El 29 de julio de 2022, la Tierra terminó su rotación unos 1,5 milisegundos antes de las 24 horas. Los científicos lo relacionan con el cambio climático, afirmando que una posible razón podría deberse al deshielo de los glaciares polares.
No sé a ciencia cierta qué dicta que esto ocurra, pero lo primero que me vino a la mente fue la ley de conservación del momento angular. Si los glaciares se derriten, el agua se esparce por los océanos, por lo que aumenta la masa situada lejos del eje de rotación. Esto significa que aumenta el momento de inercia. Pero, ¿no significa esto que debería haber un disminuir en la velocidad de rotación?
Me pregunto si hay algún fenómeno físico mayor en juego, algo con mayor influencia en la velocidad de rotación.
Respuestas
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Los glaciares son agua congelada en lo alto de las montañas. Si se descongela ese hielo y el agua vuelve a fluir hacia el nivel del mar, entonces parecería que la masa en el agua se acercaría al eje de rotación; el momento de inercia de la Tierra se disminuir y la velocidad angular aumentar .
Sin embargo, no es un cálculo tan sencillo porque el hielo también se funde en los polos, el nivel del mar puede subir más en el ecuador y, además, la densidad del agua depende de la temperatura, el peso del agua puede deformar la corteza y el eje de rotación de la Tierra también se desplaza en respuesta a la distribución del agua (por ejemplo, Deng et al. 2021 ).
Hay muchos factores, además de los glaciares, que afectan a la rotación de la Tierra. Dada la brusquedad del cambio Sin embargo, parece poco probable que se trate de glaciares, que se mueven muy lentamente. Lo más probable es que sean los patrones de circulación de las corrientes de aire y agua.
El viento y las corrientes oceánicas circulan generalmente alrededor de la Tierra en una dirección determinada, lo que constituye un componente del momento angular terrestre. Si la circulación cambia repentinamente de fuerza o dirección, la rotación de la Tierra cambia en sentido contrario para compensar. Estos cambios pueden producirse en cuestión de días, semanas o meses. Por ejemplo, la oscilación cuasi-bienal (QBO) es un viento circulante en la estratosfera que invierte su dirección aproximadamente cada dos años. Los vientos alisios que invierten su dirección en el océano Pacífico están asociados a El Niño. Y se sabe que la circulación de los vientos en las regiones polares se invierte periódicamente. Cuando el viento en el Ártico sopla en una dirección, el hielo flotante choca contra la costa norte de Siberia. Cuando sopla en sentido contrario, es empujado hacia el sur por la brecha de Groenlandia y se derrite.
La duración del día parece haber empezó a cambiar en torno a 2015/2016, cuando se produjo un gran fenómeno de El Niño y un brusco aumento de la temperatura media mundial. Creo que se han producido algunos cambios en los patrones de circulación de los vientos y los océanos que afectan a la distribución del calor por todo el planeta.
Para simplificar, tomaremos una esfera homogénea y redondearemos algunos números. El momento de inercia de dicha esfera es
$$i(r)=\frac{2 M r^2}{5}$$
y su momento angular
$$J(r,\omega)=i(r) \omega$$
Si redondeamos la masa de la tierra a
$$ M=6 \rm E 24 \ kg$$
el radio antiguo a
$$r_1=6378000 \ \rm m$$
la antigua velocidad angular a
$$\omega_1=\frac{2 \pi}{86400 \ \rm s}$$
y la nueva velocidad angular a
$$\omega_2=\frac{2 \pi}{(86400-15/10000) \ \rm s}$$
necesitamos utilizar la conservación del momento angular para resolver el nuevo radio mediante
$$J(r_1,\omega_1)=J(r_2,\omega_2)$$
y obtener
$$r_2=r_1 \sqrt{\omega_1/\omega_2}$$
Para que la Tierra gire más rápido en la cantidad dada de 1,5 ms cada 24 horas necesitamos
$$r_1-r_2=5.5 \ \rm cm$$
por lo que los desplazamientos no homogéneos del peso corresponden a una disminución homogénea del radio de 5,5 cm, lo que equivale a menos de una parte por cada 100 millones.
