Geodesia: forma, dimensiones, anomalías gravimétricas e isostasia de la Tierra

Forma y Medidas de la Tierra: Una Perspectiva Histórica

Desde la antigüedad, la forma de la Tierra ha sido objeto de estudio y debate. Los griegos, pioneros en la observación astronómica, ya intuían su esfericidad. Esta idea se basaba en la observación de la sombra proyectada por la Tierra sobre la Luna durante los eclipses lunares.

Contribuciones Clave en la Antigüedad

• Aristóteles: Observó que las estrellas visibles cambiaban según la ubicación geográfica, sugiriendo una superficie terrestre curva.
• Eratóstenes: Matemático y cartógrafo, realizó una de las primeras mediciones del radio terrestre. Observó que, en Siena (actual Asuán, Egipto), los rayos solares no proyectaban sombra al mediodía en un solsticio específico, mientras que en Alejandría sí lo hacían. Esta diferencia le permitió deducir la curvatura de la Tierra y calcular su circunferencia con una precisión notable para la época.

Geodesia: La Ciencia de la Forma y Dimensiones de la Tierra

La geodesia es la ciencia que se dedica al estudio de la forma y dimensiones de la Tierra, así como de su campo gravitatorio.

Gravedad y Métodos Gravimétricos

Los métodos gravimétricos son fundamentales en geodesia. Su objetivo principal es medir las anomalías en el campo gravitatorio terrestre. Estas anomalías son causadas por variaciones en la densidad de los materiales que componen el subsuelo.

Estos métodos parten de valores teóricos de la gravedad, calculados para puntos específicos sobre una superficie teórica conocida como geoide. El geoide es una superficie equipotencial que representa el nivel medio del mar, extendido idealmente a través de los continentes, ignorando las irregularidades topográficas.

Anomalías Gravimétricas: Positivas y Negativas

Las anomalías representan las diferencias entre los valores de gravedad calculados teóricamente y los valores medidos en la práctica.

• Anomalías Positivas: Indican una gravedad mayor a la esperada. Son típicas del fondo oceánico, donde los materiales rocosos (corteza oceánica) son más densos de lo previsto.
• Anomalías Negativas: Señalan una gravedad menor a la esperada. Se encuentran comúnmente en regiones montañosas (orógenos), donde los materiales (corteza continental) son menos densos.

El Principio de Isostasia: Equilibrio en la Corteza Terrestre

La isostasia explica cómo las diferentes partes de la corteza terrestre alcanzan un equilibrio gravitatorio. La corteza, menos densa, "flota" sobre el manto, más denso. Las masas montañosas, menos densas, se elevan más, mientras que las cuencas oceánicas, más densas, se hunden.

Este equilibrio no es hidrostático (como el de un objeto flotando en agua), sino isostático, debido a la alta viscosidad del manto. Las presiones se igualan en una superficie de compensación isostática, ubicada aproximadamente a 60 km de profundidad.

Principio de Isostasia (Dutton)

Clarence Dutton formalizó el principio de la isostasia, estableciendo que tanto los excesos como los defectos de masa en la corteza terrestre son compensados hidrodinámicamente a cierta profundidad (la superficie de compensación). Es similar a como un iceberg flota en el agua, con la mayor parte de su masa sumergida.

Modelos de Isostasia: Pratt y Airy

Existen dos modelos principales que describen cómo se produce la compensación isostática:

• Modelo de Pratt

  Propone que las montañas se originan por dilataciones térmicas en el interior de la Tierra. Estas dilataciones disminuyen la densidad de los materiales, permitiendo que bloques de diferente densidad, pero de diferente tamaño, alcancen la misma profundidad de compensación.

• Modelo de Airy

  Sugiere que la corteza terrestre está compuesta por bloques de igual densidad, pero de diferentes masas. Los bloques más masivos (montañas) se hunden más en el manto, generando "raíces" más profundas. Según este modelo, una montaña de 1 km de altura tendría una raíz de aproximadamente 5 km. Las superficies de compensación son diferentes para cada bloque.