Aurora en Saturno. O.E. Hubble.

 

 

Guía Astronómica

Gonzalo Duque-Escobar, P. As.

Universidad Nacional de Colombia

Manizales, 1992 

GUIA Nº 5

EL SISTEMA SOLAR

 

1. SISTEMA SOLAR

 

Compuesto por nueve planetas. El 10º Riga (?). Dos mil asteroides mayores, 100.000 millones de cometas estimados. Gas y polvo y 49 satélites conocidos. El Sol se desplaza a 20 km/seg respecto al patrón local de reposo hacia Vega. En su familia, las órbitas de los planetas son casi coplanares; los menos son Mercurio (7°) y Plutón (17°). Las traslaciones planetarias son retrógradas respecto a la Polar y las rotaciones igualmente retrógradas, excepto Venus y Urano. Mientras los planetas menores o terrestres son sólidos, densos, de rotación lenta, con pocos o ningún satélite y de atmósfera poco extensa y densa, por la gravedad. Los planetas mayores se agrupan hacia el exterior de los anteriores, son más grandes, poco densos (líquido y gas con pequeño núcleo sólido) y presentan una atmósfera extensa, una velocidad de rotación alta y muchos satélites. Plutón por su estructura, por la excentricidad de su órbita y ubicación en el sistema, rompe la armonía y entra como planeta irregular.

 

Los satélites se subdividen en regulares e irregulares, según la órbita sea circular o excéntrica, poco o muy inclinado y la rotación y traslación del W al E (retrógrada) o del E al W (directa), respectivamente. Los primeros serían congénitos al planeta; los segundos, probablemente, asteroides capturados; una tercera  posibilidad supone al satélite como producto de una fragmentación planetaria: su origen no se considera ni catastrófico ni evolutivo.

 

Propiedades del sistema planetario

El sistema cósmico formado por el Sol, posee las siguientes propiedades: (los planetas se detallarán en el numeral 3 y en el anexo Nº 1).

 

El Sol, en el centro del sistema planetario, tiene la mayor parte de la masa (todos los planetas y lunas juntos sólo son 1/700 de la masa solar), las distancias de los planetas al Sol (a excepción de Neptuno y Plutón) siguen la serie de Titus-Bode.

 

 

Para calcular en UA (Unidades Astronómicas), la distancia entre los miembros del sistema solar, a la serie 0, 3, 6, 12, 24... Boode sumó 4 y dividió por 10, la suma.

 

El Sol, los planetas (excepto Urano) y casi todas las lunas, giran alrededor de su eje en la misma dirección en que los planetas giran en torno al Sol (en sentido anti-horario). Las órbitas casi circulares de los planetas grandes, casi coinciden con el plano ecuatorial del Sol. Los movimientos, en sí, obedecen a las leyes de Kepler.

 

El momento de rotación del Sol es 1/50 del momento angular orbital de los planetas; el momento de rotación de los planetas es mayor que el momento angular orbital de sus lunas (con la única excepción de la luna de la Tierra).

 

La formación del sistema planetario sólo puede ser considerada en el marco de la teoría de la evolución estelar, según la cual, probablemente, se desarrolló a partir de una nube gaseosa giratoria bajo la influencia de un campo magnético, hasta el estado observable en la actualidad, a lo largo de unos 4600 millones de años (la hipótesis nebular y la hipótesis rotacional son sus precursores).

 

 

   

Figura 22. El Sistema Planetario.

 

2. EL SOL

2.1 Estructura del Sol <

Se dará una descripción somera de la estructura solar; más adelante, al ver la estructura de las estrellas, volveremos a lo mismo para describir las regiones del Sol en detalle.

  

El Sol genera la energía en el núcleo; el manto la transmite por convección, radiación y conducción hacia la fotosfera. La fotosfera, con sus manchas solares asociadas a tormentas magnéticas, es la región visible del Sol. La cromosfera con sus protuberancias y fulguraciones, la corona con su temperatura de 106 grados °C y el vviento solar, son las regiones restantes de la estructura solar.

 

La zona de convección abarca poco más abajo de la superficie solar hasta unos 130000 km de profundidad, tiene un enorme gradiente de temperatura; en ella el hidrógeno está todavía en estado neutro, mientras que debajo está ionizado.

 

La fotosfera es la capa que se ve a simple vista con un anteojo normal, su espesor es de 400 km. Presenta una granulación observable por medio de telescopios a bordo de globos donde no son afectados por la atmósfera.  La granulación se observa en toda la superficie solar, como bolas de gas más calientes que su entorno, y que debido a su mayor temperatura ascienden rápidamente, se enfrían y vuelven a descender.

 

La cromosfera se encuentra por encima de la fotosfera y se llama así porque en los eclipses de Sol aparece con tonalidad rojiza, su espesor es de 8000 km.

 

2.2 El Sol como estrella fija y como cuerpo central

 

Radio: 6.9635x1010 cm = 109 veces el terrestre

Superficie: 6.0936x1022cm2 = 11880 veces la terrestre

Volumen: 1.4144x1033 cm3 = 1.306x106 veces el terrestre

Masa: 1.993x1033g =  332.270 veces la terrestre

 

Aceleración de la gravedad en la superficie:

2.74x104 cm/seg2 = 27.9 veces la terrestre

Velocidad de rotación en el ecuador: 2.00 km/seg

Densidad media: 1.409 g/cm3 = 0.25 veces la terrestre

Producción energética: 3.98x1033 erg/seg

 

Diámetro solar medio aparente: 31'59"

Inclinación del ecuador solar respecto de la eclíptica: 7° 15'

Constante solar: 2.00 cal/cm2 min  

Potencia de la radiación solar sobre toda la superficie terrestre:

1.78x1024 erg/seg = 1.78x1014 kw

 

Paralaje solar: 8.79"

Tipo espectral: G 2

Magnitud absoluta: +4.73

Magnitud aparente: -26.84

Distancia media Sol-Tierra: 1.496x1013 cm

Distancia mínima (perihelio): 1.4688x1013 cm

Distancia máxima (afelio): 1.5189x1013 cm

 

Fuentes: Diccionario Rioduero "Física del Espacio", 1978. Enciclopedia Científica Salvat. "El Universo Desbocado".

 

2.3 Composición del Sol por capas                               

 

 Fuente: Diccionario Rioduero de la Física del Espacio.


3. CATEGORIAS DE LOS PLANETAS

Existen tres categorías:

 

3.1. Grupo de los planetas terrestres: Compuestos por elementos pesados. Son ellos Mercurio, Venus, Tierra y Marte.

 

Mercurio

Es el planeta situado más cerca al Sol. Es una esfera de roca con cráteres que órbita alrededor del Sol cada 88 días a una distancia media de 58 millones de km. Tiene un diámetro de 4.880 km y gira alrededor de su eje cada 59 días. No tiene satélites. Junto con Marte, es el único planeta en cuya superficie se pueden distinguir o fotografiar con el telescopio detalles, aunque casi siempre poco marcados; a esto se unen las condiciones poco favorables de observación por su cercanía al Sol.

 

La atmósfera es extraordinariamente tenue. La aceleración de la gravedad y la velocidad de escape en la superficie, son tan pequeñas, que el planeta sólo podría retener gases pesados como el anhídrido carbónico o el Argón. Su atmósfera sufre también las fluctuaciones extremas de temperatura, entre el lado diurno y el nocturno, +425°C y -1700°C respectivamente.

 

Venus

Es el segundo planeta en línea desde el Sol. Orbita alrededor del Sol cada 225 días. Su diámetro es de 12.000 km. Gira alrededor de su eje cada 243 días con rotación retrógrada, a una distancia media de 108 millones de km. Su densa atmósfera impide la visión de la superficie. Consta de 96% de anhídrido carbónico, 3.5% de nitrógeno y 0.135% de vapor de agua, así como de trazas de anhídrido sulfuroso, oxígeno molecular, helio, argón y neón. El "efecto de invernadero" es tan fuerte que las temperaturas apenas varían de la noche al día, fluctuando alrededor de +475°C; la prresión de la atmósfera es de 90 bar. En estas condiciones es difícil pensar en que existan formas de vida, ni siquiera inferiores.

 

Tierra

Es el Planeta Azul a causa de los extensos océanos. En él se ha desarrollado la vida. Tercero en línea desde el Sol. La Tierra tiene un diámetro en su ecuador de 12.756 km. Su diámetro de un polo a otro, es ligeramente menor, de 12.714 km. Orbita alrededor del Sol cada año a una distancia media de él de 149.600.000 km. Gira sobre su propio eje una vez cada día, tiene un satélite natural, la Luna.

 

Los polos geográficos de la Tierra no son fijos sino que ejecutan oscilaciones casi periódicas alrededor de una posición media. El motivo es que el eje de simetría no coincide exactamente con el eje de rotación. La desviación máxima de los polos a partir de su posición media es de 10 ó 15 metros.

 

Marte

Cuarto planeta desde el Sol. Es un cuerpo rocoso de 6.800 km de diámetro, que órbita alrededor del Sol cada 687 días a una distancia media de 228 millones de km. Marte gira alrededor de su eje en 24 h y 37.4 min. Tiene una atmósfera muy poco densa formada principalmente por dióxido de carbono y presenta dos casquetes de hielo. Tiene dos satélites Fobos y Deimos.

 

Canales de Marte: Líneas rectas y largas sobre la superficie de Marte, señaladas por varios observadores en el pasado y que se creía que eran canales de agua construidos por los habitantes del planeta. Ahora se sabe que no hay canales ni signos de vida.

 

3.2. Júpiter y Saturno: predomiinan el Helio y el Hidrógeno, pero pueden tener igualmente núcleos pesados.

 

Júpiter

Planeta de mayor tamaño en el sistema solar, y quinto desde el Sol. Pesa doce veces más que el resto de los planetas juntos. Está formado principalmente por hidrógeno y helio. Júpiter tiene un diámetro de 142.800 km en su ecuador y 134.200 km de un polo a otro. Gira alrededor de su eje en 9 horas 50 minutos en el ecuador. Júpiter órbita alrededor del Sol cada 11.9 años a una distancia media de 778 millones de km.

 

Mancha roja: formación ovalada, en las nubes de Júpiter de aproximadamente 32.000 Km y 13.000 Km de ancho. Fue vista por primera vez hace 300 años y es la única característica del planeta que ha durado tanto tiempo. Su color varía de rosa pálido y rojo, al anaranjado oscuro.

 

Saturno

Sexto planeta desde el Sol, con anillos brillantes. Saturno es una esfera de gas de 120.000 Km de diámetro en el ecuador y 108.000 Km de polo a polo. Gira alrededor de su eje cada 10 h 14 min en el ecuador; órbita al Sol cada 29.5 años con una distancia media de 1.430 millones de kilómetros.

 

Anillos de Saturno: Los anillos están formados por innumerables piezas de rocas recubiertas de hielo. Su tamaño oscila entre pocos milímetros y varios metros de diámetro. Cada una de éstas piezas se mueve en una órbita alrededor de Saturno como un diminuto satélite. Existen tres partes principales en los anillos. La parte exterior se llama anillo A, el central anillo B, que es el más brillante, y el interior anillo C, que permite ver a su través. El diámetro global de los anillos es de aproximadamente 270.000 Km. Los anillos son los restos de un antiguo satélite que se desintegró o bien los restos de un satélite que no ha llegado a formarse.

 

División de Cassini: Espacio de unos 3.000 km de ancho que hay entre los anillos A y B.

 

3.3. Urano y Neptuno: Se supoone que tienen un núcleo mayor y más pesado, pero parecen estar envueltos en una densa cubierta gaseosa.

 

Urano

Séptimo planeta descubierto por W. Herschel en 1781. Orbita alrededor del Sol cada 84 años, a una distancia media de 2.870 millones de km. Es una esfera de 52.000 km de diámetro. Gira alrededor de su eje cada 17.24 horas. El eje de rotación de Urano está inclinado 98° con resspecto a la vertical de modo que casi está en el plano de su órbita. Tiene una serie de pálidos anillos alrededor de su ecuador. Tiene trece satélites.

 

Neptuno

Octavo planeta, descubierto por J. G. Galle en 1846. Orbita alrededor del Sol cada 165 años a una distancia media de 4.500 millones de km. Neptuno es una esfera de gas de 48.000 km de diámetro. Gira alrededor de su eje cada 18 horas. Tiene siete satélites conocidos.

 

3.4. Plutón: posiblemente está en el grupo 3, pero no se sabe mucho de él.

 

Plutón

El más pequeño de los planetas del sistema solar con un diámetro de aproximadamente 2345 km. Fue descubierto por Clyde Tombaugh en 1930. Plutón es una esfera de baja densidad de roca y hielo, que gira alrededor de su eje cada 6 días 9 horas. Orbita alrededor del Sol cada 250 años, a una distancia media de 5.900 millones de km. Plutón guarda una distancia media mayor que cualquier otro planeta, pero su órbita es tan elíptica que hay momentos en que se acerca más al Sol que Neptuno, como sucedió en 1979 y 1999. Tiene un satélite de gran tamaño llamado Caronte.

 

4. ASTEROIDES

 

Al referirnos a la estructura del Sistema solar, aludimos a la ley de Bode, que establece la existencia de cierta proporción entre las distancias de cada planeta respecto al Sol. Efectivamente, un planeta dista del Sol casi el doble del anterior. De acuerdo con éste esquema los astrónomos encontraron un hueco entre Marte y Júpiter. Para que esta ley se cumpliera, tenía que existir un planeta a casi el doble de la distancia del Sol que Marte y este no era visible. En su lugar se encontró un enjambre de pequeños planetas o planetoides, con diámetro menor de 1000 km. Se calculan unos 20 millones en el Sistema Solar.

 

Su origen es incierto. Posiblemente se trata de los restos de un planeta que se desintegró, o de materia que jamás llegó a formar un planeta.

 

 

Los asteroides se separan en tres familias: el grupo Amor con perihelio entre Tierra y Marte; el grupo Apolo con perihelio entre Sol y Tierra. De todas maneras los de órbita muy excéntrica se les da nombres masculinos y a los otros nombres femeninos. El tercer grupo es el de los Troyanos, que se mueven en la órbita de Júpiter, situados en las distancias Lagrangianas de ±60°, donde quedan libres de perturbación gravitacional y son ellos los subgrupos Aquiles y Patroclo.

 

Los meteoros: son diminutas partículas de materia que atraviesan el espacio a 70 Km/s, entrando en incandescencia y consumiéndose debido a la fricción con nuestra atmósfera. Por término medio los meteoros son tan pequeños como un grano de arena. En realidad penetran en la atmósfera terrestre unos 100 millones de ellos por día.

 

Los meteoros explican estrellas fugaces (m< 10 gm) y bolas de fuego (m> 10 gm). Los más grandes entran a la troposfera, estallan, y caen sobre la superficie en forma de meteorito.

 

Los meteoritos: se generan por los meteoros, si han caído sobre la superficie de la Tierra. También se denominan así pequeños "planetas" que aún circundan el espacio exterior, en razón a su posibilidad de alcanzar el suelo ante una eventual colisión con la Tierra.

 

La mayoría de meteoritos (caídos) pesan algunos gramos, y entran en tres clases: los aerolitos compuestos de roca (lapídeos), las tectitas ricas en silicio y los sideritos de níquel-hierro.

 

5. LOS COMETAS >

Se subdividen en periódicos de período corto y largo según sea el período menor o mayor de 200 años, y en los de trayectoria parabólica (sin retorno), todos venidos de la Nube de Oort a 100.000 U. A. (α Centauro está a 275.000 U. A.), de donde salen por perturbaciones de gravedad, al paso de estrellas. El núcleo de hielo sucio es amoníaco, CO2, Metano, H2O y polvo congelados, y la cola es la sublimación de lo anterior por la radiación solar: se separan el gas y el polvo y se disocia polvo, H, Cianuro, O, etc. ionizados.

   

 

   

Figura 23. Un cometa, con su cola en dirección contraria al Sol, a causa de la presión ejercida por el viento solar.


El cometa Halley: se traata de un cometa periódico y retrógrado, el que ha sido observado en más ocasiones y el primero de los cometas en calificarse de periódico, prediciéndose su retorno. Como todos, ha sido instrumento para augurio de catástrofes y grandes acontecimientos.

 

Para conocer los pasos del Halley, cuyo período es de 76 años, es necesario hacer ajustes a algunos algoritmos, por efectos gravitacionales y no gravitacionales, como los producidos por los planetas a los cuales se aproxima el cometa en su perihelio.

 

De los pasos históricos, los de 1531, 1607, y 1682, registrados por Halley, son los más importantes por haberle servido al científico, cuyo nombre lleva el cometa, para el primer pronóstico cometario.

 

La segunda aparición es la del 85-86, ya que desde octubre de 1982 se le puede detectar anticipadamente con el telescopio de Monte Palomar. Posiblemente, por su espectacularidad, el retorno de 1910 fue más popular que los citados, por la majestuosidad del fenómeno y por las falsas expectativas que se generalizaron en el ambiente.

   

 

 

Figura 24. La Nube de Oort, un vasto halo de 100.000 millones de cometas, que giran en torno al Sol a una distancia de unos dos años luz.  

 

 

Gonzalo Duque Escobar. P. As.                                                          

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   CONTENIDO  PPRESENTACION   1 HistoriaAstronomía.  2 Coord- Astronómicas

3 Mecánica Planetaria.  4 Tiempo- Calendarios    5 El Sistema   Solar.  6 Sol Lunas Planetas.  7 Cosmografía.

8 Astrofísica.  9 Las Estrellas.   10 Las Galaxias.  11 El Universo.  12 Cosmogonía.     BIBLIOGRAFIA

Anexo Nº 1 ...de los planetas.  Anexo Nº 2...de las lunas  Anexo Nº 3 Glosario Estelar.   

 Anexo Nº 4 Objetos Notables  Anexo Nº 5 Cartas Celestes  

Anexo N 6  Historia de la Astro.  en Colombia

 

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