¿Cuál es el tamaño del Sistema Solar?

Nuestro Sistema Solar pertenece a la galaxia que denominamos Vía Láctea, la cual se estima que podría tener unos 13.000 millones de años de antigüedad. Nuestro Sistema Solar no es tan antigüo, probablemente tiene una edad que podemos situar entre los 4.000 y 6.000 millones de años de edad aproximadamente.

La Vía Láctea contiene unos 100.000 millones de estrellas, y el Sol que se encuentra entre ellas, gira junto con el resto del Sistema Solar alrededor del centro de la galaxia a una velocidad de unos 250 km/s. Eso da como resultado que damos una vuelta completa al centro galáctico cada 250 millones de años.

El tamaño del Sistema Solar se ha establecido como el tamaño en el que la fuerza de atracción gravitatoria del Sol se iguala con la fuerza de atracción de las estrellas más próximas a nosotros. Eso da como resultado que el Sistema Solar podría tener un tamaño de alrededor de 3,26 años luz.

¿Cómo podemos hacernos una idea de lo que ello supone?

Los objetos del Sistema Solar que en el momento de descubrirse estaban más lejos del Sol fueron el planeta enano Eris (o Éride), a 97 unidades astronómicas del Sol. Una unidad astronómica corresponde a la distancia entre la Tierra y el Sol, que son aproximadamente 150.000.000 de kilómetros.

Otro objeto bastante alejado es el candidato a planeta enano Sedna, a 90 unidades astronómicas, del cual no se ha podido determinar si tiene o no forma aproximadamente esférica. Este objeto transneptuniano tiene una órbita muy elíptica, con un afelio situado cerca de las 1.000 unidades astronómicas y un perihelio situado en 75 unidades astronómicas.


En esta imagen podemos ver un cuadrado central en el que
se encuentran los planetas interiores. Las órbita de color celeste
del exterior muestra la órbita de Eris. El diagrama ha sido
comparado a escala con el mapa de una ciudad para hacernos
una idea mejor del tamaño de las órbitas.

Sin embargo hay otros objetos que viajan mucho más lejos, que son los cometas de largo periodo, con órbitas fuertemente elípticas. Por ejemplo, el cometa West, descubierto en 1975, tiene su afelio situado más allá de las 13.000 unidades astronómicas y su perihelio sólo a 0,58 unidades astronómicas. Se cree que los cometas de largo periodo como este proceden de la Nube de Oort, que recibe su nombre gracias al astrónomo holandés Jan Oort, y que es una amplia región esférica situada entre unas 5.000 y 100.000 unidades astronómicas.

En este gráfico podemos ver cómo la nube de Oort
rodea a la región planetaria con una forma que se
estima debería ser aproximadamente esférica.

Si la hipótesis lanzada por Jan Oort es cierta, éste podría ser el límite del Sistema Solar. Esta nube no se ha podido observar nunca, pero se infiere su existencia como el lugar geométrico de los afelios de los cometas de largo periodo. Los objetos allí situados pueden sufrir inestabilidades gravitacionales y ser “lanzados” hacia el Sistema Solar interno, donde en las cercanías del Sol, desarrollan su máxima actividad, emitiendo grandes cantidades de polvo y gas al espacio interplanetario.

Crea tu propio Sistema Solar

La Universidad de Colorado tiene una utilidad web mediante la que podemos crear nuestro propio Sistema Solar. Una vez hayamos creado las condiciones iniciales: masa de los cuerpos, distancias entre ellos, velocidad orbital, etc; no tenemos más que pulsar en el botón “comenzar” para ver cómo se comportarían esas órbitas. Una aplicación muy educativa. Necesitáis Flash Player instalado en vuestro navegador para poder utilizarla.

Para ir a la aplicación: Crea tu propio Sistema Solar.

Pero la cosa no acaba ahí, la Universidad de Colorado además nos permite utilizar muchas más simulaciones, como por ejemplo: simular interferencia de ondas, la selección natural, efecto fotoeléctrico… Todos ellos disponibles tanto para descarga como para utilizar online (necesitáis Java instalado). No os quedéis con las que aparecen por defecto como “destacadas”, id seleccionando categorías y mirad todas las que hay, que son muy interesantes y educativas.

En este artículo he seleccionado la de las órbitas porque está directamente relacionada con la astronomía.

Simulaciones científicas.

Los tránsitos sobre el Sol

Un tránsito solar es siempre un espectáculo digno de ver y fotografiar. Este fenómeno se produce cuando alguno de los planetas interiores, Venus o Mercurio, pasan por delante del disco solar.

Tránsito solar

Si los planos orbitales de Mercurio y Venus coincidieran con el plano de la eclíptica, en cada conjunción inferior se verificarían tránsitos de estos dos planetas; pero dado que la órbita de Mercurio presenta una inclinación de unos 7º y la de Venus 3,4º, ambos planetas suelen pasar por encima o por debajo del disco solar desde el punto de vista terrestre.

Los tránsitos sólo se producen cuando uno de los planetas interiores y la Tierra se hallan casi simultáneamente sobre la línea de intersección de los respectivos planos orbitales, es decir, en uno de los llamados nódulos.

Tránsitos de Mercurio

Como la línea de los nódulos así definida permanece aproximadamente fija en el espacio, la Tierra la atraviesa siempre en las mismas épocas del año. Para la órbita de Mercurio, este acontecimiento tiene lugar en mayo y en noviembre.

Por su parte, Mercurio emplea 155,88 días para volver a situarse en conjunción inferior (periodo sinódico), y los dos acontecimientos deben producirse al mismo tiempo para que se verifique un tránsito sobre el Sol.

Resulta fácil comprobar que 22 períodos sinódicos equivalen a siete años menos una semana, po lo cual se pueden verificar dos tránsitos en el mismo nódulo con un intervalo de siete años entre sí, aunque con el paso del tiempo el desfase se vuelve demasiado pronunciado para reproducir la misma geometría. Los ciclos de 13, 46 y 217 años resultan algo más exactos.

A causa de la marcada excentricidad de la órbita de Mercurio, los tránsitos de noviembre, cuando el planeta se halla próximo a su perihelio, son alrededor de dos veces más frecuentes que los de mayo. Estos últimos sin embargo, tiene por término medio mayor duración, ya que en el afelio, el movimiento de mercurio es mucho más lento. La máxima duración de un tránsito de Mercurio es de 9 horas.

¿Cuando han sido los últimos tránsitos de Mercurio?

Los últimos tránsitos de Mercurio han sido el 6 de noviembre de 1993, el 15 de noviembre de 1999, el 7 de mayo de 2003 y el 8 de noviembre de 2006.

¿Cuándo van a ser los siguientes tránsitos de Mercurio?

Los cálculos nos indican que los siguientes tránsitos de Mercurio ocurrirán: el 9 de mayo de 2016, el 11 de noviembre de 2019 y el 13 de noviembre de 2032.

Tránsitos de Venus

El periodo sinódico de Venus es de 583,92 días, por lo que cinco periodos sinódicos corresponden a ocho años menos dos días. Así pues, al cabo de este intervalo de tiempo se puede repetir un tránsito en el mismo nódulo. Transcurridos ocho años, sin embargo, el desfase se vuelve demasiado grande para que el fenómeno se repita. Un ciclo estable es el de 243 años, correspondiente a 152 periodos sinódicos.

Los tránsitos tienen lugar en junio y en diciembre, y puesto que la órbita de Venus es casi circular, la frecuencia de los tránsitos es prácticamente idéntica en los dos nódulos. Por lo general, se suceden dos tránsitos en el mismo nódulo, por ejemplo en junio, a una distancia de ocho años. Al cabo de 105,5 años se verifica otro par de tránsitos, también con una separación de ocho años entre sí. Pasan entonces otros 121,5 años y el par de tránsitos de junio se repite. Sin embargo, en los siglos futuros, aunque se conservará el ciclo de 243 años, los pares de tránsitos ya no serán posibles: quedará un solo tránsito aislado.

La duración máxima de un tránsito de Venus se sitúa en torno a las ocho horas.

La observación de los tránsitos y astrofotografías

Aplicando su nueva teoría sobre el movimiento de los planetas, Kepler fue el primero en predecir tránsitos de Mercurio (7 de noviembre de 1631) y de Venus (7 de diciembre de 1631). Si bien el de Venus no fue visible desde Europa, el de Mercurio fue observado por el astrónomo francés Pierre Gassendi. Ocho años más tarde, el astrónomo inglés Jeremiah Horrocks observó por primera vez un tránsito de Venus (diciembre de 1639), previsto por él mismo mientras corregía las tablas planetarias de Kepler.

El matemático escocés James Gregory fue el primero en proponer la utilización de los tránsitos para medir con mayor precisión la escala del Sistema Solar. En la práctica, se trataba de observar el mismo tránsito desde dos localidades muy apartadas entre sí. Midiendo la separación angular entre las dos diferentes cuerdas descritas por el planeta sobre el disco solar a causa de las diferentes perspectivas de la observación, habría sido posible calcular, aplicacndo las reglas de la geometría y las leyes de Kepler, un valor aproximado de la distancia Tierra-Sol.

En 1716, Edmond Halley adoptó esta idea y demostró que Venus era el planeta más adecuado para proporcionar los resultados más exactos. Así pues, cuando en 1761 y 1769 volvió a presentarse la ocasión de contemplar un tránsito de Venus, numerosos astrónomos viajaron a los lugares más insospechados y remotos para observar el fenómeno.

La primera expedición al Pacífico Sur del capitán Cook, que zarpó del puerto inglés de Southampton en 1768, tenían entre sus principales objetivos la observación del tránsito de Venus. Aun así, los resultados obtenidos no estuvieron a la altura de las expectativas y los diversos cálculos del valor de la unidad astrónomica resultaron contradictorios entre sí.

El esfuerzo internacional se repitió para el tránsito de Venus de 1874, durante el cual se empleó por primera vez la astrofotografía. La distancia Tierra-Sol calculada fue de 23.000 a 23.600 radios terrestres. La oportunidad de nuevas observaciones, ofrecida ocho años más tarde por el nuevo tránsito de Venus, suscitó bastante menos interés, entre otras cosas porque existían ya otros métodos de determinación de la unidad astronómica.

Desde entonces, los tránsitos sólo han reclamado la atención de los astrónomos especializados en el estudio de los propios planetas (medición de su radio, estudio de la atmósfera, etc.)

El último tránsito de Venus ocurrió en junio de 2004 y el siguiente no será hasta el 6 de junio de 2011. Con medios de aficionado pueden conseguirse espectaculares fotografías, siempre usando los filtros adecuados. Si tenemos acceso a un observatorio profesional… nos quedamos sin palabras:

Transito Venus - Sol

Períodos orbitales

El período orbital es el tiempo que tarda un planeta, satélite o cuerpo celeste en completar su órbita.

Si estamos hablando del Sistema Solar (objetos que orbitan alrededor del Sol), debemos hablar de dos tipos de períodos orbitales:

  • Período sideral
  • Período sinódico

El período sideral

El período sideral es el tiempo que tarda un objeto en dar una vuelta alrededor del Sol. Es el que se considera auténtico período orbital.

El período sinódico

El período sinódico es el tiempo que tarda el objeto en volver a aparecer en un mismo punto del cielo respecto del Sol cuando el objeto es observado desde la Tierra. Este período transcurre entre dos conjunciones sucesivas con el Sol y es el período orbital aparente o relativo.

Los dos tipos de períodos no coinciden, ya que la Tierra a su vez, da vueltas alrededor del Sol, de tal modo que la posición aparente de un planeta en el cielo puede depender del período sideral terrestre.

¿Existe alguna relación matemática entre el período sideral y el período sinódico?

Ya Copérnico consiguió desarrollar una fórmula matemática que relacionaba los períodos sideral y sinódico de un planeta. Consideremos las siguientes variables:

  • P = período sideral del planeta
  • S = período sinódico del planeta
  • T = período sideral de la Tierra

Tengamos en cuenta, que con el transcurrir del tiempo (S), la Tierra recorre un ángulo de: 

(360º/T)*S (Suponiendo una órbita circular)

El planeta en cambio se mueve:

(360º/P)*S

Si el planeta observado está más cerca del Sol que nosotros:

(360º/P)*S=(360º/T)*S+360º

Le sumamos los 360º porque en el período sideral se cuenta una vuelta completa, pero en el sinódico no.

Y por lo tanto deducimos que:

1/P=1/T+1/S

Para un planeta exterior:

1/P=1/T-1/S

¿Qué es el Perihelio?

El Perihelio es el punto más cercano al Sol de la órbita de un cuerpo celeste. Se representa con la letra q y se puede calcular fácilmente con una sencilla fórmula:

q = a * (1-e)

Donde “a” es la distancia media del planeta y “e” es la excentricidad.

Kepler estableció en la segunda de sus leyes, que la velocidad de un cuerpo celeste llega a su máximo en el Perihelio.

afelio-perihelio

El perihelio de la Tierra

La Tierra alcanza el perihelio en enero, aproximadamente el día 4 de enero y en ese momento la Tierra se encuentra en el punto más cercano al Sol a unos 147,5 millones de kilómetros de distancia.

Tanto varía nuestra distancia entre perihelio y afelio (unos 5 millones de kilómetros) que si fotografiamos el Sol con el mismo telescopio y la misma cámara en esos dos días concretos del año, podemos ver claramente la diferencia:

Sol en el perihelio y en el afelio

¿Qué son la conjunción superior y la conjunción inferior?

Este artículo no trata de astrología, las supercherías, falsas creencias, falacias, fraudes y tonterías de semejante calaña no tienen cabida aquí. Si estás buscando algo relacionado con el horóscopo, mucho mejor aquí, que algo aprenderás.

Se dice que dos cuerpos celestes están en conjunción, cuando observados desde otro (en casi el 100% de los casos, la Tierra) se encuentran en la misma longitud celeste. Como la latitud celeste puede ser diferente, los astros se aproximan mucho en el cielo, pero no llegan a coincidir exactamente.

Conjunciones superior e inferior

Por ejemplo:

 

  • Se dice que la Luna está en conjunción con el Sol cuando la Luna está entre la Tierra y el Sol, es decir, en las noches de Luna nueva. Si las latitudes celestes no son muy diferentes, es decir, que la Luna esté cerca de uno de los nodos de su propia órbita, entonces ocurre un eclipse de Sol.
  • Los planetas interiores (Venus y Mercurio), se encuentran en conjunción inferior, cuando pasan entre el Sol y la Tierra, entonces el planeta está a la mínima distancia posible de la Tierra y nos presenta su mayor diámetro. Si el planeta tiene poca latitud (está cerca de la eclíptica) entonces puede ocurrir un tránsito.
  • Los planetas exteriores sólo pueden hallarse en conjunción superior, que se denomina simplemente conjunción, pues el planeta no puede pasar entre el Sol y la Tierra. No debe confundirse con oposición, que es cuando la Tierra pasa entre el Sol y el planeta exterior.

 

Conjunción inferior

Existen sólo dos planetas que pueden estar en conjunción inferior: Venus y Mercurio. Esto es porque son los únicos planetas que pueden ponerse entre el Sol y la Tierra.

Mercurio y Venus también pueden estar en conjunción superior.

Conjunción superior

Si varios planetas se encuentran aparentemente en el mismo azimut, se dice que están en conjunción. 

En la conjunción superior, el planeta queda detrás del Sol, por lo que no puede verse desde la Tierra.