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Sistema Solar
Las dimensiones
de este sistema se especifican en términos de distancia media
de la Tierra al Sol, denominada unidad astronómica (UA). Una
UA corresponde a unos 150 millones de kilómetros. La frontera
entre el Sistema Solar y el espacio interestelar —llamada
heliopausa— se supone que se encuentra a 100 UA. Los cometas,
sin embargo, son los cuerpos más alejados del Sol, con órbitas
muy excéntricas, que se extienden hasta 50.000 UA o más.
El Sistema Solar era el único sistema planetario existente
conocido hasta 1995, año en que los astrónomos descubrieron un
planeta con una masa comparable a la de Júpiter, orbitando en
torno a la estrella 51 Pegasi, semejante al Sol. Más tarde,
los astrónomos detectaron otros dos planetas, de masas
superiores a la de Júpiter, que giraban alrededor de sendas
estrellas: 70 Virginis y 47 Ursae Maioris. En 1999, dos
equipos de astrónomos que trabajaron independientemente
anunciaron el descubrimiento del primer sistema
multiplanetario distinto del nuestro; se trataba de tres
planetas gaseosos orbitando alrededor de la estrella Ípsilon
Andromedae. En enero de 2000 se anunció el descubrimiento de
otros dos sistemas planetarios extrasolares. El sistema
planetario más parecido al Sistema Solar descubierto hasta el
momento es el formado por al menos dos planetas que giran en
torno a la estrella 55 Cancri. En junio de 2002 se anunció el
descubrimiento del segundo de estos planetas, que se encuentra
a una distancia de su estrella similar a la que existe entre
Júpiter y el Sol. Su órbita es algo elíptica, también
semejante a la de Júpiter. Desde que en 1995 se descubrió el
primer planeta fuera de nuestro Sistema Solar, se han
detectado ya más de doscientos de estos planetas. Véase
Planetas extrasolares.
2 EL SOL
El Sol es una estrella característica de tamaño y luminosidad
intermedios. La luz solar y otras radiaciones se producen por
la conversión del hidrógeno en helio en el interior denso y
caliente del Sol (véase Energía nuclear). Aunque esta fusión
nuclear convierte 600 millones de toneladas de hidrógeno por
segundo, el Sol tiene tanta masa (2 × 1027 toneladas) que
puede continuar brillando con su luminosidad actual durante
6.000 millones de años. Esta estabilidad permite el desarrollo
de la vida y la supervivencia en la Tierra. A pesar de la gran
estabilidad del Sol, se trata de una estrella sumamente
activa. En su superficie aparecen y desaparecen manchas
solares oscuras lindando con intensos campos magnéticos en
ciclos de 11 años. Los repentinos estallidos de partículas
cargadas procedentes de las fulguraciones solares pueden
provocar auroras y alterar las señales electromagnéticas de la
Tierra; un continuo flujo de protones, electrones e iones
abandona el Sol y se mueve por el Sistema Solar, formando
espirales con la rotación del Sol. Este viento solar configura
las colas de gas de los cometas y deja sus rastros en el suelo
lunar.
3 LOS PLANETAS
Después de la definición de planeta dada por la Unión
Astronómica Internacional en agosto de 2006, el Sistema Solar
tiene, en la actualidad, ocho planetas. Normalmente se dividen
en dos grupos: los planetas interiores (Mercurio, Venus,
Tierra y Marte) y los planetas exteriores (Júpiter, Saturno,
Urano y Neptuno). Los interiores son pequeños y se componen
sobre todo de roca y hierro. Los exteriores son mayores y se
componen, principalmente, de hidrógeno, hielo y helio.
Mercurio es muy denso, en apariencia debido a su gran núcleo
compuesto de hierro. Con una atmósfera tenue, Mercurio tiene
una superficie marcada por impactos de asteroides. Venus tiene
una atmósfera de dióxido de carbono (CO2) 90 veces más densa
que la de la Tierra; esto causa un efecto invernadero que hace
que la atmósfera venusiana conserve mucho el calor. La
temperatura de su superficie es la más alta de todos los
planetas: unos 477 °C. La Tierra es el único planeta con agua
líquida abundante y con vida. Existen sólidas pruebas de que
Marte tuvo, en algún momento, agua en su superficie, pero
ahora su atmósfera de dióxido de carbono es tan delgada que el
planeta es seco y frío, con capas polares de dióxido de
carbono sólido o nieve carbónica. Júpiter es el mayor de los
planetas y el que más satélites conocidos tiene orbitando a su
alrededor. Su atmósfera de hidrógeno y helio contiene nubes de
color pastel y su inmensa magnetosfera, sus anillos y sus
satélites, lo convierten en un sistema planetario en sí mismo.
Saturno rivaliza con Júpiter, con una estructura de anillos
más complicada y con un gran número de satélites, entre los
que se encuentra Titán, con una densa atmósfera. Urano y
Neptuno tienen poco hidrógeno en comparación con los dos
gigantes; Urano, también con una serie de anillos a su
alrededor, se distingue porque su eje de rotación forma un
ángulo de 8° con el plano de su órbita.
4 LOS PLANETAS ENANOS
La resolución de la Unión Astronómica Internacional de agosto
de 2006 en la que se definía “planeta”, incluía también la
creación de otras dos categorías de cuerpos dentro del Sistema
Solar: los planetas enanos y los cuerpos pequeños del Sistema
Solar. A diferencia de los planetas, los planetas enanos no
han eliminado otros cuerpos existentes en las proximidades de
su órbita, es decir, no han despejado las inmediaciones de su
órbita. Los tres primeros miembros de esta categoría son
Plutón, Ceres y Eris, un cuerpo celeste, ligeramente mayor que
Plutón, al que se nombró de forma provisional como 2003 UB313
(también conocido anteriormente como Xena).
Plutón parece similar a los satélites más grandes y helados de
Júpiter y Saturno; está tan lejos del Sol y es tan frío que el
metano se hiela en su superficie. Ceres, con un diámetro de
unos 950 km, gira en torno al Sol entre las órbitas de Marte y
Júpiter. Eris fue descubierto en julio de 2005 dentro del
cinturón de Kuiper, un anillo de cuerpos rocosos que orbitan
el Sol más allá de Neptuno.
5 OTROS COMPONENTES
La categoría de “cuerpos pequeños del Sistema Solar” incluye a
todos los objetos que no son planetas ni planetas enanos, a
excepción también de los satélites. Es decir, incluye la mayor
parte de los asteroides y los objetos transneptunianos, los
cometas y los meteoroides.
Los asteroides son cuerpos rocosos que se mueven en órbitas
elípticas, sobre todo entre las órbitas de Marte y Júpiter.
Calculados en miles, los asteroides tienen tamaños muy
diferentes, los más grandes con diámetros de cientos de
kilómetros. Algunos asteroides son desviados hacia órbitas
excéntricas que les pueden llevar más cerca del Sol. Los
cuerpos más pequeños que orbitan el Sol se llaman meteoroides.
Algunos se estrellan contra la Tierra y aparecen en el cielo
nocturno como rayos de luz; se les llama meteoros. Los
fragmentos rescatados se denominan meteoritos. Los estudios en
los laboratorios sobre los meteoritos han revelado mucha
información acerca de las condiciones primitivas de nuestro
Sistema Solar. Las superficies de Mercurio, Marte y diversos
satélites de los planetas (incluyendo la Luna de la Tierra)
muestran los efectos de un intenso impacto de asteroides al
principio de la historia del Sistema Solar. En la Tierra estas
marcas se han desgastado, excepto en algunos cráteres de
impacto reciente.
Parte del polvo interplanetario puede también proceder de los
cometas, que están compuestos básicamente de polvo y gases
helados, con diámetros de 1 a 10 km. Muchos cometas orbitan el
Sol a distancias tan grandes que pueden ser desviados por las
estrellas hacia órbitas que los transportan al Sistema Solar
interior. A medida que los cometas se aproximan al Sol liberan
su polvo y gases formando una cabellera y una cola
espectaculares. Bajo la influencia del potente campo
gravitatorio de Júpiter, los cometas adoptan algunas veces
órbitas mucho más pequeñas. El más conocido es el cometa
Halley, que regresa al Sistema Solar interior cada 75 años. Su
última aparición fue en 1986. En julio de 1994 los fragmentos
del cometa Shoemaker-Levy 9 chocaron contra la densa atmósfera
de Júpiter a velocidades de 210.000 km/h. Con el impacto, la
enorme energía cinética de los fragmentos se convirtió en
calor a través de explosiones gigantescas, formando bolas de
fuego mayores que la Tierra.
Las superficies de los satélites helados de los planetas
exteriores están marcadas por los impactos de los núcleos de
los cometas. En realidad, el asteroide Quirón, que orbita
entre Saturno y Urano, puede ser un enorme cometa inactivo. De
forma semejante, algunos de los asteroides que cruzan la
órbita de la Tierra pueden ser los restos rocosos de cometas
extinguidos.
Los cometas se encuentran en torno al Sol en dos grandes
grupos: el cinturón de Kuiper y la nube de Oort. El primero es
un anillo que se extiende más allá de la órbita de Neptuno,
entre 30 y 50 UA; se trata de una reserva de cometas con
periodos inferiores a 500 años. La nube de Oort es, en teoría,
una capa esférica de cometas situada hacia la mitad de la
distancia entre el Sol y la heliopausa.
En 2002 se identificó, dentro del cinturón de Kuiper, un
cuerpo celeste (bautizado provisionalmente como Quaoar) de
unos 1.300 km de diámetro, el más grande hallado hasta ese
momento orbitando el Sol desde que se descubrió Plutón en
1930. En 2004 se confirmó el descubrimiento de Sedna, un
objeto del Sistema Solar de menor tamaño que Plutón pero,
probablemente, mayor que Quaoar, y que podría formar parte de
la nube de Oort. Sedna presenta una órbita extremadamente
elíptica, y un color rojizo y un brillo característicos.
El Sol está rodeado por tres anillos de polvo interplanetario.
Uno de ellos, entre Júpiter y Marte, es conocido desde hace
tiempo como el origen de la luz zodiacal. De los otros dos
anillos, que se descubrieron en 1983, uno está situado a una
distancia del Sol de solamente dos anchos solares y el otro en
la región de los asteroides.
6 MOVIMIENTOS DE LOS PLANETAS Y DE SUS SATÉLITES
Si se pudiera mirar hacia el Sistema Solar por encima del polo
norte de la Tierra, parecería que los planetas se están
moviendo alrededor del Sol en sentido contrario al de las
agujas del reloj. Todos los planetas, excepto Venus y Urano,
giran sobre su eje en el mismo sentido. Todo el sistema es
bastante plano; sólo la órbita de Mercurio y la de Plutón son
inclinadas. La del planeta enano es tan elíptica que hay
momentos en que se acerca más al Sol que Neptuno.
Los sistemas de satélites siguen el mismo comportamiento que
sus planetas principales, pero se dan muchas excepciones.
Tanto Júpiter, como Saturno y Neptuno tienen algún satélite
que se mueve a su alrededor en órbita retrógrada (en el
sentido de las agujas del reloj), y muchas órbitas de
satélites son muy elípticas. Júpiter, además, tiene atrapados
dos cúmulos de asteroides (los llamados Troyanos), que se
encuentran a 60° por delante y por detrás del planeta en sus
órbitas alrededor del Sol. Algunos satélites de Saturno tienen
atrapados de forma similar cuerpos más pequeños.
Dentro de este laberinto de movimientos, hay algunas
resonancias notables: Mercurio gira tres veces alrededor de su
eje por cada dos revoluciones alrededor del Sol; no existen
asteroides con periodos de 1/2, 1/3,…, 1/n (donde n es un
entero) del periodo de Júpiter; los tres satélites interiores
de Júpiter, descubiertos por Galileo, tienen periodos en la
proporción 4:2:1. Estos y otros ejemplos demuestran el sutil
equilibrio de fuerzas propio de un sistema gravitatorio
compuesto por muchos cuerpos.
7 TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN
A pesar de sus diferencias, los miembros del Sistema Solar
forman probablemente una familia común; parece ser que se
originaron al mismo tiempo.
Entre los primeros intentos de explicar el origen de este
sistema está la hipótesis nebular del filósofo alemán Immanuel
Kant y del astrónomo y matemático francés Pierre Simon Laplace.
De acuerdo con dicha teoría una nube de gas se fragmentó en
anillos que se condensaron formando los planetas. Las dudas
sobre la estabilidad de dichos anillos han llevado a algunos
científicos a considerar algunas hipótesis de catástrofes como
la de un encuentro violento entre el Sol y otra estrella.
Estos encuentros son muy raros, y los gases calientes se
dispersarían en lugar de condensarse para formar los planetas.
Las teorías actuales conectan la formación del Sistema Solar
con la formación del Sol, ocurrida hace unos 4.700 millones de
años. La fragmentación y el colapso gravitacional de una nube
interestelar de gas y polvo, provocada quizá por las
explosiones de una supernova cercana, puede haber conducido a
la formación de una nebulosa solar primordial. El Sol se
habría formado entonces en la región central, más densa. La
temperatura es tan alta cerca del Sol que incluso los
silicatos, relativamente densos, tienen dificultad para
formarse allí. Este fenómeno puede explicar la presencia
cercana al Sol de un planeta como Mercurio, que tiene una
envoltura de silicatos pequeña y un núcleo de hierro denso
mayor de lo usual. (Es más fácil para el polvo y vapor de
hierro aglutinarse cerca de la región central de una nebulosa
solar que para los silicatos más ligeros.) A grandes
distancias del centro de la nebulosa solar, los gases se
condensan en sólidos como los que se encuentran hoy en la
parte externa de Júpiter.
La evidencia de una posible explosión de supernova de
formación previa aparece en forma de trazas de isótopos
anómalos en las pequeñas inclusiones de algunos meteoritos.
Esta asociación de la formación de planetas con la formación
de estrellas sugiere que miles de millones de otras estrellas
de nuestra galaxia también pueden tener planetas. La
abundancia de estrellas múltiples y binarias, así como de
grandes sistemas de satélites alrededor de Júpiter y Saturno,
atestiguan la tendencia del colapso de la nube de gas,
fragmentándose en sistemas de cuerpos múltiples.
Enviado por:
María Delgado Fornás, Logroño, España
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