"Bienvenido al Pueblo de Papá Noel en Rovaniemi, Círculo Polar Ártico en Laponia." ponía en su página web. ¡Y yo iba a ir allí en diciembre! ¡Qué ilusión! ¡Qué envidia iba a tener Fernando!
Un viaje en coche, un tramo en avión, un buen camino de tren nocturno y ya estábamos en Rovaniemi, delante de las puertas de la casa del abuelito Joulupukki. A primera vista me cercioré de la autenticidad de Papá Noel: no cabía lugar a dudas, ese hombre gigantón era el yayo de Noemi. Pero ¿y lo del círculo polar? ¿Estaba de verdad allí, debajo de mis pies? ¿O flotando sobre mi cabeza? Ciertamente se podían comprar en el lugar certificados personalizados y enviar postales con el texto "He Cruzado el Círculo Polar Ártico". Pero bueno, eso no significa nada... ¡también puedes comprar en la Plaza de la Reina de Valencia postales con unas vistas de la Alhambra!
Algo me tranquilizó ver una larga línea en el suelo apostada con unas columnas que marcaban solemnemente el paso del Napapiiri (círculo polar):
Fotografiarse cruzando una línea con unas mágicas coordenadas de latitud (66º 32' 35'') inscritas en ella y rodeado de otros turistas alegres que hacen lo mismo puede provocar cierta euforia colectiva que bloquee temporalmente el correcto funcionamiento del lóbulo frontal de tu cerebro. Con algo de perspectiva, cuando ya han acabado las vacaciones, sin embargo te preguntas: ¿he cruzado de verdad el círculo polar? ¿fue todo una ilusión? ¿o un zafio tongo organizado al que sucumben miles de inocentes viajeros de todo el mundo cada año? Y de eso se trata la entrada de hoy.
El círculo polar ártico se define como la línea imaginaria de latitud al norte de la cual a) el Sol está por encima del horizonte durante 24 horas seguidas como mínimo una vez al año y b) el Sol está por debajo del horizonte durante 24 horas seguidas como mínimo una vez al año.
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Para entender esta definición hay que recordar primero un par de conceptos básicos del movimiento terrestre: la Tierra gira alrededor de sí misma (movimiento de rotación), siendo el eje de giro una línea imaginaria que cruza la esfera terrestre pasando por el polo Norte y por el polo Sur. Una revolución cada 24 horitas, ya lo sabes. La Tierra gira también alrededor del Sol (movimiento de traslación) con una vuelta completa al cabo de un año, manteniéndose durante ese viaje dentro de un plano imaginario (el denominado plano de la eclíptica) en el que se encuentran el centro del Sol y el centro de la Tierra durante su toda órbita. La naturaleza ha querido sin embargo que el eje de rotación de la Tierra no sea perpendicular al plano de la eclíptica, sino que esté ligeramente inclinado (ver ilustración arriba). Consecuencia directa de esto es la existencia de las cuatro estaciones del año, que no conoceríamos si esa inclinación fuera nula. Pero no quiero hablar de las estaciones ahora, sino de otro fenómeno resultado de esta inclinación: existen puntos sobre la superficie de la tierra que no experimentan el habitual ritmo día/noche cada 24 horas.
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Mirad el punto rojo: Los rayos del Sol no lo alcanzan aunque la Tierra dé una vuelta completa sobre sí misma (24 horas). La línea imaginaria al norte de la cual ocurre este fenómeno (durante el invierno boreal) es el círculo polar ártico. Cerca del polo sur hay en ese momento puntos que tienen más de 24 horas seguidas de sol (durante el verano austral), y así surge de manera equivalente la definición del círculo polar antártico. Al pasar las estaciones, los papeles día/noche se invierten.
La posición (latitud) del círculo polar ártico se calcula directamente a partir de la inclinación del eje de la Tierra con respecto al plano de la eclíptica (esa inclinación se abrevia con la letra griega ε):
Latitud N (º) = 90º - ε
Para poder hablar del valor de ε tengo que introducir ahora un par de conceptos más sobre el movimiento terrestre.
La Tierra no es una esfera perfecta, sino un "esferoide oblato" (pelota con abultamiento a la altura de la barriga, vaya) con 46 km más de diámetro en el ecuador que de polo a polo. Como el eje de rotación está inclinado con respecto a la eclíptica, la parte del "abultamiento" que está más cercana al Sol está casi permanentemente descentrada con respecto al plano y la parte que está más lejana también, pero en la otra dirección. Ahora: la fuerza de atracción del Sol es mayor en el abultamiento que está más próximo (porque la gravedad disminuye con la distancia), y esta pequeña asimetría produce un momento de fuerza perpendicular al eje de rotación. Así aparece en la Tierra el movimiento de precesión, como en una peonza:
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Si la Tierra fuera una esfera perfecta (y tuviera una masa uniformemente distribuida), esto no ocurriría. Para hacerse una idea de lo pequeña que es esa fuerza (en comparación con la masa que trata de enderezar) basta decir que una vuelta de precesión completa requiere unos 25772 años. Mirando la peonza intuimos que a pesar de este efecto el valor de ε no cambia en ningún momento: la precesión no tiene ningún efecto sobre la inclinación del eje de rotación con respecto al plano de la eclíptica. La precesión será sin embargo culpable de que algún día la Estrella Polar tenga que cederle su nombre a alguna otra compañera estrella. Pero dejemos las estrellas y sigamos con los movimientos de la Tierra.
El Sol no es el único que ejerce su fuerza gravitatoria sobre la Tierra: la Luna, que se mueve alrededor de la Tierra cerca del plano de la eclíptica, también lo hace. Las posiciones relativas del Sol y la Luna con respecto a la tierra hacen que el momento de fuerza que origina la precesión no sea constante, sino que vaya aumentando y disminuyendo en ciclos de aproximadamente 18,6 años. Y así aparece el movimiento de nutación:
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En la ilustración R es la rotación, P es la precesión y las pequeñas oscilaciones N son la nutación. La nutación tiene una componente paralela y otra perpendicular al plano de la eclíptica. Esta última sí que modifica el valor de ε entre −9,21" y +9,21" segundos de arco alrededor de un cierto valor medio.
Tenemos pues que ir acostumbrándonos a la idea de que la inclinación del eje de la Tierra no es fija, sino variable. Y no te pillará por sorpresa saber que existen muchos otros cuerpos celestes en el sistema solar moviéndose cerca del plano de la eclíptica que provocan cambios aún más fuertes en dicha inclinación: la mayor componente de todas tiene un ciclo de unos 41000 años y hace que ε se varíe entre los 21° 55′ y los 24° 18′.
La útima contribución al cambio de inclinación, bastante menor y de distinto origen, es el denominado movimiento polar: el eje de rotación de la Tierra ni siquiera está fijo sino que vagabundea alrededor de los polos al cambiar la geometría del planeta (piensa en terremotos) y redistribuirse su masa (piensa en deshielos o en movimientos en el interior fluido del planeta).
Resumiendo: ε se pasea sobre los 23 grados y existen fórmulas y tablas alucinantes que te dan un valor lo más aproximado posible para la fecha deseada.
¿Y cómo estaba la cosa en concreto el día 4 de diciembre de 2011? Pues utilizando el mencionado algoritmo de Laskar del Journal of Astronomy and Astrophysics obtengo un valor de
ε = 23° 26' 15.867"
lo cual localiza el círculo polar ártico el día de la visita en la latitud
66° 33' 44.133'' (N)
Vamos a visualizarlo: la casa de Papá Noel y yo somos la chincheta amarilla, la línea roja es el círculo polar recién calculado. Para que os hagáis una idea de la escala de la imagen, la construcción al noroeste es la pista de despegue del aeropuerto de Rovaniemi. La línea amarilla rotulada "Nördlicher Polarkreis" es la marca que muestra mi versión de Google Earth para el círculo polar, que evidentemente es incorrecta y corresponde más o menos al lugar en el que se encontraba en el año 1917.
Snif. Así que lo único que puedo afirmar es "he llegado a un punto de la Tierra en el que en su momento estuvo el círculo polar".
P. S.: Desde que empecé a escribir esta entrada hasta acabarla el círculo polar ártico se ha desplazado 2,5m más hacia el norte.
P. P. S.: Desde que empecé a escribir esta entrada he ido también desarrollando una cierta simpatía por Zenón de Elea.
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