¿Qué es un día y cómo se mide científicamente en la actualidad?

Un día es, de manera aproximada, el periodo de tiempo durante el cual la Tierra completa una rotación alrededor de su eje. Esta unidad fundamental para la vida humana y la organización social posee diversas definiciones astronómicas, físicas y legales dependiendo del contexto de observación, ya sea que se mida respecto al Sol, a las estrellas lejanas o mediante oscilaciones atómicas estandarizadas.

¿Cómo se define un día solar y por qué varía su duración a lo largo del año?

Un día solar se define como el tiempo que transcurre entre dos pasos consecutivos del Sol por su punto más alto en el cielo, conocido como culminación superior o mediodía local. Debido a que la órbita de la Tierra alrededor del Sol no es perfectamente circular y a que el eje terrestre se encuentra inclinado, la velocidad de desplazamiento orbital varía. Por esta razón, un día solar aparente no dura exactamente lo mismo todos los días del año, pudiendo diferir hasta en 7,9 segundos respecto al promedio de 24 horas.

Para fines prácticos y cotidianos, se utiliza el día solar medio, cuya duración se fija exactamente en 86 400 segundos. Durante las últimas décadas, el promedio registrado por los servicios internacionales de rotación terrestre ha sido de aproximadamente 86 400,002 segundos, experimentando oscilaciones menores en escalas de milisegundos debido a factores geofísicos y mareales.

Qué diferencia existe entre un día estelar y un día solar?

El día estelar mide el tiempo que tarda la Tierra en completar una rotación de 360 grados en relación con el fondo celeste o una estrella lejana fija. Este periodo dura exactamente 23 horas, 55 minutos y 4,0989 segundos, lo que equivale a unos cuatro minutos menos que el día solar de 24 horas.

La diferencia surge porque, mientras la Tierra gira sobre su eje, también avanza en su órbita alrededor del Sol. Para que el Sol vuelva a alcanzar la misma posición relativa en el cielo (un día solar), el planeta debe girar un poco más allá de una rotación completa. Esta distinción es fundamental en astronomía para la calibración de instrumentos y la medición del tiempo sidéreo.

Cómo se define el día dentro del Sistema Internacional de Unidades?

Aunque el día no es una unidad formal del Sistema Internacional de Unidades (SI), su uso está plenamente aceptado junto a este. La Oficina Internacional de Pesas y Medidas define el día exactamente como 86 400 segundos del SI.

A su vez, desde 1967, el segundo se define físicamente mediante la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. Con base en esta definición atómica, un día estándar equivale a 794 243 384 928 000 de esos ciclos de radiación.

Cuál es la duración del día en otros planetas del sistema solar?

Los periodos de rotación y las longitudes de los días solares y siderales varían notablemente entre los distintos cuerpos celestes del sistema solar debido a sus propias dinámicas orbitales y composiciones físicas.

Por ejemplo, Mercurio cuenta con un día solar muy prolongado que dura aproximadamente 4222,6 horas terrestres debido a su lenta rotación combinada con su rápida órbita. En el extremo opuesto, los planetas gigantes gaseosos rotan con mucha mayor rapidez: Júpiter completa su rotación en unas 9,9 horas y Saturno en unas 10,7 horas, según las mediciones y revisiones científicas de sus campos gravitatorios y anillos.

Cómo ha cambiado la duración del día a lo largo de la historia geológica de la Tierra?

La duración del día terrestre no ha sido constante a lo largo del tiempo geológico debido a la disipación de energía por mareas lunisolares, que frenan gradualmente la velocidad de rotación del planeta.

Los registros fósiles y los estudios de rítmitas sedimentarias demuestran que hace unos 400 millones de años, durante el periodo Devónico, un año duraba aproximadamente 410 días y cada día constaba de unas 21 horas y 20 minutos. En eras más remotas, como el periodo Cámbrico hace 500 millones de años, los días eran aún más cortos, con una duración aproximada de 20 horas y 40 minutos, lo que indica un aumento constante en la longitud del día actual.

Sources & Further Reading

Weisstein, Eric W. (2007). Day. ScienceWorld, Wolfram Research. Disponible en: http://scienceworld.wolfram.com/astronomy/Day.html

Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) (2014). SI Brochure: The International System of Units (SI), 8th Edition. Disponible en: https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/

Seidelmann, P. Kenneth et al. (2007). Report of the IAU/IAG Working Group on cartographic coordinates and rotational elements: 2006. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, vol. 90, pp. 155-180.