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

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Sistema Solar

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

Pero los acelerones y frenazos de la velocidad angular de la Tierra no son excepcionales. Son cotidianos y cíclicos, en gran medida son predecibles y se producen dentro de una tendencia general descendente, ya que la Tierra se va frenando gradualmente (2). La causa que subyace tras los sucesivos acelerones y frenazos en la rotación terrestre está el efecto de marea (mareas terrestres y oceánicas).
En los últimos 60 años se observa una tendencia acelerante en la rotación.

¿Pero en qué quedamos? preguntarás ¿La Tierra se está acelerando o frenando? ¿Son ahora los días más cortos o más largos que hace años?

Los días son más largos ahora que en la época de los dinosaurios, porque las mareas generan la dinámica en las masas terrestres que tiende a alargar la duración del día, frenando nuestra rotación.

Por ejemplo, en el Cámbrico la duración del día no era de 24 horas como actualmente, sino que duraba menos de 21 horas, es decir, los días en "la era de los trilobites" (3) eran más cortos aún que en la de los dinosaurios en el Cretácico, vemos por tanto que la tendencia general de la duración del día ha ido creciendo (la velocidad de rotación a ido frenando).
Sobre esto no parece haber discusión posible. Esto se sabe. Como también se sabe que en las últimas décadas, la tendencia es contraria, estamos acelerando (ver gráfico anterior, "length of day"). El debate consiste ahora en averiguar las causas.

La principal causa puede ser la fase de calentamiento actual (denominada de forma sensacionalista "calentamiento global") que derrite glaciares y hielo alpino, con el consiguiente desplazamiento del centro de gravedad de estas masas de agua hacia el mar... Y como el mar está más cerca del centro de la Tierra que el Everest pues la Tierra está puntualmente acelerando, es decir, un efecto parecido al de una patinadora que recoge sus brazos provocando un giro más rápido.
En el gráfico anterior se muestra la aceleración desde que hay buenos registros (datos del Observatorio de París) (2).

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 (sólidas y oceánicas) como sabrás, son consecuencia de la interacción gravitatoria entre nuestro planeta, el Sol y la Luna.

La Tierra se va frenando (aunque en los últimos 60 años se observe la tendencia contraria).
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, los efectos generados por el Sol no son solo por la marea, sino también por su radiación.
La radiación electromagnética (o su ausencia por la noche) redistribuye la masa atmosférica, siendo el motor del tiempo atmosférico... PERO NO AFECTA A LAS VARIACIONES EN LA ROTACIÓN, SON LAS VARIACIONES EN LA ROTACIÓN LAS QUE GENERAN LAS VARIACIONES DE FUERZA DEL VIENTO ESTRATOSFÉRICO.
 
Como se aprecia en el siguiente gráfico, International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) hay una potente relación (del 98%) entre las variaciones del viento estratosférico y las variaciones en la rotación de la Tierra.

Lógico y fácil de ver ¿no? es lo que tiene la transición del día a la noche, es lo que conllevan las variaciones de recepción de radiación infrarroja solar en la atmósfera. El viento. La atmósfera expuesta (caliente), las transiciones a la expuesta (cambio entre atmósfera fría a caliente y viceversa) y la atmósfera oculta al Sol (fría). La correlación es debida a esto, y se refleja en las variaciones de la rotación, no porque la atmósfera genere variaciones de rotación, sino porque las variaciones en la fuerza del viento son una consecuencia directa de las variaciones en la rotación que generan las mareas. Pues no debe ser tan fácil de verlo... 
 
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 mal (aunque parezca mentira) CONFUNDIENDO EL EFECTO CON LA CAUSA. Las variaciones en la rotación terrestre son provocadas por las mareas, sí, y estas variaciones en la rotación provocan obviamente las variaciones en el viento (tiempo atmosférico) sí... ¡Pero no es causado directamente por la marea, sino por las variaciones diurnas en la recepción de la radiación solar!. Este es el orden correcto de causa y efecto.

A continuación muestro las capturas de pantalla del artículo de NASA en cuestión:






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

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 sustituyes en la ecuación anterior, la masa del Sol y la distancia, por la de cualquier planeta, los decimales serán tantos en tu calculadora que no verás más que ceros.

Sin embargo hay autores que afirman (sin demostración alguna) que las alineaciones planetarias influyen en la dinámica litosférica.
Otros las relacionan con las fases de manchas (4) y eyecciones de plasma solar. Aunque las estadísticas no son concluyentes.

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?

Primero, los efectos de marea frenan la rotación de la tierra gradual y cíclicamente.
Las variaciones de fricción interplaca, por interacción de mareas, disparan los mayores terremotos.
Segundo, pueden acelerar puntualmente nuestro planeta (el único que tenemos y tendremos) por caída de masa hacia el centro del planeta.
Tercero, 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... Pero los vientos estratosféricos aquí no pintan nada.


(1)
http://www.nature.com/news/2004/041229/full/news041229-6.html

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