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CARACTERÍSTICAS GENERALES
ESTRUCTURA DEL SISTEMA SOLAR
Los planetas y los asteroides orbitan alrededor del Sol, en la misma dirección siguiendo órbitas elípticas en sentido antihorario si se observa desde encima del polo norte del Sol. El plano aproximado en el que giran todos estos se denomina eclíptica. Algunos objetos orbitan con un grado de inclinación considerable, como Plutón con una inclinación con respecto al eje de la eclíptica de 18º, así como una parte importante de los objetos del cinturón de Kuiper. Según sus características, y avanzando del interior al exterior, los cuerpos que forman el Sistema Solar se clasifican en:
En el año 2006, una convención de astronomía en Europa declaró a Plutón como planetoide debido a su tamaño, quitándolo de la lista de planetas formales.
El espacio interplanetario en torno al Sol contiene material disperso proveniente de la evaporación de cometas y del escape de material proveniente de los diferentes cuerpos masivos. El polvo interplanetario (especie de polvo interestelar) está compuesto de partículas microscópicas sólidas. El gas interplanetario es un tenue flujo de gas y partículas cargadas formando un plasma que es expulsado por el Sol en el viento solar. El límite exterior del Sistema Solar se define a través de la región de interacción entre el viento solar y el medio interestelar originado de la interacción con otras estrellas. La región de interacción entre ambos vientos se denomina heliopausa y determina los límites de influencia del Sol. La heliopausa puede encontrarse a unas 100 UA (15.000 millones de kilómetros del Sol). Los diferentes sistemas planetarios observados alrededor de otras estrellas parecen marcadamente diferentes al Sistema Solar, si bien existen problemas observacionales para detectar la presencia de planetas de baja masa en otras estrellas. Por lo tanto, no parece posible determinar hasta qué punto el Sistema Solar es característico o atípico entre los sistemas planetarios del Universo.
Las órbitas de los planetas mayores se encuentran ordenadas a distancias del Sol crecientes de modo que la distancia de cada planeta es aproximadamente el doble que la del planeta inmediatamente anterior. Esta relación viene expresada matemáticamente a través de la ley de Titius-Bode, una fórmula que resume la posición de los semiejes mayores de los planetas en Unidades Astronómicas. En su forma más simple se escribe:
En esta formulación la órbita de Mercurio se corresponde con (k=0) y semieje mayor 0,4 UA, y la órbita de Marte (k=4) se encuentra en 1,6 UA. En realidad las órbitas se encuentran en 0,38 y 1,52 UA. Ceres, el mayor asteroide, se encuentra en la posición k=8. Esta ley no se ajusta a todos los planetas (Neptuno está mucho más cerca de lo que se predice por esta ley). Por el momento no hay ninguna explicación de la ley de Titius-Bode y muchos científicos consideran que se trata tan sólo de una coincidencia.
COMPOSICIÓN
El Sol contiene el 99.85% de toda la materia en el Sistema Solar. Los planetas, los cuales están condensados del mismo material del que está formado el Sol, contienen sólo el 0.135% de la masa del sistema solar. Júpiter contiene más de dos veces la materia de todos los otros planetas juntos. Los satélites de los planetas, cometas, asteroides, meteoroides, y el medio interplanetario constituyen el restante 0.015%. La siguiente tabla es una lista de la distribución de la masa dentro de nuestro Sistema Solar.
SITUACIÓN Y MOVIMIENTOS DEL SISTEMA SOLAR
La Vía Láctea es la galaxia en la que se encuentra el Sistema Solar y, por ende, la Tierra. Según las observaciones, posee una masa de 1012 masas solares y es una espiral barrada; con un diámetro medio de unos 100.000 años luz, se calcula que contiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas. La distancia desde el Sol hasta el centro de la galaxia es de alrededor de 27.700 años luz (8,5 kpc, es decir, el 55 por ciento del radio total galáctico). La Vía Láctea forma parte de un conjunto de unas cuarenta galaxias llamado Grupo Local. Todas las estrellas que componen la Vía láctea están rotando alrededor del núcleo, que se cree que puede contar en su interior con un agujero negro. Las observaciones astronómicas referidas a galaxias distantes muestran que la velocidad de rotación del Sol alrededor de la galaxia es de unos 250 km/s, empleando aproximadamente 250 millones de años en realizar una revolución completa.
La posición de nuestro Sistema Solar con respecto al plano de la galaxia -la Vía Láctea- depende de múltiples factores, como la inclinación de la eclíptica solar, la inclinación del Sistema Solar, etc. Hay pocos libros de astronomía que presenten diagramas de referencia de planos entre el Sistema Solar con respecto a la galaxia, así es que regularmente pensamos que el “arriba” o el norte para la tierra también es “arriba” o norte para la galaxia. Sin embargo, el plano del Sistema Solar no es coplanario con respecto al plano de la Vía Láctea, sino que está inclinado en casi 90°.
El Sistema Solar describe tres clases de movimientos, cada uno a una velocidad específica y con una alternación limitada: 1. El movimiento más largo y rápido es el movimiento orbital del Sistema Solar alrededor del núcleo de nuestra galaxia. La velocidad del movimiento orbital del Sistema Solar alrededor del centro de la galaxia es de 217.215 kilómetros/s. El Sistema Solar completa una vuelta alrededor de la galaxia cada 226 millones de años. 2. El segundo movimiento, descrito en la mayor parte de libros de la astronomía, es la oscilación del Sistema Solar de norte a sur y viceversa con respecto al plano galáctico. Es una oscilación hacia arriba y hacia abajo, determinada principalmente por el tirón gravitación entre los cuerpos celestes que forman el Sistema Solar. La velocidad de este movimiento es de 7 kilómetros por segundo. 3. El tercer movimiento es en ruta hacia el centro de la galaxia y en el orden inverso; es decir, moviéndose lejos del centro de la galaxia. Este también es un movimiento de vaivén, pero influenciado por la gravitación de los cuerpos celestes externos e internos de la galaxia cercanos al Sistema Solar. Este movimiento tiene una velocidad de 20 km/s, y ahora está dirigido hacia la constelación de Hércules. Los tres movimientos en conjunto le confieren al Sistema Solar un movimiento aparente helicoidal alrededor del núcleo de la galaxia.
El plano del Sistema Solar está inclinado por unos 90° con respecto al plano de la Galaxia. El Sistema Solar se encuentra situado en el brazo Orión (llamado también Brazo Local), el cual es interior con respecto al Brazo Perseo. El movimiento orbital del Sistema Solar está representado en el modelo por la línea larga discontinua. Este movimiento tiene una velocidad de 217.215 Km/s, por lo cual, el Sistema Solar tarda 226 millones de años en dar una vuelta completa alrededor del núcleo galáctico. El movimiento de vaivén acercándose al centro de la galaxia es determinado por el tirón gravitacional del núcleo galáctico y de los objetos celestes cercanos que están adentro con respecto al Sistema Solar. El movimiento contrario de alejamiento del núcleo galáctico es determinado por la rotación del Sol y por el tirón gravitacional de los objetos celestes externos con respecto a la órbita del Sistema Solar. Este movimiento oscilatorio hacia adentro y hacia fuera tiene una velocidad de desplazamiento de 20 Km/s. El movimiento en sentido Norte-Sur y viceversa con respecto al plano de la galaxia es influido por los movimientos de los cuerpos que constituyen al Sistema Solar, incluyendo los movimientos propios del Sol. La velocidad de este movimiento es de 5-7 Km/s y comprende unos 20 años luz. La línea discontinua azul con forma helicoidal representa el movimiento aparente del Sistema Solar sumando los tres movimientos.
El movimiento orbital del Sistema Solar está representado por la línea amarilla discontinua. El Sistema Solar se mueve a 217.215 Kilómetros por segundo alrededor del núcleo galáctico. La nube cósmica se sitúa arriba y adelante del Sistema Solar. La nube cósmica se mueve alejándose del núcleo de la Vía Láctea a 15-20 kilómetros por segundo. Su movimiento es independiente del movimiento de las estrellas, pues está constituida por polvo, partículas y radiación electromagnética. La Nube Cósmica Interestelar se está acercando al Sistema Solar a una velocidad relativa de 37 kilómetros por segundo. Pensamos que nuestro Sistema Solar se encontrará con esa nube en cualquier momento durante los próximos años. Actualmente nuestro Sistema Solar está sufriendo el embate de enormes burbujas de polvo y radiación cósmica, pero estos no forman parte de la Nube Cósmica referida.
DISTANCIAS
El tamaño del Sistema Solar se define como aquél en el que la fuerza de atracción del Sol se iguala a la fuerza de atracción de las estrellas más próximas a nosotros. Las dimensiones del sistema Solar serían entonces del orden de 3’26 años luz. En tiempos recientes se ha descubierto un método de medida más perfecto que el del paralaje. Se trata de una técnica que consiste en emitir al espacio ondas de radio muy cortas ("microondas"), del tipo de las que se utilizan en radar; las ondas rebotan en el planeta -Venus, por ejemplo-, y vuelven a ser captadas y detectadas en la Tierra. Las microondas se desplazan a una velocidad que se conoce con gran exactitud; el lapso del tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción también se puede medir con precisión. Así pues, se trata de una técnica que permite determinar, con mayor precisión que por el método del paralaje, la distancia de ida y vuelta recorrida por el haz de microondas y, a partir de ella, la distancia de Venus en un momento dado.
Imagen Alta Definición de la Escala de los Planetas del Sistema Solar
A 300.000 kms podemos llamarlo "metro-luz", distancia que la luz recorre en 1 segundo. Así, según nuestro sistema decimal de escalamiento del metro de 10 en 10, 1000 metros-luz hacen 1 km-luz que la luz recorre en 1000 segundos, que son 16'666 minutos. Así, con el metro-luz podemos crearnos un Sistema Planetario esquemático en metros y kilómetros como si nosotros fuéramos el centro, el Sol, una estrella fuente de energía irradiando luz. Seríamos la luz, la estrella y el propio Sistema y cada uno de sus planetas. Estas serían las distancias -a escala- de las órbitas con respecto a nuestro centro: - la órbita de Mercurio quedaría a 196 metros a la redonda que nuestros rayos de luz cubren en 193 segundos (3'2 minutos) - la órbita de Venus a 360 metros recorridos en 360 segundos (6 minutos) - la órbita de la Tierra a.... 500 metros, que es medio kilómetro recorrido en 500 segundos (8'3 minutos). La conversión de segundos-luz a metros-luz es interesante porque nos da cifras redondas y manejables, aparte que podemos tener en cuenta tiempo y espacio a la vez. De hecho, 500 segundos-luz significa que el radio de la órbita de la Tierra mide 500 metros-luz, y significa que el diámetro mide 1000 metros-luz, que es 1 km-luz. Y significa también que la órbita de la Tierra mide 3'14 kms-luz. Es decir, PI kms –luz.
y que nuestros rayos, si pudiesen moverse en curva, recorrerían prácticamente en 52 minutos (13+13+13+13) la órbita del Planeta Tierra que el propio Planeta recorre en 52 semanas (13+13+13+13). O dicho de otro modo: que si la Tierra se desplazase a la velocidad de la luz según el segundo tardaría 52 minutos en completar la órbita. 8'64 segundos cada giro o día/noche!! O también podemos expresarlo como que la Tierra cubre en 1 año los mismos kilómetros que la luz recorre en 52 minutos. De hecho, 300.000 kms, la distancia que un rayo de luz recorre en 1 segundo, la Tierra la recorre en 2'77 horas, que son 166'386 minutos. Con todo, la luz recorre la distancia equivalente a la órbita de la Tierra en 52 minutos Y 1 año terrestre tiene 52 semanas. Aquí encontramos un paralelismo más que curioso. Estos números pueden parecer misteriosos, pero una explicación es que la Tierra cubre 30 kms cada segundo, si es que esto no tiene su misterio, porque 30 kms es 10.000 veces menos que 300.000 kms, que es lo que cubre un rayo de luz de cada segundo. El misterio de la relación de la Tierra con el número PI también está en su dimensión medida en kilómetros. Si seguimos calculando la distancia de las demás órbitas de los demás planetas desde nuestro centro hasta la órbita de Plutón, resulta que la órbita de Plutón estaría a 19'666 kms, que nuestros rayos recorrerían en 19.666 segundos que son 327'7 minutos que son 5'5 horas. Esto significa que el diámetro del Sistema Planetario que estamos simulando ser mide 39'3 kms humanos, y que el real mide 300 millones de veces más: 39'3 kms-luz. Los rayos de otras estrellas/personas que cruzaran por la mitad de nuestro Sistema Planetario lo recorrerían en 11 horas. Este sería un Sistema Planetario a escala reducido 300 millones de veces atendiendo a los 300 millones de metros que recorre la luz cada segundo, un lapso que usamos no ya a diario sino a "minutario" y a "segundario".
Claro que podemos inventar otra unidad cronológica que sea la mitad o el doble que el segundo. A la mitad podríamos llamar "primundo" (o primero) y al doble "cuatrundo".(o cuarto). Con un cuatrundo la luz recorrería 600.000 kms a cada lapso, y nuestro Sistema Planetario de maqueta sería la mitad de pequeño. Y por fin, pensando que el Sistema Planetario en que está el Planeta en que vivimos mide 39'3 kms-luz (en 11 horas) y que es "más o menos enorme" podríamos terminar por compararlo con algo mayor, como por ejemplo lo que los astrónomos llaman "1 año-luz" que, al ser distancia podemos convertirlo en kms-luz, y son 31.536 kms-luz que la luz recorre al mismo tiempo que la Tierra da 1 órbita al Sol. Es una distancia 800 veces mayor que el propio Sistema Solar! Un punto en el espacio entre la Tierra y la Luna, a una distancia que es la 12ª parte de la distancia a la Luna. Así que si el Sistema Solar mide 11 horas luz y 1 año-luz tiene 8760 horas... pues haciendo el sencillo cálculo pertinente resulta que el Sistema Solar es con respecto a 1 año-luz como la 800ª parte de una línea, por ejemplo 1 metro entre 800 metros. Y ¿qué decir de la distancia a la estrella más próxima, Alpha Centauri, antiguamente llamada "Bungula"?
Para tener una noción de la dimensión astronómica de las distancias en el espacio, es interesante hacer un modelo a escala que permita tener una percepción más clara del mismo. Imagínese un modelo reducido en el que el Sol esté representado por una pelota de fútbol (de 220 mm de diámetro). A esa escala, la Tierra estaría a 23,6 m de distancia y sería una esfera con apenas 2 mm de diámetro (la Luna estaría a unos 5 cm de la tierra y tendría un diámetro de unos 0,5 mm). Júpiter y Saturno serían bolitas con cerca de 2 cm de diámetro, a 123 y a 226 m del Sol respectivamente. Plutón estaría a 931 m del Sol, con cerca de 0,3 mm de diámetro. En cuanto la estrella más próxima (Próxima Centauri) estaría a 6.332 km del Sol, y la estrella Sirio a 13.150 km. Si se tardase 1 h y cuarto en ir de la Tierra a la Luna (a unos 257.000 km/h), se tardaría unas 3 semanas (terrestres) en ir de la Tierra al Sol, unos 3 meses en ir a Júpiter, 7 meses a Saturno y unos 2 años y medio en llegar a Plutón y dejar nuestro sistema solar. A partir de ahí, a esa velocidad, tendríamos que esperar unos 17.600 años hasta llegar a la estrella más próxima, y 35.000 años hasta llegar a Sirio.
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