Tema 4. La Tierra y sus movimientos

 

1. Estructura de la Tierra
2. Coordenadas geográficas y husos horarios.
3. Movimientos de la Tierra
    3.1. Rotación de la Tierra. El día y la noche.
    3.2. Traslación de la Tierra. Las estaciones
4. La Luna
      4.1 Las fases de la Luna
      4.2 Los eclipses
      4.3. Mareas
6. Esfericidad de la Tierra. Ciencia y pseudociencia.
7. Soluciones alas actividades de las últimas páginas del libro.

1. Estructura externa de la Tierra

Atmósfera . Es la parte gaseosa que envuelve la Tierra. Es difícil determinar su espesor, pero aproximadamente es de 10000 km .

Hidrosfera . Es la parte de agua de la Tierra. Gracias al agua, nuestro planeta es especial y posibilita la existencia de vida.

• Litosfera. Es la parte sólida más externa del planeta. Una parte está debajo de los océanos y otra emerge, formando los continentes y las islas.

Biosfera . Es el conjunto de todos los seres vivos de la Tierra. Los seres vivos habitan en los océanos, lagos y ríos, en la tierra firme y en la parte inferior de la atmósfera, en donde es posible la vida.



Figura 1 . Extructura de la Tierra: Atmosfera, Hidrosfera y Litosfera


Figura 2 . Extructura de la atmósfera

2. Coordenadas geográficas.

La Tierra tiene forma esférica, aunque ligeramente achatada por los polos.Para localizar cualquier punto de la superficie terrestre se trazan unas líneas imaginarias que sirven de referencia. Estas líneas son:

Paralelos . Son las circunferencias que cortan perpendicularmente el eje de rotación.

El Ecuador es el paralelo 0º, que divide la Tierra en dos mitades iguales llamadas hemisferios, uno al Norte y otro al Sur.

Meridianos . Son todas las semicircunferencias que se unen por los polos. El meridiano de Greenwich es el meridiano 0º y se utilliza como referencia.

Para localizar cualquier punto de la superficie terrestre, tenemos que basarnos en las coordenadas geográficas, latitud y longitud :

•  Latitud. Es la distancia que existe entre un punto cualquiera y el Ecuador. La latitud puede ser norte o sur . Cada paralelo tiene diez grados, así que es fácil calcular la latitud aproximada de un punto.

•  Longitud . Es la distancia que existe entre un punto cualquiera y el meridiano de Greenwich. La longitud puede ser este y oeste.


Figura 3 Latitud y Longitud
Figura 3-bis. Ángulos de medida de la longitud y la latitud. La posición del punto rojo es: 40º latitud Norte, 50º longitud Oeste.

 

3.Movimientos de la Tierra.

La Tierra realiza dso movimiento importantes: el giro sobre sí misma, o rotación, la traslación alrededor del Sol.

3.1. Rotación de La Tierra. El día y la noche.

En la rotación , la Tierra realiza un giro de Oeste a Este alrededor de un eje que apunta a la Estrella Polar. Este eje de rotación no es perpendicular al plano de la eclíptica ( está inclinado 23° 27').
La Tierra tarda en completar un giro, aproximadamente, 24 horas.

Importante: El movimiento de rotación de la Tierra sobre su eje es el causante de la sucesión de los días y las noches.

Aparentemente es el Sol el que se mueve, saliendo por el Este y ocultándose por el Oeste.

The pendulum of Foucault, of the name of the French physicist Jean Bernard Leon Foucault, is an experiment conceived to show the rotation of the Earth, the first demonstration goes back to 1851, the pendulum being attached to the ceiling of the Pantheon of Paris.

http://www.galerie.roi-president.com/


Figura 4. Pendulo de Faucoult, en "El Phanteon", París.

La distancia que hay entre el Sol y la Tierra es tan grande (150 millones de kilómetros) que cuando los rayos del Sol llegan a la Tierra llegan prácticamente paralelos. Como además el eje de rotación de la Tierra está inclinado, la mitad del globo terrestre queda iluminado por los rayos del Sol y en dicha mitad será de día, mientras que la otra mitad quedará a oscuras y será de noche.

Importante : Al estar el eje inclinado, la duración del día y de la noche depende de la posición en la que estemos sobre la superficie de la Tierra.

En el Ecuador siempre hay 12 horas de día y 12 horas de noche.


Figura 5. Duración del día y la noche. 21 de diciembre

La precesión de los equinocios.

Este fenómeno consiste en un lento movimiento parecido al de una peonza. Ocurre que en un ciclo de aproximadamente unos 26 000 años, el eje de rotación de la Tierra va describiendo una figura cónica alrededor de una recta perpendicular al plano de la eclíptica. Así, hace unos 16000 años, el eje terrestre no apuntaba hacia la Estrella Polar sino hacia la estrella Vega.


Precesión del eje terrestre.


Vídeo 1. Precesión de los equinocios.

 

3.1.1. Los husos horarios

El tiempo se puede medir por la posición del Sol sobre el horizonte. Pero la hora que marcan los relojes y la  hora solar no coinciden, ya que la hora oficial siempre va adelantada respecto  a la hora solar: una hora en invierno y dos en verano.  De este modo, en invierno, el mediodía solar se produce sobre las 13:00 horas de reloj y en verano sobre las 14:00 horas.

Es mediodía solar cuando el Sol pasa por el sur del horizonte. Debido al  movimiento de rotación terrestre, el Sol se desplaza aparentemente en el cielo de Este a Oeste, y el mediodía solar en cada punto del planeta se produce en un  instante diferente.

Para saber qué hora es en cualquier parte del mundo se utilizan los husos horarios.

Como la Tierra tarda 24 horas en realizar un giro de 360° en el sentido contrario a las agujas de un reloj, cada hora girará 15°.  La Tierrase divide  en 24 husos horarios, cada uno correspondiente a 15 grados de longitud, y todos los puntos que se encuentren en el mismo Uso horario tendrán la misma hora.

El meridiano de referencia es el de Greenwich. Si se quiere conocer la hora en un país,  bastará con sumar -si el país se encuentra al este de Greenwich- o restar -si está a la izquierda- una hora por cada uso horario de diferencia.

mapa de horarios en wikipedia
Figura 6. Husos horarios

3.2. Traslación de la Tierra. Las estaciones del año.

La Tierra realiza un movimiento de traslación alrededor del Sol que dura un año , exactamente, 365 días y 6 horas; cada cuatro años se acumula un día, dando lugar a los años bisiestos. 2012 será bisiesto.

Este movimiento de la describe una órbita elíptica . Como el Sol no se encuentra en el centro de esa órbita, la distancia entre el Sol y la Tie rra varía a lo largo del año. El punto más cercano al Sol se denomina perihelio y el más alejado, afelio.

Importante: La traslación de la Tierra junto a la inclinación del eje de rotación, hace que los días no reciban la misma cantidad de luz y se originen las estaciones.

Los rayos solares llegan a cada hemisferio con distinta inclinación según la época del año. Es verano en el hemisferio norte cuando dicho hemisferio está inclinado hacia el Sol. Hace más calor porque hay más horas de Sol y los rayos llegan más verticales a la superficie.

La estación en la que nos encontramos no depende de la proximidad del Sol sino de la inclinación de los rayos solares.


Figura 7. Estaciones del año.
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/1eso/1.htm

El movimiento de traslación de la Tierra permite distinguir cuatro momentos importantes a lo largo de un año:

  • Solsticio de invierno. Se produce aproximadamente el 21 de diciembre. El hemisferio norte está menos iluminado; los días duran menos que las noches.
  • Equinoccio de primavera, que tiene lugar aproximadamente el 21 de marzo, y equinoccio de otoño, el 21 de septiembre. La duración del día y la noche es la misma.
  • Solsticio de verano. El 21 de junio el hemisferio norte está inclinado hacia el Sol. Es el día más largo y la noche más corta.

http://almez.pntic.mec.es/~jmac0005/ESO_Geo/TIERRA/Html/Movimientos_c.htm

Las estaciones se corresponden con las sucesivas alturas que alcanza el Sol sobre el horizonte en su movimiento anual. En verano, el Sol pasa más alto sobre el horizonte y las temperaturas son más altas; por el contrario, en invierno el Sol pasa más bajo y las temperaturas son más frías.

La altura máxima que alcanzará el Sol en el cielo en cualquier punto de la Tierra dependerá de su latitud y de la época del año:


Figura 8. Recorrido del Sol según las estaciones del año

Solsticios de verano e invierno

Veamos qué ocurre en las distintas zonas de la Tierra en el solsticio de verano:

Los puntos de la Tierra que están por encima del círculo P siempre tendrán Sol, con lo cual será de día durante las 24 horas. El círculo P es el Círculo Polar Ártico. Indica la latitud a partir de la cual durante el solsticio de verano el Sol no se pone en todo el día.
Los puntos por debajo del círculo P' nunca tendrán Sol, con lo cual siempre será de noche. Al círculo P' se le denomina Círculo Polar Antártico.

En el Solsticio de invierno ocurre lo contrario, no se pone el sol al sur del Círculo Polar Antártico, y no saldrá al norte del Círculo Polar Ártico.

Equinocios de primavera y de verano.

Los días del equinocio de primavera y el equinocio de invierno, los rayos solares caen perpendiculares al Ecuador. Los dos hemisferios están iluminados por igual. los días duran lo mismo que las noches: 12 horas de día y 12 horas de noche.


Figura 9. Día y noche en los círculos polares


Vídeo 2. Explicación de las estaciones. Obtenido de Youtube. Pincha para verlo completo.


Vídeo 3. Altura del Sol en las diferentes estaciones. Obtenido de "El cielo del mes de Marzo de 2014" Youtube. Pincha para verlo completo.

 

4. La Luna

La Luna es el único satélite natural de la Tierra. Al no tener atmósfera, su relieve se mantiene prácticamente intacto desde que se for­mó, ya que no ha sufrido erosión alguna. Su superficie está llena de cráteres porque en sus orígenes sufrió el impacto de meteoritos.

Tiene dos movimientos, uno de rotación alrededor de su eje, y otro de traslación alrededor de la Tierra. En los dos movimientos tarda el mismo tiempo, aproximadamente 28 días. (Rotación capturada).

http://es.wikipedia.org/wiki/Luna#Movimiento_de_traslaci.C3.B3n_lunar

4.1 Las fases de la Luna

La Luna presenta cuatro fases:

•  Luna llena o plenilunio . Desde la Tierra se ve toda la cara iluminada, como un disco brillante.

•  Cuartos creciente y menguante . Solo se ve la mitad de la cara iluminada, un cuarto de Luna.

•  Luna nueva . No vemos la cara iluminada y, por tanto, es como si no hubiese Luna.

La Luna siempre nos presenta la misma cara. Conocemos la otra cara porque los satélites y los astronautas han hecho fotografías de ella. Cuando la Luna está en conjunción, se encuentra en la fase conocida como Luna nueva (1), en la que su lado oscuro mira directamente hacia la Tierra, por lo cual debería resultar invisible. A pesar de esto, es posible observar el disco lunar a causa de la luz solar que la Tierra refleja sobre él; este fenómeno suele denominarse "luz cenicienta".

Durante los días que siguen a la Luna nueva, se suceden fases crecientes (2) en las que el porcentaje iluminado de la cara visible de la Luna aumenta progresivamente, hasta llegar a la fase conocida como cuarto creciente (3) , en la cual puede verse la mitad del hemisferio lunar iluminado.

Las fases crecientes continúan aumentando (4) hasta que una semana más tarde la Tierra se encuentra entre la Luna y el Sol, lo que permite que desde nuestro planeta pueda verse la totalidad del hemisferio lunar iluminado. Esta fase se denomina Luna llena (5) .


Figura 10. Fases de la luna

Durante los días que siguen a la Luna llena, se suceden fases menguantes (6) en las que el porcentaje iluminado de la cara visible de la Luna disminuye progresivamente, hasta llegar a la fase conocida como cuarto menguante (7) , en la cual nuevamente puede verse la mitad del hemisferio lunar iluminado.

Las fases menguantes continúan aumentando (8) hasta que una semana más tarde la Luna se encuentra nuevamente entre la Tierra y el Sol, entrando una vez más en la fase de Luna nueva (1).

4.2 Los eclipses

Definición: Un eclipse es la desaparición total o parcial de algún astro porque otro objeto se interpone entre ellos.

Eclipse de Sol : Se produce cuando la luna se interpone entre la Tierra y el Sol y la luz del Sol no llega a alguna pequeña parte de la Tierra.

Eclipse de Luna : Se produce cuando la Luna entra en la sombra que proyecta la Tierra en el Espacio y no le da la luz del Sol.

Para más información visita la página de ampliación.

Ampliación de los eclipses

http://www.astrosafor.net/Huygens/2005/56/Eclipsesexplicacion.htm


Figura 11. Eclipse total de sol

Vídeo 3. Fases de la Luna y eclipses.

 

 

Inclinación de la órbita lunar.

Al estar la órbita lunar inclinada unos 5° con respecto al plano de la eclíptica, solo en determinadas ocasiones los tres astros, el Sol, la Tierra y la Luna se alinean de modo perfecto. Por ello, los eclipses no se suelen dar tan fácilmente.

Según la cantidad de superficie solar que quede oculta, hablamos de eclipse parcial, cuando solo se oculta una parte del disco solar; eclip­se total, cuando desaparece todo el disco solar, y eclipse anular, cuando queda al descubierto una especie de anillo solar.

Observa el esquema. Muestra que los dos períodos en los que el fenómeno del eclipse afecta más a un satélite se encuentran próximos a los equinoccios de primavera y otoño, zona de las flechas rojas  :
* del 27 de Febrero al 12 de Abril,
* del 31 de Agosto al 16 de Octubre.


Figura 12. ¿Por qué no hay eclipses todos los meses?

4.3. Mareas

La Luna ejerce una fuerza de atracción sobre la Tierra , como explicó Newton. Esta fuerza se nota más en los océanos que en el con­tinente, por ser el agua mucho más deformable.

Definición: Las mareas son subidas y bajadas del nivel del mar por efecto de la luna y, en menor medida, del Sol.

Diariamente, en las costas del planeta se producen dos mareas altas o pleamar y dos mareas bajas o bajamar . La amplitud de las mareas depende de la posición de la Luna y el Sol.

Cuando el Sol, la Luna y la Tierra están alineados, la Luna detrás de la Tierra o entre el Sol y la Tierra, la variación del nivel de mar es máxima, porque las fuerzas del Sol y la Luna se unen, dando lugar a las mareas vivas , y cuando están formando 90°, la variación es mínima, originando las mareas muertas.

Visita la página:

http://fresno.pntic.mec.es/msap0005/2eso/2ESO-anterior/tema_7.htm#5.4


Figura 10. Mareas vivas

Figura 13. Mareas muertas


Figura 13.1. Otro esquema de las mareas.


Figura 13.2. Playa del Sardinero en marea baja.

Figura 13.3. La misma playa en marea alta.


Vídeo 1. Influencia de la luna en las mareas.

Vídeo 2. Influencia de la luna en la estabilidad del eje de rotación terretre.

Si no has comprendido algo o quieres verlo más detalladamente puedes ver el documental "Los Secretos de la Luna"

6. Esfericidad de la Tierra. Ciencia y pseudociencia.

Durante mucho tiempo han prevalecido creencias que se han basado en suposiciones hechas por el ser humano sin ningún rigor científico, como la creencia de que la Tierra era plana o que estaba sostenida por elefantes que a su vez se posaban sobre caparazones de tortugas. Actualmente nadie duda de la esfericidad de la Tierra. Existen nume­rosas pruebas que nos lo demuestran, como por ejemplo:

•  En los eclipses de Luna, la sombra de la Tierra es curva.

•  Al viajar hacia el norte, las estrellas aparecen más arriba y se muestran otras nuevas.

•  Cuando un barco navega, al perderse en el horizonte lo último en desaparecer es el mástil.

La astrología es una creencia muy antigua que no se basa en el mé­todo científico para hacer sus deducciones. Supone que la posición de los astros en el momento de nuestro nacimiento tiene influencia en nuestras vidas.

Sin embargo, la división de la eclíptica en doce partes iguales, en las que se basa el Zodiaco, es algo arbitrario que se hizo en el pasado y en donde no se tuvo en cuenta la precesión de los equinocios.

Este fenómeno consiste en un lento movimiento parecido al de una peonza. Ocurre que en un ciclo de aproximadamente unos 26 000 años, el eje de rotación de la Tierra va describiendo una figura cónica alrededor de una recta perpendicular al plano de la eclíptica. Así, hace unos 16000 años, el eje terrestre no apuntaba hacia la Estrella Polar sino hacia la estrella Vega.

Este hecho hace que los signos del Zodiaco estén desplazados de su posición original. La astrología no tiene en cuenta este fenómeno, con lo cual una persona nacida el 17 de agosto tiene como signo Leo, igual que hace 2000 años, a pesar de que el Sol en esa fecha está en la constelación de Cáncer.


Figura 14. Eclipse de luna, la sombra de la Tierra se ve redondeada. Julio-2011


Figura 15. Precesión del eje terrestre.