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Curso sobre el Sistema Solar: Lección nro. 2
a4) Planetas “Antiguos y Planetas “Nuevos”
En esta introducción solamente hemos hablado de los planetas Mercurio, Venus, Tierra,
Marte, Júpiter y Saturno, cuando todos sabemos que existen por lo menos otros tres:
Urano, Neptuno y Plutón.
El motivo de esta separación es que estos tres planetas solo pueden ser vistos con ayuda
de un telescopio, en el caso particular de Plutón tiene que ser con un potente telescopio.
Por consiguiente, no es de extrañar que los cinco primeros planetas (descontando la
Tierra), fueron familiares a los Observadores de la más remota Antigüedad.
En 1781 William Herschell, estudiando un pequeño grupo de estrellas descubrió en sus
proximidades un astro que no podía ser catalogado como tal. Al principio fue reacio en
considerarlo un planeta y pensó que era un nuevo cometa, más tarde observando las
características llegó a la conclusión que era un nuevo planeta al que bautizó Urano.
Pero sobre Urano se comenzaron a observar perturbaciones y la única explicación era
que debía existir otro planeta, tarea que el Astrónomo Adams en Gran Bretaña y U.
Leverrier en Francia se pusieron y llegaron a la misma conclusión, debía de existir otro
cuerpo celeste en el Sistema Solar. El logro de localizarlo fue del Astrónomo Galle, del
Observatorio de Berlín, el 25 de Septiembre 1846, con la ayuda de U. Leverrier, su
localización estaba muy próxima de la predicha por los cálculos.
Pero todavía no podían explicarse todas las anomalías sobre Urano, por lo tanto debía
existir otro más, el Astrónomo Norteamericano Percival Lowel dedujo los parámetros
necesarios para su localización. Debido a su tamaño pequeño, costo muchos años para
localizarlo y es así que 14 después de la muerte de Lowel, en Enero de 1930 el
Astrónomo C. W. Tombaugh consiguió fotografiar al nuevo planeta, al que llamó
Plutón.
a5) Las Distancias en el Sistema Solar
Cuando damos las dimensiones y distancias en el espacio, realmente es muy difícil de
imaginarlas, por ejemplo decir que Júpiter tiene un diámetro medio de 138.000 Km o
que la distancia media de Saturno al Sol es de 1.427.700.000 Km, no aclara mucho,
pues cotidianamente manejamos cifras mucho menores que esta y por lo tanto
carecemos de toda referencia intuitiva.
Vamos a intentar dar una imagen con otras referencias: El diámetro de la Tierra es de
12742 Km, esta la reduciremos a 1 dm = 10 cm y todas las demás dimensiones del
Sistema Solar la reduciremos con la misma relación, por lo tanto tendremos:
El Sol sería una esfera de 11m de diámetros, Mercurio, giraría a una distancia de 449 m,
siendo su diámetro de 3 cm . Venus giraría a 841.6 m y tendría 9.5 cm de diámetro. La
Tierra estaría a una distancia apenas superior a 1 Km, con un diámetro de 10 cm. El
siguiente astro es Marte, giraría a 1785m y su diámetro sería de 5.3 cm . Júpiter se
encontraría nada menos que a 6 Km y constituiría una esfera de 100 cm de diámetro.
Saturno tendría dimensiones escasamente, un diámetro de 94 cm y giraría a 11192 m del
Sol, mientras que Urano, con un diámetro de 4 dm, se estaría moviendo a 15 Km de
aquél.
Plutón a 46.4 Km de distancia y su diámetro menor que el de Marte.
En la práctica las distancias en el dominio del Sistema Solar la medimos en Unidades
Astronómicas (UA), que es la distancia del Sol – Tierra :
1 UA: 149598000 Km.
De este esquema simplificado del Sistema Solar se deriva una conclusión inmediata: en
él, casi todo es espacio vacío, y los planetas se mueven separados por distancias que son
enormes comparadas con sus dimensiones. El Sol es el único astro cuyo diámetro está
de acuerdo con tales distancias, pero aún así, visto desde Plutón, solo sería un pequeño
puntito luminoso.
a6) Otros Componentes del Sistema Solar
Junto con el Sol y los planetas existen una serie de astros que también forman parte del
Sistema Solar.
Estos son : Satélites, Asteroides, Cometas y Meteoros.
Los Satélites de los Planetas, cuerpos rocosos, giran alrededor de estos, sometidos a la
atracción gravitatoria. En cierto modo se puede afirmar que las características del
conjunto constituido por un planeta y un cortejo de satélites recuerda, en menor escala,
al conjunto del Sistema Solar.
Los Asteroides es otro grupo importante de objetos, están localizados en diferentes
lugares: un grupo entre las órbitas de Marte y Júpiter, este es el llamado “cinturón de
asteroides”, otro, están a unos 600 a ambos lados de Júpiter estos son los Troyanos y los
Griegos, y por último a menos de 1.3 UA se encuentras los grupos Amor, Apollo y
Aten, que pueden acercarse peligrosamente a la Tierra y estos son los responsables de
muchos cráteres de cráteres. Los tamaños son muy variables, desde 1 Km hasta 1000
Km aproximadamente y su número se cuenta en miles y cada vez se descubren más.
Los cuerpos más espectaculares del Sistema Solar son los Cometas, que al acercase al
Sol, puede observarse su estructura. Un Cometa se compone, en general, de tres partes:
núcleo, cabellera o atmósfera y cola. La cola está siempre dirigida en sentido opuesto al
Sol pues la presión de la radiación solar supera la a gravedad. El núcleo y la cabellera
constituyen la cabeza del cometa y cada vez que se aproxima al Sol pierde parte de la
materia de su cabeza.
El diámetro de su cabeza puede valer de 50000 a 250000 Km y la longitud de la cola de
8 a 80 millones de Km.
La cabellera y la cola son transparentes y no oscurecen la luz de las estrellas.
Sus órbitas pueden ser elipses, parábolas o hipérbolas. Si la órbita es elíptica el cometa
es periódico y retorna al perihelio (punto de la órbita de un cuerpo celeste en el que está
más próximo al Sol) a intervalos regulares.
Los Meteoros, las “Estrellas Fugaces” son pequeños cuerpos que producen una
brillante estela por la resistencia de la atmósfera. Cuando no se volatilizan caen sobre la
superficie terrestre bajo la forma de “meteoritos”.
La velocidad media de un meteoro es de 65 Km/s, la velocidad media se calcula como:
Vm = ∆s/∆t o sea espacio recorrido/ tiempo empleado
Las “lluvias”de meteoros están asociadas con el pasaje de algún cometa, por lo tanto
son restos de cola cometaria.
b) La Mecánica Celeste
La Mecánica Celeste, Ciencia que estudia el movimiento de los astros, nace recién en el
siglo XVII, cuando Isaac Newton enuncia su “Ley de Gravitación Universal”:
“Dos masas se atraen con una Fuerza que es directamente proporcional al producto de
sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separan”.
La Mecánica Celeste resulta probada matemáticamente y definitivamente después de
predecir el paso de los cometas, el descubrimiento de los planetas Neptuno y Plutón.
b1) Las Leyes de Kepler de los movimientos planetarios
Pero la base fundamental para que comience esta rama de la Astronomía la da el
Astrónomo Alemán Johannes Kepler (1571-1630), quien deduce a partir de las
observaciones de Tycho Brahe, las tres leyes que rigen el movimiento de los planetas:
Primera Ley:
“Las órbitas de los planetas alrededor del Sol son elipses, él las cuales el Sol ocupa uno
de los focos”
Elipse: “Conjunto de puntos del plano que cumplen con la condición de que la suma de
sus distancias a dos punto fijos llamados focos se mantiene constante”
pf + pf’= 2.a , donde p es un punto de la elipse, f y f’son los focos y a es el semieje
mayor, por lo tanto 2.a es el eje mayor. (figura 5).
Figura 5
2
2
x
y
+ 2 = 1 , es la Ecuación Canónica de la Elipse de Centro (0,0).
2
a
b
b es la longitud del semieje menor.
b2 = a2 – c2 , donde c es la distancia del centro a uno de los focos.
donde
La posición del Sol está en uno de los focos, y la del planeta en la posición del punto p.
La ecuación polar es:
r=
a(1 - e 2 )
1 + e cos(θ - ω )
r: sp es el radio vector
θ : <NSP es el argumento, medido en sentido directo a partir de un eje arbitrario SN.
ω: <NSA argumento del perihelio A
e: excentricidad de la elipse ( e= c/a )
En el perihelio r = a(1-e) pues θ = ω . (valor mínimo).
En el afelio r = a(1+e) pues θ − ω = 180 (valor máximo).
(ver figura 6)
Figura 6
Segunda Ley:
El radio vector que une el centro del Sol con el centro del Planeta barre áreas iguales en
tiempos iguales.
Figura 7
Si el tiempo en que el Planeta recorre el arco PQ es igual al que tarda en recorrer el
arco P1Q1 , resulta:
Área PSQ = Área P1SQ1
(Ver figura 7)
Tercera Ley:
Los cuadrados de los períodos siderales de revolución de los Planetas son
proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas.
a13 /P12 = a23 /P22 ,
donde a1 y a2 son los semieje mayores y P1 y P2 son los períodos de revolución.
Prof. Dr. Raúl Roberto Podestá
Presidente LIADA