Por el Doctor José Maza Sancho, Premio Nacional de Ciencias Exactas en 1999. Asesor científico ciclo El Universo
Un modelo que pretenda explicar la formación del Sistema Solar en detalle y tan claramente como sea posible, debe tener en cuenta una serie de propiedades básicas de este.
– En primer lugar, el Sistema Solar es inmensamente plano. Los nueve planetas principales que giran en torno al Sol (Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón) lo hacen en órbitas que se ubican en el mismo plano de la órbita terrestre: la eclíptica.
– En segundo lugar, todos los planetas giran en torno al Sol en el mismo sentido. Si nos alejásemos de la Tierra ascendiendo por sobre el polo norte terrestre, la veríamos orbitar en torno al astro rey, describiendo su trayectoria, ligeramente elíptica, en sentido contrario al giro de los punteros de un reloj. Todos los planetas dan vueltas en torno al Sol en sentido contrario a los punteros del reloj, tipo de movimiento que se llama directo. El que se efectúa en sentido contrario se llama movimiento retrógrado.
– En tercer lugar, la órbita de los planetas mayores es casi circular. De acuerdo con las leyes encontradas por el astrónomo alemán Johannes Kepler en 1609, sabemos que, en realidad, las órbitas son elipses (es decir, no totalmente circulares) y que el Sol ocupa uno de los focos. Sin embargo, el achatamiento de las elipses planetarias (la excentricidad de las órbitas) es muy pequeña, por lo cual, si las dibujásemos exactamente a escala en un papel, a todo el mundo les parecerían circulares. Solo las órbitas de los cuerpos menores del Sistema Solar, como algunos asteroides y los cometas, son francamente excéntricas.
– Un cuarto punto digno de destacar dentro del Sistema Solar es que el 99,87 por ciento de su masa está contenida en el Sol. Eso indica que la formación del Sistema Solar consistió esencialmente en la formación del astro rey. El Sistema Solar es como un caballo con nueve tábanos (insecto de dos centímetros que pica a los caballos), más algunos componentes menores, más pequeños que hormigas en esta analogía. A la hora del nacimiento, lo importante será, naturalmente, el alumbramiento del caballo, y tábanos más, tábanos menos, no tendrá mayor importancia.
Momento angular
A continuación citaremos un punto algo más técnico, que hace que lo anterior no sea muy efectivo.
El Sol gira sobre su eje en el mismo sentido en que lo hacen todos los planetas, pero muy lentamente, demorando unos 26 días en dar una vuelta completa sobre sí mismo. Pese a tener mucha masa, se mueve muy poco con este pequeño giro. La mayor cantidad de giro, conocida como momento angular, está principalmente en el movimiento orbital de los planetas. El 98 por ciento del momento angular del Sistema Solar está, entonces, en estos cuerpos.
¿Por qué preocuparnos de todo esto? Porque hay un principio de la Física que establece que el momento angular de un sistema se conserva, no cambia, a menos que reciba un estímulo externo. Fíjense en un patinador sobre hielo cuando da vueltas sobre sí mismo. Para acelerar cierra los brazos, y por mantener así la cantidad de momento angular, la velocidad de rotación aumenta, pues la distribución de masa del patinador se acerca a su eje de rotación. Por el contrario, para frenar su giro simplemente abre los brazos.
Familias planetarias
– En sexto término, otro punto importante a considerar a la hora de hacer un modelo del Sistema Solar es que, de acuerdo con su tamaño, ubicación y composición química, se pueden distinguir claramente dos familias de planetas: los terrestres y los jovianos. Los planetas terrestres (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) son los cuatro más cercanos al Sol. Son pequeños y de alta densidad (entre 4 y 5,5 veces la del agua). Los planetas jovianos están encabezados por Júpiter y Saturno, con Urano y Neptuno como miembros de la misma familia (Plutón, el más diferente y lejano de los mundos del Sistema Solar, tiene características que lo separan de la familia joviana, y se cree que tal vez fue un satélite de Neptuno que se fugó). Los planetas jovianos son más grandes que los terrestres (entre 3 y 11 veces más grandes que la Tierra) y tienen una densidad baja (entre 1 y 2 veces la del agua) y están más alejados del Sol. Entre ambos grupos hay una separación muy notable, que es donde se ubica el cinturón de asteroides (se extiende entre Marte y Júpiter, y está formado por miles de pequeños cuerpos sólidos, con tamaños que varían de los 1.000 km de diámetro de Ceres a simples granos de polvo. De su masa total, el 80% corresponde a materiales carbonáceos, y el otro 20% a silicatos. Más del 50% se concentra en los tres mayores asteroides : Ceres, Palas y Vesta). En unidades astronómicas (U.A.), Marte, el planeta terrestre más alejado del Sol, se encuentra a 1,6 U.A. de este, y Júpiter, el primero de los planetas jovianos, está a 5,2 U.A. del Sol. En ese intervalo están los asteroides, también llamados pequeños planetas.
– Una séptima característica del Sistema Solar que podríamos mencionar es que todos los planetas rotan, giran sobre un eje y tienen satélites que orbitan alrededor de ellos en sentido directo (hay unas pocas excepciones, que en un primer recuento no vale la pena considerar).
– Por último, se puede citar que existe una marcada diferencia química entre el Sol y los planetas, en particular los terrestres. El Sol tiene una composición química que es semejante a la de las nubes interestelares y de las otras estrellas típicas del disco de nuestra galaxia. Contiene hidrógeno y helio, elementos que constituyen el 98 por ciento de su masa. El dos por ciento restante se lo distribuyen todos los otros elementos químicos. El hidrógeno es tres veces más abundante por unidad de masa que el helio (un kilo de Universo tiene 3/4 kilos de hidrógeno y 1/4 kilo de helio). En cambio, los planetas terrestres contienen poco hidrógeno y casi nada de helio. Esto es algo que una teoría sobre la formación del Sistema Solar debiera explicar.
El genio de los cálculos
El astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630) estudió las observaciones del planeta Marte hechas por su colega Tycho Brahe, llegando a deducir la forma de su órbita. Después de innumerables sondeos y de interminables cálculos realizados durante muchos años, llegó a deducir las tres leyes del movimiento planetario, que revolucionaron la astronomía. Sus contribuciones más importantes incluyen, además, sus comentarios sobre el movimiento de Marte, un tratado sobre los cometas, otro sobre una nueva estrella (Nova), un tercero sobre óptica, y las Tablas Rudolfinas, donde compila los resultados obtenidos a partir de las observaciones de Brahe y sus propias teorías.
Glosario
– Eclíptica: plano donde la Tierra describe su órbita alrededor del Sol. También es la trayectoria aparente del Sol en la esfera celeste durante el año.
– Órbita: trayectoria de un objeto que se mueve alrededor de un segundo objeto debido a las fuerzas de atracción gravitacional.
¿Sabías que?
El Sol es el integrante más importante del Sistema Solar. Mantiene a todos los planetas en su sitio y les da luz y calor.
