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1 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 UNIDAD 3: SISTEMA SOLAR (II) ESQUEMA: a) Origen del Sistema Solar b) Componentes más significativos del Sistema Solar. Estructura (I) 1.- Sol 2.- Planetas interiores (Sistema Solar interior) a.- Mercurio b.- Venus c.- Tierra d.- Marte c) La Luna, nuestro satélite 1.- Órbita 2.- Fases Taller virtual sobre fases lunares 1.- Simulaciones 2.- Test 3.- Movimientos y duración a.-Traslación Mes sidéreo. Sinódico. Draconítico b.- Libración En longitud, en latitud, diurna d) Eclipses 1.- De Sol a.- Eclipse parcial b.- Eclipse anular c.- Eclipse total d.- Recomendaciones para ver un eclipse de Sol Observación directa. Observación indirecta 2.- De Luna Apariencia lunar durante el eclipse e) Componentes del Sistema Solar y estructura (II) 1.- Cinturón de asteroides 2.- Planetas exteriores a.- Júpiter b.- Saturno c.- Urano d.- Neptuno José Pedro García 2 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 3.- Más allá de los planetas a.- Cinturón de Kuiper b.- Nube de Oort f) Cometas, asteroides, meteoros 1.- Cometas a.-Órbitas cometarias Elípticas, hiperbólicas, parabólicas b.- Nomenclatura de cometas c.- Visibilidad y estructura de cometas 2.- Asteroides Riesgo de impacto 3.- Meteoroides Lluvia de estrellas g) Resumen José Pedro García 3 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 DESARROLLO 3.a) Origen del Sistema Solar * La Cosmología, parte de la astronomía que trata de las leyes generales, del origen y de la evolución del universo, está basada, entre otras cuestiones importantes, en las aportaciones de un jesuita belga, Georges Lemaître (1 894 1 966), autor de las primeras propuestas sobre la existencia de la “Gran Explosión”, que hoy conocemos como “BigBang”: (Georges Lemaître) aportando hipótesis sobre un universo en expansión de masa constante y la posible existencia de un “átomo primitivo” como principio temporal del universo. * Hoy las teorías cosmológicas se han ido haciendo más y más complejas y también más próximas a la realidad, siendo desde luego uno de los campos actualmente más activos y prometedores de las investigaciones de la Astrofísica, rama de la física que estudia propiedades físicas de los cuerpos celestes, tales como luminosidad, tamaño, masa, temperatura y composición, así como su origen y evolución. * Gráficamente, el Big - Bang y su posterior evolución puede representarse en el siguiente esquema: (Origen y expansión del universo) * El universo conocido se ha ido expandiendo, a la vez que enfriando. En este proceso podríamos situar el colapso gravitacional de la materia estelar que formaría una especie de “Nube Molecular gigante”. El Sistema Solar se habría formado hace al menos unos 4 600-4 700 millones de años, según parece deducirse de estudios sobre meteoritos. José Pedro García 4 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 Originalmente, partiendo de una hipotética “Nebulosa solar” se habría formado un “Disco protoplanetario” cuya masa estaría concentrada casi en su totalidad (en un 98,96%) en la estrella central, nuestro Sol, el resto del disco originaría por acreción (crecimiento por adición de materia) o por choque, los planetas, lunas, cometas y otros objetos menores. (Composición artística de un “disco protoplanetario”) * Finalmente se formaría este Sistema Solar que concentra alrededor del 99,75% de su masa en el Sol y la mayor parte del resto de ésta en los ocho planetas que orbitan a su alrededor. El sistema solar se ubica en la actualidad en la “Nube Interestelar Local” que se halla en la Burbuja Local del Brazo de Orión, de la galaxia espiral Vía Láctea, a unos 28 000 años luz del centro de esta. * Una imagen a escala podría darla la siguiente composición: (Sistema Solar a escala, solo en tamaño, no en distancias) 3.b) Componentes más significativos del Sistema Solar. Estructura (I) * Son numerosas las simulaciones que pueden encontrarse en la web del movimiento de objetos del Sistema Solar, aquí se muestra un par de ellos, el primero muy sencillito, el segundo mucho más potente y complejo: José Pedro García 5 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) (Simulación Sistema Solar: “Pianeta Scuola”) 2015-16 (Simulación Sistema Solar: “Solar System”) * Los elementos más importantes del Sistema Solar son: 3.b.1.- Sol: * La estrella central de la que hemos hablado anteriormente (ver: Unidad 2.a). Se encuentra casi en el centro del Sistema Solar dado que concentra alrededor del 99,86% de la masa del Sistema. Es una estrella del tipo espectral G2 (veremos más adelante esta clasificación) con una vida de unos 4 600 millones de años y a la que le quedan otros 5 000 millones para “extinguirse”. Como ya se vio (Unidad 2.a), es el motor gravitatorio y térmico del Sistema y su distancia media a la Tierra, casi 150 millones de kilómetros se toma como una de las unidades de medida de distancias en astronomía, 1 UA (Unidad Astronómica). La luz procedente de esta estrella tarda exactamente 8 min 19 s en llegar a la Tierra. Es el astro de mayor luminosidad en el cielo terrestre y la única estrella de nuestro Sistema, a diferencia de otros sistemas estelares dobles, o triples. Cuando las estrellas son más numerosas se forman cúmulos estelares y si el número es muy muy elevado, galaxias (caso de nuestra Vía Láctea). Algunos datos comparativos Sol - Tierra: * El Sol (con todo el Sistema Solar) gira alrededor del centro de la Vía Láctea dando una vuelta completa cada 200 millones de años. Ahora se desplaza hacia la constelación de Hércules, a 19 Km./s. * Actualmente, algunos de los estudios más interesantes del Sol se realizan a partir de la Sonda Espacial SOHO. José Pedro García 6 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 (SOHO: Imagen EN DIRECTO del Sol) 3.b.2.- Planetas interiores (Sistema Solar interior) * Aunque formado inicialmente por 5 cuerpos sólidos, actualmente hay sólo cuatro. Parece que en esta parte del Sistema se produjo un “choque gigante” entre la Tierra y otro objeto del tamaño de Marte. El resultado final habría sido la formación de la Luna. * En general, tanto los cuerpos de esta parte del Sistema como la gran mayoría de los componentes de otras partes, se mueven en sentido directo (antihorario visto desde el Norte) describiendo elipses, de diferente excentricidad, cuyos planos están muy próximos al plano de la Eclíptica. Todo ello de acuerdo con las Leyes de Kepler (ver Unidad 1.b.2.a. * Los cuatro planetas interiores, Mercurio, Venus, Tierra y Marte son, comparados con los otros, considerablemente más pequeños y más calientes. También se les llama “planetas terrestres”. Son sólidos, formados principalmente por roca y metal. 3.b.2.a.- Mercurio * Mercurio, mensajero romano de los dioses, dios del comercio, equivalente al dios griego Hermes, es el más pequeño de los planetas. Dado que es el más próximo al Sol su observación directa se hace muy difícil. Solo podrá verse instantes después de la puesta del Sol en el Oeste o justo antes de su salida, por el Este. José Pedro García 7 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 • Su densidad es la segunda de todo el Sistema Solar, después de la Tierra. • Es el segundo planeta más caliente del Sistema, después de Venus. No tiene atmósfera por lo que no puede regular las temperaturas. Gran contraste entre las temperaturas de su cara iluminada (427oC) y oculta (-173oC). • Parece tener su núcleo parcialmente fundido. Por ello, el enfriamiento y contracción del núcleo provoca numerosas “arrugas”, irregularidades de miles de kilómetros. • Es el planeta con mayor número de cráteres, probablemente por un elevado bombardeo de meteoritos hace unos 4 000 millones de años. Destaca el Cráter Caloris de 1 550 km. • Mercurio parecía tener una órbita sincrónica, como la Luna, mostrado siempre la misma cara hacia el Sol. Hoy se sabe que la sincronía no es 1:1 (1año:1dia), sino que es 2:3 (2años:3días). (Mercurio, Mariner 10, 1 974 - 75) (Resonancia orbital 2:3) • Cuando Mercurio en su traslación anual pasa delante del disco solar, visto desde la Tierra, se produce uno de los espectáculos más vistosos del Sistema Solar, el tránsito: (Tránsito de Mercurio, 8-11-2006) José Pedro García 8 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 * Muchos de estos aspectos pueden verse en el vídeo: “11 curiosidades sobre Mercurio” (5:27) 3.b.2.b.- Venus * Venus, diosa romana del amor, la belleza y la fertilidad. Equivalente a la griega Afrodita. • Segundo planeta del Sistema Solar en proximidad al Sol, por ello es conocido como lucero del alba o del crepúsculo y sólo es visible después del ocaso solar o antes de su orto. Los griegos llegaron a pensar que eran dos objetos celestes diferentes. Es el tercer objeto más brillante de los cielos, después del Sol y de la Luna • Es el planeta más caliente del Sistema Solar, debido a la presencia de atmósfera y su proximidad al Sol. La temperatura media de su superficie es de 450oC. Apenas hay diferencias de temperaturas entre noche y día ni entre ecuador y polos. Su tamaño, masa y composición son parecidos a los de la Tierra, a veces se le llama “planeta hermano”. • En cuanto a su atmósfera, presenta grandes diferencias con la Tierra. La de Venus tiene una densidad 90 veces superior y en su composición está presente un 96% de CO2. Este gas es el responsable del fuerte efecto invernadero que dispara y mantiene las altas temperaturas de la atmósfera venusiana. • La rotación de Venus es muy lenta y su “año” (224 días terrestres) es más corto que su “día” (243 días t.). Además la rotación alrededor de su Eje Polar es de sentido contrario (s. horario) que el resto de planetas (s. antihorario). • No tiene lunas, como Mercurio, a diferencia del resto de planetas. Al ser un planeta interior, visto desde la Tierra, Venus tiene fases, como la Luna. (Rotación retrógrada de Venus) (Fases de Venus) * Muchos de estos aspectos pueden verse en el vídeo: “10 curiosidades sobre Venus” (6:04) José Pedro García 9 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 3.b.2.c.- Tierra * Nuestro planeta. El único habitado por “vida superior” y sin ninguna evidencia de otras vidas fuera del Sistema Solar. De ella y de muchas de sus características hemos hablado en la Unidad 1. De su Luna hablaremos más detalladamente en el apartado 3.c de esta unidad. 3.b.2.d.- Marte * Marte el planeta rojo por los tonos de su superficie, distinguible fácilmente en el cielo nocturno. Cuarto planeta del Sistema, su nombre se relaciona con el dios romano de la guerra, Ares en la mitología griega. • Es un planeta pequeño, el segundo en tamaño después de Mercurio. Su diámetro es la mitad del de la Tierra y su masa apenas un 10%. Su gravedad es la tercera parte de la nuestra. Dato interesante, dado que este planeta es el que tiene las posibilidades más serias de ser el primero en ser aprovechado por los humanos en una posible expansión fuera de la Tierra. (Marte, el planeta rojo) (Comparación de tamaños Tierra -Marte) • La duración de su día es muy similar al nuestro pero su año es casi el doble, de acuerdo con su mayor distancia la Sol (Tercera Ley de Kepler). • Marte presenta una oblicuidad orbital (ángulo que forma su Eje Polar con el plano de la eclíptica) ligeramente superior al de la Tierra (~25o). Por esta razón, Marte tiene cuatro estaciones, si bien su duración es mayor que las nuestras, dada la mayor duración de su año. • La superficie marciana presenta características morfológicas muy similares a las de la Tierra y la Luna: cráteres de impacto, campos de lava, volcanes, cauces secos de ríos y dunas de arena. La elevada presencia de óxido de hierro en su superficie es la responsable del color rojizo característico del planeta. José Pedro García 10 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 Las manchas claras y oscuras observables desde la Tierra no se deben a accidentes geográficos sino que aparecen si el terreno se cubre con gigantescas mantas de polvo, que modifica el albedo de la superficie, proporción existente entre la energía luminosa que incide en una superficie y la que se refleja de ella. La superficie de Marte presenta también unas regiones brillantes de color naranja rojizo, que reciben el nombre de desiertos, y que se extienden por las tres cuartas partes del planeta. • En la superficie marciana se encuentran restos de lo que fue gran actividad geológica, reflejada en su orografía: El “Monte Olimpo”, con 25 km de alto es el mayor volcán del Sistema Solar El “Valle Marineris”, un cañón de más de 3 000 km de largo, 600 km de ancho y hasta 8 km de profundo (Monte Olimpo) (Valle Marineris) • La atmósfera marciana es muy tenue, con una presión de 0,009 atm, mucho menor qua la nuestra, de 1 atm, lo que plantea serias dificultades para nuestra futura supervivencia en aquel planeta. El gas más abundante es el dióxido de carbono (95%). También hay trazas de vapor de agua (0,02%). Precisamente, la presencia de agua en Marte es objeto de gran de interés y controversia. Parece ser que hace unos 4 000 millones de años pudo haber una importante cantidad de agua en la superficie marciana. Hoy agua líquida es impensable a una presión tan excesivamente baja. Puede suponerse alguna, congelada entre los granos del suelo, así como en los casquetes polares, en este caso en grandes cantidades. En estos casquetes se puede observar depósitos sólidos blancos de hielo seco (CO2), quizás con capas de agua sólida debajo. Se están haciendo numerosas investigaciones al respecto. • Marte tiene dos lunas: Fobos y Deimos de órbitas muy próximas al planeta, quizás asteroides capturados. (Polo Norte marciano) (Fobos y Deimos, tamaños comparativos) José Pedro García 11 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 • La exploraciones espaciales de Marte han sido numeerosas, desde las primeras Mariner y Viking hasta las más recientes como Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Global Surveyor o Curiosity (Mars Science Laboratory). * Muchos de estos aspectos pueden verse en el vídeo: “9 curiosidades sobre Marte” (6:47) 3.c) La Luna, nuestro satélite (Luna en tiempo real) * La luna es el objeto astronómico más próximo a la Tierra, el segundo en brillo, después del Sol. Comparativamente en relación a su planeta, es el mayor satélite de todo el Sistema Solar. La relación de tamaños Tierra - Luna es de 3,6 / 1, por ello algunos científicos lo llaman el “planeta doble”, una especie de sistema binario. * Tierra y Luna están acopladas en relación sincrónica 1:1, lo que quiere decir que el año y el día lunar coinciden, lo que se traduce en que la Luna muestra siempre la misma cara. Mecánicamente, es el resultado de alcanzar un sistema de mínima energía en la rotación del cuerpo más pequeño alrededor del mayor (acoplamiento de marea). * El hemisferio visible es muy diferente del oculto. En éste se ven numerosas irregularidades, mares de origen volcánico, montañas y numerosos cráteres de impacto (astroblemas). Su albedo es 0,12 lo que significa que refleja sólo una pequeña parte de la luz que recibe (el de la Tierra es 0,36). * Su imponente presencia en los cielos y los diferentes fenómenos en los que participa (fases lunares cíclicas, eclipses, superlunas, Blue Moon…) hacen que haya tenido una gran influencia en la vida de los humanos, haciéndose muy presente en el lenguaje, el arte, la sicología, el calendario… José Pedro García 12 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 * Su influencia gravitatoria provoca las mareas así como una ligera ralentización del giro terrestre y el consecuente alejamiento Tierra - Luna. * Su diámetro y distancia orbital hacen que se vea de un tamaño equivalente al del Sol, lo que permite una gran variedad de tipos de eclipses solares, incluyendo el total. (Jugar con la Luna) 3.c.1.- Órbita lunar * La Luna describe alrededor de la Tierra una trayectoria elíptica de baja excentricidad: 0,055 (una circunferencia tiene excentricidad 0): APOGEO (mayor distancia a la Tierra): 406 740 km PERIGEO (menor distancia a la Tierra): 356 410 km Radio orbital medio: 384 000 km * En realidad, lo que ocurre es que Tierra y Luna giran alrededor del centro de gravedad del sistema formado por ambas (baricentro), que se encuentra próximo al centro de la Tierra. (Luna en perigeo y apogeo) * La Tierra se desplaza alrededor del Sol describiendo una elipse, la eclíptica. A su vez, la Luna se desplaza alrededor de la Tierra describiendo ella misma también una elipse, en uno de cuyos focos esta nuestro planeta. José Pedro García 13 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 * El plano de esta elipse no es el mismo que el de la eclíptica, ambos forman un ángulo de 5o 9’. * En su revolución alrededor de la Tierra, la Luna corta dos veces el plano de la eclíptica: una vez descendiendo y otra ascendiendo, son los denominados nodo descendente ( ) y nodo ascendente ( ). La línea que los une se llama la “Línea de los nodos” (Plano de la Luna inclinado sobre la eclíptica) (1 – 2: línea de los nodos) * Además, el eje polar de la Luna no es perpendicular a su plano de traslación, sino que está inclinado 6o 41’ (recordemos que el de la Tierra tenía un inclinación de 23o 28’). (Inclinaciones de planos y ejes Tierra - Luna) * La órbita lunar es por tanto compleja. Podríamos resumirlo en el esquema: (Órbita lunar) José Pedro García 14 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 • Nodo ascendente: Punto de corte de la órbita lunar y la eclíptica en el que La Luna asciende sobre la eclíptica. • Nodo descendente: Punto de corte de la órbita lunar y la eclíptica en el que La Luna desciende sobre la eclíptica. • Línea de los nodos: Une nodo ascendente con nodo descendente. Esta línea cambia su dirección en el plano de la eclíptica, retrograda con un periodo de 18,6 años. • Línea de las ápsides (la que une cada uno de los extremos del eje mayor de la órbita trazada por un astro): Une el perigeo con el apogeo de la órbita lunar. Tiene un desplazamiento directo en el plano de la órbita lunar, periodo 8,85 años. 3.c.2.- Fases lunares * Las fases lunares son consecuencia directa del movimiento de traslación de la Luna alrededor de la Tierra y una de las experiencias más familiares de los humanos. Fotografiada a lo largo de todo el ciclo se obtienen las siguientes imágenes: (La luna a lo largo de un ciclo) * Las posiciones relativas de Sol - Tierra - Luna que explican estas imágenes puede observarse en el esquema: (Fases lunares) (Posiciones relativas Sol - Luna en las distintas fases) * Con numerosas aplicaciones pueden simularse estas fases así como estudiar y modificar las diferentes posiciones de los tres astros: José Pedro García 15 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 TALLER VIRTUAL SOBRE FASES LUNARES 1.- Simulaciones de fases lunares. 2.- Test sobre fases lunares. (Lunar Phase simulator, Univ. Nebraska) (Lunar Phase quizzer, Univ. Nebraska) 3.c.3- Movimientos y duración * Dada las características de la órbita lunar y la influencia gravitatoria de Sol y Tierra, principalmente (aunque no únicamente) los movimientos de la Luna son bastante complejos. Veamos alguno de los más importantes: 3.c.3.a.- Traslación * El que sigue en su órbita alrededor de la Tierra y principal responsable de Fases y Eclipses. La duración de este movimiento de puede considerar como: • Mes Sidéreo: Tiempo transcurrido entre dos pasos consecutivos de la Luna por el círculo horario de una estrella vista desde la Tierra. Su duración es de 27,32 días. Tiene poca importancia astronómica. • Mes sinódico: Tiempo transcurrido entre dos posiciones consecutivas análogas de la Luna y el Sol, es decir entre dos fases lunares consecutivas. Su duración media es de 29,53 días. Se denomina lunación. De los más utilizados en la vida civil. • Mes draconítico: Tiempo transcurrido entre dos pasos consecutivos de la Luna por el nodo ascendente de su órbita. Su duración es de 27,21 día, menor que el sidéreo dado que la línea de los nodos retrogradan (ver Unidad 3.c.1). Dado que es en los nodos donde pueden producirse los eclipses, al estar entonces alineados Luna - Tierra Sol, este mes tiene gran importancia para la predicción de estos. El nombre draconítico hace referencia al dragón mitológico que vive en los nodos lunares y come Sol o Luna durante los eclipses. * Hay otros meses que pueden estudiarse en lugar especializados. José Pedro García 16 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 3.c.3.b.-Libración * Se define libración, en general, como el movimiento oscilatorio que un cuerpo, ligeramente perturbado en su equilibrio, efectúa hasta recuperarlo poco a poco. * Para la Luna, se entiende por libración al conjunto de movimientos de oscilación que presenta con respecto a un observador ubicado en la Tierra. Dado que nuestro satélite tarda el mismo tiempo en dar una vuelta sobre sí mismo que en dar una vuelta completa en torno a la Tierra con respecto a un punto fijo, su cara visible desde la Tierra es siempre la misma. Pero, si sólo fuera así, un observador terrestre sólo podría ver el 50 % de la superficie lunar. Sin embargo, esto no es así debido a las libraciones de la Luna: Libración en longitud: Por ser su órbita elíptica, la Luna la recorre a diferentes velocidades. Parece oscilar en dirección este-oeste hasta casi unos 8o. Libración en latitud: Por estar el eje inclinado ligeramente respecto al plano de su órbita. Lo que en la Tierra produce las estaciones, en la Luna produce oscilaciones aparentes norte - sur de casi 7o. Libración diurna: Por la rotación terrestre, que hace ver a la Luna desde un lado del eje imaginario centro de la Tierra - centro de la Luna por la mañana y del otro lado por la tarde. Metafóricamente es como ver el lateral de un edificio frente a un extremo de su fachada y el otro lateral desde el otro extremo de la misma fachada. El resultado final es que las libraciones permiten ver desde la Tierra hasta el 59 % de la Luna. (Libración de Luna durante un ciclo) 3.d) Eclipses * Un eclipse es la ocultación transitoria, total o parcial, de un astro por interposición de otro cuerpo celeste. * La ocultación de unos astros por otros es la consecuencia de su movimiento orbital continuo. Cuando éstos son: Sol, Tierra y Luna, sus distancias y tamaños aparentes originan toda una serie de eclipses. La formación de éstos exige un alineamiento de esos tres cuerpos y ello sólo ocurre cuando la Luna se sitúa en los nodos, al cruzar la eclíptica en su órbita lunar. El nombre de eclíptica procede precisamente de la formación de eclipses. José Pedro García 17 Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) Curso Astronomia Básica 2015-16 3.d.1- Eclipse de Sol * En el eclipse de Sol es la Luna la que se interpone entre Sol y Tierra. (Movimiento de sombra y penumbra en un eclipse de Sol) 3.d.1.a.- ECLIPSE PARCIAL DE SOL Si la Luna está a una distancia angular menor de 15o 21' del nodo habrá un eclipse parcial de Sol. Todo eclipse parcial se desarrolla en dos contactos. El primero es el instante de tangencia entre los discos solar y lunar, marcando el inicio del fenómeno. Tras el avance paulatino de la Luna, se llega al medio del eclipse, momento en el que se cubre una mayor fracción del disco solar. A partir de este momento la Luna comienza a retirarse hasta llegar al último contacto, fin del eclipse parcial. 3.d.1.b.- ECLIPSE SOLAR ANULAR Si la Luna Nueva se encuentra entre 11o 50' y 9o 55' del nodo, la umbra alcanzará la Tierra, dando lugar a un eclipse solar anular. La Luna se halla en el apogeo y la Tierra en el perihelio. La imagen de la Luna aparece menor que la del Sol. En este tipo de eclipse hay cuatro contactos. Primero, el instante en el que se tocan por primera vez ambos discos. Poco a poco, durante una hora y media, el disco solar se va ocultando hasta que se produce el segundo contacto, cuando el disco lunar entra completamente en la superficie solar. Se inicia la fase central o anularidad. Posteriormente se invierten los procesos con un tercer contacto, o fin de la anularidad, y el cuarto contacto, o finalización del eclipse. (Eclipse total de Sol 21-6-2001, Zambia) José Pedro García 18 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 3.d.1.c.- ECLIPSE TOTAL DE SOL * Cuando la Luna Nueva está a menos de 9o 55' del nodo en el perigeo y la Tierra en el afelio. El cono de sombra produce un barrido sobre la superficie de la Tierra denominado trayectoria de totalidad, desde el cual el fenómeno se contempla como total, fuera de la “umbra” el evento se contempla como parcial. En los eclipses totales también hay cuatro contactos. En el primero el contacto entre ambos discos. En el segundo contacto se produce el anillo de diamante, un fulgor que, por efecto de irradiación, tiene lugar en el punto donde desaparece la fotosfera. * Como resumen: (Posiciones en la Tierra de un observador y tipo de eclipse) (Zonas de sombra tras la Tierra) Cuando la Luna nueva se encuentra más próxima a la Tierra (perigeo, izquierda en el esquema 1º), la umbra alcanza la superficie de ésta y un observador en A verá un eclipse total. Si la Luna nueva está más lejos (apogeo, derecha en el esquema 1º) la umbra no llega a la Tierra, y un observador en B, en la antumbra, verá un eclipse anular. Los observadores en C, en la penumbra, apreciarán eclipses parciales. * Las posiciones relativas Sol - Tierra - Luna en un eclipse de Sol serán: José Pedro García 19 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 3.d.1.d.- Recomendaciones para ver un eclipse de Sol * Un eclipse es un fenómeno natural interesante; sin embargo puede poner en riesgo la vista del observador, si no toma los cuidados necesarios. Ver directamente el Sol puede provocar quemaduras en la retina y ceguera permanente. Para ver con seguridad un eclipse de Sol se recomienda: OBSERVACIÓN DIRECTA: 1.- Filtro solar o gafas especiales, garantizados por el fabricante. (De acuerdo con el Instituto de Astrofísica de Canarias, el cristal oscuro de soldador número 14, que puede adquirirse en ferreterías, puede proteger adecuadamente la vista durante unos segundos. Los filtros caseros o gafas comunes están formalmente contraindicados). 2.- Mediante telescopios especiales: Telescopio coronado. OBSERVACIÓN INDIRECTA: 1.- Proyección a través de un agujero pequeño: se hace un agujero diminuto, con la ayuda de un alfiler, en una hoja de cartón. Se hace pasar la luz solar a través del agujero y se proyecta sobre otra hoja de papel o una superficie lisa. 2.- Proyección con binoculares: se tapa una de las lentes de los binoculares y se hace pasar la luz a través de la lente abierta. 3.- Proyección con telescopio: una de las mejores técnicas para observar un eclipse. Se hace pasar la luz del Sol a través del telescopio y se proyecta sobre una superficie lisa. Se pueden observar algunos detalles de la superficie solar. Es recomendable utilizar las lentes de menor aumento, ya que producen imágenes más grandes y generan menos calor. 4.- Proyección mediante espejos planos sobre superficies alejadas varios metros. 3.d.2- Eclipse de Luna * En el eclipse de Luna es la Tierra la que se interpone entre Sol y aquella. Como la sombra de la Tierra cae sobre la Luna, esto ocurre necesariamente en el momento de Luna Llena (plenilunio) es decir Sol y Luna en oposición, diametralmente opuestos en el cielo con respecto a la Tierra, por lo que se requiere la alineación Sol - Tierra - Luna. * Las posiciones relativas Sol - Tierra - Luna en un eclipse de Sol serán: José Pedro García 20 Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) Curso Astronomia Básica 2015-16 * Dado que el plano de la órbita lunar está inclinado 5o 8' respecto de la Eclíptica, el cono de sombra de la Tierra pasa unas veces por debajo y otras por encima de la Luna, no habiendo eclipse de Luna en esos casos. Si el plano de la órbita lunar coincidiese con la Eclíptica, en cada oposición o plenilunio, habría un eclipse de Luna. Sólo cuando haya oposición estando la Luna en el nodo, momento en que la latitud de la Luna vale cero, o próximo a él, habrá un eclipse de Luna. * Todos los observadores que vean a la Luna sobre su horizonte podrán ver el eclipse lunar. APARIENCIA LUNAR DURANTE UN ECLIPSE: (Eclipse de Luna, 28-9-2016) • El aspecto de la Luna en un eclipse depende de nuestra atmósfera, el polvo o cenizas volcánicas en suspensión la oscurecen. • Los tintes cobrizos que se observan en un eclipse total de Luna se debe a la refracción de los rayos solares en la atmósfera terrestre, que proyectan sobre la Luna matices comparables a los de una puesta de Sol. • Al principio, la sombra es de color gris azulado y a medida que envuelve al disco lunar se torna rojiza. A partir del eclipse total domina el rojo, pero la tonalidad varía en el curso del fenómeno. • El borde de la Luna se oscurece, primero de manera poco apreciable, posteriormente mucho más. • En la primera hora la Luna va entrando progresivamente en la penumbra de la Tierra y pierde su brillo. • Luego aparece una escotadura negra que muerde el borde del disco lunar, es su entrada en la sombra terrestre. La escotadura aumenta progresivamente y en una hora ya ha envuelto a la totalidad del disco lunar. • La Luna puede permanecer eclipsada durante 1 hora y 45 minutos como máximo. • Finalmente, sale de la sombra con un pequeño creciente luminoso y va ensanchándose a la izquierda del limbo (contorno aparente de un astro), hasta que la sombra abandona el disco. La penumbra es enseguida sobrepasada. • El eclipse ha terminado y puede llegar a una duración total de unas 6 horas (desde A a F en el esquema siguiente): José Pedro García 21 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 - La órbita I es el caso límite en el que no hay eclipse, la Luna es tangente a la penumbra. - La órbita II representa un eclipse parcial. Si su magnitud es débil llama poco la atención y pueden aún pasar inadvertido. - La órbita III corresponde a un eclipse parcial. A es el principio del eclipse y D es el final. B es el primer contacto de la sombra y C es el fin del contacto. - En la órbita IV se produce eclipse total de Luna. Las posiciones ABCDEF caracterizan las fases. La totalidad tiene lugar entre las posiciones C y D. El medio del eclipse y el instante de la Luna Llena están muy próximos. * Una amplia información sobre eclipses, tanto de Sol como de Luna, así como sobre tránsitos pueden encontrarse en la web. En particular, ofrezco el contacto con el Portal especializado de la NASA: http://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html. 3.e) Componentes del Sistema Solar y estructura (II) 3.e.1.- Cinturón de asteroides *El cinturón de asteroides es una región del Sistema Solar comprendida aproximadamente entre las órbitas de Marte y Júpiter. Alberga multitud de objetos irregulares, denominados asteroides, y al planeta enano Ceres. Esta región también se denomina cinturón principal con la finalidad de distinguirla de otras agrupaciones de cuerpos menores del Sistema Solar, como el cinturón de Kuiper o la nube de Oort: José Pedro García 22 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 * Ceres es el más masivo de todos los cuerpos del cinturón. Su diámetro es de 950 km. La inmensa mayoría del resto son mucho menores y están muy dispersos. Es improbable el choque contra o entre ellos. Si se producen originan un polvo que es el responsable mayoritario de la luz zodiacal. * El cinturón se formó en la nebulosa protosolar, junto con el resto del Sistema Solar. El material contenido en la región habría podido formar un planeta si no hubiera sido por las perturbaciones gravitacionales de Júpiter. * La inmensa mayoría de los 30.000 meteoritos hallados hasta la fecha en la Tierra se cree que se ha originado en el cinturón de asteroides. Muchos de los cráteres de impacto que se observan en la Luna parecen proceder de este cinturón y en él puede estar el origen del asteroide que provocó en la Tierra la extinción de los dinosaurios. 3.e.2.- Planetas exteriores * A diferencia de los planetas interiores, calientes, rocosos y pequeños, los exteriores son fríos gaseosos y grandes. Son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. En 2006, la Unión Astronómica Internacional (UAI) excluyó a Plutón como planeta y lo clasificó como planeta enano. (Comparativa planetas interiores - exteriores) (Comparativa Sol - planetas exteriores) José Pedro García 23 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 3.e.2.a.- Júpiter * Su nombre es debido al dios Júpiter, de la mitología romana, padre de los dioses y de los hombres, Zeus en la griega. * El mayor de los planetas del Sistema Solar. Su masa equivale a 2,5 veces la de los otros planetas juntos, y dentro de él cabrían 1.300 Tierras. Es el llamado “Planeta Gigante”. Sin embargo su densidad es baja y su composición la más parecida a la del Sol. Su superficie gaseosa presenta bandas y una gran mancha, consecuencia de la nubosa atmósfera y de los movimientos de la misma. Los mecanismos responsables de esta dinámica no son bien conocidos. • Presenta un tenue sistema de anillos imperceptibles desde la Tierra, resultado del material producido por choque entre meteoritos y lunas. • Tiene un elevado número de satélites, más de 60. De ellos, los más familiares son los llamados “Satelites galileanos” por haber sido Galileo en 1 610 el primer humano en describirlos (Io, Europa, Ganímedes y Calisto). Una simulación con la posición de las cuatro lunas puede encontrarse en: (Cálculo de posición de los satélites galileanos entre 1 900 - 2 100) • Júpiter emite su propia radiación (algo que hace el Sol con gran intensidad), los científicos consideran que el planeta se está contrayendo, por lo que libera mucha energía gravitacional. • En su superficie presenta la llama Gran Mancha Roja. Se formó hace aproximadamente 350 años y no ha dado señales de que vaya a desaparecer. Se trata de una gran tormenta que parece pequeña en comparación con Júpiter, pero es mayor que la Tierra. José Pedro García 24 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 (Júpiter con su Gran Mancha roja. Tránsito de Europa) • Las nubes de Júpiter son una capa fina de tan solo 50 km de espesor. Son cristales de amoniaco que, al darles la luz del sol, adquieren la hermosa coloración que vemos. Debajo de las nubes solo hay hidrógeno y helio. • Es el planeta que gira más rápidamente del Sistema Solar. A pesar de su gran masa, su día es de unas 10 h. * Muchos de estos aspectos pueden verse en el vídeo: “10 curiosidades sobre Júpiter” (9:12) 3.e.2.b.- Saturno * Su nombre viene del dios de la agricultura y de la cosecha, Saturno, de la mitología romana ,titán Crono en la griega. En inglés, la raíz de esta palabra está presente en el día sábado: Saturday. * Probablemente uno de los más atractivos del Sistema Solar para los aficionados a la astronomía debido a la presencia de anillos, bien visibles desde la Tierra. (Distintas perspectivas de los anillos de Saturno, 2 001-2 029) El aspecto de los anillos va a depender de la posición desde la que se observe el planeta desde la Tierra José Pedro García 25 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 • Su nombre viene de la mitología griega, no nació con el descubrimiento del planeta conocido desde la antigüedad. Se trata del nombre del dios Cronos, deidad que representa el tiempo en la mitología griega. En inglés, la raíz de esta palabra está presente en el día sábado: Saturday. • Saturno se hace presente en el arte: (“Saturno devorando a un hijo”. Museo del Prado) * En este cuadro de Rubens, se recoge la historia de Saturno acabando con la vida de sus hijos por temor a que lo destronaran. La cuenta Ovidio en los “Fastos” en el libro IV (197-200): "(...) Saturno queriendo saber la estabilidad de su Reino, tuvo por respuesta de un Oráculo, que le despojaría de él un hijo suyo. Con este temor dio orden de que se criasen las hijas, que tuviese en su mujer Rea, o Cibeles, y los varones que parían se los comía él mismo. Hallándose Cibeles preñada huyó a la Isla de Creta, en donde de un parto dio a luz a Júpiter y a Juno (...)" • Es el planeta más lejano que los humanos podemos contemplar a simple vista. • En la atmósfera superior de Saturno se producen fuertes vientos huracanados. Pueden alcanzar 1800 km/h y se combinan con el calor generado en el interior del planeta. Estas bandas amarillas y doradas pueden ser observadas con telescopios. • Es uno de los llamados gigantes gaseosos, tan grande que podría contener más de 700 Tierras. Además, es 95 veces más masivo que nuestro hogar y se considera, después de Júpiter, el más masivo del sistema. • Su atmósfera está compuesta de un 96% de hidrógeno molecular, 3% de helio y cantidades menores de otras sustancias como metano y amoniaco, entre otros. El interior del planeta es semejante al de Júpiter, con un núcleo sólido. Sobre él se extiende una extensa capa de hidrógeno líquido. Los 30 000 km exteriores del planeta están formados por una extensa atmósfera de hidrógeno y helio. José Pedro García 26 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 (Estructura interna de Saturno) • Al igual que Júpiter y Neptuno, Saturno irradia más calor al exterior del que recibe del Sol. Una parte de esta energía está producida por una lenta contracción del planeta que libera la energía potencial gravitacional producida en la compresión. • Saturno tiene, al menos 62 lunas. Ya que el nombre de este planeta corresponde a uno de los titanes mitológicos, se decidió usar los nombres del resto de estos personajes, sus descendientes y otros gigantes, para identificar a sus satélites. Titán es la más grande de las lunas de Saturno, solo Ganimedes, la luna de Júpiter, es mayor. Se cree que una vez su atmósfera fue muy similar a la de la Tierra. • Después de Júpiter, Saturno es el planeta que gira más velozmente: completa una vuelta cada 10 horas y media. Por eso es plano en los polos y abultado en el ecuador. • El último hallazgo en Saturno, que es todo un misterio para los astrónomos, consiste en un hexágono gigante que rodea el polo norte. Sus lados miden aproximadamente 250000 km. A través de imágenes termales se sabe que alcanza 60 km hacia abajo en la atmósfera saturnina, pero a ciencia cierta no se sabe aún de qué puede tratarse. (Hexágono gigante de Saturno) * Muchos de estos aspectos pueden verse en el vídeo: “9 curiosidades sobre Saturno” (9:13) José Pedro García 27 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 3.e.2.c.- Urano * Urano, el séptimo planeta contando desde el Sol, es probablemente uno de los menos conocidos. Su nombre es el del dios griego del cielo, Caelus en la mitología romana. Fue el primer planeta en ser descubierto con un telescopio a fines del siglo XVIII por el alemán William Herschel. Aunque en un principio pensó que se trataba de un cometa, eventualmente la comunidad científica terminó aceptándolo como otro planeta de nuestro sistema solar. • Urano tiene la mayor inclinación de los planetas del sistema solar, por lo que se podría decir que gira de costado. La inclinación de su eje polar respecto a la eclíptica es de casi 98o. Esta rotación inusual hace que tenga estaciones extremadamente largas, de unos 20 años. Esto se debe a que, durante gran parte de su órbita, uno de los polos queda mirando casi directamente al sol, mientras que el otro queda en sentido opuesto. • Sus días duran unas 17 horas terrestres, menos que un día en nuestro planeta. Al ser el séptimo planeta contando desde el sol (debido a la 3ª ley de Kepler) su año dura 84 años terrestres, toda una vida humana. • Tiene 27 lunas y todas tienen nombres provenientes de las obras de William Shakespeare y Alexander Pope. Los 5 satélites más importantes de Urano son Titania, Oberón, Umbriel, Ariel y Miranda. José Pedro García 28 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 • Aunque son bastante tenues y difíciles de ver, Urano cuenta con 13 anillos. Se descubrieron cuando el Voyager 2 de la NASA se convirtió en la nave que pasó más cerca de Urano. • Es uno de los dos gigantes helados de nuestro sistema Solar. Esto quiere decir que la gran mayoría del planeta está compuesto por distintos tipos de «hielo», principalmente agua, metano y amoníaco. Tiene en su atmósfera una importante cantidad de metano que es el que le da su color azul característico. * Muchos de estos aspectos pueden verse en el vídeo: “8 curiosidades sobre Urano” (5:52) 3.e.2.d.- Neptuno * Es el octavo planeta en distancia respecto al Sol y el más lejano del sistema solar. Es el primer planeta que fue descubierto gracias a predicciones matemáticas (Le Verrier, 1 846). Su nombre fue puesto en honor al dios romano del mar, Neptuno, de ahí que su símbolo astronómico sea ♆, una versión estilizada del tridente del dios Neptuno. Es el equivalente al dios Poseidón de la mitología griega. • Neptuno tiene un radio de 24.764 km, lo que lo hace más pequeño que Saturno, Júpiter y Urano. Lo curioso es que tiene un 18% más de masa que Urano, por lo tanto es más pequeño pero también más denso. • La gravedad en la superficie de Neptuno es sólo ligeramente mayor que la de la Tierra. • Es el planeta más frío del Sistema Solar, pudiendo llegar la temperatura a - 221 °C. En él se originan huracanes de 2.100 km/h, lo que intriga a los científicos, debido a que un planeta tan frío no debería tener tantas nubes moviéndose rápidamente. Una de las hipótesis es que las bajas temperaturas y los fluidos de gases reducen la fricción generando vientos huracanados. José Pedro García 29 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 • Tritón es la luna más grande de Neptuno y tiene una órbita retrógrada, lo que significa que se mueve en el sentido contrario que las otras lunas. Esto significa que no se formó como las otras, sino que fue atrapada por la fuerza gravitacional de Neptuno. Es uno de los lugares más fríos del Sistema Solar, con temperaturas por debajo de los 235 °C. A pesar del frío posee volcanes y géiseres con nitrógeno líquido. • Neptuno parece tener una fuente interna de calor, quizás un remanente del calor producido por la concreción de materia durante la creación del mismo. Esta fuente de calor interno produce potentísimos sistemas climáticos en torno al planeta, como la Gran Mancha Oscura que la sonda Voyager 2 descubrió a su paso por el sistema de Neptuno en 1989. (Tormenta en Neptuno) Su color difiere del de Urano debido a la cantidad de helio contenido en su atmósfera, que es ligeramente mayor. Por ello, Neptuno absorbe más luz roja del Sol que su planeta vecino, por tanto refleja un azul mucho más intenso. * Muchos de estos aspectos pueden verse en el vídeo: “8 curiosidades sobre Neptuno” (6:00) 3.e.3.- Más allá de los planetas 3.e.3.a.- Cinturón de Kuiper * El cinturón de Kuiper es un conjunto de cuerpos que orbitan alrededor del Sol en una región en forma de disco a una distancia de entre 30 y 100 UA. Recibe su nombre en honor a Gerard Kuiper, que predijo su existencia en los años 60. José Pedro García 30 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 * Los objetos de este espacio se encuentran más allá de la órbita de Neptuno. Los descubiertos hasta ahora poseen tamaños de entre 100 y 1000 kilómetros de diámetro. Durante mucho tiempo los astrónomos han considerado a Plutón y Caronte como los objetos mayores de este grupo. * Orbitan sobre el plano de la eclíptica, aunque sus inclinaciones pueden ser bastante elevadas. * Se cree que este cinturón es la fuente de los cometas de corto periodo. 3.e.3.b.- Nube de Oort * Se cree que es la fuente de los cometas. * La nube de Oort (en honor a Jan Oort) es una nube esférica de objetos transneptunianos hipotética (es decir, no observada directamente). * Se encuentra en los límites del sistema solar, casi a un año luz del Sol, y aproximadamente a un cuarto de la distancia a Próxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro Sistema Solar. Según algunas estimaciones estadísticas, la nube podría albergar entre uno y cien billones (1012 - 1014) de objetos, siendo su masa unas cinco veces la de la Tierra. * Presenta dos regiones diferenciadas: la nube de Oort exterior, de forma esférica, y la nube de Oort interior, también llamada nube de Hills, en forma de disco. Los objetos de la nube se formaron muy cerca del Soly llegaron a su posición actual en la nube de Oort a causa de los efectos gravitatorios de los planetas gigantes. * Los astrónomos creen que es la fuente de todos los cometas de período largo y de tipo Halley. José Pedro García 31 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 (Nube de Oort, confín del Sistema Solar) 3.f) Cometas, asteroides, meteoros 3.f.1.- Cometas * Los cometas han sido objetos observados desde la antigüedad. Tradicionalmente se han considerado presagio de catástrofes o malos augurios pero siempre han sido admirados por su gran belleza. * Según las teorías modernas, un cometa es un objeto de nuestro sistema solar formado principalmente por gas y polvo. A veces se les llaman bolas de hielo sucio. La palabra cometa procede el griego y significa "cabellera", referida a la morfología de estos astros. * Se adentran en lo más lejano del sistema solar para pasar cerca del sol al cabo de los años. Esto es debido a que tienen órbitas muy excéntricas alrededor de él, en contraste con los planetas, cuyas órbitas son casi circulares. * En cuanto al origen de los cometas, hay tres teorías básicas: 1) se formaron a la vez que el sistema solar. 2) son objetos provenientes de fuera de nuestro sistema solar. 3) se han formado por la ruptura parcial o total de algún planeta. La teoría más aceptada es la primera. José Pedro García 32 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 * Alejados del Sol, muchos proceden de la nube de Oort, a unas 10 000 UA. Allí permanecen hasta que alguna perturbación les hace a salir acercándose a las partes centrales del sistema solar, por lo que hasta entonces desconocemos su existencia. Al aproximarse al Sol producen cantidades progresivamente mayores de gas y polvo, apareciendo tras el núcleo la cola, espectacular, de decenas de millones de kilómetros de longitud. 3.f.1.a.- Órbitas cometarias * Los cometas pueden describir tres tipos de órbitas según la forma de su trayectoria: 1.- Elípticas: Estos cometas tienen carácter periódico, describen elipses alrededor del Sol que ocupa uno de sus focos. Por regla general, sus excentricidades son grandes. Algunos tienen períodos orbitales relativamente cortos, como el cometa P/Encke, con un periodo de 3'3 años, mientras que otros los tienen de centenares de años. 2.- Hiperbólicas 3.- Parabólicas. Estos cometas no son periódicos, puesto que las curvas que describen, parábolas o hipérbolas no son cerradas. Luego, aparecen una sola vez surgiendo de las profundidades del espacio, se acercan al Sol y se alejan del mismo desapareciendo para siempre. * Las órbitas de los cometas tienen muy distintas inclinaciones sobre el plano de la Eclíptica. Algunas tienen una inclinación mayor de 90o por lo que, los que las poseen, se mueven en sentido retrógrado (horario), como es el caso del cometa Halley. José Pedro García 33 Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) Curso Astronomia Básica 2015-16 (Tipos de órbitas cometarias) 3.f.1.b.- Nomenclatura de los cometas * La nomenclatura de cometas es compleja, especialmente debido al cambio que se ha ido produciendo en el método para nombrarlos. Algunos se designaban simplemente por el nombre de su descubridor: “Cometa Halley” (el primero de los periódicos descubiertos). En otras ocasiones se utiliza el nombre de su descubridor seguido del año del descubrimiento y una letra minúscula que indica el número de orden de la aparición del cometa dentro de ese año. Pero hay muchas otras nomenclaturas. A modo de ejemplo, cuando se conocen los datos orbitales del mismo, el año se sustituye por el año del paso por el perihelio acompañado de la • letra P/, si el cometa es periódico: Cometa 67P/Churiumov-Gerasimenko descubierto por K. Churiúmov y S. Gerasimenko en 1 969; cometa periódico, pasó por el perihelio en 1 967. (Cometa 67P/Churiumov-Guerasimenko) (Foto de Philae visto desde Rosetta) Es en este cometa hasta donde ha llegado el ser humano para tomar contacto directo con él. La Sonda que llegó hasta allí es Rosetta y el módulo de aterrizaje Philae. • letra C/, indicando que no es periódico: Cometa Hale-Bopp, nombre oficial: C/1995 O1 descubierto por A. Hale y T. Bopp en 1995; el primero de la quincena O de ese año, siendo la primera quincena de enero la A. • letra D/ si se ha roto o perdido: Cometa Shoemaker-Levy 9, nombre oficial: D/1993 F2 José Pedro García 34 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 descubierto por C. Shoemaker, E. Shoemaker y D. Levy; el segundo en la quincena F del año 1993. Colisionó con Júpiter en 1994, proporcionando la primera observación directa de una colisión extraterrestre entre objetos del Sistema Solar. * Un cometa descubierto por un español es el 32P/Comas Solà, cometa periódico con un periodo orbital actual de 8,8 años. 3.f.1.c.- Visibilidad y estructura de los cometas * Para que un cometa sea visible debe acercarse al Sol, que provoca transformaciones al cometa haciéndolo que sea visible con telescopio, si es débil, o a simple vista si es brillante. (Cometa Hale-Bop) Típica y morfológicamente la estructura de los cometas es: 1) Núcleo: Se considera éste la parte central de un cometa formado por una bola de “nieve sucia”, principalmente hielo de agua y dióxido de carbono, mezclado con partículas de polvo, a temperatura inferiores a los -200º C. Las dimensiones del núcleo pueden oscilar entre 1 y 100 kilómetros. 2) Coma o cabellera: Cuando un cometa se acerca al Sol la radiación solar evapora parte del material helado del núcleo. En este proceso de evaporación se desprenden partículas de polvo formándose así una nube de gas y polvo que envuelve al núcleo. Dicha nube es la coma o cabellera del cometa cuyo diámetro puede alcanzar los 100.000 kilómetros. La coma es visible gracias a dos procesos: por un lado, el polvo del cometa refleja la luz solar; por otro, las moléculas gaseosas se disocian debido a la radiación solar y se vuelven fluorescentes, emitiendo luz. 3) Cola o colas: Los cometas que ya han dado muchas vueltas al Sol, perdiendo paulatinamente su masa aparecen desprovistos de cola. Pero si no es el caso, muestran una espiga o pincho en la cara opuesta al Sol: José Pedro García 35 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 * Con frecuencia se observan en un mismo cometa dos colas diferentes: una cola de polvo y otra denominada cola iónica. Las colas de polvo son curvadas, están formadas por partículas de polvo arrancadas de la coma por la presión de la radiación solar y las alejan de la coma. Las colas iónicas son rectilíneas (o de muy débil curvatura) causadas por la radiación solar que ioniza las moléculas de la coma adquiriendo carga eléctrica, el viento solar arrastra lejos de la coma dichas moléculas. * Las colas pueden alcanzar decenas de millones de kilómetros de longitud. (Colas del Cometa Halley, 1 985) 3.f.2.- Asteroides * Cuerpo rocoso, carbonáceo o metálico más pequeño que un planeta y mayor que un meteoroide que gira alrededor del Sol en una órbita interior a la de Neptuno. * La mayoría de ellos orbita entre Marte y Júpiter, en la región del Sistema Solar conocida como Cinturón de asteroides. * Ceres fue el primer asteroide descubierto. Tras la redefinición de planeta de 2006, se reclasificó a este cuerpo como planeta enano, técnicamente es Palas, encontrado en 1802. * Existen cientos de miles. No obstante, toda su masa equivale al 5 % de la masa de la Luna. José Pedro García 36 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 * Gaspra, en 1991, fue el primer asteroide visitado por una sonda espacial. Dos años más tarde Ida fue el primero en el que se confirmó la existencia de un satélite. RIESGO DE IMPACTO CON LA TIERRA * Posibilidad bastante utilizada en ciencia-ficción, de probabilidades extremadamente bajas, pero en absoluto despreciable. Los Asteroides y cometas con cierta posibilidad de impacto se conocen como Objetos Cercanos a la Tierra, en inglés Near Earth Objects (NEO). Actualmente existen unos 4 000 objetos catalogados como NEO, si alguno se aproxima a menos de 0,05 UA (7,5 millones km) a la Tierra, se le denomina asteroide potencialmente peligroso. Pero los cálculos de las trayectorias y de cada aproximación a la Tierra tienen grandes incertidumbres. (Ceres, antes asteroide, ahora planeta enano) (Asteroide Ida y su luna Dáctilo) 3.f.3.- Meteoroides *Un meteoroide es un cuerpo menor del Sistema Solar. Un fragmento de materia, de tamaño pequeño (entre 100 µm y 50 m de diámetro) y forma variable que situado en el espacio interplanetario puede ser atraído por el campo gravitatorio de la Tierra y caer sobre ella. Con diámetro menor de 100 µ, se considera polvo cósmico, mayor de 50 m se considera asteroide o cometa. Se considera que en un día, sobre la Tierra, cae una masa de entre 1.000 y 10.000 toneladas de materia meteórica. * Debido al rozamiento con la atmósfera se produce una fuerte elevación de temperatura que origina un fenómeno luminoso, visible, conocido como meteoro o estrella fugaz. * Cuando un meteoro alcanza un alto brillo (magnitud -4 o más) se denomina bólido. Si el meteoroide logra alcanzar la superficie terrestre se denomina meteorito. José Pedro García 37 Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) Curso Astronomia Básica 2015-16 (Perseida en la constelación de Cetus, 12-8-2 012) LLUVIA DE ESTRELLAS * Los meteoros pueden presentarse esporádicamente en cualquier punto del cielo, o bien formando las denominadas lluvias de meteoros (lluvias de estrellas). Cualquier noche despejada es apropiada para la observación de meteoros esporádicos, pero son más frecuentes en la segunda mitad de la noche. * Durante una lluvia de meteoros, la frecuencia de éstos suele ser alta. En algunas se han llegado a contar 2.000 meteoros/hora. *Si durante una lluvia de meteoros se representan los trazos meteóricos en un mapa estelar, se observa que todos ellos parecen proceder de un punto, a ese punto se le denomina radiante. (Radiante en Perso, 13-08-2 014) (Dracónidas 2 015) * Las lluvias de meteoros reciben el nombre de la constelación en la que está situado el radiante, por ejemplo las leónidas, cuyo radiante se sitúa en Leo, las táuridas (en Tauro), las oriónidas (en Orión), las perseidas (en Perseo), conocidas como “Lágrimas de San Lorenzo” por la fecha en que se observan, … * En cuanto al origen de las lluvias de meteoros, éstas son asociadas a las órbitas cometarias, se producen cuando la Tierra atraviesa la órbita de un cometa. Los enjambres de meteoroides son restos o residuos de los cometas que giran alrededor del Sol en órbitas elípticas. Los meteoros esporádicos son originados por meteoroides residuales de antiguos enjambres. * Previsiones sobre lluvias de estrellas pueden encontrase fácilmente en internet. José Pedro García 38 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 Las lluvias anuales más notables previstas para 2 016 son: (Se indica la fecha de máxima actividad prevista y la THZ, nº máximo observable/hora) - Cuadrántidas ( 4 enero; 120) - Líridas (22 abril; 18) - Eta-acuáridas (5 mayo; 55) - Perseidas (12 agosto; 150 ) - Dracónidas (8 octubre; variable) - Oriónidas (21 octubre; 20) - Leónidas (17 noviembre; 15) - Gemínidas (14 diciembre; 120) 3.g) Resumen * Esquemáticamente, un resumen del Sistema Solar se recoge en: * Para la visión de los planetas exteriores deben tenerse en cuenta el esquema de posiciones: José Pedro García 39 Curso Astronomia Básica Unidad 3.- SISTEMA SOLAR (II) 2015-16 La posición relativa del planeta con el Sol va a condicionar el momento y la calidad de su observación: * Por último las dimensiones relativas a escala astronómica del Sistema Solar puede observarse en: José Pedro García