Cuatro Sesiones de AstronomíaCuatro Sesiones de Astronomía

2. El movimiento planetario y el sistema solar

Alberto Carramiñana Alonso

Liceo Ibero Mexicano, 12 agosto 2002

Tycho Brahe

• El modelo de Copérnico provee una explicación cualitativa del movimiento planetario (por ej., movimientos retrógrados).

• Tycho Brahe midió las posiciones de los planetas visibles con precisiones de 4´, mostrando que el modelo de Copérnico no es exacto.

Las leyes de Kepler

• Basado en las mediciones de Tycho, Kepler enunció las tres leyes del movimiento planetario:– Los planetas describen elipses con el

Sol en uno de los focos.

– El radio vector del Sol al planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.

– El cuadrado del periodo es proporcional al cubo del semieje mayor: P² = a³, con P en años y a en unidades astronómicas.

Las órbitas de los planetas

Planeta Distancia (UA)

Eccentricidad Periodo (años)

Inclinación (grados)

Mercurio 0.387 0.206 0.241 7.0

Venus 0.732 0.007 0.615 3.4

Tierra 1.000 0.017 1.000 0.0

Marte 1.524 0.093 1.881 1.8

Júpiter 5.203 0.048 11.862 1.3

Saturno 9.539 0.056 29.458 2.5

Urano 19.191 0.046 84.014 0.8

Neptuno 30.061 0.010 164.79 1.8

Plutón 39.529 0.248 248.54 17.1

La elipse de la órbita

terrestre

La órbita terrestre

• Semieje mayor = 1 unidad astronómica = 149 597 870 km = 499 segundos luz.

• Eccentricidad: e = 0.0167 la Tierra recibe 6.9% mas de radiación solar en perihelio que en afelio.

• Próximo perihelio el 4 enero del 2003.• Las estaciones no se deben a la órbita elíptica.

El problema de dos cuerpos

• Las leyes de Kepler se deducen directamente de las leyes de Newton:

• La tercera ley de Kepler queda como: P² = a³/M , siendo M la masa central. Se cumple para los satélites planetarios.

• Esto no considera las perturbaciones debidas a “terceros”.

GMm F = m a = ——— r

r2

Problema de dos

cuerpos resulta en

órbitas cónicas

Los miembros del sistema solar

• El Sol.• Los planetas jovianos.• Los planetas terrestres.• Satélites planetarios: mayores y menores.• El cinturón de asteroides.• El cinturón de Kuiper.• Meteoritos y polvo.• Cometas.

El Sol

• La estrella del sistema solar.

• Contiene el 99.9% de la masa del sistema solar (73% hidrógeno, 25% helio, 2% otros).

• Edad estimada en 4500 millones de años.

Los planetas jovianos

• Contienen el 99.5% de la masa de los planetas.

• Júpiter y Saturno tienen una composición química similar a la del Sol (H + He).

• Urano y Neptuno tienen una mayor abundancia de hielos (metano CH4).

• Poseen anillos y numerosos satélites.

Los planetas terrestres

• Sólidos, pequeños y densos.• Interiores a la órbita de Júpiter.• La rotación de Mercurio y Venus está afectada por

el Sol (fuerza de marea).• Mercurio carece de atmósfera.• Venus es similar en tamaño a la Tierra pero

distinto en cuanto a su atmósfera (efecto de invernadero) y rotación retrógrada.

• La Tierra: habitable y habitado. Posee la Luna.• Marte tiene una atmósfera delgada. Phobos y

Deimos: probablemente asteroides capturados.

Lunas

• Lunas de planetas jovianos: mundos aparte.

• Mayores: Io, Europa, Ganímedes, Callisto, Titán, Tritón, la luna (único en un planeta terrestre).

• Menores: asteroides capturados.

Asteroides y meteoritos

• Empezando con Ceres en 1801.

• Masa total menor a 0.0005M.

• Situados en “órbitas resonantes” familias de asteroides (Apollo y Atenas cruzan la órbita terrestre).

• Los meteoritos son demasiado pequeños para ser identificados y tener nombre.

Familias de Asteroides

Plutón y el cinturón de Kuiper

• Plutón: el planeta mas pequeño (menor que la luna), órbita eccéntrica e inclinada. Descubrimiento casi fortuito.

• El cinturón de Kuiper contiene objetos pequeños formados de hielos extendiendo desde Neptuno (30 UA) hasta 100 o 150 UA: Quironte, Pholus, Chariklo, Varuna.

• Plutón - Caronte son considerados hoy en día los mayores objetos de cinturón de Kuiper.

Cometas

• Aunque notorios, son pequeños.

• Dos tipos de orbitas:– cometas de periodo corto (menos de 200 años):

elípticas eccentricas.– cometas periodo largo (100 mil a un millón de

años): casi parabólicas o hiperbólicas.

• Cometas de periodo largo originados en la nube de Oort, a mas de 3000 UA.

Vista del Hyakutake

Gráficos_planetas.pptGráficos_planetas.ppt