Hinchazón ecuatorial

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Un modelo de abultamiento ecuatorial.

Un bulto ecuatorial es un bulto que un planeta , estrella o cualquier otro cuerpo que gira sobre su eje puede tener en su ecuador . La Tierra tiene un abultamiento ecuatorial de 42,72 km , debido a su movimiento de rotación : su diámetro medido en el plano ecuatorial (12 756 km) es 43 km superior al diámetro medido entre los polos (12 713 km).

Una curiosidad que a menudo se cita como indicativa del abultamiento ecuatorial es que el punto más alto de la Tierra, medido desde el centro de la Tierra, es la cima del monte Chimborazo en Ecuador , en lugar del Everest . Tomando en cambio los océanos como referencia, el punto más alto es el del Everest.

Equilibrio como equilibrio de energía

La gravedad tiende a contraer un cuerpo celeste en una esfera perfecta, la forma en la que toda la masa puede estar lo más cerca posible del centro del cuerpo. Sin embargo, la rotación provoca una distorsión de la forma esférica; una medida común de distorsión es el aplanamiento, que puede depender de una variedad de factores, incluidos el diámetro, la velocidad angular , la densidad y la elasticidad .

Para tener una idea del tipo de equilibrio involucrado, imagine a una persona en una silla giratoria giratoria con pesas en la mano; si la persona en la silla empuja las pesas, está haciendo un trabajo y su energía cinética de rotación aumenta. La tasa de rotación es tan fuerte que a una tasa de rotación más rápida, la fuerza centrípeta requerida es mayor que con la tasa de rotación inicial.

Las fuerzas en juego durante la rotación de un planeta: Flecha roja: fuerza de gravedad que tiende a contraer el planeta, Flecha verde: fuerza centrífuga que, debido a la rotación del planeta, tiende a expandir el planeta, Flecha azul: la resultante de las fuerzas que influyen en la gravedad.

Algo similar ocurre durante la formación planetaria; la materia inicialmente se espesa para formar un disco que gira lentamente, luego las colisiones convierten la energía cinética en calor, lo que permite que el disco gravite hacia un esferoide aplanado.

Se sabe desde hace mucho tiempo que la rotación de la Tierra se ralentiza en aproximadamente una milésima de segundo cada 100 años, también se sabe que una gran causa de esta ralentización se deriva de las mareas combinadas Luna - Sol . Debe subrayarse la importancia de la hinchazón terrestre ecuatorial, incluso leve, en los movimientos planetarios de rotación / revolución de la Tierra misma alrededor de su eje y el Sol.

Diferencias en la aceleración gravitacional

Debido al abultamiento ecuatorial, la aceleración gravitacional es menor en el ecuador que en los polos. En el siglo XVII, después de la invención del reloj de péndulo, los científicos franceses descubrieron que los relojes enviados a la Guayana Francesa y los enviados a la costa norte de América del Sur eran algo más lentos que sus copias exactas, pero contenidas en la actualidad Bimp of Paris . Las mediciones de la aceleración ecuatorial debida a la gravedad también deben tener en cuenta la rotación del planeta. Cualquier objeto que esté estacionario en la superficie de la tierra en realidad se mueve alrededor del eje de la tierra .

Tirar de un objeto en una trayectoria circular requiere cierta fuerza. La aceleración que se requiere para circunnavegar el eje de la Tierra a lo largo del ecuador en una revolución que dura un día sideral es 0.0339 m / s² (esta aceleración es proporcionada por el momento angular de rotación). Así, debido a esta disipación de energía en el transporte de masa, el radio aumenta ligeramente y en consecuencia la aceleración gravitacional disminuye y alcanza los 9,7805 m / s² en el ecuador. Esto significa que la verdadera aceleración gravitacional en el ecuador debería ser 9,8144 m / s² (9,7805 + 0,0339 = 9,8144).

En los polos, la aceleración gravitacional es de 9,8322 m / s². La diferencia de 0.0178 m / s² entre las aceleraciones gravitacionales polares y ecuatoriales se debe a que los objetos ubicados en el ecuador están a unos 21 km más del centro de masa de la Tierra que los polos, lo que corresponde a una aceleración gravitacional menor. (están más lejos precisamente por la hinchazón ecuatorial que, por fuerza centrífuga, ensancha la Tierra). En resumen, hay dos causas principales de la desaceleración de la fuerza gravitacional en los polos y en el ecuador. Aproximadamente el 70 por ciento de la diferencia es que los objetos circunnavegan el eje de la Tierra y el otro 30 por ciento se debe a la forma de la Tierra con una protuberancia ecuatorial.

Órbitas de satélites artificiales

El GPS se ve afectado por el abultamiento ecuatorial de la Tierra a medida que la altitud disminuye con el abultamiento y aumenta con el contramarcha.

Otros cuerpos celestes

Los otros cuerpos del sistema solar también tienen un abultamiento ecuatorial. Saturno es el cuerpo con la protuberancia ecuatorial más alta. A continuación se muestra una descripción general de la trituración en los distintos planetas:

Cuerpo celestial Diámetro ecuatorial Diámetro polar Hinchazón ecuatorial Relación de aplastamiento
Tierra 12 756,28 kilometros 12713,56 kilometros 42,72 kilometros 1: 298.2575
Marte 6 805 kilometros 6 754,8 kilometros 50,2 kilometros 1: 135,56
Ceres 975 kilometros 909 kilometros 66 kilometros 1: 14,77
Júpiter 143884 kilometros 133 709 kilometros 10 175 kilometros 1: 14,14
Saturno 120 536 kilometros 108 728 kilometros 11 808 kilometros 1: 10,21
Urano 51118 kilometros 49 946 kilometros 1172 kilometros 1: 43,62
Neptuno 49 528 kilometros 48 682 kilometros 846 kilometros 1: 58,54
Eris 2400 kilometros extraño extraño extraño

Expresión matemática del abultamiento ecuatorial

Dónde está es el radio ecuatorial, el polar y es la relación de trituración. La aproximación es válida para un planeta con densidad uniforme y es función de la constante de gravitación newtoniana. , del período de rotación y la densidad .

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