Sistema Solar

Es común que al mirar el cielo cualquiera de nosotros se formule preguntas sobre lo que ve: ¿cuántos astros hay?, ¿qué tan lejos están?, ¿lo que vemos en las noches son sólo estrellas o también se ven planetas?, ¿algunos de ellos tienen relación con nosotros? Tales cuestionamientos pueden ser sencillos de responder pero requieren de conocimientos geográficos para hacerlo.

El Sistema Solar al que pertenecemos es una gran familia. En ella el Sol es la estrella que da origen a todos los integrantes. Las relaciones en el sistema son tan estrechas que el mínimo cambio en uno de sus miembros impacta a los demás.

Como ya sabes, el Sistema Solar está constituido por planetas, satélites, asteroides, cometas, polvo y gas cósmico. El relieve, el agua, los climas de la Tierra y hasta nosotros mismos estamos formados por polvo de estrellas; cada uno de los fenómenos físicos, biológicos y humanos son parte del cosmos.

El Sol y sus características

Nuestro planeta está lleno de vida y toda ella tiene un origen común. Hacia donde dirijas tu mirada y desde el extremo más al norte hasta el más al sur, todo, absolutamente todo, nació del Sol. Sí, de ese astro honrado como rey y considerado por muchas culturas como un dios.

El Sol es el astro fundamental del Sistema Solar. Funciona como un gran reactor termonuclear que a través de la fusión de los átomos que componen su materia genera toda la energía que se dispersa hasta los confines del sistema.

El Sol está a la mitad de su vida. Las estrellas como él viven 10 000 millones de años. Nacen de la primera explosión termonuclear; su color es rojo y su brillo bajo. Conforme pasa el tiempo disminuyen su tamaño, cambian de color y van aumentando su temperatura, tanto al interior como en la superficie.

El astro rey está compuesto por 70% de hidrógeno, 29% de helio y 1% de otros 20 elementos químicos. En la actualidad es de color amarillo, pero conforme vaya acercándose su fin, aproximadamente en 4 500 millones de años, el hidrógeno se habrá agotado y el helio empezará a fusionarse, los gases solares se expandirán y el Sol se convertirá en una gigante roja, será tan grande que su atmósfera llegará hasta la Tierra.

Después de unos miles de años más, el Sol fusionará el carbono en su núcleo y será inestable. Finalmente su atmósfera se separará y viajará por el espacio. Es entonces que su núcleo quedará expuesto, convirtiéndose en una enana blanca, lo
que significa que será una estrella muy pequeña, brillante, sumamente caliente e inestable. La enana blanca se enfriará y terminará como una enana negra, su cuerpo será frío y denso y no tendrá luz propia.

El estado físico del Sol es de alto contenido energético. Se localiza a 150 millones de kilómetros de la Tierra y la luz que irradia tarda en llegar a nosotros 8.3 minutos.

El Sol se compone de dos partes: una no visible y una visible. Su núcleo tiene una temperatura cercana a 15 000 000 *C, resultado de la fusión de dos moléculas de hidrógeno a una de helio, es decir, la fusión radica en la unión de dos moléculas de
hidrógeno para transformarse en una molécula de helio, que es el siguiente elemento más ligero de la tabla periódica.

Dicho de otra forma, las moléculas no explotan, sino que se juntan para crear una más compleja, en este caso el helio; este proceso se conoce astronómicamente como doblar la materia; el helio, a su vez, se convertirá en carbono y así las estrellas
van creando, a través de la fusión, elementos cada vez más complejos y pesados. La energía que es liberada en los procesos de fusión genera calor, y en el caso del helio, esta energía se libera en forma de rayos gama, los cuales se dirigen desde dentro del Sol en todas direcciones y se dispersan en las capas internas hasta llegar a la superficie del mismo.

El Sol no es transparente, por lo que los astrónomos definen su condición como de opacidad. Debido a que ésta es muy elevada, la radiación continúa hasta la zona denominada convectiva, en donde la materia de las capas calientes va hacia el
exterior y las capas frías viajan al interior.

En la parte visible de esta estrella están la fotosfera, la cromosfera y la corona.

La fotosfera es la capa que observamos a simple vista; es parte de la atmósfera y es muy delgada. Tiene aproximadamente 400 km de espesor. Cuando la energía sale de esta capa viaja libremente a través de todo el Sistema Solar.

Cada 11 años en la fotosfera aparecen manchas solares asociadas al campo magnético del Sol; son zonas de menor temperatura que el gas circundante y por ello se observan de color más oscuro. Las manchas solares se presentan en grupo y pueden alcanzar dimensiones mayores al tamaño de la Tierra.

En la fotosfera se almacena la energía que provoca las erupciones solares, explosiones que producen una expulsión violenta de partículas cargadas eléctricamente que viajan a una velocidad de entre 1000 y 2000 kilómetros por segundo y que en
ocasiones llegan a la Tierra, esto es conocido como tormenta solar. Cuando hay más manchas solares hay más erupciones solares. Sin embargo, no se han podido pronosticar, lo más que se ha logrado es observarlas de dos a tres días antes de
que las partículas lleguen a la Tierra; tampoco se sabe si en todos los casos afectan a las comunicaciones creando interferencia.

La cromosfera llega a medir hasta 10 000 km de espesor. Como su nombre lo dice, es la capa que le da el color al Sol; es densa y está compuesta de hidrógeno. Sólo es observable durante los eclipses totales de Sol. Es más caliente que la fotosfera
y 10 000 veces más brillante que la corona. De ella emanan unas prominencias de gas caliente conocidas como espículas o protuberancias, que son como arcos de fuego constituidos de hidrógeno.

La corona tiene gran dimensión. Es la capa más exterior del Sol, es muy tenue y es visible a simple vista durante los eclipses totales de Sol, cuando la Luna tapa todo el disco solar.

La corona se encuentra en continua expansión y es lo que constituye el viento solar, que no es otra cosa sino el flujo de plasma que pasa por la Tierra a una velocidad aproximada de 400 km/s y que llega hasta los confines del Sistema Solar.

Influencia e importancia del Sol para la Tierra

El Sol y las relaciones que genera con los planetas son vitales para todo el Sistema Solar, pero en especial para la Tierra, pues sin él no tendría vida; su influencia se traduce más específicamente en:

• La fotosíntesis, indispensable para el intercambio de bióxido de carbono por oxígeno, además del crecimiento de las plantas.
• Las temperaturas en todo el planeta.
• La diferencia entre los ecosistemas.
• El origen de los vientos y las precipitaciones, posibilitando el ciclo del agua.
• El desarrollo de actividades como la agricultura, ganadería y pesca, entre otras.
• En combinación con la inclinación del eje terrestre da lugar a las estaciones del año.
• El cálculo del tiempo a través de su posición.
• Las mareas, que son indispensables para los ecosistemas marinos y terrestres tal y como los conocemos.
• Las migraciones de muchos animales, que dependen de las estaciones del año o de las sequías o de las temporadas de lluvia.
• Los ciclos de siembra y cosechas a través de las estaciones del año.
• La utilización en diferentes formas de la energía solar, como las celdas solares.

Como puedes ver, no existe ningún tipo de actividad relacionada con la vida que no esté regida por el Sol.

La posición de la Tierra y la importancia de su ubicación en el Sistema Solar

Como recordarás, iniciamos el estudio de las relaciones astronómicas de la Tierra explicando su ubicación en el Sistema Solar. Hacerlo no fue accidental, en realidad es la posición de la Tierra con relación al sistema la que posibilita entenderlas.

El lugar que ocupa nuestro planeta permite la generación de las condiciones propicias para la vida. Si la Tierra se encontrara en una posición más cercana al Sol, como Mercurio o Venus, experimentaría temperaturas tan elevadas que la atmósfera no tendría la composición actual; es más, probablemente sufriríamos de un efecto invernadero como Venus, con temperaturas superiores a 400 ”C. Por el contrario, si nuestro planeta estuviera más lejos del Sol, su temperatura sería tan baja que tendría anillos congelados, como los que presentan los planetas gigantes del sistema. Por otro lado, la variación de la incidencia y fuerza de los rayos solares al contacto con nuestro planeta no permitirían la presencia permanente de agua en estado líquido.

La posición de la Tierra en el Sistema Solar también permite su capacidad de homeostasis, o reposición al impacto de los meteoritos y cambios climáticos en un tiempo relativamente breve.

La relación con el viento solar también sería distinta. No sólo no veríamos auroras boreales y australes, sino que las comunicaciones por vía de satélites espaciales probablemente guardarían otro orden. El campo magnético de la Tierra tampoco desviaría el polvo solar de igual manera.

La atmósfera de la Tierra no podría evitar la filtración de rayos ultravioleta, porque la capa de ozono no se habría formado.

Como te habrás dado cuenta, las relaciones que guardan los componentes del Sistema Solar son tantas y tan complejas, que cualquier modificación en su orden provocaría cambios significativos, incluso terminar con el equilibrio que guardan las
partes. Desde la roca más pequeña en el espacio hasta el Sol, todo está sujeto a fuerzas gravitacionales y con ese orden y esas fuerzas se mantiene.

Para comprender las condiciones astronómicas también hay que entender cómo es la relación que guarda la Tierra con la Luna, su satélite.

Luna: movimientos y efectos sobre la Tierra

Según la teoría del gran impacto o Big Splash, la Luna se formó a partir de la colisión entre un protoplaneta (un planeta que no logró formarse) y la Tierra, cuando ésta era muy joven (Hartmann y Davis, 1975).

Pues bien, al igual que la Tierra, se estima que la Luna tiene 4 500 millones de años; 500 años menos que el Sol. Su diámetro es de aproximadamente 3 476 km, casi una cuarta parte del total de la Tierra; en cuanto a su masa, es 81 veces menor
que nuestro planeta y su gravedad superficial equivale a una sexta parte de la de la Tierra.

La Luna es un cuerpo celeste sin luz propia, sin embargo, refleja la luz del Sol; tiene una distancia media de 384 403 km en su órbita elíptica alrededor de la Tierra y su velocidad media es de 3 700 km/h.

La Luna gira sobre su propio eje en 27 días, 7 horas y 43 minutos, lo que significa que con su movimiento de rotación genera un día lunar. También gira alrededor de la Tierra en 29 días, 12 horas y 44 minutos, y con su movimiento de traslación origina un mes lunar.

Como ambos movimientos duran casi el mismo tiempo, desde la Tierra sólo se puede ver una cara de la Luna, la otra se conoce por las fotografías espaciales tomadas en misiones y por las sondas que han mandado al espacio para su estudio.

Según las posiciones de la Luna, la Tierra y el Sol, la primera muestra iluminada una mayor o menor porción de su cara visible. Las fases de la Luna son, por lo tanto, producto del movimiento de su traslación alrededor de la Tierra y determinan el comportamiento de las mareas en los océanos.

La Luna presenta cuatro fases, entre cada una transcurren siete días: Luna nueva, cuarto creciente, Luna llena y cuarto menguante.

Si observas el siguiente esquema de las fases de la Luna encontrarás que en sus posiciones: nueva y llena, ésta se encuentra en línea recta con relación al Sol y la Tierra, por tal motivo las fuerzas gravitacionales de la Luna y el Sol se suman dan-
do origen a las mareas vivas, que son las de mayor desplazamiento de agua, con mareas más altas.

En cambio, cuando la Luna se encuentra en cuarto creciente y cuarto menguante, la Tierra, la Luna y el Sol forman un ángulo de 90° y las fuerzas gravitacionales quedan divididas, por lo que las mareas serán mareas muertas, es decir, son menos elevadas.

Pero, ¿qué pasaría si la Tierra no tuviera a la Luna?

• El agua no correría, estaría estancada, y no tendría la transparencia ni el olor que tiene, resultado de la falta de circulación de la misma.
• La luz de la Luna es básica para la cosecha en muchas comunidades rurales, y es un factor estratégico para el avance de las tropas en las contiendas bélicas.
• La Tierra giraría más aprisa, lo que significaría que los días serían más cortos, por lo que las temperaturas serían más bajas.
• Si la Tierra girara más rápido, habría menos horas de luz, lo cual afectaría los ecosistemas.
• Los vientos serían huracanados de manera casi permanente.

La relación Sol-Tierra-Luna

La relación entre el Sol, la Luna y la Tierra, además de generarse por sus movimientos, lo hace por sus posiciones astronómicas. Por éstas se provocan los eclipses © bloqueo de la luz procedente de un cuerpo por otro. Existen eclipses solares y lunares. Para que éstos se produzcan, los tres cuerpos (Sol, Luna y Tierra) tienen que estar alineados. Ello no significa que estén en lineal recta, sino que estén en una posición tal como para poder ocultar la luz uno del otro.

Son mas frecuentes los eclipses de Luna que los de Sol, pues este astro es mas pequeño y la Tierra puede hacerle sombra con mayor facilidad que la Luna al Sol.

Los eclipses han sido tan impactantes para las diferentes culturas del mundo que han dado lugar a diversas creencias tradicionales, sobre todo en el ámbito rural. Así, no es poco común asociar su presencia con problemas de salud o malformaciones genéticas e incluso problemas con las cosechas.

El eclipse de Sol sucede cuando éste, la Luna y la Tierra están alineados de tal forma que el cono de sombra de la Luna impide ver la luz del Sol. Como comprenderás, la Luna es el mas pequeño de los tres astros y sólo puede eclipsar un área mínima, de forma que el eclipse Únicamente se puede ver en una zona de la Tierra. Este tipo de eclipses se presentan cuando hay Luna nueva y pueden ser.

El Planeta Tierra

Ya has estudiado cómo se condicionan las relaciones astronómicas por la ubicación de la Tierra en el Sistema Solar y por la relación de ésta con el Sol y la Luna, pero ¿sabes cómo se generan las relaciones astronómicas por la forma y los movimientos propios de nuestro planeta? Continuemos.

Si tuviésemos que describir de forma breve a nuestro planeta, lo primero que vendría a la mente son los siguientes datos:

La forma de la Tierra

Como ya sabes, la Tierra no es perfectamente redonda sino geoide, pues es más ancha en el ecuador y achatada en los polos.

Los científicos explican que la forma geoide del planeta es producto de su proceso de formación. Como ya hemos explicado, la Tierra tuvo su origen en material proveniente del Sol, y lo hizo en un momento en que éste colisionó y desprendió materiales incandescentes. Dicho material empezó a girar, y como aún no se había enfriado y solidificado, obtuvo su configuración externa.

La idea de la redondez de la Tierra no es nueva. Las civilizaciones antiguas, como la babilónica, representaban al planeta como un gran disco. Posteriormente Aristóteles (384-322aC) – con base en sus observaciones de la sombra circular proyectada en los eclipses lunares y los cálculos aritméticos de Eratóstenes – obtuvo cálculos muy cercanos de la circunferencia ecuatorial.

Más tarde, en el siglo XVII, Isaac Newton planteó la idea de la forma “geoide”, incluyendo experimentos que daban una idea aproximada de ello. A principios del siglo XIX, el matemático alemán Johann Benedict Listing introdujo el término “geoide”,
qué ahora se usa de manera general para definir la forma de la Tierra.

Las pruebas de la redondez de la Tierra son las siguientes:

• La curvatura de los horizontes: cuando un barco se aleja de la costa, primero desaparece el casco y después las chimeneas debido a esa curvatura.
• Los viajes alrededor del mundo, que siguiendo una misma dirección arriban al puerto de salida; viajes mejor conocidos como de circunnavegación.
• La sombra que se observa de la Tierra durante los eclipses lunares.
• Por la comparación con el resto de los planetas del Sistema Solar.
• La llegada de los rayos solares, que marcan diferentes temperaturas e iluminación en distintas zonas del planeta.
• Ya en los años recientes, por las nuevas tecnologías y la posibilidad de las fotografías tomadas desde el espacio por naves, sondas satélites artificiales y la estación espacial.

El movimiento de rotación

Lo que conocemos como movimiento de rotación es el que realiza la Tierra al girar sobre su propio eje, como cuando giraste tú sobre tus pies. La primera y más importante consecuencia del movimiento de rotación es el día y la noche; como la Tierra
se mueve con una dirección Oeste-Este, se ha establecido como el primer lugar en tocar los rayos del Sol el continente asiático, es decir, el día inicia en el hemisferio oriental, mientras que en el hemisferio occidental (América) es de noche. La Tierra
continúa su movimiento llegando al continente americano para ser de día y va dejando a Asia de noche.

Cuando la Tierra completa un giro de 360º se denomina día sideral, que dura 23 horas y 56 minutos. Cuando gira 4º más para colocar el mismo lugar frente al Sol se le conoce como día solar y su duración es de 24 horas. El día civil, que dura también
24 horas, es el usado en todo el mundo. ¿Ya viste por qué no existen “días de 48 horas”, como dicen que quisieran en ocasiones algunas personas?

Otras consecuencias del movimiento de rotación son:

• La forma achatada de la Tierra, ya que las fuerzas centrífugas generadas por dicho movimiento originaron la forma geoide.
• La desviación de los cuerpos en su caída libre, es decir, un cuerpo que cae de una altura considerable se desviará a la derecha.
• La desviación de las corrientes marinas y los vientos, hacia la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur, debido a la “fuerza o efecto de Coriolis”, que un observador aprecia sobre cualquier cuerpo que se mueve con respecto a él, y que se traduce en una desviación lateral de su trayectoria.
• El movimiento aparente de los astros que se mueven de Este a Oeste, cuando en realidad la Tierra gira de Oeste a Este.
• La diferencia de horas según la longitud en donde se encuentre el lugar, como veremos ahora al estudiar los husos horarios.

Husos horarios

Los husos horarios son el resultado de un convenio internacional, mediante el cual se acuerda dividir a la Tierra en 24 franjas imaginarias, que son el resultado de dividir los 360º de la circunferencia generada por el día entre 24 horas, por lo que
entonces cada uso horario tiene, en general, 15º.

Cada huso horario comprende los lugares incluidos entre cada franja de 15º limitados por los meridianos correspondientes. Todos los lugares situados en un mismo huso horario tienen la misma hora.

El huso horario toma el número del meridiano que lo cruza en medio, por ejemplo, 15º, 30º, 45º, y así sucesivamente hasta llegar al de 180º. Se ha fijado como referencia de la hora oficial aquella correspondiente al meridiano de Greenwich (0°) y la fecha cambia en el antimeridiano de 180º, conocido como la Línea Internacional de Cambio de Fecha. Ésta es una línea imaginaria que pasa por el océano Pacífico, que evita tocar cualquier porción de tierra firme para no tener dos fechas diferentes en la misma superficie.

Hay países que ajustaron los husos horarios que les correspondían con la regla de adoptar el más cercano al real, así como también la de cambiar el horario con base en las estaciones de verano e invierno, con la finalidad de ahorrar energía eléctrica y aprovechar la luz del Sol.

En México se tienen cuatro husos horarios.

• 90º, conocido como hora Centro: abarca toda la República Mexicana, excepto los estados del Noroeste y al sureste el territorio del estado de Quintana Roo.
• 105º, u hora de la Montaña: uso que le corresponde a Baja California Sur, Sonora, Sinaloa, Chihuahua, Nayarit y las Islas del Archipiélago de Revillagigedo (Colima), excepto la Isla Clarión.

• 120°, llamo hora del Pacífico: es el huso horario que utiliza el estado de Baja California y la isla Clarión (Archipiélago de Revillagigedo) como horario de invierno de octubre a abril.
• El 31 de enero de 2015 se publicó en el Diario Oficial de la Federación la aplicación del huso horario de los 75º, conocido como hora del sureste, con el cual el estado de Quintana Roo puede aprovechar las horas de luz a su favor.

El movimiento de traslación

Además de moverse sobre su propio eje, la Tierra lo hace alrededor del Sol, impulsada por la gravitación en una órbita elíptica de 930 millones de kilómetros. Viaja a una velocidad aproximada de 29.5 km/s o 2 544 000 km/día. ¿Te das cuenta que la velocidad es tal que vuelve a dicho movimiento imperceptible para el ser humano? Al igual que el de rotación, el de traslación genera efectos que influyen en nuestra vida, como las estaciones del año. Pero vayamos más despacio.

El movimiento de traslación dura 365 días, 5 horas y 48 minutos. Se ha convenido que inicia el 21 de marzo, dando lugar al «año sideral», del cual se deriva el año civil, aquel que usamos de manera convencional y cuya duración es de 365 días y comienza el 1 de enero.

El tiempo real del movimiento de traslación tiene una diferencia de 5 horas y 48 minutos que se toman en cuenta cada cuatro años, en que se aumenta un día al mes de febrero, y por lo tanto, en lugar de 28, tiene 29 días, en lo que se conoce como
año bisiesto.

Las consecuencias del movimiento de traslación son varias, y son estudiadas por las leyes de Kepler.

Como las órbitas de los planetas son elípticas, el Sol ocupa uno de los focos de la misma, por tal motivo en la Tierra existen dos momentos opuestos en su trayectoria, según se puede ver en la figura anterior.

La primera ley de Kepler expone que los planetas giran alrededor del Sol formando una figura geométrica llamada elipse, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol. El momento en que los planetas se encuentran más cerca del Sol se conoce como
“perihelio” y cuando se ubican más lejos del Sol se llama “afelio”. Cuando la Tierra se encuentra más cerca del Sol está en perihelio y cuando está más alejada de él está en afelio.

Las estaciones del año se deben a la inclinación del eje terrestre y a la posición de la Tierra en la órbita en la que viaja alrededor del Sol. La entrada a cada una de ellas se da en posiciones y fechas determinadas en la órbita que sigue la Tierra alrededor del Sol. El día en que inician la primavera y el otoño es llamado equinoccio, pues son las únicas fechas en que el día y la noche duran 12 horas.

La palabra equinoccio significa noche igual, y sólo se presenta dos veces al año, cuando da inicio la primavera, el 21 de marzo, y al inicio del otoño, el 23 de septiembre. El resto del año dura más el día o es más larga la noche.

Los solsticios son los días en que inician el verano y el invierno, y pueden presentarse en el transcurso de dos días. Los solsticios ocurren cuando los rayos solares llegan directamente a alguno de los trópicos y dan entrada al verano, el 21 o 22 de
junio, y al invierno, el 21 o 22 de diciembre. En el verano los días son más largos que las noches y en el invierno, por el contrario, el día es más corto que la noche.

Por la inclinación de la Tierra sobre su eje, cuando en el hemisferio norte es primavera en el hemisferio sur es otoño; cuando en el primero es verano en el segundo es invierno y viceversa.

Fuente: Secretaría de Educación Pública. (2015). Geografía. Ciudad de México.