miniaturadaimagem|Rotação da Terra em imagens do Deep Space Climate Observatory
Rotação da Terra, ou giro da Terra, é o movimento de rotação do planeta Terra em torno de seu próprio eixo, bem como as mudanças na orientação desse eixo no espaço. A Terra gira para leste, em movimento prógrado. Vista da estrela polar do norte, Polaris, a Terra gira no sentido anti-horário.
O Polo Norte, também chamado de polo norte geográfico ou terrestre, é o ponto do hemisfério norte em que o eixo de rotação da Terra encontra a superfície. Esse ponto é diferente do polo norte magnético. O Polo Sul, na Antártida, é o outro ponto em que o eixo de rotação cruza a superfície terrestre.
A Terra completa uma rotação em cerca de 24 horas em relação ao Sol, mas em 23 horas, 56 minutos e 4 segundos em relação às demais estrelas distantes, como explicado adiante. Sua rotação desacelera ligeiramente com o passar do tempo, de modo que os dias eram mais curtos no passado. Isso ocorre por causa dos efeitos de maré que a Lua exerce sobre a rotação terrestre. As medições com relógios atômicos mostram que o dia é cerca de 1,7 milissegundo mais longo que há um século, o que aumenta lentamente a frequência dos ajustes do UTC por meio de segundos intercalares. A análise de observações astronômicas antigas confirma uma tendência de desaceleração. A duração do dia aumentou cerca de 2,3 milissegundos por século desde o século VIII a.C.
Em 2020, cientistas constataram que a Terra havia começado a girar mais depressa, depois de décadas em que o período de rotação se manteve acima de 86.400 segundos por dia. Em 29 de junho de 2022, a Terra completou uma rotação em 24 horas menos 1,59 milissegundo, estabelecendo um novo recorde. Diante dessa tendência, engenheiros de todo o mundo discutem a adoção de um "segundo intercalar negativo" e outras possíveis medidas de contagem do tempo.
Esse aumento de velocidade pode decorrer de fatores como os movimentos do núcleo fundido, dos oceanos e da atmosfera, a ação de corpos celestes como a Lua e, possivelmente, a mudança climática, que provoca o derretimento do gelo nos polos da Terra. As massas de gelo fazem com que a forma da Terra seja a de um esferoide oblato, com uma protuberância no equador. Quando essas massas diminuem, os polos se elevam com a perda de peso, e a Terra se torna mais esférica, aproximando a massa de seu centro de gravidade. Pela conservação do momento angular, uma massa distribuída mais perto de seu centro de gravidade gira mais depressa.
A velocidade de rotação da Terra é de cerca de 1.674,7 km/h, ou 465,2 m/s, no equador, mas diminui com a latitude e chega a zero nos polos. Isso ocorre porque a circunferência da Terra é máxima no equador e mínima nos polos. A velocidade em uma determinada latitude pode ser calculada multiplicando-se a velocidade equatorial pelo cosseno da latitude. No equador, a velocidade de cerca de 1.674,7 km/h é calculada dividindo-se a circunferência equatorial da Terra, de aproximadamente 40.075 km, pela duração de um dia sideral, de aproximadamente 23,93 horas. Nas latitudes médias, a velocidade diminui. A 45° de latitude, por exemplo, ela é de aproximadamente 1.184,2 km/h, resultado de 1.674,7 × cos 45°. Nos polos, a velocidade é efetivamente nula, pois esses pontos não percorrem distância alguma durante uma rotação completa.
História miniaturadaimagem|Esta fotografia de longa exposição do céu noturno do hemisfério celeste norte, sobre os Himalaias no Nepal, mostra as trajetórias aparentes das estrelas enquanto a Terra gira. Entre os gregos antigos, integrantes da escola pitagórica acreditavam que a Terra girava, e que a rotação diária do céu era aparente. Talvez o primeiro tenha sido Filolau, que viveu entre 470 e 385 a.C., embora seu sistema fosse mais elaborado e incluísse uma contraterra que girava diariamente em torno de um fogo central.Pseudo-Plutarco, Placita philosophorum, 874d–911c, paginação de Stephanus, p. 896, seção A, linha 5. Ἡρακλείδης ὁ Ποντικὸς καὶ Ἔκφαντος ὁ Πυθαγόρειος κινοῦσι μὲν τὴν γῆν, οὐ μήν γε μεταβατικῶς, ἀλλὰ τρεπτικῶς τροχοῦ δίκην ἐνηξονισμένην, ἀπὸ δυσμῶν ἐπ' ἀνατολὰς περὶ τὸ ἴδιον αὐτῆς κέντρον. Plutarco, Numa, capítulo 11, seção 1, linha 5. Νομᾶς δὲ λέγεται καὶ τὸ τῆς Ἑστίας ἱερὸν ἐγκύκλιον περιβαλέσθαι τῷ ἀσβέστῳ πυρὶ φρουράν, ἀπομιμούμενος οὐ τὸ σχῆμα τῆς γῆς ὡς Ἑστίας οὔσης, ἀλλὰ τοῦ σύμπαντος κόσμου, οὗ μέσον οἱ Πυθαγορικοὶ τὸ πῦρ ἱδρῦσθαι νομίζουσι, καὶ τοῦτο Ἑστίαν καλοῦσι καὶ μονάδα· τὴν δὲ γῆν οὔτε ἀκίνητον οὔτε ἐν μέσῳ τῆς περιφορᾶς οὖσαν, ἀλλὰ κύκλῳ περὶ τὸ πῦρ αἰωρουμένην οὐ τῶν τιμιωτάτων οὐδὲ τῶν πρώτων τοῦ κόσμου μορίων ὑπάρχειν.
No século IV a.C., Hicetas, Heráclides e Ecfanto defendiam uma visão mais convencional. Admitiam a rotação da Terra, mas não propunham que ela orbitasse o Sol. No século III a.C., Aristarco de Samos propôs que o Sol ocupava a posição central.
Aristóteles, no século IV a.C., criticou as ideias de Filolau por se basearem em teoria, e não em observações. Formulou a ideia de uma esfera de estrelas fixas que girava em torno da Terra. A maioria de seus sucessores aceitou essa visão, em especial Cláudio Ptolemeu, no século II d.C., que acreditava que a Terra seria devastada por vendavais se girasse.
Em 499 d.C., o astrônomo indiano Ariabata propôs que a Terra esférica girava diariamente em torno de seu eixo e que o movimento aparente das estrelas era um movimento relativo causado pela rotação terrestre. Usou a seguinte analogia: "Assim como um homem em um barco que segue em uma direção vê os objetos parados na margem se moverem na direção oposta, para um homem em Lanca as estrelas fixas parecem se deslocar para oeste". Página 71 no Google Livros.
No século X, alguns astrônomos muçulmanos aceitavam que a Terra girava em torno de seu eixo. Albiruni escreveu que Al-Sijzi, morto por volta de 1020, havia inventado um astrolábio chamado al-zūraqī, baseado na ideia, aceita por alguns de seus contemporâneos, de "que o movimento que vemos se deve ao movimento da Terra, e não ao do céu". Um texto do século XIII também confirma a difusão dessa visão: "Para os geômetras ou engenheiros, os muhandisīn, a Terra está em movimento circular constante, e o que parece ser o movimento dos céus se deve, na verdade, ao movimento da Terra, e não ao das estrelas". Tratados discutiam essa possibilidade, refutando-a ou questionando os argumentos contrários de Ptolemeu. Versão em PDF. Nos observatórios de Maraga e Samarcanda, a rotação terrestre foi discutida por Tusi, nascido em 1201, e Qushji, nascido em 1403. Seus argumentos e suas evidências se assemelham aos que Copérnico usou.
Na Europa medieval, Tomás de Aquino aceitou a visão de Aristóteles. Tradução em pp. 496–500. No século XIV, Jean Buridan Reproduzido em Grant, Edward, ed. A Source Book in Medieval Science, 1974, pp. 500–503. e Nicolau de Oresme Reproduzido em Grant, Edward, ed. A Source Book in Medieval Science, 1974, pp. 503–510. também a aceitaram, embora com relutância. A compreensão da rotação terrestre que se tem hoje começou a se estabelecer quando Nicolau Copérnico adotou um sistema heliocêntrico em 1543. Copérnico argumentou que, se o movimento da Terra era violento, o das estrelas teria de ser muito mais. Reconheceu o trabalho dos pitagóricos e apresentou exemplos de movimento relativo. Para ele, esse era o primeiro passo para estabelecer um modelo mais simples, com os planetas orbitando um Sol central.
Tycho Brahe, cujas observações precisas permitiram a Kepler formular suas leis do movimento planetário, usou o trabalho de Copérnico como base de um sistema em que a Terra permanecia imóvel. Em 1600, William Gilbert defendeu enfaticamente a rotação terrestre em seu tratado sobre o magnetismo da Terra, convencendo muitos de seus contemporâneos. Os que, como Gilbert, não apoiavam nem rejeitavam abertamente o movimento da Terra em torno do Sol são chamados de "semicopernicanos". Um século depois de Copérnico, Riccioli contestou o modelo da Terra em rotação porque não se conseguiam observar desvios para leste em corpos em queda.Almagestum novum, capítulo nove, citado em Esses desvios receberiam depois o nome de efeito Coriolis. Os trabalhos de Kepler, Galileu e Newton, porém, ampliaram a aceitação da teoria da rotação terrestre.
Testes empíricos A rotação da Terra produz uma protuberância no equador e o achatamento dos polos geográficos. Nos Principia, Newton previu que esse achatamento seria de uma parte em 230 e apontou as medições de pêndulos feitas por Richer em 1673 como confirmação da variação da gravidade. As primeiras medições dos comprimentos dos meridianos feitas por Picard e Cassini, no fim do século XVII, apontavam para o contrário. As medições de Maupertuis e da Missão Geodésica Francesa, na década de 1730, comprovaram o achatamento da Terra, confirmando as posições de Newton e Copérnico.
No referencial em rotação da Terra, um corpo que se move livremente segue uma trajetória aparente diferente da que seguiria em um referencial fixo. Por causa do efeito Coriolis, corpos em queda se desviam ligeiramente para leste da linha vertical de prumo abaixo do ponto em que foram soltos. Projéteis se desviam para a direita no hemisfério norte e para a esquerda no hemisfério sul, em relação à direção do disparo. O efeito Coriolis é observado sobretudo na escala dos fenômenos meteorológicos. Ele determina os sentidos opostos de rotação dos ciclones nos hemisférios norte e sul, respectivamente anti-horário e horário.
Seguindo uma sugestão de Newton feita em 1679, Robert Hooke tentou, sem sucesso, verificar o desvio previsto para leste de um corpo solto de uma altura de 8,2 m. Resultados conclusivos foram obtidos no fim do século XVIII e no início do XIX por Giovanni Battista Guglielmini, em Bolonha, Johann Friedrich Benzenberg, em Hamburgo, e Ferdinand Reich, em Freiberga, com torres mais altas e pesos soltos cuidadosamente.Ver Fallexperimente zum Nachweis der Erdrotation, artigo da Wikipédia em alemão sobre experimentos de queda livre para comprovar a rotação da Terra. Uma esfera solta de uma altura de 158,5 m se desviou 27,4 mm da vertical, diante de um valor calculado de 28,1 mm.
O teste mais conhecido da rotação terrestre é o pêndulo de Foucault, construído pela primeira vez pelo físico Léon Foucault em 1851. Consistia em uma esfera de latão preenchida com chumbo, suspensa por um fio de 67 m preso ao alto do Panteão, em Paris. Como a Terra gira sob o pêndulo em movimento, seu plano de oscilação parece girar a uma taxa que depende da latitude. Na latitude de Paris, o deslocamento previsto e observado foi de cerca de 11 graus por hora no sentido horário. Pêndulos de Foucault oscilam em museus de todo o mundo.
Períodos
miniaturadaimagem|Arcos de estrelas em torno do polo celeste sul, vistos do Observatório de La Silla, do Observatório Europeu do Sul.
Dia solar verdadeiro