El paralelismo axial (también llamado rigidez giroscópica , inercia o rigidez , o " rigidez en el espacio ") es la característica de un cuerpo giratorio en el que la dirección del eje de rotación permanece fija a medida que el objeto se desplaza por el espacio . En astronomía , esta característica se encuentra en los cuerpos astronómicos en órbita . Es el mismo efecto que hace que el eje de rotación de un giroscopio permanezca constante mientras la Tierra gira, lo que permite a los dispositivos medir la rotación de la Tierra . [1]
La órbita de la Tierra, con su eje inclinado a 23,5 grados , exhibe un paralelismo axial aproximado, manteniendo su dirección hacia Polaris (la "Estrella Polar") durante todo el año. Junto con la inclinación del eje de la Tierra , esta es una de las razones principales de las estaciones de la Tierra , como se ilustra en el diagrama de la derecha. [2] [3] [4] [5] También es la razón por la que las estrellas aparecen fijas en el cielo nocturno , como una estrella polar "fija" , a lo largo de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. [6]
Una variación menor en la dirección del eje, conocida como precesión axial , se produce a lo largo de 26.000 años. Como resultado, durante los próximos 11.000 años el eje de la Tierra se moverá para apuntar hacia Vega en lugar de hacia Polaris. [7]
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El paralelismo axial se observa ampliamente en astronomía. Por ejemplo, el paralelismo axial del plano orbital de la Luna [8] es un factor clave en el fenómeno de los eclipses . El eje orbital de la Luna realiza una precesión en un círculo completo durante el ciclo saros de 18 años y 10 días . Cuando la inclinación orbital de la Luna está alineada con la inclinación de la eclíptica, está a 29 grados de la eclíptica, mientras que cuando están antialineadas (9 años después), la inclinación orbital es de sólo 18 grados.
Además, los anillos de Saturno permanecen en una dirección fija mientras ese planeta gira alrededor del Sol. [9]
Los primeros giroscopios se utilizaron para demostrar el principio, sobre todo el experimento del giroscopio de Foucault . [10] Antes de la invención del giroscopio, los científicos lo habían explicado de varias maneras. [9] El astrónomo moderno David Gregory , contemporáneo de Isaac Newton , escribió:
Para explicar el movimiento de los cuerpos celestes respecto de sus ejes propios, dados en posición, y las revoluciones de los mismos... Si se dice que un cuerpo se mueve alrededor de un hacha determinada, aunque en otros aspectos no se mueve, se supone que ese hacha estar inmóvil, y cada punto de él debe describir un círculo, a cuyo plano el eje es perpendicular. Y por eso, si se lleva un Cuerpo a lo largo de una línea, y al mismo tiempo se le hace girar alrededor de un Hacha determinada; el Hacha, en todo el tiempo del movimiento del Cuerpo, continuará paralela a sí misma. Tampoco se requiere otra cosa para conservar este paralelismo, que no se imprima en el cuerpo ningún otro movimiento además de estos dos; porque si no hay otro tercer movimiento en él, su hacha continuará siempre paralela a la línea derecha a la que una vez fue paralela. [11]
Este efecto giroscópico se describe en los tiempos modernos como "rigidez giroscópica" o "rigidez en el espacio". La explicación mecánica newtoniana se conoce como conservación del momento angular . [12]
Debido a la rigidez del espacio, un giroscopio no inclina su eje de rotación cuando la Tierra gira.
Aunque estas distancias parecen contradictorias para los residentes del hemisferio norte que experimentan el verano en julio y el invierno en enero, las estaciones no se ven tan afectadas por la distancia como por los cambios en la iluminación solar causados por el hecho de que el eje polar de la Tierra. está inclinada 23,5 grados desde la perpendicular a la eclíptica (el plano del sistema solar a través o cerca del cual viajan la mayoría de las órbitas del planeta) y porque la Tierra exhibe paralelismo (actualmente hacia Polaris, la Estrella Polar) cuando gira alrededor del Sol.
Durante la revolución alrededor del Sol, el eje polar de la Tierra exhibe paralelismo con Polaris (también conocida como la Estrella Polar). Aunque se observa paralelismo, la orientación del eje polar de la Tierra muestra precesión (una oscilación circular exhibida por los giroscopios) que resulta en un ciclo precesional de 28.000 años de duración. Actualmente, el eje polar de la Tierra apunta aproximadamente en dirección a Polaris (la Estrella Polar). Como resultado de la precesión, durante los próximos 11.000 años, el eje de la Tierra precederá o se tambaleará hasta asumir una orientación hacia la estrella Vega.
El eje de la Luna no es perpendicular al plano de su órbita, sino un poco inclinado hacia él: el eje mantiene su paralelismo en su movimiento alrededor de la Tierra.
Bajo el título de instrumentos de precesión, se utilizan desde hace varios años diversos aparatos que utilizan el principio del giroscopio para ilustrar la precesión de los equinoccios y el paralelismo del eje de la Tierra en su rotación alrededor del Sol.