Si alguna vez te han enseñado cómo la Tierra orbita alrededor del Sol, bien podrías pensar que nuestro planeta viaja a lo largo de una trayectoria de forma ovalada que lo acerca mucho más al Sol en algunas épocas del año que en otras. También tendrías una buena razón para pensar eso: así es como la mayoría de los libros de texto muestran las cosas.
De hecho, mucha gente supone que la Tierra está más cerca del Sol en verano que en invierno. Da la casualidad de que esto es cierto durante el verano en el hemisferio sur, pero no puede serlo también en el verano en el hemisferio norte.
En el hemisferio sur, la Tierra está 5 millones de kilómetros más cerca del Sol en verano que en invierno, pero ocurre lo contrario en el hemisferio norte. La distancia promedio entre la Tierra y el Sol es de 150 millones de kilómetros, y la razón principal de las estaciones es que la Tierra está inclinada, por lo que cada polo a veces apunta más hacia el Sol y otras veces más lejos de él.
Así que la órbita de la Tierra sólo tiene una desviación relativamente pequeña de la circularidad perfecta. Pero, ¿por qué tan a menudo se muestra prácticamente con forma de huevo? ¿Y cómo podemos visualizar la situación real?
Considere la rueda de la bicicleta
Para intentar comprender por mí mismo cuán circular era la órbita de la Tierra y de otros planetas, decidí comparar la forma de la órbita de la Tierra con una rueda de bicicleta ordinaria de 26 pulgadas reduciendo la escala. dimensiones reales para encajar y consultar en mi tienda de bicicletas local qué significarían las desviaciones para una rueda real. Me sorprendió mucho el resultado.
La órbita estaba mucho más cerca de un círculo perfecto de lo que había pensado anteriormente. Si la órbita fuera una rueda de bicicleta de 26 pulgadas (660,4 mm), la desviación de un círculo perfecto sería inferior a 0,1 mm. Esto es comparable a una fina capa de pintura, esencialmente indistinguible de un círculo perfecto a simple vista.
Si la órbita de la Tierra fuera una rueda de bicicleta de 26 pulgadas, la desviación de un círculo perfecto sería sólo del grosor de una capa de pintura.
Stephen Hughes / Educación Física, CC BY-SA
También miré los otros planetas. Las órbitas de Venus y Neptuno están aún más cerca de círculos perfectos, con la órbita de Venus desviándose sólo 14 μm (un μm o micrómetro es una millonésima de metro) y Neptuno 31 μm.
Los planetas con órbitas menos circulares son Marte y Mercurio. Si la órbita de Marte fuera una rueda de bicicleta de 26 pulgadas, estaría desviada en poco menos de 3 mm, algo apenas perceptible si andas en bicicleta con una rueda desviada en esta cantidad.
Mercurio tiene la órbita menos circular, con una desviación de 14 mm, aunque sigue siendo sólo del 2%.
Si tienes una bicicleta, es probable que sus ruedas ni siquiera sean tan circulares como la órbita de Marte. Si ha tenido una colisión decente con una acera o una roca, su rueda delantera podría incluso ser menos circular que la órbita de Mercurio.
Una pequeña desviación
Los lectores con mentalidad matemática podrían tener una pregunta después de leer lo anterior: si la Tierra está en promedio a 150 millones de kilómetros del Sol, y esta distancia varía en 5 millones de kilómetros en el transcurso de un año, ¿no debería ser un poco la desviación en su órbita? ¿más del 3%?
La verdadera forma de la órbita de la Tierra: muy, muy cerca de un círculo. La longitud a es el semieje mayor de la elipse y b el semieje menor. El afelio es la distancia más alejada entre la Tierra y el Sol y el perihelio la más cercana.
Stephen Hughes / Educación Física, CC BY-SA
La respuesta a esta pregunta es que el Sol no está en el centro de la elipse, sino desplazado hacia un lado como un punto llamado foco. Si durante su formación un planeta viajara a la velocidad justa para contrarrestar la gravedad, viajaría en círculo.
Sin embargo, en el universo real los planetas rara vez van a la velocidad adecuada para trazar un círculo. A veces viajan un poco más rápido y otras más lento, lo que sólo se puede lograr con una órbita elíptica.
Completando el círculo
Hace miles de años, los antiguos griegos creían que todos los objetos celestes orbitaban alrededor de la Tierra y viajaban en círculos perfectos.
Esta idea prevaleció durante unos 1.500 años, hasta que el astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) se dio cuenta de que los planetas (incluida la Tierra) en realidad orbitaban alrededor del Sol.
Copérnico pensaba que las órbitas eran circulares. Más tarde, el astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler (1571-1630) se dio cuenta de que estaba equivocado y ideó las tres leyes del movimiento planetario.
La primera ley es que las órbitas de los planetas son elípticas y no circulares. La tercera ley vincula el tamaño de la órbita de un planeta con la cantidad de tiempo que lleva de una manera que es demasiado complicada para que la analicemos aquí.
Leer más: La revolución de Copérnico y la visión de Galileo: nuestra visión cambiante del universo en imágenes
La segunda ley es que, si trazas una línea desde el Sol hasta cualquier planeta determinado, la línea barrerá áreas iguales en la misma cantidad de tiempo a medida que el planeta se mueve. Piense en la pizza: una porción estrecha de una pizza grande puede tener la misma área que una porción ancha de una pizza pequeña. Esto sucede porque los planetas se mueven más rápido cuando están más cerca del Sol.
La razón principal por la que las órbitas se dibujan como elipses en los libros de texto es para demostrar la segunda ley de Kepler. Si la órbita de la Tierra se dibujara como se muestra en el diagrama a escala correcta, sería imposible ver alguna diferencia en las cuñas.
El libro de texto de física promedio muestra de manera un tanto engañosa la órbita de la Tierra alrededor del Sol con este aspecto.
Stephen Hughes / Educación Física, CC BY-SA
Sin embargo, esto puede dar la impresión de que la órbita de la Tierra es mucho más elíptica de lo que realmente es. En realidad, estos diagramas no son erróneos: son una exageración, una especie de caricatura matemática que enfatiza una característica importante.
Aunque los antiguos griegos estaban equivocados acerca de que la Tierra estaba en el centro del sistema solar, no estaban muy equivocados acerca de las órbitas de los planetas. Entonces, si me disculpan el juego de palabras, hemos cerrado el círculo.
2024-04-07 20:04:29
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