Dinámica celeste

El Universo

Hace más de 4.000 años, los seres humanos ya empezaban a pensar en el Universo y en cómo les afectaba a su vida cotidiana. La salida y la puesta del Sol y de la Luna, el cambio de estaciones y el movimiento de las estrellas eran algunos de los fenómenos que ya causaban interés entonces.

Durante años, el Universo y nuestra relación con él interesaron a los antiguos pobladores de la Tierra, y hasta principio del s. XX (pasando por la cultura griega, Tolomeo, Copérnico, Kepler, Galileo, Newton e incluso Einstein) se pensaba que el Universo conocido se limitaba a nuestra galaxia, la Vía Láctea. Es entonces cuando Edwin Hubble observó que la Galaxia de Andromeda estaba mucho más lejos (2,5 millones de años luz) que los límites de la Vía Láctea (150.000 años luz). A partir de éste momento se empieza a saber que el Universo es mucho más grande de lo que se pensaba y que, además, continuaba creciendo.

Se calcula que el Universo observable mide 93 billones de años luz y engloba más de 125.000 millones de galaxias. Nuestra galaxia, La Vía Láctea, tiene aproximadamente unos 6.000 millones de sistemas planetarios. Nuestro sistema planetario es el Sistema Solar que surca el espacio a una velocidad de 215 kilómetros por segundo girando en círculo dentro de la Vía Láctea.

Sistema Solar

Cuando los antiguos griegos se interesaron por el Universo y su funcionamiento descubrieron que había estrellas fijas y otras móviles (a las que llamaron planetas). Durante años se pensó que el Universo giraba en torno a la Tierra (Teoría Geocentrista), hasta que Copérnico y Kepler sugerían que, al contrario de lo que se pensaba, el Sol era el centro de nuestro sistema solar y que los planetas giraban a su alrededor (Teoría Heliocentrista). Galileo, ya en el s. XVII, probó cierta ésta teoría mediante el uso del telescopio.

Las órbitas de los planetas se producen por el efecto gravitacional que ejercen entre ellos y el Sol (cuanta más masa o más proximidad, más gravedad ejercen). La masa del Sol es tan grande que toda la materia del Sistema Solar gira a su alrededor dibujando órbitas elípticas, es lo que se conoce como movimiento de Traslación. Los planetas se pueden diferenciar en:

• Planetas interiores: Mercurio, Venus, Tierra, Marte.
• Cinturón de asteroides: millones de fragmentos rocosos de diámetro menor a 1,5Km.
• Planetas exteriores: Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno.
• Planetas enanos: Ceres, Plutón, Haumea, Makemake, Eris.

La Tierra

Nuestro planeta describe una trayectoria elíptica (traslación) de 930 millones de kilómetros, a una distancia media del Sol de 150 millones de kilómetros y tarda 365 días, 5 horas, 48 minutos y 45,22 segundos en recorrerla. Dado que un año tiene 365 días, sobran casi 6 horas anuales de traslación. Para corregir ese error se propusieron los años bisiestos, cada cuatro años se añade 1 día (24 horas) más al calendario (el 29 de febrero).

Durante la formación de los planetas, cúmulos de materia de todos los tamaños colisionaron dando movimiento a los grandes planetas (movimiento de Rotación) y proporcionándoles satélites naturales. El movimiento de rotación es aquél con el que los planetas y satélites naturales giran sobre sí mismos siguiendo un eje de rotación. Este movimiento es el que determina el día y la noche y tiene una duración total de 23 horas, 56 minutos y 4 segundos.

El eje de rotación terrestre pasa por el Polo Norte geográfico (PN) y por el Polo Sur geográfico (PS) y tiene una inclinación de 23º5' sobre la normal al plano del Sistema Solar. El movimiento de rotación hace que cualquier punto del planeta pase diariamente de la iluminación del Sol a la oscuridad; a excepción de las zonas polares, donde la inclinación del eje terrestre hace que el paso del día a la noche dure hasta 6 meses. En el ecuador, el día y la noche tienen 12 horas de luz y 12 horas de oscuridad, respectivamente. Por el contrario, a medida que nos alejamos hacia los polos las diferencias día-noche se hacen más marcadas, haciendo en el Hemisferio Norte días más largos en verano y noches más largas en invierno (al contrario que en el Hemisferio Sur) debido a la posición relativa del eje de la Tierra respecto al Sol.

Además, esta inclinación en el eje de rotación de la Tierra es el que marca las estaciones del año. Este eje está siempre orientado en la misma dirección; de este modo el hemisferio norte y el hemisferio sur son iluminados con distinta cantidad de luz solar (debido a la duración de las horas de luz) y con distinta intensidad según la inclinación respecto al Sol (debido a que los rayos del Sol tienen que traspasar más o menos atmósfera).

En invierno en el hemisferio norte, la distancia Tierra-Sol es mínima pero la posición relativa de la Tierra respecto al Sol hace que los días son más cortos y la temperatura sea menor.

En verano en el hemisferio norte, la distancia Tierra-Sol es máxima pero la posición relativa de la Tierra respecto al Sol hace que los días son más largos y la temperatura sea mayor.

Verano Invierno

Verano Invierno 24h luz 24h oscuridad

Sabías que?

Los antiguos griegos designaron 5 estrellas móviles o planetas y los denominaron con nombres de sus Dioses: . Posteriormente, los romanos sustituyeron sus nombres originales por los actualmente conocidos. : Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.

Las órbitas elípticas del Sistema Solar (como el de la Tierra y el resto de planetas) hacen que en su movimiento de Traslación vayan más deprisa cuanto más cerca está del Sol y más lento cuanto más alejados estén.

El movimiento de los planetas en realidad no es elíptico sino que es helicoidal. El movimiento de nuestro Sistema Solar dentro de la Galaxía hace que los planetas describan órbitas helicoidales alrededor del Sol.

Más información

Si el eje de la Tierra no estuviese inclinado respecto a la eclíptica, el Sol se hallaría todo el año sobre el ecuador; y describiría todos os días la misma trayectoria en el cielo, alcanzando siempre la misma altura máxima sobre él, siempre habría las mismas horas de luz solar, y no habría estaciones.

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Teoría del Big Bang

La teoría más aceptada en la Comunidad Científica respecto a la creación del Universo es la del Big Bang, por la que una partícula primigenia más pequeña que una fracción de átomo con una enorme masa, una elevadísima temperatura y una gran cantidad de energía en forma de superfuerza (combinación de las 4 fuerzas de la naturaleza: Gravedad, Nuclear débil, Nuclear Fuerte y Electromagnética) se expandió hasta formar el Universo.

Superfuerza Gravedad Electromagnética Nuclear débil Nuclear fuerte

Lapso temporal:

• Primera fracción de segundo (10^-18s) Se separó la fuerza de la gravedad y el Universo empiezó a expandirse a una velocidad superior a la velocidad cósmica límite.
• Antes del primer segundo (<1s) Se separaron las 4 fuerzas de la naturaleza perdiendo temperatura liberando Energía. Teoría de la Hiperinflación de Guth.
• Antes de tres minutos (3 min) El Universo se enfrío hasta los 555 * 10⁶℃, lo que permitió que se formaran los átomos de Hidrógeno y algunos átomos de Helio.
• 380.000 años La luz empieza a viajar a través de la oscuridad.
• Un billón de años Las estrellas empiezan a formarse y con ellas los átomos de Nitrógeno, Carbono y Oxígeno. Las grandes nebulosas empiezan a girar sobre sí mismas y a aplanarse, dando lugar a grandes estrellas que producen discos estelares a su alrededor.
• Nueve billones de años La materia y la gravedad de una enorme nube de polvo y gas colapsó y formó un disco giratorio aplanado cuyo centro empezó a aumentar en masa y temperatura debido a la presión; como consecuencia se produjo una explosión por fusión termonuclear que eliminó los gases y formó un disco de polvo a su alrededor, dando lugar al nuestro Sistema Solar.
• Hoy en día (13,7 billones de años) El Universo continúa expandiéndose con una tasa de 73,2 kilómetros por segundo por megaparsec (siendo 1 megaparsec unos 3,3 millones de años luz) y comprende más de 125.000 millones de galaxias.

Algunos datos sobre los planetas

• Mercurio Es el más pequeño de los planetas. Tiene una temperatura de más de 400℃ de día y -185℃ de noche. Si miramos al cielo desde su superficie lo veríamos negro porque no tiene atmósfera y veríamos un sol 2,5 veces más grande que el de la Tierra.
• Venus Es el planeta más parecido a la Tierra en tamaño, masa y densidad. Tiene temperaturas de más de 500ºC por su atmósfera rica en CO2 y nubes de ácido sulfúrico. Gira en sentido contrario al resto de planetas y sus días son más largos que sus años.
• Marte Su tierra es roja con grandes cañones y casquetes polares.
• Júpiter es planeta gigante de gas, con un tamaño de 1.300 Tierras. Tiene una gran mancha que es una tormenta que lleva activa desde hace al menos 150 años (desde que se observa con telescopios).
• Saturno Tiene anillos masivos de polvo de hielo y partículas cubiertas por hielo.
• Urano También tiene anillos y una rotación lateral.
• Neptuno Es el planeta más ventoso del Sistema Solar con ráfagas de hasta 2.000Km/h.

Resumen planetario

Planetas interiores

Cinturón de asteroides

Millones de fragmentos rocosos de diámetro menor a 1,5 Km.

Planetas exteriores

Planetas enanos