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El Sistema Solar es una parte de la galaxia Vía Láctea dentro del Universo; está formado por el Sol, el conjunto de cuerpos que orbitan a su alrededor y el espacio interplanetario comprendido entre ellos. En la actualidad se conocen también más de una decena de sistemas planetarios orbitando otras estrellas, y más de un centenar de estrellas en las que se ha detectado la presencia de al menos un planeta.

       Sistema Solar (esquema)

1. Características generales

Los planetas, la mayoría de los satélites y todos los asteroides orbitan alrededor del Sol en la misma dirección siguiendo órbitas elípticas en dirección antihoraria si se observa desde encima del polo norte del Sol. El plano aproximado en el que giran todos estos cuerpos se denomina eclíptica. Algunos objetos orbitan con un grado de inclinación especialmente elevado, como Plutón con una inclinación con respecto al eje de la eclíptica de 18º, así como una parte importante de los objetos del cinturón de Kuiper. Según sus características, y avanzando del interior al exterior, los cuerpos que forman el Sistema Solar se clasifican en:
  • Sol, una estrella de tipo espectral G2 que contiene más del 99% de la masa del sistema.
  • Planetas. Divididos en planetas interiores, también llamados terrestres o telúricos, y planetas exteriores o gigantes. Entre estos últimos Júpiter y Saturno se denominan gigantes gaseosos mientras que Urano y Neptuno suelen nombrarse como gigantes helados. Todos los planetas gigantes tienen a su alrededor anillos.
  • Planetas enanos. Esta nueva categoría inferior a planeta la creó la Unión Astronómica Internacional en agosto de 2006. Se trata de cuerpos cuya masa les permite tener forma esférica, pero no es la suficiente para haber atraído o expulsado a todos los cuerpos a su alrededor. Cuerpos como el antiguo planeta Plutón, Ceres o (136199) Eris (Xena) están dentro de esta categoría.
  • Satélites. Cuerpos mayores orbitando los planetas, algunos de gran tamaño, como Ganímedes, en Júpiter o Titán, en Saturno.
  • Asteroides. Cuerpos menores concentrados mayoritariamente en el cinturón de asteroides entre las órbitas de Marte y Júpiter. Su escasa masa no les permite tener forma regular.
  • Objetos del cinturón de Kuiper. Objetos helados exteriores en órbitas estables, los mayores de los cuales serían Sedna y Quaoar.
  • Cometas. Objetos helados pequeños provenientes de la Nube de Oort.

El espacio interplanetario en torno al Sol contiene material disperso proveniente de la evaporación de cometas y del escape de material proveniente de los diferentes cuerpos masivos. El polvo interplanetario (especie de polvo interestelar) está compuesto de partículas microscópicas sólidas. El gas interplanetario es un tenue flujo de gas y partículas cargadas formando un plasma que es expulsado por el Sol en el viento solar. El límite exterior del Sistema Solar se define a través de la región de interacción entre el viento solar y el medio interestelar originado de la interacción con otras estrellas. La región de interacción entre ambos vientos se denomina heliopausa y determina los límites de influencia del Sol. La heliopausa puede encontrarse a unas 100 UA (15.000 millones de kilómetros del Sol).

Los diferentes sistemas planetarios observados alrededor de otras estrellas parecen marcadamente diferentes al Sistema Solar, si bien existen problemas observacionales para detectar la presencia de planetas de baja masa en otras estrellas. Por lo tanto, no parece posible determinar hasta qué punto el Sistema Solar es característico o atípico entre los sistemas planetarios del Universo.

1.1. Estructura del Sistema Solar

Las órbitas de los planetas mayores se encuentran ordenadas a distancias del Sol crecientes de modo que la distancia de cada planeta es aproximadamente el doble que la del planeta inmediatamente anterior. Esta relación viene expresada matemáticamente a través de la ley de Titius-Bode, una fórmula que resume la posición de los semiejes mayores de los planetas en Unidades Astronómicas. En su forma más simple se escribe:

a = 0,4 + 0,3 * k,

donde k = 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128.

En esta formulación la órbita de Mercurio se corresponde con (k=0) y semieje mayor 0,4 UA, y la órbita de Marte (k=4) se encuentra en 1,6 UA. En realidad las órbitas se encuentran en 0,38 y 1,52 UA. Ceres, el mayor asteroide, se encuentra en la posición k=8. Esta ley no ajusta todos los planetas (Neptuno está mucho más cerca de lo que se predice por esta ley). Por el momento no hay ninguna explicación de la ley de Titius-Bode y muchos científicos consideran que se trata tan solo de una coincidencia.


2. Objetos principales del Sistema Solar


    Sistema Solar (artstico)   Planetas - tamao comparado
2.1 Estrella central
  •   Sol
2.2. Planetas

Características principales de los planetas del Sistema Solar:

PLANETA Diámetro ecuatorial Masa Radio orbital (UA) Periodo orbital (años) Periodo de rotación (días) Satélites naturales
MERCURIO 0,382 0,06 0,38 0,241 58,6 ninguno
VENUS 0,949 0,82 0,72 0,615 -243 ninguno
TIERRA* 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1
MARTE 0,53 0,11 1,52 1,88 1,03 2
JÚPITER 11,2 318 5,20 11,86 0,414 63
SATURNO 9,41 95 9,54 29,46 0,426 49
URANO 3,98 14,6 19,22 84,01 0,718 27
NEPTUNO 3,81 17,2 30,06 164,79 0,671 13

* Se ha tomado la Tierra como unidad de medida. Los valores absolutos para nuestro planeta son:
  • Diámetro ecuatorial : 12.756,28 kilómetros.
  • Masa: 5,974 × 10^24 kilogramos.
  • Radio orbital: 149,600 millones de kilómetros.

2.3 Cuerpos menores
  • Cinturón de asteroides (y junto a ellos Ceres).
  • Objetos transneptunianos y cinturón de Kuiper (por ejemplo, Quaoar y Eris).
  • Nube de Oort (el origen de los cometas de muy largo recorrido y donde está Sedna).
Entre los cuerpos menores, los planetas menores son cuerpos con masa suficiente para redondear sus superficies. Antes del descubrimiento de 2060 Chiron y los primeros objetos transneptunianos el término "planeta menor" era un sinónimo de asteroide. Sin embargo, el término asteroide suele reservarse para los cuerpos rocosos pequeños del Sistema Solar interior. La mayoría de los objetos transneptunianos son cuerpos helados, como cometas, aunque la mayoría de los que es posible descubrir a esas distancias son mucho mayores que los cometas.

Los mayores objetos transneptunianos son mucho mayores que los mayores asteroides. Los satélites naturales de los planetas mayores también tienen un amplio rango de tamaños y superficies, siendo los mayores de ellos mucho mayores que los asteroides mayores.

La siguiente tabla muestra las características más importantes de los principales cuerpos menores del Sistema Solar. Todas las características se dan con respecto a la Tierra.

PLANETA MENOR Diámetro ecuatorial Masa Radio orbital (UA) Periodo orbital (años) Periodo de rotación (días)
CERES 0,075 0,000158 2,767 4,603 0,3781
ORCUS 0,066 - 0,148 10^4 - 0,00117 39,47 248 ?
IXION ~0,083 10^4 - 0,00021 39,49 248 ?
PLUTÓN* 0,24 0,0017 39,5 248,5 6,5
2002TX300 0,0745 ? 43,102 283 ?
VARUNA 0,066 - 0,097 0,00005 - 0,00033 43,129 283 0,132 ó 0,264
EL61 ~0,0768 ~0,00067 43,339 285 ?
QUAOAR 0,078 - 0,106 0,00017 - 0,00044 43,376 285 ?
2005 FY9 ? ? 45,64 308 ?
ERICE ~0,3 ? 67,709 557 ?
SEDNA 0,093 - 0,141 0,00014 - 0,00102 502,040 11.500 20

* Poco después de su descubrimiento en 1930, Plutón fue clasificado como un planeta por la Unión Astronómica Internacional (UAI). Sin embargo, basándose en descubrimientos posteriores, se abrió un debate por algunos, con objeto de reconsiderar dicha decisión. Finalmente, el 24 de agosto de 2006 la UAI decidió que el número de planetas no se ampliará a 12, como se propuso en la reunión que mantuvieron sus miembros en Praga, sino que debía reducirse de 9 a 8. El gran perjudicado de este nuevo orden cósmico fue, nuevamente, el polémico Plutón, cuyo pequeño tamaño y su evolución dinámica en el Sistema Solar llevó a los miembros de la UAI a excluirlo definitivamente de su nueva definición de planeta.

2.4 Cometas

Los cometas (del latín "stella cometa", "estrella con cabellera") son cuerpos celestes que orbitan el Sol, caracterizados por desarrollar una larga y luminosa cola mientras recorren el segmento de su órbita que los acerca más al Sol

A diferencia de los asteroides que viajan alrededor del Sol en órbitas circulares confinadas al cinturón de asteroides y al plano de la eclíptica, los cometas lo hacen en órbitas elípticas inclinadas al azar con respecto al plano de la eclíptica.
Cuando un cometa se acerca al Sol, el calor solar vaporiza el hielo. Los gases liberados comienzan a brillar, formando una luminosa bola llamada coma. Empujados por el viento solar, estos gases luminosos forman una larga y brillante cola, en uno de los espectáculos más impresionantes que pueden contemplarse en el cielo nocturno.

La parte sólida de un cometa llamada núcleo, es una mezcla de hielo y polvo, apenas visible para los astrónomos desde la Tierra debido a su pequeño tamaño que además queda enmascarada por el brillo del coma. Las primeras imágenes del núcleo de un cometa fueron tomadas por naves espaciales en 1986 del cometa Halley. Un coma es aproximadamente de un millón de kilómetros de diámetro y la cola de un cometa puede extenderse hasta más de cien millones de kilómetros de longitud. Tampoco es visible al ojo humano la envoltura de hidrógeno, una enorme esfera de gas que rodea al núcleo del cometa, proveniente de las moléculas de agua que escapan del hielo evaporado.

Se sabe desde hace mucho tiempo que la cola de los cometas siempre apunta hacia el Sol, independientemente de la dirección en que se mueva el cometa.

La explicación de este fenómeno mediante la existencia de algo que desde el sol empujase radialmente los gases, llevó a Ludwing Biermann a predecir la existencia de viento solar una década antes de que realmente fuera descubierto en 1962 por los instrumentos de una nave espacial.

De hecho el Sol produce en los cometas dos tipos de colas: una cola iónica y otra de polvo.

Estructura de un cometa

El tamaño de un cometa, incluyendo la difusa coma, puede sobrepasar el del planeta Júpiter. Sin embargo, el verdadero núcleo sólido de la mayoría tiene un volumen de sólo unos pocos kilómetros cúbicos. El núcleo del Halley, por ejemplo, mide alrededor de 15 kilómetros de largo por 4 kilómetros de ancho.

Los cometas tienen órbitas elípticas, y el período (el tiempo que tardan en completar una órbita en torno al Sol) de alrededor de 200 de ellos ha sido calculado; oscila de 3,3 años para el cometa Encke, a 2000 años para el cometa Donati de 1858. Las órbitas de la mayoría de los cometas son tan abiertas que resultan indistinguibles de parábolas (curvas abiertas que harían que los cometas jamás regresaran al sistema solar), pero a través de ciertos análisis los astrónomos asumen que también se trata de elipses, de gran excentricidad y con períodos de hasta 40.000 años o posiblemente mucho más largos.

También existe una íntima relación entre las órbitas de los cometas y las órbitas de las lluvias de meteoros. El astrónomo italiano Giovanni Virginio Schiaparelli probó que los meteoros de la lluvia de los "perseidas" (denominada así porque todos los meteoros parecen provenir de un punto de la constelación Perseus cuando se observan en el cielo), que aparecen en agosto, se mueven en la misma órbita que el cometa 1862 III. Similarmente, se descubrió que los meteoros de la lluvia de los "leonidas" (denominada así porque todos los meteoros parecen provenir de un punto de la constelación Leo cuando se observan en el cielo), que aparecen en noviembre, siguen la misma órbita que el cometa 1866 I. Muchas otras lluvias de meteoros han sido relacionadas con las órbitas de cometas conocidos, y se considera que se trata de trozos de roca e hielo diseminados por los cometas a lo largo de sus órbitas.

3. Formación del Sistema Solar


Las teorías concernientes a la formación y evolución del Sistema Solar son variadas y complejas, involucrando varias disciplinas científicas, desde la astronomía y la física hasta la geología y la ciencia planetaria. A través de los siglos se han desarrollado muchas teorías sobre su formación pero no fue sino hasta el siglo XVIII que el desarrollo de la teoría moderna tomó forma. Con la llegada de la era espacial las imágenes y estructuras de otros mundos en el sistema solar refinaron nuestra comprensión, mientras que los avances en física nuclear nos dieron un primer vistazo a los procesos sostenidos por las estrellas y nos guiaron hacia las primeras teorías sobre su formación y posteriormente, sobre su destrucción.

La hipótesis actual sobre la formación del sistema solar es la hipótesis nebular, propuesta por primera vez por Emanuel Swedenborg. En 1775 Immanuel Kant, quien estaba familiarizado con el trabajo de Swedenborg, desarrolló la teoría más ampliamente. Una teoría similar fue formulada independientemente por Pierre-Simon Laplace en 1796. La teoría nebular sostiene que hace 4.6 mil millones de años el sistema solar se formó por un colapso gravitacional de una nube molecular gigante. Esta nube inicial tenía probablemente varios años luz de largo y fue la sede del nacimiento de varias estrellas. Aunque el proceso era visto como relativamente tranquilo, estudios recientes de antiguos meteoritos revelan restos de elementos solamente formados en los nucleos de estrellas muy grandes que explotan, indicando que el ambiente en el que el sol se formó estaba dentro del alcance de algunas supernovas cercanas. La onda de choque de estas supernovas pudo haber desencadenado la formación del sol a través de la creación de regiones de sobredensidad en la nebulosa circundante, causando el colapso de ellas.


4. Investigación y exploración del Sistema Solar


Dada la perspectiva geocéntrica con la que es percibido el Sistema Solar por los humanos, su naturaleza y estructura fueron durante mucho tiempo desconocidos. Los movimientos aparentes de los objetos del Sistema Solar, observados desde la Tierra, se consideraban lo movimientos reales de estos objetos alrededor de una Tierra estacionaria. Gran parte de los objetos del sistema solar no son observables sin la ayuda de instrumentos como el telescopio. Con la invención de éste comienza una era de descubrimientos (satélites galileanos; fases de Venus) en la que se abandona finalmente el sistema geocéntrico sustituyéndolo definitivamente por la visión copernicana del sistema heliocéntrico.

En la actualidad el Sistema Solar es estudiado por telescopios terrestres, observatorios espaciales y misiones espaciales capaces de llegar hasta algunos de estos distantes mundos. Los cuerpos del Sistema Solar en los que se han posado sondas espaciales terrestres son Venus, la Luna, Marte, Júpiter y Titán. Todos los cuerpos mayores han sido visitado por misiones espaciales, incluyendo algunos cometas, como el Halley, y excluyendo Plutón (aunque la sonda ya está en camino).


5. Exclusión de Plutón como Planeta del Sistema Solar


El 24 de agosto de 2006, en Praga, en la XXVI Asamblea General la Unión Astronómica Internacional (UAI), se excluyó a Plutón como parte del Sistema Solar. Tras una larga controversia sobre esta resolución, se tomó la decisión por unanimidad. Con esto se reconoce el error de haber otorgado la categoría de planeta a Plutón en 1930, año de su descubrimiento. Desde ese día el Sistema Solar queda compuesto por 8 planetas.

Un planeta es, según la definición adoptada por la Unión Astronómica Internacional el 24 de agosto de 2006, un cuerpo celeste que:
  • Gira alrededor del Sol.
  • Tiene suficiente masa para que su gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido, de manera que asuma una forma en equilibrio hidrostático (prácticamente esférica).
  • Ha limpiado la vecindad de su órbita.
Según esta definición, el Sistema Solar consta de ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Plutón, que hasta 2006 se consideraba un planeta, ha pasado a clasificarse como planeta enano, junto a otros objetos similares del Sistema Solar. Ciertamente desde los años 70 existía un amplio debate sobre el concepto de planeta a la luz de los nuevos datos referentes al tamaño de Plutón (menor de lo calculado en un principio), un debate que aumentó en los años siguientes al descubrirse nuevos objetos que podían tener tamaños similares. De esta forma, la nueva definición de planeta introduce el concepto de planeta enano, denominación que, además de Plutón, incluye a Ceres, anteriormente considerado como asteroide, y al objeto transneptuniano Eris. Un planeta enano tiene la diferencia de definición en (c), ya que no ha despejado la zona local de su órbita y no es un satélite de otro cuerpo.

Los cuerpos que giran en torno a otras estrellas se denominan generalmente planetas extrasolares o exoplanetas. Las condiciones que han de cumplir para ser considerados como tales son las mismas que señala la definición de planeta para el Sistema Solar, si bien giran en torno a sus respectivas estrellas. Incluyen además una condición más en cuanto al límite superior de su tamaño, que no ha de exceder las 13 masas jovianas y que constituye el umbral de masa que impide la fusión nuclear de deuterio.

Etimológicamente, la palabra planeta proviene del latín que la tomó del griego plane-te-s ("vagabundo, errante"), y de planaö ("yo vagabundeo"). El origen de este término proviene del movimiento aparente de los planetas con respecto al fondo fijo de las estrellas que, a pesar de moverse por el firmamento según las diferentes estaciones, mantienen sus posiciones relativas.

Así, la palabra planeta fue utilizada en la antigua teoría geocéntrica para designar los siete astros que son visibles a simple vista y que se desplazan con respecto a las estrellas del firmamento. Estos astros eran el Sol, la Luna, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.

Con el advenimiento de la teoría heliocéntrica de Copérnico, que tiene un precedente en la de Aristarco de Samos, la Tierra fue considerada un planeta (1543), y el Sol y la Luna dejaron de serlo. Por lo tanto, el número de planetas se redujo a seis.

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