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Las leyes de Kepler, la armonía de los mundos.

Johannes Kepler (1571 -1630), astrónomo y matemático alemán; fue fundamentalmente conocido por sus leyes del movimiento de los planetas alrededor del Sol. Estas leyes fueron el inicio de la chispa científica hacia el descubrimiento del cosmos. Kepler rompió con la teoría geocéntrica de Tolomeo (s.II d.C) y a partir de la nueva teoría heliocéntrica de Copérnico (1473-1543) y sirviéndose de multitud de observaciones planetarias del astrónomo Tycho Brae enunció las Leyes que paso a enumerar a continuación, y con las que descubriréis muchas cosas curiosas.

Primera ley de Kepler: Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas. El Sol se encuentra en uno de los focos de la elipse.

primera ley

Segunda ley de Kepler:  El radio vector que une un planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.

segundaley

El planeta adquirirá más velocidad al estar más cerca del Sol que cuando esté más lejos para cumplir la ley de barrer áreas iguales en tiempos iguales.

Tercera ley de Kepler: Para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor de su órbita elíptica. Veamos como calcular esa constante de proporcionalidad:

formulaskepler

tercera ley

Relación en una gráfica entre a y p.

Cuanto más lejos esté un planeta del Sol, más despacio de mueve, y cuanto más cerca esté de su estrella su velocidad en la órbita es mayor, es algo así como si los planetas estuvieran cayendo hacia el Sol, esa fuerza que provoca estas acciones es la gravedad. Kepler puso las bases para el futuro de la ciencia.

Todas estas leyes son aplicables a sistemas unidos gravitacionalmente, como por ejemplo el sistema Tierra-Luna, o cualquier otro objeto del Universo.

Todas estas gráficas las podéis comprobar y simular en la siguiente página, de ahí he extraído todas las figuras, es muy interesante para aprender mientras ves como giran los planetas alrededor del Sol todas estas importantes leyes:

http://astro.unl.edu/naap/pos/animations/kepler.swf

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Dimensiones de Plutón y Caronte

Esta espectacular imagen presenta una visión preciosa de Plutón y Caronte de como aparecerían si se colocaran ligeramente por encima de la superficie de la Tierra, para así poder comparar el tamaño de estos con nuestro planeta. Mediciones recientes obtenidos por New Horizons indican que Plutón tiene un diámetro de 2.370 kilómetros, el 18,5% la de la Tierra, mientras que Caronte tiene un diámetro de 1.208 kilómetros, un 9,5% la de la Tierra.

Compación_Tierra_Pluton_Caronte

Comparación del tamaño de la Tierra con Plutón y Caronte. Imagen de NASA

Para saber más:

Plutón

Misión New Horizons

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New Horizons: ¿Y después de Plutón?

¿Qué hará la sonda New Horizons después de visitar Plutón? Todos los datos que registró el día 14 de julio y los días posteriores le costará aproximadamente 16 meses enviar todo ese enorme paquete de datos, lleva tanto tiempo porque la nave espacial sólo puede enviar información a 2.000 bits por segundo. Los científicos esperan que los principales descubrimientos de la misión se produzca a finales de 2015 y principios de 2016.

Después_Pluto

Mientras tanto, la nave espacial continuará  su trayectoria realizando otra histórica incursión en el anillo del Cinturón de Kuiper, una enorme región con miles de objetos rocosos y helados, buscando varios objetos interesantes (a estos objetos se les denomina KBO). Con la ayuda del telescopio espacial Hubble, el equipo de New Horizons ya ha identificado tres posibles objetivos. Para el próximo año, el equipo presentará una propuesta para conseguir extender su misión (y su financiación).

¿Por qué son importantes los KBO? Estas rocas heladas proporcionan una especie de registro de fósiles de la formación del sistema solar. Los KBO también pueden darnos luz acerca de cómo los planetas “bebés” crecen en planetas “adultos” como nuestra propia Tierra. En un momento, la Tierra, Marte, y todos los otros planetas del sistema solar eran del tamaño de Plutón. Y antes de eso, eran del tamaño de objetos KBO.

Independientemente de la financiación de la NASA, la trayectoria de la nave espacial llevará las mismas trayectorias de vuelo que las famosas sondas Pioneer y Voyager, escapando de la gravedad del Sol para entrar en el espacio interestelar, aunque lo más probable se pierda la comunicación con él antes de esa fecha, cuando el generador termoeléctrico de radioisótopos de la nave se queda sin energía. Sin embargo, los científicos creen que la nave tiene suficiente poder para comunicarse algunas décadas más. La nave se dirige en una dirección similar a la de la sonda Voyager 2. Por tanto podría medir el misterioso límite donde las partículas cargadas del sol chocan en el espacio interestelar. Eso ocurriría dentro de 20 años.

De momento tenemos que disfrutar de las  espectaculares imágenes que nos esperan del Planeta enano Plutón y su espectacular sistema planetario. En los próximos días y meses llegaran imágenes impresionantes de ese pequeño gran planeta.

Para saber más:

New Horizons

Misiones interplanetarias

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La esfericidad de la Tierra y su Traslación alrededor del Sol

El Sol lo vemos en diferentes posiciones a lo largo del día porque la Tierra gira sobre su eje y debido a esto vamos viendo pasar el Sol a lo largo del día. Lo vemos a diferentes alturas a lo largo del año porque la Tierra lo ve en diferentes posiciones conforme vamos trasladándonos alrededor del Sol en nuestra órbita (que le cuesta un año trasladarse alrededor del Sol).

La Tierra no es plana y no es el centro del Universo. Pero antiguas civilizaciones se pensaban que la Tierra era plana (incluso en este siglo hay personas que equivocadamente y tristemente aun lo piensan…), los antiguos tenían muchas preguntas que en esas épocas eran complicadas de contestar, habían muchos inconvenientes:

¿Extensión infinita? No tiene fin, hay un mar enorme y después más y más agua y agua….¿extensión finita? el fin de la Tierra en el mar luego hay terribles monstruos y precipicios enormes…¿Cómo se sostiene? ¿sostenerse en el aire algo tan grande?¿Y las estrellas siempre son las mismas?. Todas estas preguntas se las hacían en la antigüedad. La teoría que lo arreglaba casi todo era la siguiente: Los hindúes la imaginan apoyada sobre cuatro pilares que a su vez estaban sobre cuatro elefantes y éstos sobre una tortuga gigante que nadaba en un océano enorme. Sorprendente pero para ellos muy real.

Captura

No fue hasta los griegos hasta que realmente se fue consciente de que la Tierra era esférica. Aunque antes se llegó a pensar que era cilíndrica,  la sencilla explicación de suponer que la Tierra se curva en la dirección Norte-Sur es lo que llevó al filósofo Anaximandro de Mileto a sugerir -erróneamente-que la Tierra tenía forma cilíndrica. Pero la solución de que la Tierra era esférica la dieron los navegantes. Cuando se alejaban los barcos iban desapareciendo en el horizonte y lo último que se veía eran las velas, por tanto estaban “bajando” por la curvatura de la Tierra. Desde la orilla se veía menos parte del barco y desde una montaña muy alta se veía aun más parte.

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Por otro lado, los astrónomos griegos también pensaron que la mejor forma de explicar los eclipses de Luna era suponer que la Tierra se situaba entre ésta y el Sol y que su sombra proyectada por este astro, caía sobre la Luna y la eclipsaba. Como la proyección de esta sombra siempre era circular, confirmaba, una vez más, el carácter esférico de la Tierra.

La primera prueba directa de la esfericidad de la Tierra tardaría en llegar casi diecinueve siglos. En 1522 Magallanes y Juan Sebastian el Cano realizan la circunnavegación de la Tierra, ¡la Tierra es redonda!

Y la prueba definitiva: Imagen desde el Apolo 11 en 1969:

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Este planeta que ya hemos demostrado que es redondo se traslada alrededor del Sol y se sabe desde la época del renacimiento cuando un modelo matemático diseñaba un sistema heliocéntrico que representaba completamente la realidad de lo observado en el cielo, este fue presentado por el matemático y astrónomo  Nicolás Copérnico, con la publicación en 1543 del libro De Revolutionibus Orbium Coelestium. Esto marcó el inicio de lo que se conoce como “revolución copernicana” y la teoría heliocéntrica, en la que en el centro del sistema solar está el Sol y los demás planetas están trasladándose alrededor del astro rey, por fin deja de ser la Tierra el centro del Universo, para ser simplemente un planeta más alrededor de una estrella de lo más común en una enorme galaxia de las miles de millones de galaxias que tenemos en el Cosmos, somos una mota de polvo en el océano cósmico. En el siglo siguiente, Johannes Kepler extendió este modelo para incluir órbitas elípticas y por fin se demostró perfectamente lo que no saben algunas personas en el siglo XXI, que la Tierra gira alrededor del Sol.

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Posición de la Tierra en su órbita alrededor del Sol y diferentes estaciones según la posición

Bueno espero que este resumen muy resumido sobre la esfericidad y traslación de la Tierra alrededor del Sol deje esto un poco más claro :-).

Venus, el gran lucero

Venus, visto en la imagen con una serie de código de colores para resaltar sus diferentes elevaciones, podría acercarse a las dimensiones de la Tierra, pero las similitudes son muy pocas. Temperatura enorme de 460 °C de la superficie, nubes de ácido sulfúrico, y una presión atmosférica aplastante lo convierten en un mundo inhóspito.

venusImagen: NASA / JPL / USGS

Pero además el planeta Venus tiene varias curiosidades: es el planeta más cercano a la Tierra. La más brillante “estrella” en el cielo. Tiene las nubes más reflexivas, por lo que es el planeta más brillante desde nuestra perspectiva. Cuenta con la superficie más caliente y la más alta presión sobre el suelo en el sistema solar. Y también es el objeto con la rotación más lenta y retrograda de los mundos conocidos. Es todo un mundo fascinante.

Su atmósfera muy densa y con muchísimo CO2 le provoca un efecto invernadero extremo que provoca que el calor se quede retenido en el planeta y lo convierta en un autentico infierno. Pese a esto no deja de ser un mundo increíble, desde la Tierra es precioso observarlo, se le suele llamar el Lucero del Alba o el lucero vespertino por su enorme brillo.

Venus es el planeta que posee la órbita más circular que el resto de los planetas. En tamaño es parecido a la Tierra, y en su posición relativa con respecto a la Tierra puede llegar a acercarse hasta a 40 millones de km de nosotros, mucho más cerca que cualquier otro planeta. Su enorme brillo apreciable desde la Tierra se debe a que su enorme manto de nubes refleja un 76% de la luz que recibe del Sol.

venus                                Venus y sus características nubes.

1553575_523884861082534_4310609676127761174_oConjunción Venus-Mercurio (9-01-2015 desde Bugarra en Valencia), pulsar sobre la imagen para apreciar los detalles, imagen en: https://josevicentediaz.wordpress.com/2015/01/10/conjuncion-venus-mercurio/

Que mejor que Gustav Holst  y su“The Planets Suite”para que nos describa con música al planeta Venus:

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Los espectaculares Componentes del Sistema Solar

Desde la nube de gas y polvo (nueve molecular) que dio lugar al sistema solar, tal y como lo conocemos en la actualidad, han pasado millones de años y todos los objetos se han ido ubicando en el espacio interplanetario siguiendo la propia física de la nube molecular.Captura

Tenemos diferentes objetos en nuestro Sistema Planetario: El Sol (nuestra estrella), los planetas y los cuerpos menores.

Definiremos los cuerpos menores y los planetas:

La IAU (Unión Astronómica Internacional) define los planetas y los otros cuerpos en nuestro Sistema Solar de la siguiente forma: Seguir leyendo Los espectaculares Componentes del Sistema Solar

Los Componentes del Sistema Solar

Desde la nube de gas y polvo (nueve molecular) que dio lugar al sistema solar, tal y como lo conocemos en la actualidad, han pasado millones de años y todos los objetos se han ido ubicando en el espacio interplanetario siguiendo la propia física de la nube molecular.CapturaTenemos diferentes objetos en nuestro Sistema Planetario: El Sol (nuestra estrella), los planetas y los cuerpos menores. Definiremos los cuerpos menores y los planetas:

Un cuerpo menor del Sistema Solar (CMSS o SSSB “small Solar System body”) es, según la Unión Astronómica Internacional (IAU) un cuerpo celeste que órbita en torno al Sol y que no es un planeta, planeta enano o satélite.

La IAU por tanto define los planetas y los otros cuerpos en nuestro Sistema Solar de la siguiente forma:

Un planeta es un cuerpo celeste que:

(1) Tiene su órbita alrededor del Sol.

(2) Tiene suficiente masa para que su propia gravedad supere las fuerzas de cuerpo rígido de manera que asuma un equilibrio hidrostático (casi esférico).

(3) Ha despejado la vecindad de objetos alrededor de su órbita.

– Un planeta enano es un cuerpo celeste que cumple los puntos (1) y (2) pero no el (3).

– A todos los demás objetos  (menos los satélites), que orbitan alrededor del Sol, se les denomina como cuerpos menores del sistema solar o CMSS. Por tanto tendremos la siguiente clasificación de cuerpos menores:

 Cuerpos Menores ó “CMSS”:

 –Polvo interplanetario (IDPs). Se encontraría en prácticamente todo el sistema solar.

 –Meteoroides, meteoros y meteoritos: cuerpos resultantes de eyección de cometas o choques de asteroides.

 –NEAs, (Objetos cercanos a la Tierra), tendremos tres tipos según su cercanía a la Tierra: Atenas, Apolo y Amor.

 –Cinturón principal de Asteroides (CP): asteroides entre la órbita de Marte y Júpiter.

 –Los Troyanos y Griegos: asteroides en puntos de Lagrange de Júpiter.

Centauros: objetos con órbitas cruzadas entre Júpiter y Saturno.

 –Objetos Transneptunianos, el cinturón de Kuiper: objetos más allá de la órbita de Neptuno.

 –La Nube de Oort (CO) y los cometas: son los objetos menores más alejados del Sol.

 –Otros objetos menores: podemos encontrarnos con los MBCs (Main Belt Comets)  que son objetos ubicados en el Cinturón principal con características cometarias, y con los ACOs (Asteroides en órbitas cometarias).

Podemos ver en la  figura siguiente la ubicación de las zonas más importantes de asteroides, según su distancia al Sol:

Captura

 En la actualidad se conocen miles de asteroides, principalmente en el cinturón principal (CP), que está entre la órbita de Marte y Júpiter. Esta zona se pensaba que debía estar ocupada por un planeta pues siguiendo la relación de Titius-Bode1:

 a = 0.4+0.3 x 2n, [1]

Donde “n” toma valores desde menos infinito hasta infinito, y donde “a” es el semieje mayor de la órbita, n igual a menos infinito sería mercurio, n=0 sería Venus, etc., así se predijo que en la posición n=3 (entre Marte y Júpiter) debería de haber  un astro, sin embargo en esa zona nos encontramos con miles de asteroides. En esta región, debido al intenso campo gravitatorio de Júpiter, no se pudo formar ningún planeta a partir de cuerpos más pequeños (fenómeno llamado de acrecimiento). Los planetesimales primigenios más pequeños quedaron en órbitas resonantes respecto a los cuerpos más masivos y se dispusieron en multitud de fragmentos alrededor del sol.

En la actualidad los cuerpos más interesantes son los NEAs (Near Earth Asteroids) que son asteroides que pasan muy cerca de la Tierra, por lo que pueden ser una auténtica amenaza para la Tierra. Estos asteroides cuando entran en resonancia con Júpiter son enviados hacia el interior del sistema solar, hecho que suele ocurrir en unos pocos millones de años.

   Por tanto, es precisa una catalogación muy exacta de todos estos objetos, pues son un auténtico peligro para la Tierra. Se han enviado satélites para su observación y toma de muestras, e incluso el telescopio espacial Hubble ya ha detectado centenares de ellos.  Ahora hay que estar vigilantes para que podamos defendernos de cualquier impacto en la Tierra. Aunque la posibilidad en cierto modo es baja (pero está ahí), ya hubo muchos impactos en la Tierra en la antigüedad. El más reciente y catalogado fue la caída de un pequeño trozo de cometa en Siberia, concretamente en Tunguska en 1908, provocando una destrucción de una zona de bosque de varios kilómetros. Este impacto no provocó ningún cráter, simplemente una gran deflagración que calcinó todo lo que encontró a su paso.

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Árboles caídos en Tunguska tras el impacto de un cometa. Fuente Wikipedia

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[1] :Ley de Titius Bode: regla para predecir la existencia de un objeto celeste a 2,8 UA desde el Sol. Formulada en 1766 por Johann Daniel Titius

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