El geoide es la forma que tomaría la superficie de los océanos bajo la influencia de la gravedad y la rotación de la Tierra solamente, en ausencia de otras influencias como los vientos y las mareas. Esta superficie se extiende a través de los continentes (como con canales hipotéticos muy estrechos). Todos los puntos en una superficie geoidal tienen el mismo potencial efectivo: la suma de la energía potencial gravitacional y la energía potencial centrífuga.

El geoide se puede definir con cualquier valor de potencial gravitacional, como dentro de la corteza terrestre o muy lejos en el espacio, no solo al nivel del mar. La fuerza de la gravedad actúa en todas partes perpendicular al geoide, lo que significa que las líneas de la plomada apuntan perpendicularmente y los niveles de agua paralelos al geoide si solo funcionaran la gravedad y la aceleración rotacional.

Específicamente, el geoide es la superficie equipotencial que coincidiría con la media de la superficie del océano de la Tierra si los océanos y atmósfera estaban en equilibrio, en reposo respecto a la Tierra en rotación, y se extendieran a través de los continentes (tales como con canales muy estrechos). Según Gauss, quien lo describió por primera vez, es la “figura matemática de la Tierra”, una superficie lisa pero muy irregular cuya forma resulta de la distribución desigual de la masa dentro y sobre la superficie de la Tierra.

Coincide con la superficie que solo puede conocerse mediante extensas mediciones y cálculos gravitacionales. A pesar de ser un concepto importante durante casi doscientos años en la historia de la geodesia y la geofísica, solo se ha definido con alta precisión desde los avances en la geodesia satelital a finales del siglo XX. A menudo se describe como la verdadera figura física de la Tierra, en contraste con la figura geométrica idealizada de un elipsoide de referencia.

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La superficie del geoide es más alta que el elipsoide de referencia donde hay una anomalía de gravedad positiva (exceso de masa) y más baja que el elipsoide de referencia dondequiera que haya una anomalía de gravedad negativa (déficit de masa).

Descripción

La superficie del geoide es irregular, a diferencia del elipsoide de referencia, que es una representación matemática idealizada de la Tierra física, pero considerablemente más lisa que la superficie física de la Tierra. A pesar de que la Tierra física tiene excursiones de 8,848 m (Monte Everest) y -429 m (Mar Muerto), la variación del geoide va desde -106 a +85 m, menos de 200 m total, frente a un elipsoide matemática perfecta.

Si la superficie del océano fuera isopycnic (de densidad constante) e inalterada por las mareas, las corrientes o el clima, se aproximaría mucho al geoide. La desviación permanente entre el geoide y el nivel medio del mar se llama topografía de la superficie oceánica.

Si las masas de tierra continentales estuviesen cruzadas por una serie de túneles o canales, el nivel del mar en estos canales también coincidiría casi por completo con el geoide. En realidad, el geoide no tiene un significado físico bajo los continentes, pero los geodesistas pueden derivar las alturas de los puntos continentales por encima de esta superficie imaginaria, pero definida físicamente, mediante una técnica llamada nivelación del espíritu.

Al tratarse de una superficie equipotencial, el geoide es, por definición, una superficie a la que la fuerza de la gravedad es perpendicular en todas partes. Esto significa que cuando se viaja en barco, uno no nota las ondulaciones del geoide; la vertical local (línea de plomada) es siempre perpendicular al geoide y al horizonte local tangencial a ella. Del mismo modo, los niveles de espíritu siempre serán paralelos al geoide.