Los marcos de coordenadas inerciales centrados en la Tierra ( ECI ) tienen su origen en el centro de masa de la Tierra y están fijos con respecto a las estrellas. [1] "I" en "ECI" significa inercial (es decir, "sin acelerar "), en contraste con los marcos "centrados en la Tierra - fijos en la Tierra" ( ECEF ), que permanecen fijos con respecto a la superficie de la Tierra en su rotación. , y luego gira con respecto a las estrellas.
Para los objetos en el espacio , las ecuaciones de movimiento que describen el movimiento orbital son más simples en un marco no giratorio como el ECI. El marco ECI también es útil para especificar la dirección hacia los objetos celestes :
Para representar las posiciones y velocidades de los objetos terrestres es conveniente utilizar las coordenadas ECEF o latitud , longitud y altitud .
En una palabra:
El grado en que un marco ECI es realmente inercial está limitado por la falta de uniformidad del campo gravitacional circundante . Por ejemplo, la influencia gravitacional de la Luna sobre un satélite en órbita terrestre alta es significativamente diferente a su influencia sobre la Tierra, por lo que los observadores en un marco ECI tendrían que tener en cuenta esta diferencia de aceleración en sus leyes de movimiento. Cuanto más cerca esté el objeto observado del origen ECI, menos significativo será el efecto de la disparidad gravitacional. [2]
Es conveniente definir la orientación de un marco ECI utilizando el plano de la órbita de la Tierra y la orientación del eje de rotación de la Tierra en el espacio. [3] El plano de la órbita de la Tierra se llama eclíptica , y no coincide con el plano ecuatorial de la Tierra. El ángulo entre el plano ecuatorial de la Tierra y la eclíptica, ε , se llama oblicuidad de la eclíptica y ε ≈ 23,4°.
Un equinoccio ocurre cuando la Tierra está en una posición en su órbita tal que un vector desde la Tierra hacia el Sol apunta al lugar donde la eclíptica cruza el ecuador celeste. El equinoccio que ocurre cerca del primer día de primavera (con respecto al hemisferio norte) se llama equinoccio de primavera . El equinoccio de primavera se puede utilizar como dirección principal para los marcos de ECI. [4] El Sol se encuentra en la dirección del equinoccio de primavera alrededor del 21 de marzo. El plano fundamental para los marcos ECI suele ser el plano ecuatorial o la eclíptica.
La ubicación de un objeto en el espacio se puede definir en términos de ascensión recta y declinación que se miden desde el equinoccio de primavera y el ecuador celeste . La ascensión recta y la declinación son coordenadas esféricas análogas a la longitud y la latitud , respectivamente. Las ubicaciones de los objetos en el espacio también se pueden representar mediante coordenadas cartesianas en un marco ECI.
La atracción gravitacional del Sol y la Luna sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra hace que el eje de rotación de la Tierra precese en el espacio de manera similar a la acción de una peonza. Esto se llama precesión . La nutación es la oscilación de menor amplitud y período más corto (<18,6 años) que se superpone al movimiento precesional del polo celeste . Se debe a fluctuaciones de períodos más cortos en la fuerza del torque ejercido sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra por el Sol, la Luna y los planetas. Cuando se promedian las oscilaciones periódicas a corto plazo de este movimiento, se consideran valores "medios" en lugar de valores "verdaderos". Así, el equinoccio de primavera, el plano ecuatorial de la Tierra y el plano de la eclíptica varían según la fecha y se especifican para una época particular . Los modelos que representan la orientación siempre cambiante de la Tierra en el espacio están disponibles en el Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra .
Ejemplos incluyen: