Sistema Solar
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INTRODUCCIÓN
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Sistema Solar, sistema formado por el Sol, ocho planetas (después de la recalificación de Plutón como planeta enano en agosto de 2006), planetas enanos, satélites, asteroides, cometas y meteoroides, y polvo y gas interplanetario. 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.
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EL SOL
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El campo magnético terrestre
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.
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LOS PLANETAS
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Características de los planetas
Notas: Una distancia de 1 unidad astronómica (UA) equivale a unos 150 millones de km. Un círculo tiene una excentricidad de 0,0 y una parábola 1,0. La inclinación de una órbita planetaria se mide con respecto al plano de la órbita de la Tierra. La masa de la Tierra es de 5,98 x 1027 g, su radio medio es de 6.371 km y su campo magnético es de 0,31 gauss. La rotación de Venus (*) es retrógrada; los periodos de rotación de Júpiter (†) y Saturno (**) varían con la latitud, pero la rotación del interior se puede medir observando la radioemisión y se refleja aquí.
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.
El Sistema Solar
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.
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LOS PLANETAS ENANOS
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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.
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OTROS COMPONENTES
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Imagen del asteroide 243 Ida
Los asteroides son pequeños cuerpos rocosos que orbitan en torno al Sol y están situados sobre todo entre las órbitas de Marte y Júpiter. La nave Galileo, una sonda espacial lanzada por la NASA en octubre de 1989, fotografió el asteroide 243 Ida (en la imagen) en agosto de 1993. La sonda espacial también detectó una luna que orbita en torno a Ida.
Jet Propulsion Laboratory/Liaison Agency
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.
Asteroide Itokawa
Imagen del asteroide Itokawa obtenida a finales de 2005 por la sonda Hayabusa, lanzada en mayo de 2003 por la agencia japonesa JAXA.
SAS, JAXA
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.
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MOVIMIENTOS DE LOS PLANETAS Y DE SUS SATÉLITES
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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.
PRODUCTOS FINALES
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