Geoide para niños
El geoide es como la "forma real" de la Tierra, si solo consideramos la fuerza de la gravedad. Imagina que la Tierra está cubierta por un océano muy tranquilo, sin vientos ni mareas. La superficie de ese océano sería el geoide. Esta superficie se extiende también por debajo de los continentes, como si hubiera canales muy estrechos.
El geoide es una superficie suave, pero no es una esfera perfecta. Su forma es un poco irregular porque la masa dentro y sobre la Tierra no está distribuida de manera uniforme. Esto significa que la fuerza de la gravedad no es exactamente igual en todas partes.
Todos los puntos en la superficie del geoide tienen el mismo "potencial gravitatorio". Esto quiere decir que si pusieras una pelota en cualquier lugar del geoide, no rodaría, se quedaría quieta. La fuerza de la gravedad siempre apunta directamente hacia abajo, perpendicular a la superficie del geoide.
La ondulación del geoide es la diferencia de altura entre el geoide y un modelo matemático más simple de la Tierra, llamado elipsoide de referencia. El geoide es muy importante para la geodesia, que es la ciencia que estudia la forma y el tamaño de la Tierra.
Contenido
¿Cómo se descubrió el geoide?
El nombre "geoide" viene del griego y significa "forma que tiene la Tierra". Nuestro planeta no es una esfera perfecta. Debido a la gravedad y a la fuerza que se produce al girar sobre su eje, la Tierra está un poco achatada en los polos y más ancha en el ecuador.
Isaac Newton fue el primero en sugerir esta idea en 1687. Él imaginó que si un cuerpo viscoso girara rápidamente en un líquido, tomaría una forma achatada en los polos. Dijo que la Tierra, al girar y estar bajo la influencia de la gravedad, tendría una forma similar.
Más tarde, en el siglo XVIII, científicos como La Condamine, Godin y Bouguer confirmaron esta idea con mediciones en regiones cercanas al ecuador. En el siglo XIX, matemáticos como Carl Friedrich Gauss y Helmert también apoyaron estos descubrimientos.
El geoide en la geografía
En geografía y ciencias relacionadas, el geoide es la superficie donde la atracción de la Tierra es la misma en todos sus puntos. No incluye las montañas ni los valles, solo la forma que tendría el mar en calma si se extendiera por todo el planeta. Geométricamente, es casi como una esfera achatada, pero con pequeñas irregularidades de menos de 100 metros.
¿Cómo es el geoide?
La superficie del geoide es irregular, pero mucho más suave que la superficie física de la Tierra. Por ejemplo, el Monte Everest mide casi 9.000 metros de altura y la Fosa de las Marianas tiene más de 11.000 metros de profundidad. Sin embargo, las diferencias de altura del geoide con respecto a un elipsoide (un modelo matemático liso) son mucho menores, de unos 200 metros en total.
Si el océano fuera de densidad constante y no tuviera mareas ni corrientes, su superficie coincidiría con el geoide. Cuando viajas en barco, no sientes las ondulaciones del geoide porque la fuerza de la gravedad siempre es perpendicular a él. Esto significa que una plomada (una cuerda con un peso) siempre apuntará hacia abajo, perpendicular al geoide.
Un ejemplo sencillo
La fuerza de la gravedad de la Tierra no es igual en todas partes. Esto se debe a que la densidad de los materiales varía dentro del planeta. Por ejemplo, las montañas, las fosas marinas o las diferentes rocas en la corteza terrestre afectan la gravedad.
Imagina que la Tierra fuera una esfera cubierta de agua. El nivel del agua no sería el mismo en todas partes. Sería más alto o más bajo dependiendo de la fuerza de la gravedad en ese lugar. El geoide representa exactamente dónde estaría ese nivel de agua. Generalmente, el geoide es más bajo donde el material de la Tierra es más denso, porque ahí la gravedad es más fuerte y "jala" más el agua.
La forma del geoide
La ondulación del geoide es la altura del geoide en relación con un elipsoide de referencia. Esta ondulación no es igual en todo el mundo, ya que diferentes países usan distintos niveles del mar como referencia. Un modelo muy usado es el EGM96.
El geoide y el GPS
Cuando usas un GPS en un barco, puede que te muestre variaciones en la altura, aunque el barco siempre esté al nivel del mar. Esto ocurre porque los satélites GPS miden la altura en relación con un elipsoide de referencia. Para obtener la altura real sobre el nivel del mar (altura ortométrica), se necesita corregir la lectura del GPS usando la información del geoide. Los GPS modernos ya tienen esta corrección incorporada.
El geoide y la densidad de la masa
La superficie del geoide es más alta en los lugares donde hay un exceso de masa (más material) y más baja donde hay un déficit de masa (menos material). Esto se debe a que un exceso de masa aumenta la gravedad, lo que hace que la superficie equipotencial (el geoide) se aleje un poco de esa masa. Por el contrario, un déficit de masa debilita la gravedad, haciendo que el geoide se acerque a esa zona.
Anomalías de gravedad
Las variaciones en la altura del geoide nos ayudan a entender cómo está distribuida la masa dentro de la Tierra. Por ejemplo, si la corteza terrestre es más gruesa (como en las cadenas montañosas), el geoide puede ser más alto. El movimiento del manto terrestre también puede cambiar la forma del geoide con el tiempo.
¿Cómo se calcula el geoide?
Calcular la ondulación del geoide es un desafío matemático. Por eso, muchos dispositivos GPS tienen tablas especiales para determinar la altura sobre el nivel del mar.
Científicos como Petr Vaníček han mejorado los métodos para calcular el geoide con mucha precisión, incluso a nivel de milímetros o centímetros. También se usan diferentes técnicas, como la lógica difusa o las redes neuronales, para predecir la forma del geoide.
Cambios en el tiempo
Misiones de satélites recientes, como GOCE y GRACE, han permitido estudiar cómo cambia el geoide con el tiempo. Estos datos nos dan información sobre el ciclo del agua en el planeta, la cantidad de hielo en los glaciares y cómo la Tierra se recupera después de que el hielo se derrite. También se pueden usar para entender la viscosidad del manto terrestre.
El geoide y la geodesia
El geoide es una superficie de referencia muy importante en la geodesia para medir alturas. Se usa para determinar la altura de los puntos sobre el nivel medio del mar.
Como el geoide es una superficie perpendicular a la fuerza de la gravedad en todos sus puntos, es la mejor forma para describir la superficie media de los océanos. Por eso, se considera una superficie donde la fuerza de gravedad tiene valores similares.
Sin embargo, el geoide no se puede usar para hacer mapas planos muy precisos. Esto se debe a que es muy difícil describir el geoide con una fórmula matemática simple que se pueda proyectar en un plano. Para conocer su relieve, necesitaríamos saber la dirección de la gravedad en cada punto de la Tierra, lo cual es muy complejo. Por eso, el geoide se usa principalmente para las alturas.
Es importante diferenciar el geoide de un esferoide. El geoide tiene una definición física precisa, pero es difícil de describir matemáticamente. El esferoide, en cambio, es un modelo matemático más simple (una esfera achatada) que sí tiene una ecuación definida.
Esferoide
Un esferoide es una forma que se crea al girar una elipse (una curva ovalada) alrededor de un eje. Los geofísicos a menudo usan el esferoide como un modelo geométrico de la Tierra.
Achatamiento
La Tierra está achatada en los polos. Esto significa que el diámetro en el ecuador es unos 43 kilómetros más grande que el diámetro de polo a polo. Por eso, los puntos más alejados del centro de la Tierra, y donde la gravedad es un poco menor, son las montañas cercanas al ecuador, como el Chimborazo en Ecuador.
Latitud y latitud geocéntrica
Como la Tierra es un esferoide, la latitud (el ángulo de un lugar con respecto al ecuador) y la latitud geocéntrica (el ángulo de un lugar visto desde el centro de la Tierra con respecto al ecuador) no son exactamente iguales.
Galería de imágenes
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Ondulación del geoide en relieve y falso color.
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Ondulación del geoide en relieve, falso color y exageración vertical (factor de escala vertical 10000).
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Relación entre altura elipsoidal, ortométrica y geoidal.
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Modelo Gravitatorio Terrestre 1996.
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Anomalía gravitatoria y geoide causadas por varios cambios de espesor de la corteza y litosférica en relación con una configuración de referencia. Todos los ajustes están bajo compensación isostática local.
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Visualización tridimensional de anomalías de gravedad en unidades de Gal, usando pseudocolor y relieve sombreado.
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Ondulación del geoide (rojo) relativa al elipsoide de referencia (negro), muy exagerada; ver también: forma de pera de la Tierra.
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Ilustración de la variación de la gravedad a lo largo del ecuador, relacionada con un área de referencia circular (negro).
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Latitud
y latitud geocéntrica 
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Véase también
En inglés: Geoid Facts for Kids
