14.2: El Día

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La unidad básica es obviamente el día: 24 horas, 1440 minutos, 86400 segundos, cada segundo un poco más largo que el latido promedio. El día se define por el movimiento del Sol a través del cielo, y un punto de referencia conveniente es el mediodía, la hora en que el Sol está en su punto más alto (es decir, más distante del horizonte) y también está exactamente al sur o al norte del observador.

Por lo tanto, “un día” puede definirse convenientemente como la hora de un mediodía al siguiente. Un reloj de sol puede rastrear el movimiento del Sol a través del cielo por la sombra de una varilla o aleta (“gnomon”) apuntando al polo celeste (Ver el capítulo “Hacer un reloj de sol” para la construcción de un reloj solar de papel plegable), permitiendo que el día se divida en horas y unidades más pequeñas. El mediodía es el momento en que la sombra apunta exactamente al sur (o al norte) y está en su punto más corto.

¿Cuál es entonces el periodo de rotación de la Tierra alrededor de su eje? Un día, ¿podrías adivinar? No del todo.

Supongamos que observamos la posición de una estrella en el cielo —por ejemplo Sirio, el más brillante del lote. Una rotación completa de la Tierra es el tiempo que tarda la estrella en regresar a su posición original (por supuesto, nosotros somos los que nos movemos, no la estrella). Así es casi como se define el día, pero con una gran diferencia: para el día, el punto de referencia no es una estrella fijada en el firmamento, sino el Sol, cuya posición en el cielo cambia lentamente. Durante el año el Sol traza un círculo completo alrededor del cielo, de manera que si mantenemos un recuento separado de “días Sirio” y “días de sol”, al final del año los números diferirán en 1. Obtendremos 366. 2422 “días estrella” pero sólo 365. 2422 días dom.

Es el “día de las estrellas” (día sideral) el que da el periodo de rotación de la Tierra, y es de unos 4 minutos de menos de 24 horas. Un reloj diseñado para hacer que un telescopio siga las estrellas hace una rotación completa por día sideral.

Los relojes que conocemos y usamos, sin embargo, se basan en el día solar —más precisamente, en el día solar promedio, porque el tiempo desde el mediodía hasta el mediodía puede variar a medida que la Tierra se mueve en su órbita alrededor del Sol. Por las leyes de Kepler (discutidas en una sección posterior: http://www.phy6.org/stargaze/Skeplaws.htm) esa órbita es ligeramente elíptica. Por lo tanto, la distancia con respecto al Sol varía ligeramente, y según la segunda ley de Kepler, el movimiento se acelera cuando está más cerca del Sol y se ralentiza cuando está más lejos. Tales variaciones pueden hacer que el “tiempo de reloj de sol” sea rápido o lento, hasta en unos 15 minutos.

Relojes atómicos muy precisos hoy en día nos dicen que el día se alarga poco a poco. Los culpables son las mareas, ondas gemelas levantadas en el océano de la Tierra por (principalmente) la atracción gravitacional de la Luna. A medida que las olas viajan alrededor de la Tierra, se rompen contra costas y mares poco profundos, y así renuncian a su energía: la teoría sugiere que esta energía proviene de la energía (cinética) del movimiento rotacional de la Tierra.