La forma y el tamaño de la Tierra se ha intentado averiguar desde muy lejos en la antigüedad. Prueba de ello es que ya en el 450 a.C. Filobao de Tarento demostró que la Tierra es redonda, y el primero que mide su radio fue Erastótenes de Cirene en 276-196 a.C.
Actualmente se sabe que la Tierra está achatada por los polos, que es un elipsoide de revolución cuyo semieje mayor (ecuador) mide 6.378 km y el menor 6.357 km.
Para hallar distancias entre dos puntos en la tierra no hay que olvidar que nos encontramos en una esfera y por tanto nos movemos en parámetros de grados que se pueden pasar a metros gracias al valor de la circunferencia de la tierra.
A la superficie teórica sobre el nivel del mar se la conoce como esferoide y sobre ella se refieren las cotas. El geoide es la superficie equipotencial a la distribución de masas, y sus coordenadas son distintas, son las coordenadas polares geocéntricas, son tres: latitud geocéntrica, longitud geocéntrica y radio epsilon.
La Tierra gira en torno al eje N-S en sentido antihorario. La duración de la rotación es lo que se llama día. Se define como día solar medio al valor medio de los días del año cuando éstos se miden con respecto al sol, su valor es de 24 h exactas. El día sidéreo se mide a partir de estrellas fijas y su valor es de 23 h 56 min 4.09 s de día solar medio.
En el movimiento de traslación el perihelio tiene lugar el 3 de Enero y el afelio el 4 de Julio.
Equinoccios
La tierra se halla en todo momento dividida en dos hemisferios con respecto a los rayos solares. Un hemisferio está iluminado mientras el otro permanece en la oscuridad. Las dos mitades están separadas por un círculo llamado Círculo de Iluminación que separa el día de la noche. En los equinoccios, el círculo de iluminación pasa precisamente por los polos.
El punto en que los rayos del sol son perpendiculares a la tierra al mediodía se conoce como punto subsolar y en los equinoccios coincide con el ecuador. En los polos, los rayos solares sólo rozan la superficie. Como la tierra va girando sobre sí misma, el Ecuador recibe el máximo de energía solar mientras que los polos no reciben nada.
El círculo de iluminación pasa por los polos y, por lo tanto, coincide con los meridianos cuando la tierra gira. En los equinoccios, el sol sale por un punto situado exactamente hacia el este y se pone por un punto situado exactamente hacia el oeste, y esto sucede en todas las latitudes excepto en los polos.
El día y la noche tienen exactamente la misma duración de doce horas de ahí su nombre. Las condiciones son exactamente iguales en los dos hemisferios, la salida tiene lugar a las 6.00 h y la puesta a las 18.00 h en todo el globo a excepción de los polos.
El mediodía solar tiene lugar cuando el sol alcanza el punto más alto en el cielo, y sucede simultáneamente en todos los puntos que tienen la misma longitud, es decir, que se hayan situados sobre el mismo meridiano.
Solsticios
En los solsticios el eje de la tierra está inclinado con un ángulo máximo. En el solsticio de verano, 21 o 22 de junio, el eje se encuentra inclinado hacia el sol con lo que el hemisferio norte se encuentra adelantado hacia el sol. En el solsticio de invierno, 21 o 22 de diciembre, la tierra se encuentra en una posición equivalente, pero en un punto de su órbita diametralmente opuesto, el hemisferio sur es el que se encuentra inclinado hacia el sur.
En el caso del solsticio de invierno se puede observar que la noche es más larga que el día en el hemisferio norte y al revés en el hemisferio sur; la desigualdad entre el día y la noche aumenta desde el Ecuador hacia los polos, latitudes simétricas respecto del Ecuador poseen duraciones relativas del día y de la noche exactamente opuestas, entre el Círculo Polar Ártico y el Polo Norte la noche dura 24 horas y al revés en el Polo Sur.
La Tierra no siempre ha tenida la misma inclinación. Su eje describe un movimiento de cono (movimiento de precisión) por lo que si ahora señala a la estrella polar dentro de un período de tiempo señalará a otro lado. El movimiento de precisión origina cambios en la posición del punto vernal.
En base a los movimientos de traslación podemos describir dos tipos de años: el año sidéreo que es el tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta entera a la órbita midiendo con respecto a la posición de las estrellas fijas, 365,256 días solares medios, y el año tropical que es el tiempo transcurrido entre dos equinoccios vernales, 365,242 días solares medios.
La altura del Sol al mediodía en un lugar es igual a 90º menos el arco de meridiano comprendido entre dicho punto y aquel en el que los rayos del sol son perpendiculares a la superficie. Así en los equinoccios se puede hallar mediante la resta de 90º menos la latitud.
Podemos definir los términos orto como el lugar por donde vemos salir el sol y cuya amplitud es máxima en los solsticios (en verano al norte, y en invierno en el sur) y ocaso que por donde el sol se pone cuya amplitud máxima también es en los solsticios.
Trayectoria del sol
Si suponemos que la tierra es el centro del universo podemos hablar de la trayectoria del sol.
A la vertical justo hacia arriba de donde nosotros nos encontramos se le llama cenit y hacia abajo nadir. Si unimos la línea norte sur con la vertical de un astro obtenemos el acimut de un astro.
Si suponemos que el eje de rotación de la tierra es el eje del mundo, podemos hablar de la declinación del astro: arco del astro menos el ecuador; y del horario, el meridiano del lugar nuestro menos el meridiano horario.
La posición de la Tierra respecto al Sol, su ubicación en la zona habitable del sistema solar, su composición y la presencia de agua líquida especialmente son las características que los astrónomos de la NASA tienen en cuenta para buscar planetas que se parezcan a la Tierra para comprobar si existe otra vida en el Universo y si, existen otros planetas habitables por la especie humana. Una de las misiones que están llevando a cabo este proceso, es la misión Kepler con un telescopio que lleva desde 2009 buscando planetas parecidos a nuestra querida Tierra.
