El movimiento polar de la Tierra es el movimiento del eje de rotación de la Tierra en relación con su corteza.
Esto se mide con respecto a un marco de referencia en el que la Tierra sólida está fija (un marco de referencia denominado centrado en la Tierra, fijo en la Tierra o ECEF). Esta variación es solo de unos pocos metros.
El movimiento polar se define en relación con un eje de referencia convencionalmente definido, el CIO (origen internacional convencional), que es la ubicación promedio del polo durante el año 1900. Consta de tres componentes principales: una oscilación libre llamada oscilación de Chandler con un período de aproximadamente 435 días. , una oscilación anual y una deriva irregular en la dirección del meridiano 80 oeste.
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El desplazamiento medio supera con creces la magnitud de las oscilaciones. Esto puede conducir a errores en el software para la nave espacial de observación de la Tierra, ya que los analistas pueden leer un movimiento circular de 5 metros e ignorarlo, mientras que existe un desplazamiento de 20 metros, lo que afecta la precisión de la latitud y longitud calculadas. Estos últimos se determinan con base en el Sistema Internacional de Referencia Terrestre, que sigue el movimiento polar.
Principios básicos
En ausencia de pares externos, el vector del momento angular M de un sistema rotativo permanece constante y se dirige hacia un punto fijo en el espacio. En el caso de la Tierra, es casi idéntico a su eje de rotación. El vector del eje de la figura F del sistema se tambalea alrededor de M. Esta moción se llama nutación libre de Euler. Para una Tierra rígida que es un esferoide achatado a una buena aproximación, el eje de la figura F es su eje geométrico definido por el polo geográfico norte y sur. Es idéntico al eje de su momento polar de inercia. El período de Euler de nutación libre es
(1) τ
= 1 / ν
= A / (C – A) días siderales ≈ 307 días siderales ≈ 0.84 años siderales
ν
= 1.19 es la frecuencia de Euler normalizada (en unidades de años recíprocos), C = 8.04 × 10
kg m
es el momento polar de inercia de la Tierra, A es su momento de inercia ecuatorial medio y C – A = 2.61 × 10
kg m
.
El ángulo observado entre M y F es de unos cientos de miliar segundos (mas) lo que da lugar a un desplazamiento de la superficie de varios metros (100 mas corresponde a 3.09 m) entre el eje de la figura de la Tierra y su momento angular. Usando el eje geométrico como eje primario de un nuevo sistema de coordenadas fijo al cuerpo, se llega a la ecuación de Euler de un giroscopio que describe el movimiento aparente del eje de rotación sobre el eje geométrico de la Tierra. Este es el llamado movimiento polar.
Las observaciones muestran que el eje de la figura exhibe una oscilación anual forzada por el desplazamiento de la masa superficial a través de la dinámica atmosférica y / u oceánica, mientras que la nutación libre es mucho mayor que el período de Euler y del orden de 435 a 445 días siderales. Esta nutación libre observada se llama tambaleo de Chandler. Existen, además, movimientos polares con períodos más pequeños del orden de décadas.
Finalmente, se ha observado una deriva polar secular de aproximadamente 0,10 m por año en la dirección de 80 ° oeste, que se debe a la redistribución masiva en el interior de la Tierra por la deriva continental, y / o movimientos lentos dentro del manto y el núcleo que dan lugar a cambios del momento de inercia.
La variación anual fue descubierta por Karl Friedrich Küstner en 1885 mediante mediciones exactas de la variación de la latitud de las estrellas, mientras que SC Chandler encontró la nutación libre en 1891.
Ambos períodos se superponen, dando lugar a una frecuencia de latido con un período de aproximadamente 5 a 8 años (ver Figura 1).
Este movimiento polar no debe confundirse con la dirección cambiante del eje de rotación de la Tierra con respecto a las estrellas con diferentes períodos, causada principalmente por los pares en el Geoideo debido a la atracción gravitacional de la Luna y el Sol. También se les llama nutaciones, a excepción del más lento, que es la precesión de los equinoccios.