¿Por qué no podemos sentir que la Tierra gira?

Question

La Tierra gira con una velocidad muy alta, alrededor de su propio eje y alrededor del Sol. ¿Por qué no podemos sentir que está girando, pero aún podemos sentir los terremotos?

Answer 1

Debido a que la rotación de la tierra es muy suave y no cambia, la aceleración centrípeta que sentimos es muy cercana a constante. Esto significa que la (pequeña) fuerza centrífuga de la rotación se suma a la gravedad para formar la "fuerza de fondo" que no notamos.

Los terremotos no son para nada suaves y las aceleraciones involucradas son grandes y cambian de dirección frecuentemente. Esto hace que sea fácil sentirlos.

Vi Hart tiene una buena explicación aquí.

Answer 2

La respuesta de Dan es esencialmente buena, pero falta un efecto: el efecto Coriolis. Puedes imaginar un planeta girando mucho más rápidamente que la tierra, pero a una velocidad angular constante. En ese planeta que gira rápidamente, la explicación de Dan seguiría siendo válida, pero en cuanto uno se mueve, sentiríamos una fuerza lateral de Coriolis.

La aceleración de Coriolis es $2\vec{\Omega}\times\vec v$, donde $\vec{\Omega}$ es la frecuencia angular (vectorial) de rotación del planeta y $\vec v$ es la velocidad del objeto en movimiento. Para un objeto que se mueve a la velocidad del sonido (340 m/s) cerca del polo de la Tierra, donde el efecto es máximo, la aceleración de Coriolis es $$2\frac{2\pi}{24\times60\times60}\times 340 \simeq \frac{12\times 340}{24\times 3600}\sim \frac1{20} = 5\times10^{-2} \mathrm{m}\cdot\mathrm{s}^{-2}.$$ Esto corresponde a una aceleración que es la mitad de un porcentaje de la aceleración de la gravedad, para una situación que ya está bastante lejos de la vida cotidiana.

Este pequeño efecto puede acumularse a lo largo de largas distancias y puede tener efectos visibles, especialmente a escalas meteorológicas. En cierto sentido, sentimos la rotación de la Tierra cuando sentimos la dirección del viento dominante en nuestra región. El parámetro que caracteriza la intensidad del efecto Coriolis para un fenómeno es el número de Rossby, que es grande si el efecto Coriolis es negligible. Si el fenómeno que analizas tiene una velocidad típica $v$, ocurre a lo largo de una distancia $L$, el número de Rossby es esencialmente proporcional a la relación del período de rotación (24 h en nuestro caso) sobre el tiempo $v/L$ que se tarda en recorrer la distancia típica.

Para las depresiones meteorológicas, el viento tarda varios días en recorrer los miles de kilómetros que abarcan, y el efecto Coriolis tiene un efecto importante. Para sentir realmente el efecto en la vida cotidiana, se necesitaría estar en un planeta con un día de unos pocos segundos, ¡como el planeta del farolero del Principito! Por supuesto, si no vives en un asteroide que gira rápidamente, puedes ver el efecto en un carrusel.

Answer 3

Sé que es muy tarde en el juego para esta pregunta, pero esto es parcialmente una pregunta de biología. No sentimos la rotación de la tierra porque nuestros cerebros están sesgados, evolucionaron de esa manera. No es útil experimentar/ser conscientes de esta rotación día a día, de la misma manera que no es útil ser conscientes de la gravedad. Por eso funciona esta ilusión óptica:

Mira fijamente el punto blanco entre el verde y el rojo durante unos 30 segundos, luego mira el punto blanco entre las imágenes idénticas del desierto.

Nuestros cerebros constantemente se ajustan a lo que es "normal". En la ilusión anterior, tu cerebro "aprende" que el lado derecho de su campo de visión está bajo iluminación roja, mientras el lado izquierdo está bajo iluminación verde. Mirar las escenas del desierto a continuación luego refleja este nuevo sesgo que tu cerebro ha adoptado.

Dan también mencionó esto en su respuesta, hablando sobre la "fuerza de fondo" que no notamos. Es vital que la rotación sea bastante constante, porque nuestros cerebros necesitan tiempo para ajustarse. Pero si de alguna manera la tierra empezara a rotar repentinamente a una velocidad angular más alta pero igualmente constante, todos podríamos estar luchando un poco por un tiempo.

En el caso de ajustar el sesgo de color para tus ojos, el ajuste se realiza dentro de unos pocos segundos, pero otros cambios son más difíciles de adaptarse. Un ejemplo son las gafas boca abajo. Al hacer algunas búsquedas, me llevó a la página de wikipedia sobre adaptación perceptual. Aunque se centra en el ajuste del sentido visual, esta adaptación es una función general del cerebro. En el caso en el que cambia la fuerza de fondo, sospecho que la adaptación tomaría aproximadamente el mismo tiempo que en el caso de las gafas boca abajo, tal vez un poco menos, aunque esto es solo una suposición.

Entonces, es fácil entender por qué sentimos los terremotos. El sesgo permite a nuestros cerebros bloquear efectivamente una fuerza de fondo, pero las fuerzas de un terremoto no forman parte de este fondo y por lo tanto se sienten. Es como recibir una señal de audio con un ruido de fondo constante. Como es inútil (y molesto) escuchar este ruido de fondo todo el tiempo, ajustas tu sesgo. Pero un ruido irregular o una señal aún se escucharán. Esto es un terremoto en la analogía.

Answer 4

¿Podemos mantener esto simple?

La respuesta es que la aceleración asociada con la rotación es muy pequeña y se tiene en cuenta en la definición de la vertical.

La aceleración es pequeña: $\omega^2 R \cos \theta = 0.032 m/s^2$ o 3 miligalileos en el ecuador. $\theta$ es la latitud.

La aceleración forma un ángulo de $\theta$ con la dirección al centro de la Tierra. La fuerza total es la suma vectorial de la gravedad y la fuerza centrípeta y esto simplemente redefine la dirección vertical por una cantidad minúscula. Si tu suelo estaba nivelado perfectamente, esta pequeña desviación está incorporada en tu casa y ciudad.

Answer 5

No sentimos que la Tierra gire porque nosotros, la atmósfera, los rascacielos y todo lo demás estamos girando junto con la Tierra a la misma velocidad constante.