sería cada vez más. En principio de acuerdo, todo correcto. Pero de ahí no se puede concluir que el de este año haya sido el más largo porque hay otros factores.

La diferencia en la duración de la rotación de un año a otro debido a las mareas es tan pequeña, (tal como se cita en la noticia cada día sería menos de 0.00002 segundos más largo que la misma fecha del año anterior), que otras variaciones debido a otras causas influyen mucho más en la duración del día.

Curiosamente, y aunque parezca que en este tema no tenga nada que ver, una de estas causas es la fase de la Luna el día del solsticio, que motivó que el pasado año 2017 el 21 de junio fuese algo más largo que este año, en contra de lo que afirma el artículo.




El motivo está en que en la duración del día influye no solo la rotación sino también la traslación, y que la Tierra se mueve a veces más rápido en su órbita y a veces más lento porque va oscilando en torno a su baricentro o centro de masas del sistema Tierra-Luna.
Como las explicaciones son bastante técnicas las pongo en el anexo.

Pero antes, conviene insistir en dos aspectos:

1- La palabra “día” tiene dos acepciones: día más noche, tiempo que pasa desde que el Sol atraviesa un meridiano hasta que lo hace la vez siguiente (digamos que 24 horas, aunque puede variar ligeramente), y por otro lado el día frente a la noche (variable según la estación). Esto lo expliqué en la primera parte del post "22 de diciembre ¿el día más largo?

En el artículo de cadenaser.com se considera la primera, pero la conclusión lleva a la segunda. No hay problema, y en el anexo haré lo mismo porque cuanto más larga sea la duración del día completo (día+noche), más largo será el tiempo del Sol sobre el horizonte si consideramos la misma fecha (día y mes) y no cambiamos de latitud.

2- Reiterar que la idea general del artículo de cadenaser.com es correcta y con el paso del tiempo la duración de los días va aumentando y con ello el día del solsticio. Pero es un proceso muy lento. Tan lento que hay otros factores que pueden tener mayor efecto en este tema, aumentando o disminuyendo la mencionada duración.
A largo plazo, si. Dentro de millones de años cualquier día del solsticio será más largo que los de ahora, pero el de 2018 no ha sido más largo que todos los de años anteriores.


Además de las razones indicadas para la modificación de la duración del día, hay otras:

a)- La duración del día depende no solo de la rotación sino también de la traslación y esto es una de las causas de la ecuación del tiempo, tal como se explica en el anexo del post citado antes
Con una duración fija de la rotación, el día se hace más largo cuanto más rápida es la traslación.

Debido a la precesión de los equinoccios la Tierra en el momento del solsticio de verano se está alejando del afelio y por eso su traslación se acelera: por este motivo actualmente el día del solsticio de verano es cada vez más largo.
Este dato iría aumentando también la duración del día y con ello de las horas de sol del solsticio, y reforzaría el titular de la noticia. Pero esto también ocurre a un ritmo muy muy lento.

b)- Causas del segundo intercalar.
Debido a terremotos o fenómenos atmosféricas la rotación de la Tierra varía ligeramente y se ralentiza. Para compensar estas diferencias de la posición teórica y la real cuando es necesario se añade un segundo al final o en medio del año, el llamado segundo intercalar. Estos cambios son imprevisibles en detalle, no son acumulativos y en los años en que se han considerado (desde 1972) los más evidentes han sido del orden de 0.003 segundos en cada día, entre los años 1972 y 1979, siendo ahora la tendencia mucho menor.

Variaciones en la duración de la rotación terrestre y segundos intercalares (cuando se produce una caída en vertical). Tomado de Wikipedia.

Es decir, que en los citados años los días fueron aproximadamente 0.003 segundo más largos. Teniendo en cuenta que por el efecto marea eran 0.00002 segundos, está claro que en los mencionados años la duración del día en el solsticio fue mayor que este año 2018, en contra de lo que dice la noticia.

c- La influencia gravitatoria de otros planetas
Esto también produce unas variaciones del movimiento terrestre tanto en su itinerario (órbita) como en su velocidad. Pero estas variaciones son mínimas e inferiores a las originadas por otras causas.

d- La posición de la Luna
Aunque se dice que la Luna gira alrededor de la Tierra, en realidad ambos astros giran alrededor del centro de masas del sistema, o baricentro, que aunque está situado en el interior de la Tierra (a 1700 km bajo la superficie) en realidad nuestro planeta está moviéndose alrededor de ese punto y para determinar su posición exacta hay que tenerlo en cuenta.

Todos los cálculos de la posición de la Tierra sobre su órbita, utilizando las leyes de Kepler, en realidad darán como resultado la posición del baricentro, y para determinar exactamente la posición de la Tierra habrá que tener en cuenta la posición del planeta respecto al baricentro, y eso lo determina la posición de la Luna que está relacionada con la fase.

Si por ejemplo la luna está detrás de la Tierra en su camino alrededor del Sol (corresponde al  cuarto creciente) la Tierra está delante del baricentro, como se puede apreciar en las posiciones 1 y 5 del siguiente gráfico

Según la posición de la Luna (según su fase) la Tierra avanzará más despacio o más deprisa en su camino alrededor del Sol como se puede apreciar en el siguiente esquema que no está a escala
 
Posiciones de la Tierra, la Luna y el centro de masas (círculitos blancos) en las distintas fases:
1 y 5 cuarto creciente, 2 luna llena, 3 cuarto menguante, 4 luna nueva.


Por ejemplo los días próximos a la luna nueva (posición 4), el movimiento relativo de la Luna respecto al baricentro es hacia atrás (flechas rojas) y la Tierra se moverá hacia adelante.

Esto también se aprecia porque el movimiento real de la Tierra en su órbita desde el cuarto menguante hasta el creciente es mayor que la media, que sigue el baricentro (puntos blancos)
Este movimiento del planeta al añadirlo al de traslación, dará un movimiento más rápido de lo habitual. Por lo tanto el día será más largo.

La diferencia en días de luna nueva respecto a otros de fase creciente o menguante es del orden de 0.06 segundos, que puede calcularse teniendo en cuenta la posición del baricentro:


Tomando un intervalo amplio alrededor de la luna nueva, por ejemplo desde el cuarto menguante (posición 1 del siguiente gráfico) al creciente (3), como el baricentro está situado a unos 4700 km del centro de la Tierra, del punto 1 al punto 3, la Tierra (su centro) ha recorrido en el mismo tiempo (unos 15 días)  9400 km (2  x 4700). más que el baricentro, cada día unos 637 km más, aunque no todos los días igual.


Teniendo en cuenta que la longitud de la órbita terrestre es aproximadamente 940 millones de km (149.6 x 2 PI) y en ese recorrido se aumentaría un día (86400 segundos), en 637km aumentará 0.059 segundos.

Este aumento en la duración del día, de unos 0.06 segundos, que se produce en fechas próximas a la luna nueva, es mucho mayor que la originada por las otras causas, y por ejemplo en 2017 que en el solsticio estaba a menos de 3 días de la luna nueva, el día fue más largo que en 2018 que estaba creciente. En una latitud intermedia del hemisferio norte aproximadamente 0.04 segundos el día y 0.02 la noche.

Es decir que, volviendo al título, el día del solsticio de 2018 no ha sido el más largo de la historia porque el de 2017 lo fue aún más.
Estoy totalmente seguro de que no notaste esta diferencia y el 21 de junio del año pasado no se te hizo más largo que el de éste, pero las cosas, como son.

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