La ley de Coulomb y la ley de gravitación universal son de gran importancia para entender el comportamiento de dos de las fuerzas fundamentales en la naturaleza: la eléctrica y la gravitacional. Ambas leyes se representan por medio de expresiones matemáticas muy similares, sin embargo sus diferencias son notorias.
Ley de Coulomb
Ley Gravitacional universal
Enunciado
La fuerza eléctrica de atracción y repulsión entre dos cargas es directamente proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
La fuerza gravitacional de atracción entre dos masas es directamente proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Interacción
Fuerza entre cargas. Puede ser atractiva o repulsiva.
Fuerza entre masas. Siempre es atractiva.
Efectos
Más evidente en cuerpos pequeños: los átomos.
Más evidente en cuerpos grandes: galaxias, planetas y estrellas.
Si potenciamos nuestro ojo con el telescopio podemos observar los astros y amplificar la imagen. Guauu ¡qué increíble! Lo que parece lejano y pequeño lo podemos ver al detalle. Actualmente, existen telescopios muy potentes que utilizan espejos de 8 a 10 metros de diámetro. Algunos han adquirido fama por haber captado imágenes nunca antes vistas.
El telescopio es un instrumento óptico que nos permite ver con detalle objetos lejanos. Significa una importante herramienta para los astrónomos, es decir, para aquellas personas que estudian las posiciones, movimientos, constitución, y evolución de los diversos objetos del Universo.
La ciencia de la astronomía ha evolucionado considerablemente desde la época de Galileo, a finales del XVI y principios del XVII, cuando se realizaron las primeras observaciones del Universo. En la actualidad podemos observar con mayor precisión y a mayor distancia. La invención de poderosos telescopios nos ha permitido descubrir nuevos datos del espacio. Conocer el basto Universo no es tarea sencilla, los científicos requieren de mucho estudio para poder desarrollar estos increíbles instrumentos. De hecho, la curiosidad del hombre ha superado todo límite y se han lanzado telescopios al espacio.
Hoy en día se fabrican diferentes tipos de telescopio (refractor, reflector, catadióptrico, de espejos múltiples, gigantes, radiotelescopios), que son muy especializados y funcionan de diferentes maneras. Todos ellos tienen un dispositivo llamado objetivo, éste cumple la función de captar la luz de los cuerpos celestes. El objetivo puede estar formado por lentes (telescopios refractores), espejos (telescopios reflectores), o ambas configuraciones a la vez (telescopios Schmidt y Schmidt-Cassegrain).
El ocular se emplea para ver la imagen ampliada, de manera que los objetos se observan como si se encontraran más cercanos. De allí la palabra telescopio, en sus raíces griegas quiere decir “visión a distancia”.
¿Sabías qué...?
Galileo fue el primero en dirigir el telescopio hacia el cielo.
Algunos telescopios poderosos
Hubble
El Hubble es un telescopio robótico en órbita a la Tierra a 610 km sobre el nivel del mar. Fue lanzado el 24 de abril de 1990 como un proyecto conjunto de la NASA (Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio) y de la ESA (Agencia Espacial Europea). El telescopio puede obtener imágenes a una resolución óptica mayor de 0,1 segundos de arco.
Hubble.
Algunos datos curiosos de este telescopio:
• Pesa 11.000 kilos.
• Su longitud es 13.2 metros.
• Tiene un diámetro 4.2 metros.
• Es de tipo reflector y dispone de dos espejos, el principal tiene un diámetro de 2.4 metros.
• Genera su propia electricidad por medio de dos paneles solares.
• Si bien se encuentra orbitando la Tierra, muchos astronautas han llegado hasta él para reparar errores de funcionamiento.
Spitzer
El Telescopio Espacial Spitzer fue lanzado al espacio el 25 de agosto de 2003, posee una gran sensibilidad para detectar la radiación infrarroja, el calor que emiten los objetos. Gracias a ello puede observar cuerpos muy lejanos o muy fríos, o quizá ocultos por nubes casi opacas de polvo.
Spitzer.
Pesa menos de 50 kg y está diseñado para operar a una temperatura extremadamente baja. Además, tiene la suficiente capacidad para estudiar objetos que van desde nuestro Sistema Solar hasta las regiones más distantes del Universo.
Very Large Telescope (VLT)
Se encuentra ubicado en el Observatorio Paranal sobre el cerro Paranal en la ciudad de Taltal, una montaña de 2.635 metros localizada en el desierto de Atacama, al norte de Chile.
Very Large Telescope.
Este telescopio es conocido por sus siglas con el nombre de VLT, en realidad se trata de cuatro telescopios separados llamados: Antu, Kueyen, Melipal y Yepun. Éstos pueden funcionar como uno sólo combinando la luz proveniente de los cuatro espejos o en forma independiente. Cada uno de los telescopios mide 8.2 metros de diámetro y están ubicados en compactos edificios con control térmico que rotan a la vez que los telescopios, de manera sincronizada.
Gran Telescopio Canarias (GTC)
Comenzó a funcionar el 13 de julio de 2007, se trató de un importante acontecimiento mediático donde muchas personas siguieron el acto por Internet.
Gran Telescopio Canarias (GTC).
Se encuentra ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, La Palma, España. Este telescopio es de tipo reflector y cuenta con un espejo primario de 10.4 metros de diámetro. Aparte del espejo primario, se utilizan un espejo secundario y un tercer espejo para enviar la luz a los focos donde se ubican los instrumentos científicos.
Muchos años atrás, diferentes culturas, civilizaciones y creencias, de alguna manera fabricaron instrumentos con los que medían el tiempo a través de los fenómenos astrológicos, los acontecimientos elegidos para llevar un control; estos instrumentos son los conocidos calendarios.
Los astros han sido usados como guía cronológica.
Origen de los calendarios
Éstos se originaron hace mucho tiempo. Las grandes culturas antiguas llevaban registro de todos los fenómenos cronológicos de sus épocas, entre ellas, la civilización egipcia, la babilónica, las culturas prehispánicas como los aztecas, mayas e incas; todas observaban los ciclos a través del tiempo.
Calendario maya.
LOS CALENDARIOS Y LA ASTRONOMÍA
Pues porque antiguamente se observaban los astros como el Sol y la Luna, las estrellas, y los movimientos que éstos tienen alrededor de la Tierra, para determinar la cronología del tiempo. El tiempo se medía según tres fenómenos naturales :es que para ese entonces servían como guía, estos eran:
El transcurso de los días, como la salida y puesta del Sol.
El transcurso de las noches, incluidas las fases de la Luna.
Las estaciones del año (invierno, verano, otoño y primavera).
Es importante que hablemos de los meses, los años, las semanas y los días para poder comprender en qué se basaban los calendarios y cómo estaban conformados.
Para muchos, la semana (en latín septimana = siete) es el transcurso del tiempo formado por siete días. Cada día corresponde a 24 horas, desde que sale el Sol hasta que se oculta la Luna. El mes, antiguamente era el transcurso de tiempo en el que la Luna giraba alrededor de la Tierra. En nuestros días se cuenta con 28 hasta 31 días por mes, al cumplirse 12 meses transcurre un año, que es el tiempo en que la Tierra da la vuelta alrededor del Sol.
ORIGEN DE LOS DÍAS DE LA SEMANA Y LOS MESES
Etimología de los días de la semana
De Venus, la diosa del amor, proviene la palabra viernes.
Lunes
Martes
Miércoles
Jueves
Viernes
Sábado
Domingo
Deriva de la palabra lunae, que significa día de Luna.
Deriva de la palabra martis, que en romano significaba Marte y alude a este dios.
Deriva de la palabra romana mercurii, el dios Mercurio.
Deriva de Jovis o Jove, por Júpiter, dios del rayo.
Deriva de la palabra veneris, por Venus, la diosa del amor.
Deriva de la palabra romana saturni, por el dios Saturno.
Deriva de la palabra latina dominica, por las fiestas romanas.
Meses
Origen
Enero
Fue añadido por el rey de Roma Numa Pompilius como el mes 11, llamándolo januarius en honor al dios Jano, de los comienzos y finales.
Febrero
Fue propuesto por el rey de Roma Numa Pompilius como el mes 12, completando las estaciones al año, llamándolo februarius en honor al dios del perdón en faltas, februus.
Marzo
En la época romana, marzo era el primer mes llamado martius, ya que se honoraba al dios guerrero Marte.
Abril
Era el segundo mes romano, llamado aprilis, en referencia a la apertura de las flores.
Mayo
El tercer mes fue llamado maius, debido a la diosa Maia o Maya.
Junio
Corresponde al cuarto mes, llamado iunius, en alusión a la diosa Juno.
Julio
El quinto mes fue llamado iulius, en referencia al general de Roma Julio César.
Agosto
El sexto mes fue llamado augustum, debido al emperador romano Augusto.
Septiembre
Por ser el séptimo mes, los romanos lo llamaron septem, septimus o september.
Octubre
Por ser el octavo mes, fue llamado octavus, octavum o mensis october.
Noviembre
Fue llamado en Roma como nonum, nonus o novembris.
Diciembre
Al ser el décimo mes, fue llamado decimus o december.
En Roma, marzo era el primer mes y diciembre el décimo mes, pero luego, en el gobierno de Julio César se tomó al Sol como base del calendario. Así fue que el emperador agregó dos meses más, enero y febrero, siendo éstos los primeros y convirtiéndose marzo en el tercero.
¿Sabías qué...?
En el calendario gregoriano cada 555 años hay un mes que tiene 5 viernes, 5 sábados y 5 domingos, como en Octubre de 2010.
¿Por qué febrero es el mes con menos días?
Cuando el gobernante Julio César ordenó estos cambios, para permitir que agosto tuviese 31 días al igual que julio, se le quitó un día al mes de febrero. El motivo era rendirle honor al emperador Augusto.
Clasificación
Debido a la manera como antiguamente se medía el tiempo, surgieron 3 tipos de calendarios que se estructuraron acorde al fenómeno usado. Se conformaron 3 calendarios:
Los calendarios y las diferentes culturas
Calendario egipcio: Según los registros arqueológicos se conoce que utilizaron varios tipos de calendarios, siendo ellos los primeros que incorporaron un calendario solar.
El calendario oficial o civil tomaba como referencia al Sol y acorde a ello calcularon la temporada entre la sequía y la lluvia; este tiempo trascurrido era de 365 días y fue tomado como un año. Estos años fueron organizados en 12 meses de 30 días cada mes y se dice que fue uno de los calendarios más precisos y completos, porque a los 360 se le añadían 5 días para completar los 365 días.
Los egipcios utilizaban un calendario solar.
Calendario babilónico mesopotámico: Los babilonios utilizaban un calendario lunar, los días se regían según las fases de la Luna. Su calendario consistía en 12 meses de 30 días y para distribuir el tiempo acorde a las estaciones se añadía un mes adicional (el décimo tercero) cada 6 años. A esto se lo denominaba ciclo metónico. Los días de la semana recibieron el nombre de los astros y los planetas (Luna, Sol, Marte, Mercurio, Júpiter, Venus y Saturno).
Calendario romano juliano: Como anteriormente se menciona, los romanos usaban al principio 10 meses empezando por marzo y culminando por diciembre, hasta que se le adicionaron dos meses (januarius y februarius). La mayoría de nombres que llevaban los primeros meses eran dedicados a dioses romanos. Su calendario era lunisolar, y tras la modificación se constituye el calendario juliano (por la aprobación de Julio César en formar un calendario uniforme) que tenía 12 meses y 365 días. Febrero tuvo 28 días hasta que se introdujo el calendario gregoriano.
Reloj calendario romano en la torre San Marcos.
Calendario gregoriano: Este calendario se denomina así gracias a la modificación del calendario juliano que el papa Gregorio XIII ordenó hacer, ya que para ese entonces el calendario juliano utilizado presentaba errores que implicaban la acumulación de días con el transcurso de los años; para esto el papa Gregorio XIII contó con ayuda del astrónomo Luigi Ghiraldi y la colaboración del matemático astrónomo Cristóbal Clavius. Se adaptó el nuevo calendario gregoriano para contrarrestar los 11 días de atraso generados por el calendario juliano, para ello se eliminaron los días entre el 4 y 15 de octubre.
Desde 1582 se generaliza el uso de este calendario, que consta de 24 horas al día, 7 semanas de lunes a domingo, siendo éste último el primer día de la semana según la iglesia católica; algunos meses con 30 o 31 días, y febrero con 28 días y 29 (cada cuatro años), cuando se dan los años bisiestos. Este calendario fue adoptado en varios países y naciones.
Exactamente el año se compone 365 días, 5 horas, 48 minutos y 54 segundos. Esas horas, minutos y segundos adicionales, cada 4 años, suman un día más que es agregado en febrero.
Calendario chino: En los países orientales varias regiones utilizan este calendario lunisolar para algunas fiestas tradicionales y en la actividad agrícola, ya que en China se aceptó el calendario gregoriano. El calendario usado para la actividad agrícola está formado por años que se componen desde los 353 hasta los 365 días, con 12 meses mínimos de 29 días. Utiliza un ciclo sexagenario (ciclo de 60 años) donde a cada año en transcurso se le denomina por una combinación de nombres de animales que se denominan ramas terrenales.
Las ramas terrenales, representan el horóscopo zodiacal chino.
Calendario hebreo: Es un calendario lunisolar, que a diferencia de otras culturas, sus meses comienzan con la puesta de la luna nueva. Está formado por 3 tipos de año dependiendo de los días que tengan según la liturgia. Años defectivos que pueden ser bisiestos con 383 días, o no bisiestos con 353 días. Los años regulares cuentan con 354 o 384 días, los años completos con 355 o 385 días, habiendo un año de diferencia entre ellos. Para los hebreos, el ciclo metónico es de 19 años, tienen como día de fiesta semanal los sábados, el Sabbath.
Calendario islámico o musulmán: Los musulmanes se rigen por los calendarios lunares. Está formado por 12 meses de 354 días, y los años bisiestos de 355, siendo cada mes destinado a distintas actividades sagradas. Por ejemplo, en el primer mes, muharram, se conmemora la Hégira con un ayuno el día 10.
Su peculiaridad es que los días no inician al amanecer, sino en las puestas del sol, cuando éste se oculta. Los días de fiestas inician desde la tarde de los jueves cuando se oculta el Sol, hasta el amanecer del viernes.
Calendario maya: Los mayas poseían un sistema de calendario solar muy preciso y complejo clasificado en 3 calendarios:
Glifo maya.
1. Calendario de año solar haab: Contaba con 365 días de los cuales los primeros 364 días estaban distribuidos en 28 semanas de 13 días cada una, y el día 365 era el inicio de un nuevo año.
2. Calendario del año sagrado tzolkin: Contaba con 20 meses y 260 días, pero usualmente se usaba el calendario solar. Este calendario era usado también por los aztecas.
3. Calendario solar kayun: Era el calendario más primitivo que daba inicio a esta civilización que era más larga, formado por veinte años de 7300 días cada uno.
¿Sabías qué...?
Los solsticios de verano son épocas del año donde el Sol alcanza su mayor altura, causando que el día sea más largo y la noche más corta.
Calendario azteca: Los aztecas poseían calendarios solares similares a los mayas, contaban con el calendario de año solar tonalamatl con 260 días, con el más exacto de 365 días distribuidos en 18 meses (con 20 días cada mes) y por último con el calendario solar del siglo azteca que contaba con 18.980 días dispuestos en 52 años que al concluir, según ellos, se destruiría el mundo, y luego se volvería a crear.
Calendario inca: Fue un calendario lunisolar, los antiguos incas medían el tiempo favoreciendo así las actividades agrícolas que iniciaban en el mes de diciembre, el que sería el primer mes de trabajo al iniciar el año.
El año constaba de 12 meses con 30 días, y la mayoría de los meses desde febrero a noviembre eran de fiestas y rituales. Para diferenciar el día de la noche usaban palabras peculiares en sus lenguas, y su tiempo cronológico estaba ligado a sus festividades, agricultura y creencias.
La piedra Intihuatana (Machu Picchu) se considera un reloj solar que usaban los incas para calcular el tiempo.
Calendario internacional: Este calendario fue propuesto por una organización cuyo objetivo era acoplar el calendario gregoriano que es aceptado en la mayoría de los países a uno de uso mundial. The World Calendar Association estructuró el año en 12 meses, empezando la semana los domingos y terminando los sábados. Esto fue propuesto ante la organización de las naciones unidas (ONU) en una resolución, pero no todos lo aceptaron ya que interfería con sus fiestas.
La piedra Intihuatana (Machu Picchu) se considera un reloj solar que usaban los incas para calcular el tiempo.
Básicamente, las estrellas son grandes bolas de gas en explosión, principalmente hidrógeno y helio. Nuestra estrella más cercana, el Sol, está tan caliente que la enorme cantidad de hidrógeno experimenta una reacción nuclear constante en toda la estrella, como en una bomba de hidrógeno.
¿Qué son las estrellas?
Las estrellas son astros gaseosos e incandescentes (por ejemplo, el Sol) y aparecen como simples puntos de luz a causa de la enorme distancia a que se encuentran. En una noche sin luna se pueden observar a simple vista entre 2.500 y 3.000 estrellas en cada hemisferio. El catálogo estelar o mapa celeste más antiguo conocido es el confeccionado por Claudio Tolomeo (hacia el 150 d. C.), basado probablemente en el de Hiparco (130 a. C.). Tolomeo catalogó 1.022 estrellas y las subdividió en seis clases de magnitudes: desde las más brillantes, Sirio y Vega, que definen la primera magnitud, hasta llegar a las más débiles, que corresponden a la sexta magnitud. El término galaxia designa los sistemas independientes de estrellas que se hallan situados fuera del nuestro, la denominada Vía Láctea. Contienen entre 3.000 millones y un billón de estrellas, además de una gran cantidad de polvo y gas interestelar.
¿Sabías qué...?
Con un pequeño telescopio se pueden ver unas 300.000 estrellas; con uno de tamaño mediano hasta 250 millones, y más de 3.000 millones con los más perfeccionados.
Las estrellas constituyen uno de los principales tipos de cuerpos que pueblan el universo. Una estrella es una bola caliente de gas que brilla como consecuencia de las reacciones de fusión nuclear que se producen en su núcleo. Al igual que los demás cuerpos celestes, están compuestas en su mayor parte por hidrógeno, el más simple y ligero de los elementos.
Resto de la supernova conocida como Casiopea.
Características de las estrellas
Además del brillo, las características físicas más importantes de una estrella son el color, el diámetro y la masa.
El color
A mediados del siglo pasado se clasificaban las estrellas por su color, se creía que éste dependía de la temperatura superficial, del mismo modo que una barra de hierro calentada hasta la incandescencia se vuelve primero roja, luego anaranjada, más tarde amarilla y finalmente blanca, a medida que la temperatura aumenta. En la actualidad está correctamente establecida la relación entre la temperatura y el color.
El espectro del Sol y las estrellas forma un continuo surco de rayas oscuras, a veces brillantes, a partir de las cuales es posible identificar los elementos químicos presentes y el porcentaje de los mismos. De tales rayas es posible obtener también la temperatura y características físicas como la presión o los campos magnéticos y eléctricos.
Por tanto, es evidente que debe existir también una relación entre el color y las características del espectro lineal, siendo ambos esencialmente dependientes de la temperatura.
El diámetro y la masa
Determinar el diámetro de las estrellas es también un gran problema ya que los mayores telescopios muestran sólo puntos y no discos. En 1930, Albert Michelson (1852-1931), mediante el uso de interferómetros (aparatos para realizar mediciones muy precisas basadas en los fenómenos de interferencia de la luz que incide sobre ellos), logró medir el diámetro de algunas estrellas supergigantes relativamente cercanas, como Antares y Betelgeuse; resultaron tener, respectivamente, unos diámetros 400 y 300 veces mayores que el del Sol.
Existen estrellas con diámetros centenares de veces mayores que el del Sol y otras con diámetros casi iguales al de éste. Puede afirmarse que los diámetros estelares varían desde 10.000 kilómetros a 1.000 millones de kilómetros, pero la mayoría de las estrellas de la secuencia principal tienen diámetros comprendidos entre 0,5 (enanas rojas) y 10 veces el diámetro del Sol.
La estrella Beta Pictoris, segunda en importancia de la constelación del Pintor, está a 50 años luz de la Tierra. Como puede apreciarse en la imagen, la rodea un disco de materia que se extiende hasta 60 billones de km.
Para calcular las masas de las estrellas, Arthur Stanley Eddington (1882-1944), en 1924, halló de manera teórica la existencia de una relación entre masa y luminosidad (las estrellas de masa mayor son también las más luminosas), relación que había sido ya demostrada empíricamente a partir de las pocas estrellas cuyas masa y luminosidad se conocían.
Las variaciones de las distintas masas son bastante más reducidas que las de los volúmenes, pasando de unas 0,2 a 50 veces la masa solar. Por consiguiente, la densidad media de las estrellas gigantes rojas resulta del orden de 0,0001 g/cm3, y la de las enanas blancas es de 105 g/cm3. Véanse algunos ejemplos: el Sol, que es una estrella, tiene una densidad poco mayor que la del agua, o sea 1,41 g/cm3; Antares, una estrella supergigante roja, una millonésima parte de la densidad del agua; una estrella enana blanca, como la compañera de Sirio, llamada Sirio B, con la misma masa que el Sol y un diámetro sólo cuatro veces el de nuestro planeta, la Tierra, tiene una densidad de 1.000 000 veces la del agua. Con tan enorme densidad, el gas que constituye la enana blanca se encuentra en un estado degenerado.
S. Eddington
Astrónomo y físico británico (1882-1944). Desarrolló métodos para la determinación de la masa, la temperatura y la constitución interna de las estrellas.
La Tierra es el único planeta cuyo nombre en inglés no se deriva de la mitología griega o romana. El nombre deriva del inglés antiguo y germánico, hay, por supuesto, cientos de otros nombres para el planeta en otros idiomas.
La Tierra, como los demás planetas, recorre desde hace millones de años su órbita alrededor del Sol, y lo seguirá haciendo durante otros miles de millones de años sin cambios notables. Es el Sol, con un volumen 1.000 veces mayor que todos los planetas juntos, quien la retiene y regula, además, el sistema solar. Si existiese otra estrella cercana, es decir, si el Sol perteneciese a un sistema binario, o si los planetas tuviesen masas mucho mayores, las órbitas de sus componentes sufrirían variaciones continuas. En ningún planeta habría posibilidad de vida porque pasaría demasiado cerca o demasiado lejos de su estrella y, por tanto, no existiría una sucesión regular de las estaciones.
¿Sabías qué...?
La Luna es el cuerpo celeste más fácil de ubicar en el cielo y es el único sitio, más allá de la Tierra el cual el hombre ha sido capaz de pisar.
La Luna está dotada también de un movimiento de rotación y otro de traslación alrededor de la Tierra (que se cumplen en tiempos iguales); por consiguiente, las posiciones relativas de la Tierra y la Luna respecto al Sol varían periódicamente. Ello explica que la Luna presente a la Tierra siempre la misma cara y las fases lunares.
La superficie lunar, explorada por varias misiones del programa Apolo, y cartografiada con todo detalle por la sonda estadounidense Clementine, presenta un aspecto caracterizado por una gran cantidad de accidentes geográficos.
No es del todo exacto afirmar que la Luna gira alrededor de la Tierra. Ambas giran alrededor del punto de equilibrio del sistema Tierra-Luna, o sea el centro de gravedad o centro de masa. Y como la Tierra es 81 veces mayor que la Luna, este centro está situado a 1.600 km por debajo de la superficie terrestre, del lado más próximo a la Luna. De esto se deduce que no es la Tierra la que sigue una verdadera órbita elíptica alrededor del Sol, sino que es el centro de gravedad del sistema el que lo hace, mientras que la Tierra oscila ligeramente de un lado a otro.
Fases de la Luna.
¿Por qué la Tierra no se cae?
La fuerza de la gravedad es la responsable de que los gases que componen la atmósfera no escapen al espacio y de que la Tierra permanezca estable en su órbita, relacionándose con el resto de cuerpos del universo y manteniendo unidas a los miles de millones de estrellas que pueblan la galaxia. La fuerza de la gravedad del Sol es casi 28 veces el valor de la gravedad terrestre y es la que mantiene en sus órbitas a todos los planetas y demás cuerpos que integran el sistema solar.
Color y luminosidad
Una característica de los planetas es reflejar una parte de la luz solar incidente (el porcentaje de luz reflejada se llama albedo y es un dato físico importante para todos los cuerpos del sistema solar, pues facilita el conocimiento de características como la dimensión y el material que recubre su superficie). La Tierra tiene un albedo de 0,40, o sea que refleja al espacio un 40 % de la luz solar que recibe; ello se debe a que los océanos, los casquetes polares y la capa de nubes actúan como espejos.
Heng Zhang
El astrónomo y geofísico chino Heng Zhang (78-139 d.C.), reconocido como el inventor del primer sismógrafo, fue asimismo el astrónomo oficial de la corte china. Descubrió y registró que la luz emitida por la Luna era, en realidad, luz procedente del Sol reflejada por la superficie de ésta.
El albedo terrestre está sujeto a variaciones estacionales porque la Tierra difunde más luz entre marzo y junio, y entre octubre y noviembre que entre julio y septiembre. El color de la Tierra también varía, es más azulado en los períodos que refleja más luz. En cuanto a las relaciones entre la Tierra y la Luna, la primera se ve desde la Luna 100 veces más luminosa que la Luna llena vista desde la Tierra.
Dimensiones
La distancia media entre la Tierra y la Luna es de 384.403 km. Esta distancia puede alcanzar 406.697 km en el apogeo, cuando la velocidad orbital de la Luna es de 3.474 km/h, o bien reducirse a 356.410 km en el perigeo, cuando la velocidad orbital es de 3.959 km/h. Mientras que la Tierra tiene como diámetro ecuatorial 12.756 km y como diámetro polar 12.713 km, con un achatamiento polar de 1/298, la Luna tiene un diámetro de 3.476 km y forma casi esférica. La Tierra tiene una masa de 5,98 x 1024 Kg y una densidad media de 5,52 veces la del agua, frente a 3,36 veces la densidad de la Luna, que posee también una masa mucho más baja: 1/81 de la terrestre. De la masa y las dimensiones se deduce la fuerza de gravedad en la superficie de ambos cuerpos, y también puede calcularse el peso de un objeto sobre la Luna, que es, un 1/6 de su peso sobre la Tierra.
Eclipses de Sol y de Luna
Durante su trayectoria alrededor del Sol, la Luna se encuentra periódicamente situada entre el Sol y la Tierra.
Las diferentes fases de un eclipse de Sol total, en este caso el acaecido el 11 de julio de 1991, permiten apreciar la secuencia de desaparición y reaparición del disco solar tras la silueta de la Luna, que en la fase central del fenómeno cubre por completo al astro rey.
El interés científico del eclipse de Sol depende de que la Luna oculte al Sol por completo (eclipse total); en el brevísimo período que puede durar el eclipse total, desde pocos segundos hasta un máximo de 7,30 minutos, se puede ver la parte más externa del Sol, la cromosfera, con las protuberancias, y la tenue corona con sus penachos. Debido a que la sombra de la Luna llega con dificultad a alcanzar la Tierra, la zona de sombra sobre la superficie terrestre no es superior a 275 km. Alrededor de esta zona el eclipse es parcial, o sea que se ve el disco del Sol parcialmente, no pudiéndose observar la corona ni la cromosfera.
Existe eclipse anular cuando el disco lunar no es lo suficientemente grande como para ocultar por completo al Sol. Esto se debe a que las distancias de la Luna a la Tierra y de la Tierra al Sol no son constantes, dado que las órbitas lunar y terrestre no son exactamente circulares. El disco negro de la Luna aparece entonces rodeado de un sutil anillo brillante, cuya luminosidad es suficiente para impedir la visión de la cromosfera y de la corona.
Los eclipses totales de Sol (y de Luna) se reproducen en el mismo orden después de un período de 18 años y 11 días, denominado saros (igual a 223 lunaciones), pero no en los mismos lugares. Por ejemplo: el 20 de julio de 1963 se observó un eclipse total en Canadá, y el 31 de julio de 1981 otro en Siberia (Rusia). El 11 de agosto de 1999 pudo verse un eclipse total de sol desde Gran Bretaña hasta la India. El 29 de marzo de 2006 tuvo lugar un eclipse solar total que comenzó a manifestarse al noreste del Brasil y acabó en la frontera noreste de Mongolia.
Eclipse lunar
Los eclipses de Luna se producen cuando ésta penetra en el cono de sombra de la Tierra, lo que sucede sólo durante la Luna llena. Contrariamente a los eclipses de Sol, los de Luna son visibles en todos los lugares de la Tierra donde pueda observarse la Luna por encima del horizonte. El cono de sombra está rodeado de un cono de penumbra, que intercepta una parte de la luz solar. Los eclipses de Luna pueden ser también totales o parciales. El eclipse es total si la Luna penetra completamente en el cono de sombra, y parcial si penetra sólo en parte; por último, el eclipse de penumbra se produce cuando la Luna penetra sólo en el cono de penumbra. En un año se observan de dos a cinco eclipses de Luna.
La Tierra y la Luna: su formación
El análisis radiactivo de las rocas superficiales de la Tierra indica una edad de por lo menos 3.500 millones de años. La corteza terrestre se solidificó lentamente, debido a la gran cantidad de potasio radiactivo que generaba calor en el interior. El Sol, cuya edad se estima en 5.000 millones de años, había nacido ya, aun cuando era invisible por estar oculto en el interior de la primitiva nebulosa de materia estelar, particularmente densa sobre el plano de la eclíptica. En efecto, la nube bloqueaba todas las radiaciones solares a escasa distancia del Sol. A causa de la temperatura excesivamente baja (quizá -260 °C), los gases de agua, el amoníaco, el nitrógeno, el dióxido de carbono, el monóxido de carbono y el metano formaron, junto con el polvo, la nieve y el hielo, unos cuerpos que serían los planetas. Debió de ser una tempestad permanente, en cuyo seno se formaron masas cada vez más grandes, que se rompían y agregaban de nuevo.
La Tierra pudo nacer así, o sea, por acumulaciones sucesivas y, a medida que aumentaba de masa, atraía a otros cuerpos menores. El calor generado, además de disolver los hielos y producir vapor, eliminó las sustancias más ligeras y volátiles, dejando sólo las más pétreas y metálicas.
En realidad, sobre el origen de la Luna hay muchas dudas. Según H. C. Urey, se formó también en frío, por acumulación de pequeños cuerpos. Fred Whipple sostiene que esto quizá sucedió cuando la Tierra empezó a perder el anillo que la rodeaba (similar al que todavía hoy circunda a Saturno). El núcleo de la Luna comenzó a calentarse poco a poco a causa de la presencia de elementos radiactivos; sin embargo, es probable que no se calentase lo suficiente como para producir un núcleo de hierro, como ocurrió en el caso de la Tierra.
Pequeños cuerpos siguieron cayendo sobre la Luna durante centenares de miles de años, y provocaron cráteres. Mientras, el calor interior aumentaba y fundía las capas más próximas a la superficie. En este período crítico, las grandes depresiones lunares que ahora se denominan mares, los valles y las grietas se inundaron de lava. Ese período fue breve, así como fueron también rápidos la expansión y el enfriamiento sucesivos, que produjeron tensiones, hundimientos, relieves y formaciones de diverso tipo. La acción de los volcanes es evidente en diversas regiones de la Luna, pero muchos cráteres, y especialmente los mayores, fueron producidos por impactos de meteoritos, como sucedió también en la Tierra; sin embargo, en el caso de esta última las fuerzas geológicas han rellenado, erosionado y destruido los cráteres, excepto algunos de los más recientes. Los picos centrales de muchos cráteres lunares, más bajos que los bordes de los cráteres mismos, se formaron en el período durante el cual la Luna estaba parcialmente fundida; el meteoro que originó el cráter rompió el centro de la superficie, de la cual brotó la lava que creó estas montañas. También los mares fueron producidos, siempre en el mismo período, por el impacto de grandes meteoros que, al romper la costra, provocaron intensas expulsiones e inundaciones de lava.
Los asteroides son cuerpos celestes de dimensiones reducidas que se mueven en órbitas de tipo planetario. Los cometas son pequeños cuerpos celestes esferoidales constituidos por polvo cósmico y partículas de hielo y gases. Los meteoritos son vestigios del material con el que se constituyó el sistema solar.
Asteroides
El primer asteroide fue descubierto por el astrónomo italiano G. Piazzi en enero de 1801: se trataba de Ceres, desde 2006 considerado un planeta enano. Hoy se conocen varios miles de asteroides, pero con seguridad existen centenares de miles. En general, describen órbitas ligeramente alargadas y están situados en una zona entre Marte y Júpiter, si bien algunos penetran dentro de la órbita de Marte y otros llegan hasta las órbitas de Venus y de Mercurio.
Giuseppe Piazzi
Astrónomo italiano (1746-1826). Descubrió los cuerpos que pueblan el llamado cinturón de asteroides (nombre propuesto por Herschel). En la primera observación (1801) descubrió el asteroide Ceres (llamado planeta enano a partir de 2006), que orbita alrededor del Sol.
Los asteroides se ubican únicamente en el cinturón de asteroides.
A causa de sus pequeñas dimensiones, las fuerzas de gravitación internas son demasiado débiles para proporcionarles forma esférica; por consiguiente es probable que la mayoría de los asteroides tenga estructuras irregulares.
Los asteroides no están distribuidos de manera uniforme en orden de distancia al Sol. Ocupan una zona en la cual se encuentran espacios vacíos, que han sido atribuidos a las perturbaciones provocadas por Júpiter. Los planetoides Troyanos son una familia particular de asteroides. Se trata de 12 planetoides cuyos períodos de revolución son más o menos iguales a los de Júpiter (unos 12 años). Esta configuración permanece inmutable, es decir, los planetoides se mueven siempre equidistantes del Sol o de Júpiter, y aunque se desvían ligeramente, retornan a la posición de equilibrio. Siete de los planetoides Troyanos están próximos al vértice del triángulo equilátero que precede a Júpiter, y cinco están en el vértice que sigue Júpiter en su órbita.
¿Sabías qué...?
Palas es el asteroide con mayor tamaño del cinturón de asteroides. Fue encontrado por H. W. Olbers en marzo de 1802.
Cinturón de asteroides
La sonda Dawn, lanzada en septiembre de 2007, es la encargada de recoger datos sobre la naturaleza física y dinámica del cinturón de asteroides.
Los asteroides próximos
Se conocen varios asteroides que penetran en la órbita de Marte y pasan cerca de la órbita terrestre. Eros circula a unos 22.400 millones de kilómetros de ésta. Otros asteroides han pasado también muy cerca de la Tierra: en 1932, Amor pasó a unos 16.000 millones de kilómetros y Apolo a 10.500 millones de kilómetros. En 1936 Adonis lo hizo a unos 2.000 millones de kilómetros de las órbitas de Venus, la Tierra y Marte, y un año después, Hermes llegó aún más cerca: a casi 776.000 km, o sea dos veces la distancia a la Luna. Algunos cálculos muestran que Hermes se podría acercar directamente hasta 355.000 km. En las últimas décadas se han enviado sondas espaciales para la exploración de asteroides.
Posibilidades de colisión
Para los asteroides del grupo Apolo parece que la posibilidad de choque con la Tierra debe excluirse por un período de unos 200 millones de años, pero sería posible que cualquier asteroide menor cayera sobre la Tierra en los próximos dos millones de años. En el pasado las colisiones eran frecuentes, pero con el tiempo el número de los asteroides ha disminuido, especialmente entre Mercurio y la Tierra. Existe mucha mayor abundancia de ellos entre Marte y Júpiter; puesto que es donde se encuentra el cinturón de asteroides, y por ello, Marte está continuamente bombardeado por estos cuerpos celestes.
Cometas
Aunque sigan las leyes de la gravitación, las órbitas de los cometas cruzan las de los planetas en todas direcciones. Existen cometas periódicos que vuelven con frecuencia al perihelio; otros con órbitas tan alargadas que pasan una vez cada millón de años alrededor del Sol, y otros que orbitan también en los confines del sistema solar, a la velocidad de unos centímetros por segundo, y que no se alejan de esas regiones. Estos últimos tardan de 10 a 50 millones de años en realizar una órbita alrededor del Sol. Los cometas están constituidos por una mezcla de hielo, polvo, rocas y gas en estado sólido, condensados en un núcleo, encerrado a su vez en un envoltorio de polvo meteórico. Tales núcleos, que tienen masas tan pequeñas que se necesitarían millares para igualar la masa terrestre, se describen como “bolas de nieve sucia” y han sido estudiados desde la proximidad, sobre todo en el caso del cometa Halley, por diversas series de sondas, entre las cuales destaca la Giotto, de la Agencia Europea del Espacio (ESA). Esta sonda se aproximó en marzo de 1986 a menos de 1.000 km del núcleo del cometa, obteniendo datos valiosísimos acerca de la composición de estos cuerpos. Los datos que recogió la sonda NEAR (de la NASA), en 2000, del asteroide Eros serán muy valiosos para comprender la composición originaria del sistema solar.
Los cometas están formados por polvo, hielo y roca.
¿Sabías que el cometa Halley pasa regularmente cerca de la Tierra?
Este cometa describe una órbita alrededor del Sol, lo que permite predecir el momento en que pasará cerca de la Tierra, hecho que ocurre aproximadamente cada 76 años desde, al menos, el 240 a.C. Desde entonces ha pasado más de treinta veces por la órbita terrestre.
Cometa Halley
Al aproximarse al Sol, los cometas periódicos sufren ciertas modificaciones. En primer lugar, la radiación solar comienza a vaporizar los hielos. Estos materiales que se liberan son impelidos por la presión del viento solar, dando lugar a la característica cabellera de gas y polvo que siempre apunta en dirección contraria a la del Sol.
Los cometas con períodos más breves son los que se extinguen antes. Duran algunos millares de años y, en su lugar, aparecen nuevos cometas provenientes de los confines del sistema solar, de donde son arrancados por las perturbaciones cósmicas. Llegados a las proximidades de los planetas mayores, el campo de gravitación de éstos modifica sus órbitas, haciéndolas menos alargadas, y los transforma en cometas periódicos. Pero a veces puede suceder también lo contrario. Si el cometa encuentra al planeta tangencialmente, es lanzado como una honda fuera del sistema solar, en una órbita hiperbólica.
Una flotilla al encuentro de Halley
El estudio directo de los cometas, que habría parecido una misión imposible a los científicos de las primeras décadas del siglo XX, fue sin embargo la misión que la Agencia Espacial Europea se planteó como bautismo de fuego en el campo de la exploración del espacio. Para ello se propuso el desarrollo y construcción de una sonda interplanetaria, a la que se bautizó con el nombre de Giotto en recuerdo del pintor italiano Giotto di Bondone (1267-1337) -que representó el cometa en su famoso cuadro La adoración de los Magos-, que permitiese a la Agencia Espacial Europea colaborar activamente en el esfuerzo internacional de observación del cometa Halley durante su paso por las proximidades de la Tierra en 1986. Apoyada por una flotilla compuesta por los ingenios rusos Vega I y II y las naves japonesas Suisei y Sakigake, la sonda Giotto logró llevar a cabo la máxima aproximación al núcleo del cometa y realizar hasta un total de once experimentos cruciales que permitieron estudiar en detalle la estructura y composición de estos cuerpos procedentes de los confines remotos del sistema solar.
La sonda Giotto quedó “aparcada” en órbita hasta 1992, cuando llevó a cabo el estudio del cometa Grigg-Skjellerup.
Meteoritos
Como ya se ha dicho, los cometas están formados por polvo. A este propósito se puede decir que el polvo y los meteoritos son uno de los principales constituyentes del universo. Los planetas y las estrellas nacen alrededor de un núcleo de polvo. Los meteoritos que se observan en la actualidad son restos del material con que fue construido nuestro sistema solar. A los meteoritos que entran en la atmósfera terrestre se les denomina estrellas fugaces. A veces llegan como si se tratara de una lluvia; en este caso se pueden contar hasta cien en una hora, aunque se han registrado récords de millares de meteoros por hora durante las famosas lluvias de las Leónidas, Jacobínidas, etc. Sin embargo, la mayoría de ellos están aislados, y se llaman esporádicos. Su origen es muy diverso: o son partículas residuales de la nebulosa originaria, que poco a poco caen sobre el Sol al ser frenadas en sus órbitas por la presión de la radiación solar, o provienen de los espacios interestelares.
Cuando un meteoroide alcanza la superficie del planeta sin desintegrarse, se denomina meteorito.
Mientras que los pequeños meteoritos que penetran en la atmósfera terrestre se disgregan, hay meteoritos mucho mayores que alcanzan el suelo. Éstos pueden tener dimensiones considerables y pesar muchas más. Mientras que los meteoros pequeños son semejantes a copos de nieve y están constituidos por un material como el de los planetas, los meteoritos más grandes son petreoferrosos y están formados a elevadas presiones (a unas 50.000 atmósferas). De ello se deduce que sólo pueden formarse en el interior de los planetas.
De todos modos, es conveniente advertir que los meteoritos, aparte de haber experimentado la alteración normal durante su recorrido por el universo, han sufrido la importante acción de la atmósfera al producirse su penetración en la Tierra. Por ello, al estudiar este tipo de materiales, es necesario tratar de distinguir entre su propia naturaleza y los efectos sufridos, subsiguientes a su formación.
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