viernes, 25 de septiembre de 2015

Navegando sobre el lomo de una ballena, cabalgando sobre un giróscopo

Sistema Solar

Suelen ser frecuentes las noticias que con posterioridad a la ocurrencia de un gran terremoto, nos informan de que el seísmo generó una pequeña inclinación del eje terrestre y un cambio de décimas de milisegundo en la duración del día (1).

Y así es, pero los acelerones y frenazos de la velocidad angular de la Tierra no son tan excepcionales. Son cotidianos y cíclicos, en grandísima medida son predecibles y se producen dentro de una tendencia general descendente, ya que la Tierra se va frenando gradualmente. La causa de los sucesivos acelerones y frenazos son las mareas (terrestres y oceánicas).


Variación de la longitud del día (LOD), variación en la velocidad angular terrestre y "Nivel Sísmico"

A su vez nuestra Luna se aleja, haciendo que la amplitud de las mareas sea cada vez menor, proceso que previsiblemente seguirá modificando la dinámica litosférica.

Aunque no de la forma como se explica habitualmente, las mareas, como sabrán, son consecuencia de la interacción gravitatoria entre nuestro planeta, el Sol y la Luna.

La Tierra se va frenando por el efecto de marea, con origen en la interacción gravitatoria entre la Tierra, la Luna y el Sol, que genera múltiples momentos de fuerza en las masas de la Tierra, y por la poderosa y diversa interacción entre las diferentes clases de mareas, terrestres, oceánicas y también las atmosféricas.
Esta misma interacción es la que dispara los terremotos en las áreas de convergencia litosférica, sobre todo en subducción (Wadati-Benioff).

Pero si bien la Luna produce exclusivamente efectos de marea debidos a su gravedad, los efectos de marea generados por el Sol no son debidos solo a su gravedad, sino también a su radiación.
La radiación electromagnética, o su ausencia (por la noche) redistribuye la masa atmosférica y modifica su composición química. Siendo el motor del tiempo atmosférico, afectando también a la dinámica litosférica de forma indirecta (las nubes "pesan" una barbaridad).

Y así es, como se ve en el siguiente gráfico, International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) mide esas diferencias.
Se sabe desde hace años que las diferencias de presión atmosférica, el viento (aire en movimiento) también genera esos mismos efectos. La correlación es de un 98%, según el International Earth Rotation and Reference Systems Service.
relación entre la presión y el viento con la duración del día (IERS)
NASA, en un artículo publicado en el año 2003 lo explicaba muy sencillamente.

Y ¿los planetas del Sistema Solar provocan también mareas en la Tierra?
Sí, pero son insignificantes.

La atracción gravitatoria del Sol para 1 kg de masa en el centro de la Tierra, a la distancia ds (centros de masas) es:

as = G Ms / ds 2 = 0,00592524 Newton

A mayor distancia, el mismo kg de masa en el lado opuesto de la Tierra (un radio más lejos del centro de la Tierra) es de un valor de Das más pequeña que as . En el mismo lado (a menor distancia del Sol) es de un valor de Das más grande que as . Por eso las mareas teóricas se producen en un punto y en las antípodas del mismo punto.

Das = (2 G Ms R) / ds 3 = 0,0000005046751877 Newton

Tirón diferencial

as = Fuerza atracción del Sol
Das = Diferencia de fuerza de atracción del Sol (tirón diferencial)
G = Constante de gravitación universal = 6.67384 x 10-11
R = Radio de la Tierra = 6.37 x 106 m
Ms = Masa solar = 1,98697929885044 x 1030
ds = Distancia media solar 1.496 x 1011 m

Si sustituye en la ecuación anterior, la masa del Sol y la distancia, por la de cualquier planeta, los decimales serán tantos en su calculadora que no verá más que ceros.

Sin embargo hay autores (2) que afirman, que las alineaciones planetarias influyen en la dinámica litosférica. (Relacionando los ciclos del Sol con la órbita de Júpiter).
Otros las relacionan con las fases de manchas (3) y eyecciones de plasma solar. Aunque las estadísticas no son concluyentes, probablemente esa relación con el Sol pudiera ser la clave.
Porque si bien el incremento de gravedad durante las alineaciones planetarias es despreciable, quizás no lo sean tanto los cambios en la atmósfera “reflejados” por el Sol, inducidos por esos eventos (alineaciones, manchas y eyecciones) si así se demostrase (recuerden que las nubes pesaban una barbaridad y siguen pesando).

Pero entonces ¿Cuál es el mecanismo?

¿Por qué los terremotos aceleran la velocidad de rotación de la Tierra? ¿Por qué inclinan el eje de rotación de nuestro planeta?

Pues muy sencillo...
Primero, los momentos de fuerza de las mareas frenan la rotación de la tierra gradual y cíclicamente.
Segundo, las variaciones de fricción interplaca, por interacción de mareas, disparan los terremotos.
Tercero, aceleran nuestro planeta (el único que tenemos y tendremos) por caída de masa hacia el centro del planeta.
Cuarto, inclinan el eje de la Tierra, en función de la latitud más o menos extrema (45º) donde se estén produciendo los momentos de fuerza.

Las mareas afectan de tal manera a las placas tectónicas, que estas se comportan como jinetes cabalgando a lomos de un giróscopo (La Tierra) condicionando su velocidad angular (ω) y la orientación de su eje.

Length of day corrected from zonal tides effects


(1)
http://www.nature.com/news/2004/041229/full/news041229-6.html
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/earth-20100301.html
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/japanquake/earth20110314.html

(2)
The Influence of Planetary Bodies on Earthtides and Earthquakes (Frank Glasby)

(3)
Estadística de manchas solares y terremotos en Chile (Virginia Mabel Silbergleit y Patricia Alejandra Larocca)

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