¿Por qué el día terrestre dura 24 horas y cuál fue el factor que impidió que sea de 60 horas?

Cuando la Luna se formó hace unos 4.500 millones de años, se encontraba mucho más cerca de la Tierra de lo que está ahora y nuestro planeta giraba mucho más rápido, con una duración del día de menos de 10 horas.

Desde entonces, la Luna se ha estado moviendo gradualmente en el sentido de alejarse, robando parte del momento angular de la Tierra, con el resultado de que la rotación de nuestro planeta se ralentice.

Hoy, como todos sabemos, un día en la Tierra dura 24 horas. Sin embargo, a la velocidad a la que la Luna se aleja de nosotros (3,78 centímetros por año según los experimentos que utilizan reflectores láser dejados en la Luna por los astronautas del Apolo), nuestro planeta debería haberse ralentizado hasta el punto de tener no menos de 60 horas en lugar de 24.

Entonces, ¿qué desaceleró la desaceleración?

Astrónomos de la Universidad de Toronto y de la Universidad de Burdeos, dirigidos por Hanbo Wu, han determinado que desde hace aproximadamente 2000 millones de años hasta hace 600 millones, una marea atmosférica impulsada por el Sol contrarrestó el efecto de la Luna, manteniendo constante la velocidad de rotación de la Tierra y la duración del día en 19,5 horas.

Basándose en pruebas geológicas y utilizando herramientas de investigación atmosférica, los científicos demostraron que el estancamiento de las mareas entre el Sol y la Luna fue el resultado de un vínculo fortuito, pero de enorme trascendencia, entre la temperatura de la atmósfera y la velocidad de rotación de la Tierra.

El estudio que describe el resultado, "Why the day is 24 hours long; the history of Earth's atmospheric thermal tide, composition, and mean temperature", se publicó en la revista Science Advances.

La atracción del Sol y la Luna, y la influencia en la Tierra a lo largo de la historia

La Luna ralentiza la rotación de la Tierra tirando de los océanos, creando protuberancias de marea en lados opuestos del planeta que experimentamos como mareas altas y bajas. La atracción gravitatoria de la Luna sobre esas protuberancias, más la fricción entre las mareas y el fondo oceánico, actúa como un freno sobre la rotación de nuestro planeta.

La luz solar también produce una marea atmosférica con el mismo tipo de protuberancias. Pero en vez de frenar la rotación de la Tierra como hace la Luna, la acelera.

Durante la mayor parte de la historia geológica de la Tierra, las mareas lunares han superado a las solares en un factor de diez aproximadamente; de ahí la disminución de la velocidad de rotación de la Tierra y el alargamiento de los días.

¿Qué cambió hace unos 2 mil millones de años?

Pero hace unos 2 mil millones de años, las protuberancias atmosféricas eran mayores porque la atmósfera era más cálida y porque su resonancia natural -la frecuencia a la que se mueven las ondas a través de ella- coincidía con la duración del día.

La atmósfera, como una campana, resuena a una frecuencia determinada por diversos factores, entre ellos la temperatura. En otras palabras, las ondas (como las generadas por la enorme erupción del volcán Krakatoa en Indonesia en 1883) viajan a través de ella a una velocidad determinada por su temperatura.

Durante la mayor parte de la historia de la Tierra, esa resonancia atmosférica ha estado desincronizada con la velocidad de rotación del planeta. En la actualidad, cada una de las dos "mareas altas" atmosféricas tarda 22,8 horas en dar la vuelta al mundo; como esa resonancia y el periodo de rotación de 24 horas de la Tierra no están sincronizados, la marea atmosférica es relativamente pequeña.

Pero durante el periodo de 1400 millones de años estudiado, la atmósfera era más cálida y resonaba con un periodo de unas 10 horas. Además, al comienzo de esa época, la rotación de la Tierra, ralentizada por la Luna, alcanzaba las 20 horas.

Cuando la resonancia atmosférica y la duración del día se convirtieron en factores pares (10 y 20), la marea atmosférica se reforzó, las protuberancias aumentaron de tamaño y la atracción mareomotriz del Sol se hizo lo suficientemente fuerte como para contrarrestar la marea lunar.

"Es como empujar a un niño en una hamaca", ejemplifica Murray. "Si tu empujón y el periodo de la hamaca no están sincronizados, no va a llegar muy alto. Pero si están sincronizados y empujas justo cuando la hamaca se detiene en un extremo de su recorrido, el empujón aumentará el impulso de la hamaca y llegará más lejos y más alto. Eso es lo que ocurrió con la resonancia atmosférica y la marea".