resonancia orbital cuando las órbitas de dos cuerpos tienen períodos cuya razón es una fracción de números enteros simple. Ello significa que se ejercen una influencia gravitatoria regular. El efecto de la resonancia es muy conocido en física. Supongamos una niña que se columpia con un periodo de 2 segundos. Si su padre la empuja a periodos arbitrarios no causará el mismo efecto que si la impulsa cada 2 segundos, pues entonces lo hará de manera eficaz y causando el aumento de la oscilación. A esta intensificación o amplificación de la fuerza que llega a afectar de forma notable a sus movimientos se le conoce con el nombre de resonancia. Considérese que, si el período orbital de un satélite es un múltiplo exacto o una fracción del de otro satélite, el efecto gravitatorio neto de cada satélite sobre el otro será, en resumidas cuentas, un tirón o un empujón aplicado, repetidamente, en el mismo punto del movimiento cíclico. Así se amplifica el efecto.
Esto tiene un doble efecto: en algunos casos estabiliza y en otros desestabiliza las órbitas.
Ejemplos de estabilización
- Júpiter y Saturno tienen los periodos orbitales en una resonancia 5:2. Ello significa que cada 5 vueltas al Sol que da Júpiter, Saturno da 2.
- Plutón y algunos cuerpos más pequeños llamados Plutinos se salvaron de la eyección del sistema solar porque tienen una resonancia 3:2 con Neptuno. Ello significa que cada 2 vueltas en torno al Sol del Plutino, Neptuno da tres vueltas.
- Los asteroides troyanos que ocupan los puntos de Lagrange L4 y L5, y por tanto están en órbitas muy estables, pueden considerarse en resonancia 1:1 con Júpiter.
- La resonancia de Laplace hace que los periodos de los satélites galileanos de Júpiter tengan una relación entre sus períodos orbitales de fracciones simples. Por ejemplo, las lunas de Júpiter Ganímedes, Europa, e Ío están en una resonancia orbital 1:2:4.
- Entre los satélites de Saturno hay 6 cuyos periodos están relacionados:
- Los planetas extrasolares Gliese 876 b y Gliese 876 c están en una resonancia orbital 2:1
- Muchos de los satélites presentan una rotación síncrona; es decir, tardan el mismo tiempo en girar sobre sí mismos que alrededor del planeta. Se dice que están en resonancia 1:1. Esto significa que el satélite presenta al planeta siempre la misma cara. El ejemplo más llamativo es el de la Tierra y la Luna, pero la inmensa mayoría de satélites están en esta situación. Entre ellos todos los grandes satélites de Júpiter y Saturno. La razón es la fuerza de marea que ha parado el giro del satélite respecto a su planeta. Para ello el satélite tiene que ser grande y estar cerca del planeta.
- Por estar cerca del Sol, Mercurio tiene su periodo de rotación que es 2/3 del periodo de traslación alrededor del Sol.
Ejemplos de desestabilización
Huecos Kirkwood
La resonancia de Júpiter es responsable de los huecos de Kirkwood o ausencia de asteroides a determinadas distancias del cinturón de asteroides que guardan una relación conmensurable con el periodo orbital de Júpiter. Los principales huecos se hallan a distancias en que los asteroides tardarían en orbitar 1/3, 2/5, 3/7 y 1/2 de lo que tarda Júpiter.
Anillos de planetas
En los anillos de planetas, y fundamentalmente de los Anillos de Saturno, que es el más denso, cerca de las distancias radiales del planeta a las que las partículas del disco tendrían un período orbital conmensurado con el de uno de los satélites del planeta (1/2, 1/3, 2/5 o en general n/m) la amplificación del efecto gravitatorio del satélite durante largos períodos hace que se pierdan partículas en una banda situada a la distancia radial correspondiente a una resonancia. La explicación estriba en que cada n-órbitas del satélite natural, la partícula del anillo da m-vueltas exactas, por lo que al cabo del tiempo en que el satélite natural da n-vueltas se halla a la mínima distancia de la partícula, causando un tirón gravitacional que hace que las órbitas de las partículas dejen de ser circulares. Y aumenta la probabilidad de que las partículas choquen con sus vecinas menos perturbadas. ¿Qué acontece entonces? Se pierden partículas en una banda situada a la distancia radial correspondiente a una resonancia. La banda suele abarcar una anchura natural de unas decenas de kilómetros.
Ejemplos
El cuerpo principal del sistema de anillos de Saturno incluye, por su proximidad al planeta, los brillantes anillos B y A. Entre ambos está la división de Cassini, de 5.000 kilómetros de ancho. Las partículas de la proximidad del borde exterior del anillo B (borde interior de la División de Cassini) describen órbitas en torno a Saturno en 11h 24m, aproximadamente dos veces por cada órbita completa del satélite Mimas, tres veces por cada órbita completa del satélite Encélado y cuatro veces por cada órbita completa del satélite Tetis. Estas resonancias son las responsables de la división de Cassini.
La resonancia podría explicar también la docena de estrechos huecos en la parte externa del anillo A, que al parecer resultan de resonancias producidas por los satélites coorbitales Jano y Epimeteo y los satélites pastores del anillo F Pandora y Prometeo.
La rotación es uno de los movimientos de la Tierra que consiste en girar sobre su propio eje. La Tierra gira de Oeste a Este. Tomando al Polo Norte como punto de vista, la Tierra gira en sentido antihorario, es decir, de derecha a izquierda. Un giro completo en relación a una estrella fija dura 23 horas, 56 minutos y 4 segundos. Este movimiento se hace patente con el péndulo de Foucault cuya masa considerable se suspende de un punto a gran altura para independizar su movimiento del propio movimiento de rotación terrestre, es decir, del suelo y del techo de donde se suspende.
A lo largo de millones de años la rotación se ha ralentizado de forma significativa por interacciones gravitacionales con la Luna (efecto marea), además de que vivimos en un universo en continua expansión (que pareciera corroborar la teoría del Big Bang). Sin embargo, algunos acontecimientos de grandes proporciones, como el terremoto del Océano Índico de 2004 han acelerado la rotación en 3 microsegundos.1 El ajuste postglacial, en marcha desde la última edad de hielo, está cambiando la distribución de la masa de la Tierra y, por consiguiente, modificando el momento de inercia y, a causa de la ley de conservación del momento angular, también el período de rotación.2
La medición del día terrestre toma en cuenta el valor exacto del movimiento de rotación. Como ese valor se hace cada vez más corto, se hace necesario ajustar periódicamente la medida del tiempo con un reloj atómico que es de gran precisión y no depende de la velocidad de rotación. Como resulta obvio, no se puede ajustar la duración del movimiento de rotación terrestre al reloj atómico (que, como hemos dicho, no depende de la duración de esa rotación) sino al contrario: cuando la hora marcada por un reloj atómico marca un segundo más que el movimiento de rotación terrestre como ha sucedido aliniciarse el año 2017, se suprime dicho segundo en la medición precisa del movimiento de rotación terrestre. En cualquier caso, esta exagerada precisión que ahora tenemos de la rotación terrestre tiene poco que ver e lo que se refiere a las consecuencias de la misma.
Animación que muestra el movimiento de la Tierra.
Consecuencias de la rotación terrestre
Sucesión del día y de la noche
Siendo la Tierra un cuerpo esférico, cualquier punto de su superficie pasará diariamente de la iluminación a la oscuridad, es decir, del día a la noche, excepción hecha de las zonas polares, donde la inclinación del eje terrestre modifica esta idea (seis meses de insolación y seis meses de oscuridad). Esta consecuencia es muy importante y regula la vida cotidiana de los animales, las plantas y, especialmente, de los seres humanos.
A su vez, la sucesión del día y de la noche determina la exposición diaria de la superficie terrestre a la radiación solar y a una serie de procesos de compensación en las partes sólida, líquida y gaseosa de nuestro planeta que suavizan en gran medida los valores extremos a que daría lugar una exposición directa a dicha radiación. La atmósfera y, sobre todo, la hidrosfera, absorben gran cantidad de calor durante el día y lo ceden durante la noche permitiendo, en consecuencia, la vida sobre la Tierra. Y sobre la distinta absorción de la radiación solar por parte de la litósfera e hidrósfera terrestres, puede consultarse el artículo sobre la diatermancia
Abultamiento ecuatorial y achatamiento polar
La rotación terrestre crea una fuerza centrífuga.
Dirección de los vientos y de las corrientes marinas
Activación del campo magnético
El movimiento de rotación de la Tierra permite la producción de un campo magnético general y potente, ya que las masas internas también se mueven, pero a diferentes velocidades.
Una porción fluida (núcleo exterior líquido) circula sobre un núcleo sólido interno (metálico) produciendo fricciones y por ello electricidad, generándose un importante campo magnético que protege a la Tierra del viento solar.
Efecto Coriolis
En lo que respecta al planeta Tierra, el efecto de Coriolis es un efecto tridimensional e inercial que sufren los objetos en movimiento y las grandes masas fluidas de la superficie terrestre (atmósfera e hidrósfera) en sus desplazamientos, movimientos que también se pueden definir como respuestas inerciales y tridimensionales al movimiento de rotación terrestre.
La mejor forma de comprender los efectos del movimiento de rotación terrestre es mediante la observación del péndulo de Foucault cuyas oscilaciones no solo comprueban el movimiento de rotación terrestre, sino la forma como se produce este movimiento.
rotación síncrona o sincrónica ocurre cuando la velocidad de rotación de un cuerpo coincide con su velocidad de traslación orbital en forma tal que siempre se mantiene el mismo hemisferio apuntando al cuerpo al cual orbita.
El ejemplo más conocido de este efecto es el de la Luna, que siempre apunta la misma cara hacia la Tierra.
Esta sincronía se alcanza de forma natural debido a un proceso conocido como acoplamiento de marea. De hecho, muchos de los satélites naturales del sistema solar están en rotación síncrona en torno a sus planetas.
Esta sincronía se alcanza de forma natural debido a un proceso conocido como acoplamiento de marea. De hecho, muchos de los satélites naturales del sistema solar están en rotación síncrona en torno a sus planetas.
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