15.2: La precesión del Eje de la Tierra

¿Qué nos dice este movimiento sobre el movimiento de la Tierra en el espacio? Si alguna vez tuviste una peonza, sabes que su eje tiende a permanecer alineado en la misma dirección —generalmente, verticalmente (figura izquierda), aunque en el espacio cualquier dirección califica.

Figura\(\PageIndex{1}\): Precesión de una peonza: el eje de giro traza la superficie de un cono.

Dale un codazo, sin embargo, y el eje comenzará a girar salvajemente alrededor de la vertical, su movimiento trazando un cono (figura derecha). La Tierra giratoria también se mueve así, aunque la escala de tiempo es mucho más lenta: cada giro dura un día, y cada giro alrededor del cono lleva 26 000 años. El eje del cono es perpendicular al plano de la eclíptica.

Figura\(\PageIndex{2}\): Precesión del eje de la Tierra.

La causa de la precesión es el abultamiento ecuatorial de la Tierra, causado por la fuerza centrífuga de la rotación de la Tierra (la fuerza centrífuga se discute en una sección posterior). Esa rotación cambia la Tierra de una esfera perfecta a una ligeramente aplanada, más gruesa a través del ecuador. La atracción de la Luna y el Sol en el bulto es entonces el “codazo” que hace que la Tierra sea un preceso.

A través de cada ciclo de 26.000 años, la dirección en el cielo a la que apunta el eje gira alrededor de un círculo grande, cuyo radio cubre un ángulo de aproximadamente 23.50 grados. La estrella polar a la que apunta el eje ahora (dentro de aproximadamente un grado) solía estar distante del polo, y lo volverá a estar en unos pocos miles de años (para su información, el enfoque más cercano es en 2017). En efecto, la “estrella polar” utilizada por los antiguos marineros griegos era diferente, no tan cerca del polo.

Debido al descubrimiento hecho por Hiparco, la palabra “precesión” ya no significa “cambio hacia adelante” sino que ahora se aplica a cualquier movimiento de un eje de giro alrededor de un cono, por ejemplo, la precesión de un giroscopio en el instrumento de un avión, o la precesión de un satélite giratorio en el espacio.

La precesión de una carga útil científica giratoria (también conocida como su “coning” —de “cone” — o su “nutación”) es una característica no bienvenida, porque complica el seguimiento de sus instrumentos. Para eliminarlo, dichos satélites utilizan “amortiguadores de nutación”, pequeños tubos parcialmente llenos de mercurio. Si el satélite gira como fue diseñado para hacerlo, el mercurio simplemente fluye hacia la parte del tubo más distante del eje de giro, y permanece ahí. Sin embargo, si el eje de rotación precede, el mercurio se desplaza hacia adelante y hacia atrás en el tubo. Su fricción consume entonces energía, y como la fuente del chapoteo es la precesión del eje de giro, esa precesión (muy gradualmente) pierde energía y se apaga.

Nota

En la sección del calendario, vimos que la rotación de la Tierra se ralentiza muy gradualmente por las mareas, levantadas por la gravedad de la Luna. Ese proceso es un poco similar a la acción de los amortiguadores de nutación: la energía de las mareas se “pierde” —es decir, se convierte en calor— cuando las olas provocadas por las mareas se rompen en la orilla del mar, y esa pérdida es finalmente quitada del movimiento rotacional (no la precesión) de la Tierra.