Podemos decir que el sistema solar es una subestructura compleja que se mueve (orbita) entorno de una estrella, el Sol, la cual viaja por nuestra galaxia acompañada de este conjunto bastante diverso de objetos. Este movimiento de traslación del Sol, entorno del centro de nuestra galaxia, lo hace con una rapidez promedio de aproximadamente 800.000 km/h (hay una incerteza asociada a la medición de esta cantidad del orden del 9%). Entre los objetos que acompañan al Sol están los planetas, quienes por su vez viajan entorno del Sol, acarreando, la mayoría de ellos, satélites naturales o lunas. Por ejemplo, el planeta Tierra viaja entorno del sol con una rapidez media de 107.260 km/h, un valor bastante elevado si se compara, como referencia, con los valores medios de la rapidez de un avión comercial, que en su movimiento de crucero es entorno a los 850 km/h (usualmente en un rango de unos 750 a 950 km/h). Otro valor que nos puede servir de referencia puede ser la rapidez del sonido en aire a temperatura normal, que es de 1.235 km/h. Teniendo en cuenta esas cifras, debemos darnos cuenta que de verdad vamos viajando por el universo con una gran rapidez, en nuestra nave espacial llamada Tierra. La figura 1 muestra una imagen artística del Sol y los 9 planetas, tomada del archivo de imágenes de la NASA.

Entre los demás integrantes del conjunto de objetos están los asteroides, y algunos planetoides o planetas enanos, entre los cuales se encuentra el ex planeta Plutón. Esto son, en su mayoría, objetos sólidos y se encuentran más allá de la órbita de Neptuno, por eso se denominan objetos transneptunianos. Esa zona transneptuniana se llama también cinturón de Kuiper.

Otros objetos del sistema solar son los cometas, que tienen trayectorias bastante extremas, en especial cuando se compara con las trayectorias orbitales de los planetas, las cuales son bastante circulares (en realidad ligeramente elípticas) salvo algunas excepciones, que hacen complicada la elaboración de un modelo de formación del sistema solar, ya que debe poder explicar todas las características del sistema y sus integrantes, como también sus anomalías.

Si consideramos a Plutón, aún como planeta, entonces hay dos anomalías interesantes, una de ella es precisamente qué tan excéntrica es su órbita, o sea, qué tan diferente es de una órbita circular. Lo señalado, la excentricidad, se describe por un parámetro e, que indica cuan elíptica es esa órbita. El planeta más interno, Mercurio, y el más externo, en este caso Plutón, son los únicos que presentan una excentricidad importante, 0.2056 el primero y 0.2490 el segundo. Pero esos números no nos indican nada hasta que los comparamos con el valor de la excentricidad para la órbita de la Tierra, cual es de 0.0167, es decir, casi 10 veces más pequeño que la excentricidad de Mercurio o Plutón. Mientras menor es el valor de e más circular es la órbita, siendo su valor cero para una órbita circular perfecta.

Otro elemento relevante es que todos los planetas tienen sus movimientos orbitales en lo que podría definirse como un plano, o aproximadamente un plano. Si consideramos como referencia el plano orbital descrito por la Tierra, este plano llamado eclíptica, intercepta la bóveda celeste con una cierta inclinación en relación con el ecuador celeste, inclinación de 23. 5º . La figura 2 muestra el plano del ecuador celeste, la eclíptica y el plano de un tercer planeta, como ejemplo, cuya órbita tiene una cierta inclinación ahora relativa de la eclíptica.

Los planos de las órbitas de la mayoría de los planetas difieren muy poco de la eclíptica, menos de 3º en general. Sin embargo, nuevamente Mercurio y Plutón quiebran de manera más importante esta aproximación y tienen sus órbitas más inclinadas que el resto, en 7 grados Mercurio (7º00´) y en 17 grados Plutón (17º09´). La órbita de la Tierra se toma como plano de referencia para determinar las inclinaciones de estas órbitas. Los dos que siguen en términos de magnitud del desvío son Venus, con 3º24’, y Saturno, con 2º29’. Si consideramos los planetoides transneptunianos, casi todos tienen también órbitas muy excéntricas y presentan inclinaciones significativas respecto del plano de la eclíptica.

Finalmente y de manera gruesa, se tiene el hecho que los planetas del sistema solar tienen densidades que los dividen en planetas rocosos, como la Tierra y Marte y los planetas gigantes, que a su vez se dividen en gaseosos, como Júpiter y Saturno, siendo el resto planetas de hielo como Urano y Neptuno. Es interesante notar que los planetas gigantes gaseosos están compuestos, mayoritariamente, de Hidrógeno y Helio, tal como las estrellas.

Un elemento interesante del sistema solar es considerar las distancias de los planetas y planetoides principales al Sol. Para graficar esas distancias se usa como unidad de medición la Unidad Astronómica, que equivale a la distancia media de la Tierra al Sol. La UA o unidad astronómica se puede considerar como de 150.000.000, o sea 150 millones de kilómetros. Como la órbita de la Tierra no es circular, en realidad la distancia al Sol oscila entre 147 millones de kilómetro en el perihelio (cuando está más cercana al Sol) y 153 millones de km en el afelio (cuando está más lejos). La figura 4 ilustra lo señalado en el párrafo, donde la barra vertical muestra la distancia media al Sol de cada planeta.

En la figura se incluyeron 3 planetoides, Ceres, Plutón (el ex planeta) así como Eris. Los planetoides son cuerpos muy interesantes y algunos de ellos tienen más satélites naturales que la Tierra, que sólo tiene uno, la Luna. Algunas características de los principales planetoides se encuentran en la siguiente tabla (figura 5).

Por ejemplo, Plutón tiene 5 satélites naturales conocidos y el planetoide Haumea tiene dos. Eris, Quaoar y Orcus poseen, por ahora, sólo un satélite natural. La variación en la cantidad de satélites naturales va cambiando en la medida que se cuenta con mejores técnicas de observación y análisis de datos, permitiendo su identificación. La siguiente imagen, figura 6, obtenida del banco de imágenes de la NASA, muestra el conjunto de 9 planetas, mostrando los dos que tienen anillos, Saturno y Urano.

Lo otro que interesa, para formarse una idea de los tamaños relativos, son los diámetros de los planetas y el Sol. En la siguiente tabla, figura 7, segunda columna, se modifica el diámetro del Sol a 10 metros y se encuentran los diámetros relativos, en metros de todos los planetas. La tercera columna muestra los mismos valores pero en centímetros. Por ejemplo, se ve que el diámetro del Sol equivale a un poco más de 109 diámetros del planeta Tierra. De alguna forma, eso nos permite darnos cuenta de la diferencia de tamaño y en otro artículo, se mostró el tamaño de la Tierra comparado con algunas manchas solares y no es raro encontrar manchas solares cuyo diámetro supera 6 o más veces el diámetro de la Tierra.

En un artículo separado se analizarán tres componentes importantes del Sistema Solar, los cometas y el cinturón de asteroides, incluyendo sus sub estructuras, como los Troyanos, especiales debido a la influencia gravitacional enorme del planeta Júpiter sobre ellos, así como el cinturón lejano de Kuiper, más allá de la órbita de Neptuno. Los cometas se originan más allá del cinturón de Kuiper, en la llamada nube de Oort.

Actividades:

1.- Usando un cordel y dos clavos, juegue dibujando elipses, para ello clave los dos clavos separados una distancia inicial de 8 cm sobre una superficie plana, como un trozo de cholguán o algo similar, tome un cordel de algo más de 18 cm de longitud. Amarre una punta a un clavo y a otra al otro, dejando unos 18 cm de cordel libre. Con un lápiz en el cordel muévalo tal como se muestra en la figura 8, observe la curva obtenida. La curva es una elipse, igual que las curvas descritas por los planetas en su órbita alrededor del Sol, con el Sol en el lugar donde está uno de los clavos. Los lugares donde están los clavos son llamados focos de la elipse. Averigüe cómo se define la excentricidad de una elipse y determine el valor para la que Ud. dibujó. Note que si los dos clavos están en el mismo lugar, la figura que se obtiene es un círculo y en la medida que se separan, aumenta la excentricidad de la elipse.

2.- Con una regla de 1 metro, o una huincha de costura de un metro, extiéndala sobre una mesa e imagine el Sol en el inicio de ella, en el punto 0 cm. Ahora imagine que 1cm es una unidad astronómica (UA), usando los datos de la figura 4, coloque una bolita en la distancia equivalente de cada planeta, por ejemplo, la tierra queda a 1.0 cm, Saturno a 9.6 cm (aproximando 9.58 a 9.6) y así sucesivamente, hasta completar los 11 planetas y planetoides de esa figura. Discuta la visualización de las distancias planetarias.

3.- Con cartulina, y tiza de marcar canchas, haga lo siguiente, dibuje un círculo de 10 metros de diámetro en el suelo, por ejemplo en el patio o una cancha y luego, con cartulina, o cualquier papel que disponga, por ejemplo papel de diario, recorte los planetas en circunferencias del tamaño señalado en la tabla, donde el más grande, Júpiter, queda un círculo de 1.03 metros de diámetro, colóquelos en el piso dentro de la circunferencia que representa al Sol y comente sobre las escalas planetarias del Sistema Solar. Si está en un patio chico puede hacer un sol de 5 metros de diámetros y dividir todos los números por 2, también tendrá la visualización deseada.