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La Analema solar

Si miramos al Sol a la misma hora todos los días, desde el mismo lugar geográfico, ¿lo observaríamos en la misma ubicación en el cielo?.

La solución es sencilla, si la Tierra no estuviera inclinada, y si su órbita alrededor del Sol fuera perfectamente circular, entonces, sí, lo haría, estaría en el mismo punto. Sin embargo, una combinación de la inclinación de 23.5 grados de la Tierra y su órbita ligeramente elíptica se combinan para generar un patrón en forma de una figura de un “8” si miramos al Sol a la misma hora todos los días, desde el mismo lugar y lo fotografiamos. 

El patrón se llama analema:

La inclinación del eje de la Tierra de 23.4 grados afecta la posición aparente del Sol en el cielo, a medida que avanza el año y la Tierra continúa girando en un eje inclinado y orbitando alrededor del Sol, el Sol parece moverse hacia arriba y hacia abajo (Norte-Sur ) en el cielo. Esto tiene el efecto de generar los dos bucles de la figura 8.

El ciclo superior de la figura de la Analema se genera durante el verano: a medida que avanzan los meses de verano, el Sol se mueve más hacia arriba en el cielo, alcanzando el punto más alto alrededor del solsticio de verano .

Después del solsticio de verano, la posición aparente del Sol comienza a moverse hacia abajo en el cielo, generando el primer bucle de la figura. Este efecto se repite de manera similar durante los meses de invierno para generar el segundo bucle de la curva de la figura del 8.

analema

Si la trayectoria orbital de la Tierra fuera elíptica, pero su eje no estuviera inclinado, la curva de la Analemma solar sería de forma ovalada. En el Ecuador, esta línea sería una línea recta que abarca de izquierda a derecha u oeste a este.

Si la trayectoria orbital de la Tierra fuera circular, su inclinación axial tendrá el efecto de generar una curva de Analema perfecta en la figura 8, de modo que el bucle superior e inferior tengan el mismo tamaño. Sin embargo, este no es el caso. No solo el camino orbital de la Tierra es elíptico, el Sol no está en el centro de este camino. Esto significa que una parte de la trayectoria orbital (Perihelio) está más cerca del Sol que la otra (Afelio).

Debido a su forma orbital, la Tierra se mueve más rápido alrededor del Sol cuando está en su Perihelio, alrededor del Solsticio de Invierno, que cuando está en su Afelio. Esto tiene el efecto de aplanar la mitad inferior de la curva.

En el hemisferio norte, la curva Analema tiene el bucle más amplio en la parte inferior. Esto es opuesto en el hemisferio sur, donde el bucle más amplio se encuentra en la parte superior de la curva.

Los observadores en el Polo Norte verán solo el lazo superior del Analemma, mientras que los del Polo Sur observarán solo la parte inferior de su Analemma.

Además, la dirección del Analema también varía según la ubicación del observador en la Tierra.

las estaciones y la analema

El Analema para el Sol tiene diferentes formas en cada uno de los 8 planetas. Esto se debe a que la posición del Sol en el cielo depende no solo de la forma de la órbita del planeta a su alrededor, sino también del ángulo del eje de rotación del planeta.

¿Cómo hacer una analema solar en el suelo?

Con estos pasos podemos trazar un analema solar con una varilla:

  • Encuentra un lugar donde el sol brille a la misma hora del día durante todo el año.
  • Coloca una varilla puntiaguda en el suelo.
  • Todos los días, al mismo tiempo, coloca otra varilla para marcar el lugar donde se encuentra el final de la sombra de la primera varilla. Para simplificar las cosas, puedes hacer esto en la misma fecha y hora cada mes en lugar de la misma hora todos los días.
  • Al final del año, tendrás una figura en forma de 8 hecha por las varillas. Esta es tu curva Analema solar.
  • En lugar de utilizar barras, puedes marcar el punto de sombra en una hoja grande de papel cuadriculado.

Si bien la hora del día para registrar la posición del sol se puede decidir arbitrariamente, hay dos cosas a tener en cuenta. Primero, es importante marcar las sombras a la misma hora todos los días. Segundo, cuenta para el horario de verano (DST). Si su ubicación observa el horario de verano, ajusta tu tiempo de marcado en consecuencia.

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Para saber más:

Calculo de la posición del Sol

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¿De qué color es el Sol?

El color del Sol nos puede confundir pues no es realmente del color que lo vemos normalmente, nuestra estrella es en realidad de color blanco… para que lo entendáis bien en esta entrada os explicamos el verdadero color del Sol.

El Sol emite mucha energía en el rango visible. En la escala de longitud de onda es de 390 nm a 700 nm, y cuando lo traduces a colores, obtienes todos los colores del violeta al rojo, tal como los vemos en el arco iris. Cuando mezclas todos esos colores, obtienes el color blanco, y es por eso que el blanco es el verdadero color del sol.

Sí buscáis fotos del Sol tomadas por astronautas (sin filtros), el sol aparece de color blanco sobre ellos:

El Sol desde el espacio.

Pero visto desde la Tierra, el Sol puede tener muchos diferentes colores: desde blanquecino-amarillento cuando está muy por encima del horizonte, hasta anaranjado o rojizo cuando se pone o sale. Pero la mayoría de la gente lo ve como de color amarillo, porque las longitudes de onda más cortas (que vemos como diferentes tonos de azul) están siendo dispersadas por la atmósfera de la Tierra, coloreando el cielo de azul. Y cuando nuestros ojos combinan todos esos colores del arco iris, excepto los azules, el color del Sol que ven nuestros ojos es amarillento. Cuanto más bajo hacia el horizonte está el Sol, más azul se dispersa y el color del Sol «promedio» cambia a rojo.

Diagrama de estrellas HR
Diagrama de clasificación de estrellas HR

La posición de nuestra estrella en el diagrama HR depende de la temperatura y el brillo de la estrella. Una de las versiones del diagrama HR a menudo se denomina «diagrama de magnitud de color», pero aquí «color» (o «índice de color») es un número que representa una diferencia en el brillo estelar en dos rangos espectrales elegidos.

En muchos diagramas de HR, las estrellas están coloreadas de acuerdo con sus temperaturas (azul para las estrellas calientes, rojas para las frías) para hacerlas más informativas y atractivas. El Sol y las estrellas con temperaturas similares son amarillas cuando se observan desde la Tierra, y es por eso que a menudo se las representa con este color y se las llama “enanas amarillas”. Sin embargo, también se pueden encontrar diagramas para los que se mantienen los colores estelares reales y en esos diagramas el Sol será un punto blanco.

En algunos diagramas de HR, los colores se codifican con la longitud de onda para la cual la estrella emite la mayor parte de su energía. Cuando usamos este criterio, debemos usar el verde para el sol. Pero, ¿por qué no vemos estrellas verdes (de la Tierra o del espacio)? Es porque las estrellas emiten energía en un rango realmente amplio. Incluso si el pico cae en verde, se emite mucha energía en todos los colores, desde el azul hasta el rojo. Y con nuestros ojos, siempre observamos la mezcla de esos colores. Si agregas un poco de azul al verde, obtendrás algo que nuestros ojos interpretan como un tinte de azul , y cuando agrega algo del lado rojo, obtendrás amarillo.

Entonces, cuando veas un diagrama HR colorido, recuerda que la elección de los colores depende de su autor y que la paleta utilizada no necesariamente representa los colores reales de las estrellas.

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Cosas que tal vez no sabías de nuestra estrella, el Sol

Hay muchos estudios sobre la formación de nuestra estrella y como consecuencia la formación del sistema solar, pero uno reciente a partir de datos de la misión Gaia revela que nuestra estrella se pudo haber formado por el paso cercano de una galaxia enana que orbita continuamente nuestra galaxia, la galaxia Sagitario, que es una galaxia satélite de la Vía láctea. Es muy pequeña por eso está en el rango de galaxia enana, de echo tiene un diámetro de unos 10.000 años luz, se encuentra actualmente a 70.000 años luz de la Tierra y se mueve continuamente en una órbita polar sobre el disco galáctico a unos 50 000 años luz del centro de nuestra galaxia. El próximo choque ocurrirá en unos 100 millones de años y finalmente se fusionará con la Vía Láctea.

Esta pequeña galaxia realiza pasos periódicos por el disco de nuestra galaxia, la va moldeando y removiendo y agitando el gas y el polvo galáctico, en uno de esos pasos pudo haber sembrado la zona donde está actualmente el Sol y haber sido el detonante para la creación de estrellas y por consiguiente de sistemas planetarios.

Tenemos que remontarnos a hace aproximadamente 4600 millones de años cuando a partir de una nube molecular de gas y polvo se empezó a formar lo que hoy conocemos como el Sistema Solar. El detonante que hizo que la nube molecular colapsara dando origen a nuestro Sistema Solar era hasta la fecha un misterio, aunque habían hipótesis de que tal vez la explosión de una supernova cercana habría enviado una onda expansiva de gases calientes que se topó con la nube provocando su colapso. Sería una explicación del colapso que fue necesario para la formación del sistema Solar, pero este nuevo descubrimiento de la posible acción de la galaxia enana Sagitario es bastante posible.

Cuando la materia se comprime aparecen procesos energéticos enormes, partes de la nebulosa comienzan agregarse y la acción de la gravedad va formando la estrella, estos procesos concentran una enorme cantidad de calor, cuando se llega a la cifra mágica de los 10 millones de grados se desencadenan procesos nucleares (fusión nuclear) que hacen que la estrella se encienda. Con la fusión nuclear, el Sol convierte el hidrógeno en helio, y la masa restante del proceso se convierte en energía. Hay un equilibro entre la presión del interior de la estrella y la gravedad de la misma que evita que se colapse.

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Por tanto nuestra estrella es una enorme bola de gas compuesta por un 75% de hidrógeno y un 25% de helio. Libera plasma, que forma el viento solar (heliosfera). La Tierra está protegida por un campo magnético que repele ese viento solar, pero se cuela por los polos magnéticos terrestres, formando las auroras polares. Es una estrella amarilla de tipo G (enana amarilla) que se encuentra en la secuencia principal (90% de su vida). Después se irá enrojeciendo y agrandando (gigante roja), hasta que estalle y forme una nebulosa planetaria, quedando como una estrella enana blanca.

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El Sol observado en diferentes longitudes de onda por la sonda SOHO, imágenes de NASA.
Ciclo vida del Sol
Ciclo de vida del Sol, la escala está en miles de millones de años. Actualmente el Sol tiene 4600 millones de años. Sobre los 8 mil millones de años irá calentándose hasta convertirse en una gigante roja, cuando tenga la edad de 11 mil millones de años estallará y quedará en el centro una enana blanca.
Curiosidades sobre el Sol
  • El Sol está compuesto de hidrógeno (70%) y helio (28%).
  • El Sol es 109 veces más ancho que la Tierra y 330.000 veces más masivo.
  • El área de la superficie del Sol es 11,990 veces mayor que la de la Tierra.
  • La distancia media entre la Tierra y el Sol es una Unidad Astronómica (AU)
Sol_Tierra
El Sol y su comparación con la Tierra
  • El Sol es una esfera casi perfecta. Hay una diferencia de 10 kilómetros entre el diámetro polar y ecuatorial del Sol. Esto significa que es lo más parecido a una esfera perfecta que se ha observado en la naturaleza.
  • Cuando el Sol haya quemado todo su hidrógeno, continuará quemando helio durante 130 millones de años más. Durante este tiempo, se expandirá hasta el punto de envolver a Mercurio, Venus y la Tierra. En esta etapa se habrá convertido en una gigante roja.
  • El Sol algún día será del tamaño de la Tierra. Después de su fase de gigante roja, el Sol colapsará. Mantendrá su enorme masa con el volumen aproximado de nuestro planeta. Cuando esto suceda, se habrá convertido en una enana blanca.
  • La temperatura dentro del Sol puede alcanzar los 15 millones de grados centígrados. La energía se genera en el núcleo del Sol, por fusión nuclear, cuando el hidrógeno se convierte en helio. Los objetos calientes se expanden, el Sol explotaría si no fuera por su enorme fuerza gravitacional. La temperatura en la superficie del Sol se acerca a los 5.600 grados centígrados.
  • La luz del Sol tarda ocho minutos en llegar a la Tierra. El Sol está a una distancia promedio de 150 millones de kilómetros de la Tierra. La luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo. Dividir uno por otro nos da un tiempo aproximado de 500 segundos (ocho minutos y 20 segundos). Aunque esta energía llega a la Tierra en unos minutos, ya habrá tardado millones de años en viajar desde el núcleo del Sol hasta su superficie.
  • El Sol viaja a 220 kilómetros por segundo. Nuestra estrella está a unos 26.000 años luz del centro galáctico. El Sol tarda entre 225 y 250 millones de años en completar una órbita del centro de la  Vía Láctea .
  • La distancia del Sol a la Tierra cambia a lo largo del año. Esto se debe a que la Tierra viaja en una órbita elíptica alrededor del Sol. La distancia entre los dos cuerpos varía de 147 a 152 millones de kilómetros.
  • El Sol es de mediana edad. Con alrededor de 4.600 millones de años, el Sol ya ha consumido aproximadamente la mitad de su reserva de hidrógeno. Le queda suficiente para seguir quemando hidrógeno durante aproximadamente 5 mil millones de años. El Sol es actualmente un tipo de estrella conocida como enana amarilla.
  • El Sol tiene un campo magnético enorme. La energía magnética liberada por el Sol durante las tormentas magnéticas provoca erupciones solares. Vemos estos como manchas solares. En las manchas solares, las líneas magnéticas se retuercen y giran, como lo haría un tornado en la Tierra.
  • El sol genera viento solar. El viento es una corriente de partículas cargadas. Este viaja a aproximadamente 450 kilómetros por segundo a través del sistema solar. El viento solar ocurre cuando el campo magnético del Sol se extiende hacia el espacio.
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Para saber más:

Las manchas solares

La sonda Solar Orbiter y sus descubrimientos

La sonda SOHO

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La comparación del tamaño de los planetas y de nuestra estrella

Os dejamos dos vídeos espectaculares en los que se compara el tamaño de los planetas y de nuestra estrella con otras estrellas. En el primer vídeo podemos ver como se verían los planetas sí estuvieran a la misma distancia que la Luna, unos 350.000 km de media, este vídeo es impresionante, os dejará seguramente maravillados la vista de Saturno a esa distancia, absolutamente maravilloso a la vez que inquietante.

El segundo vídeo es un viaje desde nuestro planeta hasta la estrella más grande conocida, apreciareis lo pequeña que es nuestro Sol en comparación de esa estrella, es un viaje impresionante que nos hará ver lo pequeños que somos en el Universo.

Los planetas a la distancia de la Luna:

La comparación del tamaño del Sol con otras estrellas:

¿Caben todos los planetas del sistema solar entre la Tierra y la Luna?

¿Pueden caber en teoría los planetas del sistema solar entre la Tierra y la Luna? La pregunta se la hizo hace unos años el astrónomo Phil Plait, y la solución que obtuvo tras unos sencillos cálculos es que caben perfectamente y sin problema entre nuestro planeta y nuestro satélite natural. Este calculo y la imaginación con imágenes que conlleva, nos puede ayudar a hacernos una idea del tamaño que tienen estos planetas.Anuncios

Para ello y para demostrarlo vamos a calcularlo nosotros mismos. En primer lugar tenemos que considerar la distancia media entre la Tierra y la Luna cuando estas dos están más alejadas, esta distancia es aproximadamente unos 398.000 km.

En esa distancia nos tienen que caber todos los demás planetas, para comprobarlo vamos a sumar los diámetros ecuatoriales medios de MercurioVenusMarteJúpiterSaturnoUrano y Neptuno para ver sí nos caben dentro de esa distancia. Veamos los datos:

Planeta; Diámetro (km)

Mercurio; 4.879

Venus; 12.104

Marte; 6.779

Júpiter; 139.820

Saturno; 116.460

Urano; 50.724

Neptuno; 49.244

Suma total: 380.010 km

Por tanto caben perfectamente entre la distancia más alejada media que hay entre la Tierra y la Luna ya que la suma es menor de 398.000 km.Anuncios

Dato muy curioso e interesante, sobre todo la imagen anterior que nos hace ver la dimensión de estos planetas, por tanto en teoría caben y pero en la práctica no se podrían colocar, salvo un cataclismo global del sistema solar que provocara migraciones masivas y choques muy rápidos de objetos, pero durarían milésimas de segundo ya que se destruirían.

También tienen otros datos curiosos de los que ya hemos hablado en la página, os dejamos una serie de enlaces muy interesantes para aprender un poco más sobre los planetas del sistema solar:

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La sonda Solar Orbiter en su primer acercamiento al Sol

La sonda de exploración del Sol de la ESA Solar Orbiter realizó su primer acercamiento a la nuestra estrella el pasado 15 de junio, llegando a la no desdeñable distancia de 77 millones de kilómetros de su superficie, aproximadamente la mitad de la distancia entre el Sol y la Tierra que está en unos 149 millones de km.
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Tras este tremendo acercamiento los científicos de la misión probarán los diez instrumentos científicos de la nave espacial, incluidos los seis telescopios de a bordo, que obtendrán imágenes de primer plano del Sol al unísono. Las imágenes serán las más cercanas del Sol jamás capturadas.


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El objetivo principal de estas primeras observaciones es demostrar que los telescopios del Orbitador Solar están listos para futuras observaciones científicas.
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Durante la fase científica principal que sigue, la nave espacial se acercará a 42 millones de kilómetros a la superficie del Sol, que está más cerca que el planeta Mercurio. La nave espacial alcanzará su próximo perihelio a principios de 2021. Durante el primer acercamiento de la fase científica principal, a principios de 2022, se acercará a 48 millones de kilómetros.
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Solar Orbiter abordará grandes preguntas en la ciencia del Sistema Solar para ayudarnos a comprender cómo nuestra estrella crea y controla la burbuja gigante de plasma que rodea todo el Sistema Solar e influye en los planetas dentro de él. Sus principales objetivos también son estudiar el Sol de cerca, tomar imágenes de alta resolución de los polos del Sol por primera vez y comprender la conexión Sol-Tierra.

Tenemos a nuestra disposición para los más curiosos una herramienta interactiva llamada’ Dónde está el Orbitador Solar ‘ donde te permite explorar la trayectoria de la misión, incluidos los sobrevuelos de asistencia por gravedad y seguir la posición de la nave espacial todos los días de su viaje: https://solarorbiter.esac.esa.int/where/

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