Aurora en Saturno. O.E. Hubble.

 GuíA Astronómica

Gonzalo Duque-Escobar

 

Universidad Nacional de Colombia

Sede Manizales

2002

 

GUÍA Nº 5

EL SISTEMA SOLAR

5.1. SISTEMA SOLAR

 

Compuesto por ocho planetas, dos mil asteroides mayores, unos 100.000 millones de cometas y planetoides estimados en  la nube de Oort, cuya zona más interior es el cinturón de Kiuper, de donde provienen los cometas de corto período y donde se han encontrado los mayores cuerpos transneptunianos, considerados planetas enanos, como Plutón. Además, gas y polvo y decenas de satélites de tamaño importante, donde Júpiter sólo alcanza a tener medio centenar. El Sol se desplaza a 20 km/seg respecto al patrón local de reposo hacia la estrella Vega de la constelación de la Lyra. En su familia, la del Sol, las órbitas de los planetas son casi coplanares; los menos son Mercurio (7°) y Plutón (17°). Las traslaciones planetarias son retrógradas respecto a la Polar y las rotaciones igualmente retrógradas, excepto Venus y Urano.

Mientras los planetas menores o terrestres, están vecinos al Sol, son sólidos, densos, de rotación lenta, con pocos o ningún satélite y de atmósfera poco extensa y poco densa por la menor gravedad, los planetas mayores contrariamente se agrupan hacia el exterior de los anteriores; son más grandes, poco densos (líquido y gas con pequeño núcleo sólido) y presentan una atmósfera extensa; poseen una velocidad de rotación alta y muchos satélites. Plutón por su escasa masa y la consecuente estructura, ha perdido su estatus de planeta de primera categoría, y entra a ser miembro del grupo de planetas enanos. Es notable la excentricidad de su órbita y externa su ubicación respecto del sistema planetario principal.

 

Los satélites se subdividen en regulares e irregulares, según la órbita sea circular o excéntrica, poco o muy inclinado y la rotación y traslación del W al E (retrógrada) o del E al W (directa), respectivamente. Los primeros serían congénitos al planeta; los segundos, probablemente, asteroides capturados; una tercera  posibilidad supone al satélite como producto de una fragmentación planetaria: su origen no se considera ni catastrófico ni evolutivo.

 

Propiedades del sistema planetario    El sistema cósmico formado por el Sol, posee las siguientes propiedades: 

 

El Sol, en el centro del sistema planetario, tiene la mayor parte de la masa (todos los planetas y lunas juntos sólo son 1/700 de la masa solar), las distancias de los planetas al Sol (a excepción de Neptuno y Plutón) siguen la serie de Tius-Bode.

 

Para calcular en UA (Unidades Astronómicas), la distancia entre los miembros del sistema solar, a la serie 0, 3, 6, 12, 24... Boode sumó 4 y dividió por 10, la suma.

 

 

Cuadro 5.1 Ley de Titus-Bode

 

Sol

Mer

Ven

Tie

Mar

Ast

Jup

Sat

Ura

Nep

Plu

Ley de Boode

 

0

4

.4

3

4

.7

6

4

1.0

12

4

1.6

24

4

2.8

48

4

5.2

96

4

10.0

192

4

19.6

384

4

38.8

768

4

77.2

Dist real UA

 

0.39

0.72

1.0

1.52

----

5.2

9.54

19.2

30.1

39.4

 

El Sol, los planetas (excepto Urano) y casi todas las lunas, giran alrededor de su eje en la misma dirección en que los planetas giran en torno al Sol (en sentido anti-horario). Las órbitas casi circulares de los planetas grandes, casi coinciden con el plano ecuatorial del Sol. Los movimientos, en sí, obedecen a las leyes de Kepler.

 

El momento de rotación del Sol es 1/50 del momento angular orbital de los planetas; el momento de rotación de los planetas es mayor que el momento angular orbital de sus lunas (con la única excepción de la luna de la Tierra).

 

La formación del sistema planetario sólo puede ser considerada en el marco de la teoría de la evolución estelar, según la cual, probablemente, se desarrolló a partir de una nube gaseosa giratoria bajo la influencia de un campo magnético, hasta el estado observable en la actualidad, a lo largo de unos 4600 millones de años (la hipótesis nebular y la hipótesis rotacional son sus precursores).

Figura 5.1 El Sistema Planetario: Comparación con los diámetros aparentes en el cielo.

 

5.2. EL SOL

 

5.2.1 Estructura del Sol. Se dará una descripción somera de la estructura solar; más adelante, al ver la estructura de las estrellas, volveremos a lo mismo para describir las regiones del Sol en detalle.

 

El Sol genera la energía en el núcleo; el manto la transmite por convección, radiación y conducción hacia la fotosfera. La fotosfera, con sus manchas solares asociadas a tormentas magnéticas, es la región visible del Sol. La cromosfera con sus protuberancias y fulguraciones, la corona con su temperatura de 106 grados °C y el viento solar, son las regiones restantes de la estructura solar.

 

La zona de convección abarca poco más abajo de la superficie solar hasta unos 130000 km de profundidad, tiene un enorme gradiente de temperatura; en ella el hidrógeno está todavía en estado neutro, mientras que debajo está ionizado.

 

La fotosfera es la capa que se ve a simple vista con un anteojo normal, su espesor es de 400 km. Presenta una granulación observable por medio de telescopios a bordo de globos donde no son afectados por la atmósfera.  La granulación se observa en toda la superficie solar, como bolas de gas más calientes que su entorno, y que debido a su mayor temperatura ascienden rápidamente, se enfrían y vuelven a descender.

 

La cromosfera se encuentra por encima de la fotosfera y se llama así porque en los eclipses de Sol aparece con tonalidad rojiza, su espesor es de 8000 km.

 

5.2.2 El Sol como estrella fija y como cuerpo central.   La constante solar no es tan constante como supone el término.  El Sol está sometido a ciclos de actividad que condicionan el clima de la Tierra.  De otro lado, las características del Sol  y sus proceso internos, son la mejor referencia para el estudio de las estrellas.

 

Cuadro 5.2   El Sol

Radio: 6.9635x1010 cm = 109 veces el terrestre

Superficie: 6.0936x1022cm2 = 11880 veces la terrestre

Volumen: 1.4144x1033 cm3 = 1.306x106 veces el terrestre

Masa: 1.993x1033g =  332.270 veces la terrestre

Aceleración de la gravedad en la superficie:

2.74x104 cm/seg2 = 27.9 veces la terrestre

Velocidad de rotación en el ecuador: 2.00 km/seg

Densidad media: 1.409 g/cm3 = 0.25 veces la terrestre

Producción energética: 3.98x1033 erg/seg

Diámetro solar medio aparente: 31'59"

Inclinación del ecuador solar respecto de la eclíptica: 7° 15'

Constante solar: 2.00 cal/cm2 min  

Potencia de la radiación solar sobre toda la superficie terrestre:

1.78x1024 erg/seg = 1.78x1014 kw

Paralaje solar: 8.79"

Tipo espectral: G 2

Magnitud absoluta: +4.73

Magnitud aparente: -26.84

Distancia media Sol-Tierra: 1.496x1013 cm

Distancia mínima (perihelio): 1.4688x1013 cm

Distancia máxima (afelio): 1.5189x1013 cm

Fuentes: Diccionario Rioduero "Física del Espacio", 1978. Enciclopedia Científica Salvat. "El Universo Desbocado".

5.2.3 Composición del Sol por capas                              

Cuadro 5.3  Composición del Sol por capas

Composición del Sol por capas

 

 

Distancia del centro

Presión atmósferas

Temperatura oC Millones

Densidad g/cm

100 km

R

Interior del Sol

Generación de energía. Transporte de energía al exterior por corrientes de radiación. Capas estables

0

0

221000 x 106

14,6

134

28

0,04

200000 x 106

14,2

121

70

0,1

135000 x 106

12,6

85,5

139

0,2

45900 x 106

9,35

36,4

209

0,3

11600 x  106

6,65

12,9

279

0,4

2670 x 106

4,74

4,13

348

0,5

605 x 106

3,42

1,30

418

0,6

137 x 106

2,49

0,405

488

0,7

30 x 106

1,8

0,124

556

0,8

6,11 x 106

1,28

0,035

 

Transporte de energía por corrientes de convección. Capas inestables

585

0,84

3,01 x 106

1,04

2 x 10-2

627

0,9

0,78 x 106

0,605

9 x 10-3

682

0,98

0,011 x 106

0,111

8 x 10-4

*

Fotosfera

Capa de la que proviene la radiación visible, manchas visibles, antorchas y granulaciones

 

500 km de grosor de la capa

0,22

9000

5 x 10-7

0,08

5800

2 x 10-7

0,006

4300

3 x 10-8

Borde del Sol

Borde del disco solar luminoso

696

1

0,006

4300

3 x 10-8

Cromosfera

Capa fina de tonalidad rojiza en eclipses de Sol; en ella filamentos y erupciones

698

1,003

 

5000

1 x 10-11

700

1,006

 

5000