Aunque en la escuela nos enseñan que la Tierra es una esfera, en realidad su forma es mucho más compleja, y si pudiera verse desde el espacio tomando en cuenta únicamente la gravedad, el planeta tendría una apariencia irregular, con pequeñas "protuberancias" y "hundimientos" que no son visibles a simple vista.
Esa forma recibe el nombre de geoide, un modelo que los científicos utilizan para representar cómo sería el nivel del mar si cubriera toda la Tierra y el agua permaneciera completamente en calma, sin olas, corrientes ni mareas.
A diferencia de una esfera perfecta o del elipsoide que utilizan los sistemas GPS para hacer cálculos matemáticos, el geoide refleja que la gravedad no tiene la misma intensidad en todas las regiones del planeta debido a que la Tierra no está formada por materiales distribuidos de manera uniforme: hay montañas, océanos y distintas estructuras geológicas que modifican ligeramente la fuerza con la que la gravedad atrae los objetos.
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Aunque parezca un concepto muy técnico, el geoide es la referencia que permite saber con exactitud qué tan alto está un edificio, una carretera, una presa o incluso una ciudad respecto al nivel del mar.
¿Qué es exactamente un geoide?
La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) explica que el geoide es la superficie que se utiliza como referencia para medir las alturas en cualquier parte del mundo. En otras palabras, funciona como el "nivel cero" desde el que se calcula la altitud de montañas, carreteras, aeropuertos y cualquier punto sobre la superficie terrestre.
Como la gravedad cambia ligeramente de un lugar a otro, el geoide no es completamente liso, por lo que presenta pequeñas elevaciones y depresiones provocadas por la distribución desigual de la masa terrestre, la profundidad de los océanos, las cadenas montañosas y la composición de las rocas que se encuentran bajo nuestros pies.
Para mostrar esas diferencias, la NASA difundió una animación basada en el modelo global GOCO06s, donde el geoide alcanza hasta 85 metros por encima del promedio en Islandia y 106 metros por debajo en el sur de India. Sin embargo, esas variaciones son tan pequeñas a escala planetaria que la animación las exagera 10 mil veces para que puedan apreciarse.
Este modelo fue elaborado con más de mil millones de mediciones obtenidas durante 15 años por 19 satélites, entre ellos las misiones GRACE de la NASA y GOCE de la Agencia Espacial Europea.
¿Por qué importa en la vida diaria?
Aunque pocas personas escuchan hablar del geoide, prácticamente todos se benefician de él, ya que gracias a que este modelo existe, ingenieros y topógrafos construyan carreteras, puentes, túneles, edificios y presas con mediciones precisas. También ayuda a elaborar mapas confiables y hace posible que los sistemas de navegación satelital, como el GPS, indiquen correctamente la altura de un lugar sobre el nivel del mar.
Además, conocer con precisión la forma del geoide ayuda a los científicos a vigilar cómo cambia el nivel del mar, estudiar el comportamiento de los océanos, detectar variaciones en la gravedad terrestre y mejorar la información que recopilan los satélites que observan el planeta.
Así descubren los científicos la forma real de la Tierra
Para calcular el geoide, los especialistas combinan mediciones de gravedad realizadas en tierra con información obtenida desde barcos, aviones y satélites. Dos de las misiones espaciales más importantes para este trabajo han sido GRACE, de la NASA, y GOCE, de la Agencia Espacial Europea, cuando ambos proyectos fueron diseñados para detectar cambios extremadamente pequeños en el campo gravitatorio de la Tierra.
Gracias a esos datos, los científicos pueden actualizar constantemente los modelos geoidales, mejorar la precisión de los mapas y perfeccionar los sistemas de referencia que utilizan gobiernos, investigadores e ingenieros en distintos países.
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Contexto: el geoide también ayuda a redefinir cómo se miden las alturas
La NOAA desarrolla desde hace más de una década el proyecto GRAV-D (Gravity for the Redefinition of the American Vertical Datum), cuyo objetivo es modernizar el sistema de referencia vertical utilizado en Estados Unidos. El organismo estima que, una vez concluido, será posible obtener alturas con una precisión cercana a una pulgada (2.54 centímetros) en la mayor parte del territorio, utilizando modelos gravitacionales y observaciones satelitales en lugar de depender únicamente de redes tradicionales de nivelación.