2.9 Variaciones de la velocidad de rotación de la Tierra
A lo largo de todo este capitulo hemos supuesto que la velocidad angular w de rotación de la Tierra era constante. Ello es
válido en primera aproximación pues, si bien w varia con el tiempo, la magnitud
de la variación es muy pequeña. Para apreciar esta variación han sido precisos
los relojes de cuarzo y los atómicos.
En un sistema inercial se
verifica que:
donde 
es el momento cinético
y 
el momento de las
fuerzas exteriores. Si se supone que la distribución de masas de la Tierra
presenta simetría esférica, es
I = A U
siendo U el tensor unidad y A
el momento de inercia respecto cualquier diámetro, obteniéndose:
y
Si además consideramos que y 
tienen la misma. dirección, la anterior ecuación podrá escribirse:
(74.2)
expresión que nos permitirá
analizar las causas de la variación de la velocidad angular de la Tierra.
2.9.1 Distintos tipos de variaciones
Las causas de la variación de la
velocidad angular de la Tierra pueden ser regulares, irregulares y periódicas. Analizaremos
cada una de ellas.
a) Regulares: Debido a las mareas provocadas por el Sol y la Luna, la
superficie del mar adopta la forma de un elipsoide de revolución de eje mayor
dirigido hacia el astro en cuestión. El consiguiente rozamiento causado por las
aguas genera una fuerza, en mares poco profundos, que origina un momento que
tiende a oponerse a la rotación de la Tierra. Si consideramos que la eclíptica,
la órbita lunar y el ecuador coinciden, dicho momento (que llamaremos K) será de la misma dirección y de
sentido opuesto a pudiéndose aplicar, por tanto, (74.2):
Si suponemos que K es constante y que la Tierra es rígida
(A=cte.) obtenemos:
e integrando:
es decir: w disminuye proporcionalmente
al tiempo. O lo que es lo mismo, el día solar medio aumenta su duración en el
transcurso del tiempo. Dicho aumento es del orden de 0s,00164 por siglo.
b) Irregulares: también puede variar debido a cambios bruscos e
imprevisibles en la distribución de masas del interior de la Tierra que
provoquen una variación de A.
Efectivamente, en ausencia de momentos exteriores (74.2)
nos queda:
es decir:
|
|
|
(75.2) |
por lo que una variación de A se traducirá en una variación de w, en el sentido de mantener
invariante el producto anterior. Por ejemplo, en 1955 la rotación de la Tierra
se retrasó repentinamente en 41s.
c) Periódicas: Son debidas a variaciones periódicas de origen
estacional del momento de inercia de la Tierra que, también según (74.2) causan una variación periódica de w. Desde noviembre hasta
junio la velocidad angular de la Tierra aumenta respecto a la media, por lo que
los relojes se retrasan. Dicho retraso es máximo a últimos de mayo y alcanza 0s,042. El resto del año el efecto es inverso, adelantando, a
últimos de septiembre, 0s,023.
De lo dicho se desprende que el
movimiento de rotación de la Tierra no es uniforme, por lo que día solar medio
y, por tanto, el tiempo universal, no es constante. La búsqueda de una unidad
astronómica de tiempo que sea constante lleva, como veremos en el capítulo 4, a
sucesivas correcciones (T.U.1, T.U.2) al tiempo universal (T.U.O) y a la
definición de tiempo de efemérides (T.E.), sustituido en 1984 por el tiempo
dinámico terrestre (T.D.T.)
.