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GERMÁN PUERTA RESTREPO

© 2003, GERMÁN PUERTA RESTREPO © 2003, INTERMEDIO EDITORES, UNA DIVISIÓN DE CIRCULO DE LECTORES S.A.

Una realización de la Gerencia de Contenido de la CEET Editor general: Alberto Ramírez Santos Editor: Leonardo A. Archila R. Producción: Ricardo ZuluagaC. Diseño y diagramación: Adriana Amaya G. Diseño de carátula:Diego MartínezC. El Mllp8 de le Ll.n, péginas My67, y le CartB Celesre fueron gentilmente cedidas por el autor, quien conserva el derecho exclusivo de propiedad sd:R elles.

Licencia deEditorial Printer Latinoamericana Ltda. paraCírculo de Lectores S.A. AvenidaEldorado No. 79-34 Bogotá,Colombia Impresión y encuadernación:D'vinni Ltda. ISBN COLECCIÓN 958-28-1437-3 ISBN ÜBRA: 958-28-1462-4 A BCDEFGHIJ

Impreso en Colombia - Printed in Colombia

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

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EL BIG BANG Y EL DESTINO DEL UNIVERSO LCómo se llegó a la idea del Big Bang? La gran explosión

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LA VÍA LÁCTEA, UNA ESPIRAL DE LUZ EN EL UNIVERSO

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Mitos y leyendas de la Vía Láctea

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Planetas terrestres y jovianos

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EL SISTEMA SOLAR, NUESTRO BARRIO Origen del sistema solar

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Mercurio, el mensajero de los dioses ................... 40 Venus, el planeta ardiente

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El planeta Tierra, laboratorio de vida

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La Luna, el satélite natural de la Tierra Marte, el planeta rojo

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Los asteroides

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Júpiter. el policía del barrio

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Saturno, el señor de los anillos Urano

Plutón

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Los cometas Los eclipses

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Las distancias en el universo

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El universo a gran escala

LAS CONSTELACIONES El Zodiaco

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LAS COORDENADAS CELESTES El sistema altazimutal

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El sistema de coordenadas ecuatoriales LÍNEA DE TIEMPO DE LA ASTRONOMÍA

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GLOSARIO

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Nebulosas y cúmulos de estrellas Quasar

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EL ESPACIO PROFUNDO Las estrellas

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El Sol, nuestra estrella

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Las fronteras del Sistema Solar

TABLAS

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Neptuno

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INTRODUCCIÓN

•

a aparición de la i ntel igencia h umana proba­ blemente coincidió con el nacim iento de la as­ tronom ía. Desde los al bores de la h uman idad el hom bre se maravilló con los fenómenos del cielo y de la tierra y se asom bró con sus enigmas y misterios: las estrellas como agujeros lumi nosos en la bóveda, los pla­ netas errantes entre las constelaciones, las sucesivas fa­ ses de la Luna y las extrañas manchas en su superficie. Y qué decir de los meteoritos, piedras que caen del cielo, o los cometas, amenazantes espadas de fuego, y los eclip­ ses, la muerte del Sol y la aparición de la tin ieblas. Toda clase de mitos y leyendas surgieron para tratar de expli­ car los m isterios del firmamento. De la cuidadosa observación del cielo se dedujeron los precisos ciclos que gobiernan su movimiento, el día y la noche, el ciclo an ual de las constelaciones, y las fases de la Luna y los planetas. Así, desde tiempos remotos, la astronom ía se uti lizó para la más val iosa de sus funcio­ nes: la medición del tiempo. Todas la civi lizaciones anti­ guas, en todos los continentes - i ncluyendo n uestros pueblos precolom binos- realizaron constantes observa-

LA C I E N C I A EX P L I CADA A sr n o N O M iA

ciones del cielo para registrar el paso de las estaci ones -equinoccios y solsticios-, que regirían su vida econó­ mica, social y religiosa.

Stonehenge, Wiltshire, Inglaterra.

Los observatorios antiguos como Stonehenge en Gran Bretaña, Chichen ltza en Yucatán o el observatorio muisca de Monquirá en Villa de Leyva, Colombia, cum­ plían todos la misma función: l levar un registro de la sali­ da y puesta de los astros en relación con puntos fijos si­ tuados en el horizonte. El cielo también era la única forma de orientarse en los desiertos y en los mares. Además, su espectáculo produce fascinación, y sol ucionar sus miste­ rios impulsó las matemáticas, la filosofía y las ciencias na­ turales. La grandes civilizaciones coin cidieron con los mayores avances en la astronomía, mientras que los pe­ ríodos mas oscuros de la h istoria estuvieron regidos por las supercherías y los embustes acerca de los astros. Estamos en un n uevo período de florecimiento de la astronomía y las ciencias del espacio: el hor:nbre en la Luna, las m isiones q ue exploran los planetas del sistema solar, los grandes radiotelescopios y telescopios, varios

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I N T R O D U C C I ÓN

de ellos en el espacio, la búsq ueda de vida extraterrestre. Sin embargo, la gente ya no observa el cielo, pues pare­ ciera q ue carece de utilidad. Relojes y almanaques susti­ tuyeron hace m ucho tiempo a los pacientes conta bles de astros, la contaminación y las luces de las grandes ur­ bes parecen esconder el firmamento, la vida moderna no nos deja apartar la vista de toda clase de pantal las para levantarla al cielo. Pero la astronomía es otra vez m uy popular, espe­ cialmente entre los jóvenes que con gran entusiasmo es­ tán volviendo sus ojos hacia el cielo, y son cada vez más numerosos los grupos de aficionados q ue se reúnen para estudiar y realizar jornadas de observación, esa maravi­ llosa actividad de observar el cielo a simple vista, con b i­ noculares y con telescopios.

bservatorio muisca de El Irifi ernito, en Monquirá, Villa de Leyva.

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LA C I E N C I A E X P L I C A D A ASTRON O M ÍA

La astronomía es una experiencia fundamental en la que n uestros propios ojos y la imaginación nos abren las puertas del universo, y si podemos contar con un buen libro de iniciación, mapas celestes y m ucha curiosidad por los misterios del cosmos, será m ucho mejor. Bienvenidos, pues, a la astronomía.

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EL BIG BANG

y

El DESTINO DEL UNIVERSO

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ada ha causado más inquietud a la conciencia humana a lo largo de la historia del mundo que el propio origen del universo. ¿Ha existido siem· pre? ¿Fue creado de la nada? ¿Será eterno?

l(óMO SE LLEGÓ A LA IDEA DEL B1G BANG?

E1 universo que conocemos hoy en día es apenas una

ínfima parte del que nos falta por descubrir, y a pesar de los avances en el conocim iento, este se nos sigue presen· tanda poblado de en igmas y m isterios. Aún en años re· cientes, el estudio del origen del universo era algo que apenas se mencionaba. Durante la mayor parte de la h is· toria de la física y de la astronomía simplemente no exis· tieron fundamentos adecuados, n i teóricos ni de obser· vación, para construir una hipótesis consistente sobre el origen del un iverso.

LA C I E N C I A E X P L I C A D A ASTR O N O M ÍA

La solución a este problema apenas se encontró en el siglo XX, pero la clave del asunto comenzó con las in­ vestigaciones del físico austriaco Christian Doppler en 1 842. Sólo hasta el invento de la locomotora a vapor, con su velocidad y sus sonoros sil batos, se volvió común per­ cibir que el sonido escuchado por los transeúntes era agudo cuando la máquina se aproxi maba hacia el obser­ vador, y grave cuando esta se alejaba. Doppler estudió el fenómeno considerando que el son ido se propaga en ondas, y dedujo y comprobó acertadamente que la fre­ cuencia de la ondas acústicas era m ayor cuando la fuen­ te sonora se acercaba, porque las ondas se j untaban; por el contrario, si la fuente sonora se alejaba, las ondas se espaciaban y el son ido perci bido era de tono menor. Es­ tos cam bios en la tonalidad del sonido producido por una fuente en movimiento se conoce actualmente como el Efecto Doppler. las ondas se comprimen

1. Fuente emitiendo ondas

2. la fuente se mueve en dirección al observador

las ondas se dilatan

3. la fuente se mueve alejándose del observador

Efecto Doppler.

Para entonces ya se sabía que la luz también se transmite en ondas, aunque en frecuencias m uy superiores a las del sonido. El físico Armand H. Fizeau afirmó en 1 848 que el efecto Doppler tendría que presentarse además en las fuen-

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E L B I G BA N G y E L D E S T I N O D E L U N I VE R S O

tes lumínicas en movimiento y que ello debería observar­ se en los espectros de la luz proveniente de las estrellas. Con base en el descubrimiento de Isaac Newton de que la luz se descompone en un espectro visible de siete colores, desde el violeta hasta el rojo, se pudo asegurar que la luz de una fuente que se acerca hacia el observa­ dor experimentará un cam bio de color hacia el azul o el violeta, o sea hacia las osci laciones de mayor frecuencia; por el contrario, el cambio se efectuará hacia el rojo, lon­ gitud de onda mayor, si la fuente luminosa se aleja. Estos cambios sólo podrían medirse en objetos lu­ minosos m uy veloces, como las estrellas. Luego, el per­ feccionam iento de los telescopios permitió observar que ciertas nebulosas, como Andrómeda, en realidad no eran parte de nuestra galaxia, la Vía Láctea, sino que eran otras galaxias que se en­ contraban a enor­ mes distancias. El astrónomo norte­ americano Edwi n Hubble, con ayuda del telescopio del monte Wilson, de­ term i n ó en 1 924 que Andrómeda es Edwin Hubble, en 1929, demostró que una galaxia con mi­ las galaxias se alejan entre sí, lo que les de mil lones de comprobaba la teoría de la expansión del estrel las, y que se uni verso. El espectro de la galaxia que encuentra a 2' 500 se aleja (centro) se corre hacia el rojo y 000 de años luz; o tiene una longitud de onda más larga . sea, su luz tarda en

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LA C I EN C I A E X P L I CADA ASTI W N O M ÍA

llegar a nosotros 2' 500 000 años a pesar de su fantástica veloci­ dad, de casi 300 000 ki lómetros por segundo. Pero en 1 91 2 el astrónomo Melvin Slipher ya había medido la velocidad radial de la galaxia de Andrómeda, determ inando que el desplazamiento hacia el azul de su espectro representa­ ba un acercam iento hacia noso­ Edwin Hubble astrónomo e ·tadounidense tros a una velocidad de 275 ki­ (1 8 8 9- 1 953). lómetros por segundo. Slipher también había medido las velo­ cidades radiales de otras qui nce galaxias, determ inando que, por el contrario, todas ellas se alejaban de nosotros. Otros astrónomos se sumaron a los estudios con tele­ scopios en varias partes del m undo, concl uyendo lo m is­ mo: salvo pocas excepciones, todas las galaxias están ale­ jándose de nosotros y algunas a velocidades enormes. En 1 928 el astrónomo Milton L. H umason descubrió que una lejana galaxia, apenas visi ble, se aleja a 3800 kilóme­ tros por segundo, y varios años después descubrió otra que se escapa a 40 000 kilómetros por segundo. La con­ clusión fue extraordinaria: no sólo las galaxias se alejan de nosotros a grandes velocidades, sino que a mayor dis­ tancia, más rápida es su velocidad de escape. Hubble fue el primero en advertir que esta conclu­ sión nos llevaría a deducir erróneamente que nuestra lo­ calización en el universo estaría en algún lugar de su "cen­ tro". Por el contrario, afirmó que los movi m ientos de las

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E L B1G BA N G y E L D E S T I N O D E L U N I VE R S O

galaxias no eran sólo de alejamiento de nosotros, sino además que estaban alejándose entre ellas. Si nos locali­ zamos en cualquier otra galaxia, siempre observaremos que la mayoría de las otras se alejan y que esta velocidad de escape aumenta con la distancia. Esto quiere decir que el universo es isotrópico: sin i m portar en cual galaxia es­ temos situados, siempre percibiremos a las demás ale­ jándose de nosotros. En el un iverso no existe un obser­ vador privilegiado, así, en 1 929 H ubble con el uyó que todo el universo está expandiéndose. La deducción siguiente fue evidente: si todo el universo esta en expansión, enton­ de rápida expansión, donde cada una Je ellas se aleja de la otras a ces en el pasado fue más pearan velocidaJ. queño. Mas aún, conocidas las velocidades de escape y las distancias a las cuales se encuentran ahora las galaxias, se pudo determ inar en qué momento en el pasado toda la masa del universo estuvo reun ida. Los cálculos varían, pero hoy en día se tiene establecido que este evento sucedió entre 1 2 000 y 1 5 000 millones de años atrás.

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De esta forma nació la teoría más sólida que existe sobre el origen del universo. En 1 927 el astrónomo belga Georges Lemaitre ya había propuesto que el universo había comenzado en una especie de "átomo primigenio': en un estado de alta densidad, el cual estalló con desco­ munal violencia y desde ese momento se encuentra en expansión. La Teoría de la relatividad propuesta por Al­ bert Einstein -y observaciones posteriores-, no h icie­ ron mas que confirmar esta h ipótesis, bastante acepta-

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LA C I E N C I A E X P L I C A D A ASTR O N O M ÍA

da hoy día bajo el térmi no Big Bang o la Gran Explosión, acuñado en 1 950 por el astrónomo Fred Hoyle.

La constante de Hubble El valor de la proporción entre la velocidad de escape de las galaxias y la distancia se conoce como la constante de Hubble, usualmente representada por. el símbolo Ho. Así, resolver la ecuación V= Ho x Distancia determina la velo­ cidad a la cual las galaxias se alejan de nosotros. Aunque la distancia se puede conocer con bastante precisión por el efecto Doppler, el preciso valor de la constante de Hubble está sujeto a considerable debate, pues determinaría en últimas la tasa de expansión del universo. Un valor plausi­ ble Ho = 65 km/s/Mpc (Mpc= un mil lón de parsecs, un parsec= 3,3 años luz) implica que el un iverso tiene unos 1 5 000 millones de años de edad. Uno de los problemas de cálculo está en que tal vez las galaxias no se han despla­ zado a una velocidad constante en el pasado y tal vez su movim iento se ha reducido por efecto de gravedad. Otro asunto es que dependiendo del valor de Ho, ¡algunas es­ trellas serían más viejas que el universo mismo!

LA GRAN EXPLOSIÓN En el com ienzo se produjo una explosión, pero no como la podemos imaginar aq uí en la Tierra, sino una explo­ sión del espacio que dio inicio al tiempo. A pesar de que se tienen h i pótesis m uy completas sobre lo que sucedió, inclusive desde las primeras fracciones de segu,ndo, nada

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E L 51G 5A N G Y E L D E S T I N O D E L u N 1V rns o

se sabe sobre el primer instante. Sólo hay bastante certe­ za que todo el universo con su materia, energía, espacio y tiempo y todas sus fuerzas unificadas, estaba conteni­ do en un punto bastante más pequeño q ue un átomo, con densidades y temperatura tan altas como las poda­ mos i magi nar. En el primer instante la fuerza de gravedad se sepa­ ró de las demás fuerzas unificadas y comenzó la "explo­ sión". En el primer centésimo de segundo la temperatura podría ser de unos 1 00 m i l m i llones de ºC. Con semejan­ te calor sólo podrían existir las denom i nadas partículas elementales que hoy día son objeto de estudio en los laboratorios de la física nuclear y l levan exóticos nom­ bres como quarks, mesones, electrones, positrones, neu­ trinos, fotones y otros más. Una serie de fenómenos sucedieron con esta mez­ cla de partículas en la me­ dida en que el universo se expandía y enfriaba en mi­ llonésimas de segundo. La caída de la temperatura fa­ voreció la predom inancia de lo.s neutrones y los protones. Apenas un segundo después, es factible que los neutrones se hayan conver­ tido en protones, lo cual perm itió que 1 3 segundos

de notable complejidad

conocemos en la T ierra, que parten de un centro defin ido y se expanden hasta abarcar una parte más o menos grande de aire circundante, sino una explosión que se produjo simultánea­ mente en todas partes, llenando todo el espacio desde el comienzo y e n la que toda partícula de materia se alejó rápidamente de toda otra partícula. Steven Weinberg, Los tres prim ros minutos del universo.

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L A C I E N C IA E X P L I C A D A AST R O N O M ÍA

más tarde se formara el primer n úcleo atómico, h idróge­ no, q ue consiste en un protón y un neutrón. Esto suce­ dió a 3000 m i l lones de ºC. A los tres min utos, el universo está lo suficientemente "frío" - 1 000 m i l lones de º C­ como para que aparezcan y se mantengan unidos los núcleos de tritio y helio. A los 3 minutos y 45 segundos el universo se ha ex­ pandido tan velozmente, que la temperatura desciende a 900 millones de grados y el núcleo de h idrógeno ya pue­ de mantenerse unido, dando lugar a una cadena de reac­ ciones que permiten la formación de n úcleos más pesa­ dos, en su mayor parte de helio. Durante los siguientes 3000 años la situación conti­ núa siendo más o menos la m isma: el universo en cons­ tante expansión y enfriamiento, pero aún tan caliente que la energía predominante está conten ida en las partículas que forman los fotones, por lo cual se puede afirmar que el universo primitivo estaba lleno de luz.

1

A los 300 000 años la expansión y el enfriamiento perm itieron a los núcleos em pezar a capturar todos los electrones para formar átomos com pletos de h idróge­ no, hel io y l itio. Entonces se l legó a un momento en el que la densidad de la materia Fotón: unidad mínima de -átomos con protones, electro­ ener9 ía electroma9nética, puede nes y neutrones- fue superior considerarse como una partícu­ a la densidad de la radiación. Se la sin masa ni car9a que viaja podría afirmar q ue allí termi nó a la velocidad de la luz. La luz la predom i nancia de la energía consiste en fotones de masa cero y comenzó el reino de la mate­ y car9a eléctrica cero. ria. El un iverso se vuelve "visi-

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[ L 51G 5A N G Y E L D E S T I N O D E L U N I VE R S O

ble" ya que la energía radiante (fotones) puede viajar li­ bremente y el desacoplam iento entre la radiación y la materia permi tirá ahora la formación de las galaxias y las estrellas.

Princi pio antrópico A principios de los años 30 se consolida una corriente científica, especialmente impulsada por astrónomos je­ suitas, que afirmaba que el hom bre está en un tiempo y lugar atípicos y privi legiado, en m uchos aspectos, que obl igan a preguntarnos si n uestra existencia está l igada de un modo especial a las características precisas del universo. Las primeras sugerencias de una conexión en­ tre la vida inteligente y las propiedades del un iverso apa­ recen cuando los defensores de las teorías creacionistas puntualizan las relaciones físicas entre diversas variables y elementos del cosmos. Por ejemplo, si la densidad del universo fuera menor, su expansión habría sido muy rá­ pida y no habría galaxias; si h ubiera sido mayor, su colap­ so ya se habría producido. O si la fuerza de gravedad fue­ ra ligeramente menor, no habría elementos pesados; si fuera mayor, las estrellas serían muy cal ientes y durarían menos, etc. El principio antrópico afirma que cualquier varia­ ción en los parámetros fundamentales de la materia, en su form ulación i n icial, llevaría a la imposibil idad del ser h umano. Una ligera modificación de alguna de las cons­ tantes un iversales, así sea en un decimal, habría genera­ do un un iverso completamente diferente, y las condicio­ nes que permitieron nuestra existencia, la del hom bre

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LA C I E N C I A EXP L I CADA A STR O N O M Í A

inteligente, no se habrían producido. Además, para que el un iverso sea real tiene que existir un observador i nteli ­ gente. Por l o cual el universo posee desde su primer ins­ tante las condiciones que permitieron su evolución ha­ cia la vida i nteligente. Bajo esta hipótesis, la Iglesia ha defendido que las características del universo indican que ha sido diseña­ do, "fi namente ajustado" desde sus primeros instantes, para obtener un resultado fi nal: el ser h umano.

LA VíA LÁCTEA,

UNA ESPIRAL DE LUZ EN EL UNIVERSO

•

as tres cuartas partes de la masa del universo están constituidas por el más común y simple de los átomos, el h idrógeno, y casi la mayor parte del resto por hel io, am bos elementos livianos. La fracción restante se compone de átomos "pesados" des­ de oxígeno hasta uranio. En otras palabras, el nuestro es un universo de átomos de h idrógeno, con manchas de helio y lunares de los demás elementos. Y la mayor parte de los átomos están en las galaxias. El universo que observamos está poblado de galaxias de estrellas, mHlones de ga­ l'lxias cada una con mi­ llones de estrel las. Las galaxias empe­ zaron a formarse unos 200 m i l lones de años después del Big Bang,

Átomo de hidró9eno. Protón

Á tomo de helio.

LA C I E N C I A E X P L I C A D A A S TR O N O M Í A

cuando el universo se había expandido y enfriado lo sufi­ ciente para que todos los electrones y protones se com­ binaran en átomos. Pero éstos se reun ieron en grupos que luego atrajeron por gravedad a los demás, forman­ do así nubes de hidrógeno y helio muy densas y turbu­ lentas con enormes cantidades de energía, denom ina­ das por la ciencia como quasars. Estas n ubes de gas de radio cuasi-estelares fueron enfriándose por la pérdida de energía y celestes con apariencia de estrellas cuyos el movimiento de rota­ espectro indican que son rapidísimos y ción, dando paso a la muy distantes. Se descubrieron cuando se formación de n uevos analizaban remotas galaxias por medio de elementos, los núcleos la radioastronomfa, sistema que est udia de carbono y oxígeno. las ondas de radio que emiten si tema celestes como gala ias. Los quasars emiten Así, las nacientes estre11 as res u l taron co m ­ tanta energía como centenares de galaxia puestas por h idrógeno normales juntas. A lgunos cient ifi cos creen y h e l i o fundamentalq ue la gran cantidad de energía que mente, aun q ue entre emiten se debe a q ue en realidad son galaxias cuyos centros estarían conforma- los elementos predodos por agujeros negros. minaron el oxígeno y el carbono. Hay átomos de oxígeno y carbono por doquier en todas las galaxias del universo. El corazón de las estrel las se calentó a medida que la gravedad las volvía cada vez más densas, por lo que du­ rante unos 2 o 3 m i l lones de años el proceso dominante fue entonces la reacción i nterna del h idrógeno y el helio a altas temperaturas. Luego, el carbono tam bién se en-

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L A V í A L ÁC T E A , U N A E S P I R A L DE: LUZ E:N E:L U N I VE R S O

cendió para dar pasó a reacciones más complejas q ue formaron los núcleos del neón, que al col isionar con el helio, produjeron el sil icio. El sil icio y el oxígeno son, por ejemplo, los i ngredientes de uno de los materiales más comunes en la Tierra: la arena. Así, todos los elementos conocidos fueron formán­ dose en el interior de las estrel las. Eventualmente, m u­ chas de estas estrel las explotaron violentamente, arro­ jando al espacio tremendas cantidades de energía j unto con los elementos livianos y pesados, dando nacimiento a otras estrellas. En los restos de la explosión, los elemen­ tos pesados, carbono, si l icio, oxígeno, calcio y h ierro, se agruparon para formar moléculas que luego se conden­ sarían en granos de polvo, la materia prima que servirá mas tarde para la formación de los planetas. No hay plena certeza sobre cómo se formo nuestra galaxia, la Vía Láctea, pero se estima que esto sucedió a partir de una irregular n ube de gases dispersa en una ex­ tensa región del espacio. Así, las primeras estrellas de nuestra galaxia se condensaron por todas partes; incl uso algunas teorías afirman q ue las primeras estrellas se for­ maron en pequeños sistemas que luego se mezclaron para crear nuestra galaxia. En todo caso, el movim iento de rotación causó que los gasés y el polvo que rodeaban a las jóvenes estrellas las abandonaran y se concentraran en un disco giratorio. Esta idea se confirma en el hecho de que la Vía Láctea y otras m uchas galaxias están rodeadas por un halo de vie­ jas estrellas, m ientras q ue el disco galáctico esta repleto de naciente actividad.

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L A C I E N C I A E X P L IC A D A AST R O N O M ÍA

a Vla Láctea a simple vista con un satélite cruzándola.

Fue bien difícil entender cómo es nuestra galaxia, puesto que estamos nosotros dentro de ella. Algo así como dibujar un mapa del parq ue sin levantarnos de nuestro banco. Pero sabemos por la observación de otras galaxias, y por la evidencia que ofrece la radioastronom ía, que la Vía Láctea es una galaxia en forma de espiral con brazos q ue giran alrededor de un centro. Y uno de estos brazos, denominado el Brazo de Orión, contiene una es­ trella llamada Sol. La estructura actual del universo visible se compo­ ne de fam il ias de galaxias. Así, nuestra galaxia, la Vía Lác­ tea, tiene a su lado dos peq ueñas galaxias satélites deno­ minadas Gran Nube de Magal lanes y Pequeña N ube de Magallanes. Bastante más lejana está n uestra galaxia ge­ mela, Andrómeda, que tam bién contiene mi les de mil lo-

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L A VíA LÁC T E A , UNA ESPIRAL D E: LUZ EN EL UNIVERSO

nes de estrellas en sus brazos espiralados rotando alrededor de su centro. Este conj unto de galaxias lo hemos llamado el Grupo Local, en donde también se encuentran otras 40 a 50 galaxias más. Y más allá en el espacio, exis­ ten otros grupos lo­ cales conocidos, al­ rededor de 600, que Andrómeda: conocida como l a galaxia A!J 1, junto con el n uestro era on ideraJa una nebulosa hasta que en forman el denomi1923 Eclwin Hubble co r:.fi rmó que e trata Je una galaxia independiente a la nuestra. nado supercúm ulo l ocal de galaxi as, algo así como la supergalaxia de nuestro rincón del uni­ verso. Y más distantes aún y en cualquier dirección que miremos en el espacio, se perci ben más y más grupos y

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a ctea vista desde la T ierra. Todas las estrellas que vemos a simple vista por la noche pertenecen a la Vía Láctea.

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LA C I EN C I A E X P L I CA D A AST R O N O M ÍA

más supercúmulos; el resultado final son m i les de millo­ nes de galaxias, cada una con m i les de m i llones de estre­ llas. H ay más estrellas en el cielo que granos de arena en todos nuestros océanos. Y tal vez lo más asombroso es que apenas conoce­ mos una pequeña porción del universo, que podría re­ presentar el 1 % de su masa. Es decir que nos faltaría por con ocer el 99% de su masa total.

MITOS y LEYENDAS DE: LA VíA LÁCTEA

E

n la bóveda celeste la Vía Láctea es n i más ni menos que la m ultitud de estrel las de nuestra propia galaxia vis­ ta de canto, algo así como ver hacia el centro de un disco estando en el borde. En condiciones ideales se puede ob­ servar a simple vista como una banda blanq ueci na irre­ gular, semejante a un cinturón de nubes que atraviesa todo el firmamento. De hecho, el nom bre galaxia pro­ viene del griego gala, leche, y los romanos la l lamaron via /actea, cam ino de leche. Antes de la invención del telescopio, la Vía Láctea era uno de los grandes en igmas del cielo, y todos los pue­ blos y culturas le asignaron diversas interpretaciones, m uchas de ellas asociadas con un camino, vía o río celes­ te. La más conocida es la interpretación griega de la crea­ ción de la Vía Láctea, que atri buía su origen a las gotas de leche caídas del seno de la diosa Alcmena cuando ali­ mentaba a Heracles, h ijo de Zeus, o Hércules, h ijo de J úpiter, según el mito romano.

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L A V í A L ÁC T E A , U N A E S P I R A L D E L U Z E N E L U N I VE R S O

Los egipcios consideraban q ue la Vía Láctea era un Nilo celeste que manaba de la ubre del dios-vaca Hathor; los chinos la veían como un río que separaba a dos aman­ tes, la estrella Altair en la constelación Aquila y Vega en la constelación Lyra. Entre los árabes fue Al Nahr, el Río; para los hebreos Nhar di Nur, el Río de Luz; entre los h indues, Akash Ganga, la Cuna del Ganges; y en diversas culturas de Asia y América, una serpiente o anaconda. En la Antigua Roma era el Coeli Cingulum, el Cintu­ rón Celeste, o el Circulus Lacteus, Vía Lactis y l uego Vía Lactea. Para los pri meros cristianos fue la Vía Coe/i Regia, Cam ino hacia los Cielos, porque se consideraba que las almas de los m uertos eran guiadas por los ángeles en este cami no hacia la eternidad. En Escandi navia se pensaba que era la ruta hacia el Walhal la, a donde i ban a parar los

�a Láctea . Según una etnia de Bostwana, la Vía Láctea es el espinazo de la noche, como si esta Juera un enorme animal en cuyo interior habitamos.

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LA C I E N C I A EXPLICADA AST R O N O M ÍA

guerreros m uertos en com bate para disfrutar de place­ res sin tregua, bebiendo h idrom iel en compañía de las Walkirias. En España es popularmente conocida como El Camino de Santiago. No menos ricas son la alegorías americanas, como lo muestra una leyenda navajo. El Dios Negro, dios del fuego, creó las estrel las lanzando enormes cristales hacia ' el cielo y esparciendo los pequeños en la Vía Láctea. Para los Algonquinos, la Gran Vía Blanca tam bién era la ruta que tomaban las almas de los guerreros y las estrel las eran el fuego en los cam pamentos de las extensas praderas de caza. Sin em bargo, la más original de las interpretaciones se encuentra en América del Sur, en donde los antiguos incas observaban en las zonas oscuras de la Vía Láctea las denom i nadas Constelaciones Negras con formas de animales. Se conoce así la Constelación de la Llama y su Cordero, formada con las manchas oscuras de la Vía Lác­ tea en el hemisferio sur, en donde Llama Ñahui, los Ojos de la Llama, son las estrellas a y� Centauri.

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CL SISTEMA SOLAR, NUESTRO BARRIO

ÜRIGEN DEL SISTEMA SOLAR

La controversia sobre el origen del Sol y su sistema de planetas y lunas es bastante antigua; sin desconocer a los pensadores clásicos, parece que fue René Descartes en 1644 el primero en proponer el concepto de una nebu­ losa primitiva de la cual surgieron el Sol y los planetas. Un siglo después, en 1 749, el natural ista francés Georges Louis Lecrec de Buffon sugirió que los planetas mas bien se habrían formado por los residuos del choElue entre el Sol y un enorme cometa. Otros entendidos propusieron col isiones aún más extraordi narias del Sol contra otra estrel la. En 1 796, el célebre astrónomo y matemático fran­ cés Pierre Simon Laplace, en su obra Exposición del siste­ ma del mundo, retoma la teoría del origen com ún del Sol y los planetas. Laplace pensaba que la nebulosa se en-

LA C I E N C I A E X P L I C A D A ASTR O N O M ÍA

friaba, contraía y aumentaba su velocidad de rotación por causa de las fuerzas gravitacionales internas. Even­ tualmente la rotación era tan fuerte q ue el gas y el polvo de la periferia comenzaban a formar ani l los alrededor. Finalmente, la nebulosa se condensaba en el Sol y los ani­ llos en planetas. A finales del siglo XIX la teoría nebular ya estaba siendo rebatida por diversos científicos q ue demostra­ ron q ue los an i l los sucesivos de material jamás podrían reunirse para formar cuerpos tan disím i les en masa, ta­ maño, com posición y distancia como eran los planetas conocidos. Así, en 1 9 1 2 Sir James J ea ns expuso la teoría del filamento, según la cual el material q ue formó los planetas habría sal ido del Sol atraído por el efecto de la marea gravitacional producida por el paso de una es­ trel la errante en la proximidad. El problema central de esta teoría es q ue los planetas deberían tener una com bi nación de elementos bastante parecida a la del Sol. Y aunque en real i dad tienen los m ismos elementos, las proporciones de estos son notablemente diferentes, especial mente en el caso del hidrógeno. La escuela rusa, encabezada por Otto Sch i mdt, propuso, en consecuen­ cia, un modelo en el cual un Sol relativamente bien for­ mado capturó en su tránsito por el espacio una densa nube de polvo que se convertiría más tarde en el siste­ ma de planetas. Esta se conoce como la teoría de la captura. En respuesta, el inglés R. A. Lyttleton sugirió que el Sol tuvo q ue formar parte de un sistema bi nario; como se sabe ahora, estos sistemas de estrel las girando entre sí son bastantes com unes, ya que aproximadamente el 70%

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[L S I S T E M A S O L A R , N U ESTRO BARRIO

de las estrellas de la galaxia forman parte de un sistema binario o m últiple. Lyttleton afirmó que esta antigua pa­ reja del Sol pudo haber explotado hace mil lones de años como una supernova, y parte de los restos de la explo­ sión podrían haber dado origen a la nebulosa solar pri­ mitiva de la q ue se formaron los planetas. En 1 95 1 el astrofísico Gerard Kuiper expone una nueva teoría según la cual el Sol y los planetas se forma­ ron al m ismo tiempo en la nebulosa primitiva, pero la concentración de materia en su centro fue tan grande que arrojó hacia el exterior enormes cantidades de ener­ gía que prácticamente barrieron con la mayoría de los gases en los planetas cercanos, Mercurio, Ven us, Tierra y Marte, planetas rocosos, mientras que los planetas gaseo­ sos, gigantes y lejanos, J úpiter, Saturno, Urano y Neptuno, retuvieron buena parte del gas original que los formó. Hoy en día la astrofísica moderna afirma q ue hace más o menos 5000 m i l lones de años una parte de la den­ sa n ube de gas que forma n uestra galaxia comenzó a colapsar lentamente, formando un disco giratorio. En otros lugares en donde existían regiones de gran densi­ dad sucedía un proceso similar. El conti nuo colapso de la nube, fundamentalmente constituida de h idrógeno, ca­ lentó su centro dando lugar a las reacciones nucleares que originaron al Sol primitivo. La rotación aumentó en velocidad, por lo que parte del gas y el polvo fueron expelidos hacia el exterior del disco. Esta teoría, según la cual la parte central de la nebulosa se concentra más rá­ pidamente q ue el resto, es conocida como la teoría de la acreción y es un desarrollo del viejo concepto de la ne­ bulosa primaria.

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LA C I E N C I A E X P L I C A D A ASTR O N O M ÍA

Los granos de polvo estaban compuestos esencial­ mente de carbono, silicio, metano, agua y hielo. Donde la densidad de los granos era mayor, las colisiones fueron frecuentes, lo cual permitió que se unieran, aumentan­ do en tamaño y masa. El proceso continuó hasta que grandes grupos se reun ieron y condensaron en asteroides también denom inados planetesimales, de diversas for­ mas y de varios ki lómetros de diámetro. Los asteroides, a su vez, se reunieron en conj untos gravitatorios, mezclándose y chocando para combinar­ se en núcleos sólidos. E�te proceso perm itió que algunos cuerpos superaran una masa crítica que i mpulsó todavía más su capacidad de acreción. Los pri meros objetos en lograr la masa crítica cre­ cieron velozmente hasta reunir todo el material circun­ dante y convertirse en planetas. Al hacerse lo suficiente­ mente grandes, atrajeron gravitacionalmente el gas de la nebulosa formando una atmósfera como la tienen Ve­ nus, la Tierra y Marte. Los más grandes concentraron el gas en una capa densa que formó la mayor parte del pla­ neta, como es el caso de J úpiter y Saturno. Algunos obje­ tos que no colapsaron en los planetas fueron capturados gravitacionalmente y se convirtieron en sus lunas. Ahora tam bién sabemos, por el estudio de otras es­ trellas como el Sol, pero más jóvenes, llamadas estrellas T Tauri, que en cierta etapa el Sol tuvo fuertes "vientos estelares': radiación y luz que disipó y expulsó de sus cer­ canías los remanentes de polvo y gas nebular. Así se expli­ ca que los planetas interiores hayan sido despojados de la mayoría de la atmósfera pri mitiva de hidrógeno y helio.

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t L S I STEMA SOLAR , NU ESTRO BARRIO

Finalmente, ciertos planetesi males helados mejor conocidos como cometas, se habrían formado a partir de peq ueños fragmentos de la nebulosa prim itiva, pero en el exterior de la nebulosa solar. El astrónomo holan­ dés Jan Hendri k Oort afirmó que estos agregados de h ie­ lo y granos de polvo se encuentran por millares al exte­ rior del sistema solar en la ahora denomi nada N ube de Oort. Es posible que una estrella viajera, una hipotética estrella oscura compañera del Sol o un planeta X per­ turbe la nube y preci pite los cometas al interior del siste­ ma solar, en donde continúan girando hasta agotarse. Una vez que el Sol comenzó a bri l lar y el viento T Tauri elim inó el gas, el escenario quedó listo para la con­ sol idación de la Tierra y los demás planetas, tal y como los conocemos ahora. Este modelo de la formación del Sol y los planetas está apoyado por la observación, pues basta mencionar que la galaxia esta aún repleta de nebulosas, tal vez res­ tos de la nube galáctica i n icial, o nubes de gas y de polvo que pueden ser restos de la explosión y muerte de otras estrel las. Además, estamos observando docenas de lu­ gares en donde los discos de acreción están probable­ mente formando sus propios sistemas planetarios.

PLAN ETAS TERRESTRES

L os planetas se formaron

Y

JOVIANOS

por la acum ulación conti­ nua de materia q ue no fue vaporizada por el calor in­ terno de la nebulosa pri m itiva. Estos materiales son di-

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1

L A C I E NC I A E X P L I C A D A ASTRO N O M ÍA

2 3 4 5

6

7

COMPARACIÓN DE LAS DISTANCIAS MEDIAS AL SOL 1 Sol Mercurio 3 Venus 4 Tierra 5 Marte 6 J úpiter 7 Saturno 8 Urano 9 Neptuno 1 O Plutón

2

feren tes según las d i s­ tancias, debi do al cam­ b i o de tempe ra tur a s : metales, óxidos y sil i ca­ tos en la regi ó n de los planetas internos; m ate­ riales rocosos y h ielo a distancias medias; y he1 io, h idrógeno, meta no y amon íaco en las zonas más alejadas.

En el caso de los p la­ netas i nteriores, terres­ tres y pequeños, su for­ Planeta s_::-teriores o jovianos: mación parece haberse Bª eo os, Biaantes debido ún icamente a las sucesi vas co l i s i o n es y amalgam ientos de cuerpos rocosos. Los más grandes, Ve­ n us, Tierra y Marte, tuvieron la suficiente masa para con ­ centrar por gravedad gases d e l a nebulosa que eventual­ mente constituyeron sus atmósferas primitivas. En el caso de los planetas exteriores, J úpiter, Saturno, U rano y Neptuno, gigantes y gaseosos, crecieron lo suficiente como para barrer enormes cantidades de gases de la zona de la nebulosa vecina a ellos. Plutón, que algunos no consi­ deran un planeta, es más bien rocoso. Planetas interiores o telúricos: sólidos, roca os, metálico .

8

9

JO

Las órbitas de los planetas se encuentran mas o menos en el m ismo plano, son estables y aproximadamente circulares. Además, los planetas orbitan al Sol a veloci­ dades diferentes, pero en la m isma dirección, una señal de que fueron formados en una nebulosa giratoria.

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EL SISTEMA SOLAR, NUESTRO BARRIO

La lelJ de Titius-Bode En 1763, el profesor de matemáticas Johann Titius tra­ dujo un libro de ciencias del naturalista suizo Charles Bonnet, en el que el autor afirma la divina inspiración de la naturaleza. Para ilustrar la tesis de Bonnet, Titius aña­ dió un parágrafo acerca de los planetas en cual mostró que sus distancias al Sol seguían una formula fija cuando i;e medían en unidades astronómicas (UA), es decir, el equivalente a la distancia media de la Tierra al Sol. La for­ mula funcionaba así: comenzando con O, se suma 3 y se dobla el número siguiente. Se obtiene la serie O- 3 -6-12 24, etc. Añadiendo 4 a cada número y dividiendo �or ·

10, el nuevo resultado 0,4-0,7-1 - 1,6- 2,8- 5,2-10-19,6 -

38,8 - 77,2 cumple cabalmente las verdaderas distan­

cias de los 7 planetas cercanos al Sol, con una excepción: no hay planeta alguno en las 2,8 UA. En 1772, el astróno-

Planetas

Mercurio Venus Tierra Marte (Ceres) Júpiter Saturno Urano Neptuno Plutón

Distancia según la Ley Titius-Bode

Distancia actual enUA

0,4

0,39

0,7

0,72

1,0

1,0

1,6

1,52

2,8

2,77

5,2

5,2

10,0

9,54

19,6

19,18

38,8

30,06

77,2

39,44

37

L A C I ENC I A E X P L I C A D A A S T R O NO M Í A

E

�

ol. El a tro rey, nuestra estrella . Su masa representa el

de la masa total del sistema. Está a casi 1SO millones km . de distancia de nuestro planeta . La temperatura en su uperflcie alcanza los SS 1 2 ºC.

99 % Je

mo alemán Johan Bode sugirió que se debería buscar el planeta faltante en esa distancia, el amplio espacio vacío entre Marte y J úpiter. En 1 781, Wi lliam Herschel descu­ brió el planeta Urano a una distancia de 1 9, 1 8 UA, tan cercano a lo anticipado por la form ula, que docenas de astrónomos se lanzaron a la búsqueda del astro perdido, hasta que el 1 de enero de 1 801 Giuseppi Piazzi descu­ brió Ceres, a 2,77 UA, bastante cerca de lo predicho por

38

[ L SISTEMA SOLAR , N U E S T R O B A R RIO

la Ley de Titius-Bode. Ceres sería el primero de miles de cuerpos luego conocidos como asteroides que en su gran mayoría orbitan en vecindades de Marte y J úpiter, mate­ rial que ahora se piensa no pudo condensarse como pla­ neta por la perturbación gravitacional del gigante J úpiter.

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L A C I E N C IA E X P L I C A D A ASTR O N O M ÍA

MERCURIO, EL MENSAJERO DE LOS DIOSES

D ebido a su aparentemente veloz mo­ vimiento en el cielo, antiguas civilizacio­ nes reconocieron en este astro a un dili­ gente mensajero de los dioses, como Mercurio, nombre romano para Hermes, el mensajero de los dioses del panteón griego. Es el planeta más cercano al Sol, su órbita está a una distancia media de 58 mil lones de ki lómetros y por ello tiene la mayor velo­ cidad orbital, pues cumple una vuelta com pleta alrede­ dor del Sol en 88 días. Además es un planeta pequeño, por lo que es muy difícil de observar a simple vista y aún con la ayuda de instrumentos, sólo se le divisa antes del amanecer o luego del crepúsculo, y siempre muy bajo en el horizonte. Así, las tentativas de cartografiar su superfi­ cie con algún detalle nunca prosperaron, e i nclusive el conocimiento básico sobre su estructura y movimiento siempre fue m uy fragmentario. Todo esto cam bió dramáticamente con el vuelo de la sonda Mari ner 10 que en 1 974 y 1 975 efectuó tres sobrepasas muy cercanos al planeta, el último de ellos a sólo 300 km. de altura. La primera sorpresa que nos ofre­ cieron las imágenes fotográficas tomadas por el Mariner es el gran parecido q ue tiene la superficie de Mercurio con la de la Luna; regiones montañosas y grandes plani­ cies acribilladas por inn umerables cráteres de meteori-

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EL S I STEMA SOLAR , N U ESTRO BARRIO

Tamaño ele/ planeta comparado con la T ierra.

tos. Tam bién existe evidencia de alguna actividad volcá­ n ica. La estructura más espectacular de este planeta es una enorme cuenca a la que los astrónomos le han dado el nombre de Planitia Ca/orís o planicie del calor, un anti­ guo cráter de impacto de más de 1 300 km. de diámetro, y cuyo nombre nos recuerda las elevadísimas tempera­ turas que asolan su superficie. Efectivamente, en Mercu­ rio la tem peratura a la altura del ecuador puede l legar a +430 °C a pesar de que el calor se disipa rápidamente, ya q ue la atmósfera del planeta, compuesta principalmen­ te de hel io, es muy ten ue. También por ello en las noches mercurianas la temperatura desciende hasta - 1 84 °C, sien­ do el astro con el mayor diferencial entre temperaturas máximas y m ínimas.

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L A C I E N C I A E X PLI C A D A AST R O N O M ÍA

Esta característica de Mercurio se debe a una parti­ cularidad, la lenta rotación del planeta sobre sí m ismo. Un "día" completo (de un amanecer a otro) dura el equi­ valente a 1 76 días terrestres, m ientras que en sólo 88 días da un giro total alrededor del Sol; o sea, un día dura dos años mercuriales. Esto sign ifica que cualquier punto en su superficie queda alternativamente expuesto a la ra­ diación solar o a la gélida noche durante mucho tiempo. En consecuencia, la superficie está contin uamente irra­ diada por los rayos X y ultravioletas, lo que hace de Mer­ curio uno de los más inhóspitos miembros del sistema solar.

Mercurio. La sonda Mariner 1 O logró Jotoarefi ar el 40 % de su supe rfi cie.

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E L S I S T E M A SOL A R , N U ESTRO BARRIO

Las órbita de lo planetas no se cierran obre. {mismas sino que e desplazan muy lentamente en el espacio. Este fenómeno Jue ob. ervado por primera vez en el planeta Mercu rio a mediado del sialo / pero en 1916, aracias a la teorfa de la relati vidad general,Jue explicado satiifactor iamente. ,

Mercurio tiene el núcleo más denso en el sistema solar, lo que le hace parecer como una bola metál ica en­ vuelta por una capa de tierra, aunq ue no se sabe si es enteramente sólido o si está parcialmente fundido. Se piensa, además, que en los polos del planeta, a pesar de la proximidad al Sol: habría h ielo, exactamente por la mis­ ma razón que éste existe en la Luna; las fotografías de alta resolución tomadas por el Mariner 1 0 muestran que en ambos polos hay peq ueños cráteres de paredes muy inclinadas, permanentemente l i bres de la luz solar, una especie de «trampas frías» que podrían contener hielos aportados hace tiempo por los cometas

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LA C I EN C I A EXP L I CADA ASTI W N O M ÍA

D istancia Media al Sol

5 7 , 9 m i l lones de kilómetros

D iámetro

4 8 7 8 kilómetros

Lunas

No

Masa (Tierra = 1 )

0 , 055

Gravedad e n l a Superficie (Tierra = 1 ) 0 , 38 Duración del Día

58 días, 1 6 horas

Temperatura max, min

+4 30ºC, - 1 84ºC

Atmósfera

M uy tenue, compuesta de hidrógeno y. helio

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[L S ISTEMA SOLA R , N U ESTRO BARRIO

VEN US, EL PLANETA ARDIENTE

E

n la mitología clásica romana, la diosa Venus era la representación del amor, de la primavera, de la bel leza y de todos los encantos de la naturale­ za. Infortunadamente, la astronomía moderna tiene una visión algo dife­ rente. En verdad, Venus es el planeta más in hóspito del sistema solar. Ven us esta más cerca del Sol que la Tierra y reci be grandes cantidades de radiación. Pero a diferencia de Mercurio, Venus es casi tan grande como nuestro pla­ neta y tiene una atmósfera densísi ma, compuesta prin­ ci palmente de dióxido de carbono, algo de nitrógeno y otros elementos como dióxido de azufre, vapor de agua, argón y monóxido de carbono. La atmósfera se extien­ de en varias capas hasta 80 kilómetros de altura sobre la superficie, con una tremenda densidad que a n ivel del suelo se acerca a las 95 atmósferas terrestres. Las n ubes están compuestas de ácido sulfúrico, así que la lluvia en Venus puede ser el l íquido más corrosivo que se conoz­ ca en el sistema solar, y para completar, éstas parecen estar en permanente tormenta eléctrica, con centena­ res de rayos cada m i n úto y con vientos que alcanzan los 350 km/h. A causa de la gran densidad y opacidad de la atmós­ fera y la predominancia del dióxido de carbono, en Ve­ nus se presenta un marcado "efecto invernadero": la ra­ diación solar infrarroja es atrapada por la atmósfera

45

LA C I E N C I A EX P L I CA D A ASTRO N O M ÍA

calentando terri blemente todo el planeta. La temperatura pue­ de llegar a los 500 °C, la más alta del sistema planetario, más q ue suficiente para fundir el plomo. Sin embargo, durante siglos lo ún ico que se po­ día observar de Venus era su notable bri llo, siendo el tercer astro más lum inoso después del Sol y la Luna. A pesar de contar con la ayuda del telescopio, la at­ mósfera i mpidió conocer el más m ínimo detalle de su superficie, aunque por su tamaño casi idéntico al de n uestro p l an eta, apenas 650 km. menos de diáme­ tro, y por su cercanía, se le consideró como el "planeta gemelo» de la Tierra.

1

El 1 º de marzo de 1 966, la son­ da Venera 3, de la Un ión Soviética, l legó a Venus y se convirtió en el primer veh ículo en posarse en otro planeta, pero probablemente se derritió antes de alcanzar a en­ viar algún dato. En 1 972 la sonda Venera 8 se posa sobre la superficie de Venus y logra soportar durante SO m i n u­ tos las condiciones ambientales. En 1 978 los Estados Un idos envían las naves Pioneer 12 y 1 3 y se determina

Tamaño del planeta comparado con la Tierra .

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EL SISTEMA SOLAR , N U ESTRO BARRIO

que Venus tiene un movi mien to de rotación m uy lento, equivalente a 243 días terrestres, m ientras que toma 225 días para completar una vuelta alrededor del Sol. Al igual que en Mercurio, el día en Venus es más largo q ue el año. Adicionalmente, y no se sabe por qué, Venus rota al con­ trario de los demás p lanetas, o sea, en el largo día ven usino el Sol sale por el oeste. Un gran éxito obtienen l as sondas Venera 1 3 y 1 4 que e n 1 982 aterrizan suavemente e n la superficie de Venus en dos lugares diferentes y envían i mágenes de 1 80° del terreno circundante, antes de fundi rse. Venera 13 mostró un terreno plano con una superficie cubier­ ta de arena y salpicada de pequeños pedazos de rocas. Venera 1 4, por su parte, nos ofreció tam bién un paisaje arenoso y pedregoso, inclusive con piedras aplanadas. En ambas escenas la ero­ sión, posi b l e m ente por agua y ácidos atmosféricos, pa­ rece presente. Efectivamen­ te, las modernas teorías planetarias estiman que la Tierra y Venus posiblemente comenzaron con com­ posiciones y en condicio­ nes muy simi lares. Ambos planetas tuvieron océa­ nos en su juventud; ade-

El planeta Ven us, con un corte en su a tmóife ra que permite ver su supeificie.

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LA C I EN C I A EXPL I CADA AST R O N O M ÍA

más el naciente Sol era bastante menos luminoso que hoy día, por lo q ue las temperaturas en Venus podrían haber estado por debajo del punto de ebullición. Pero en la medida en que el Sol se fue haciendo más lum ino­ so, la temperatura en Venus se elevó y los océanos se eva­ poraron, llenando la atmósfera de vapor de agua. Con la ausencia de océanos, el dióxido de carbono emanado de los volcanes se acumuló tam bién en la atmósfera, inten­ sificando el efecto invernadero y calentando aún más el planeta. Se estima que este proceso comenzó hace 800 m i l lones de años. Ven us y la Tierra tienen algunos pare­ cidos, casi la m isma masa y tamaño, estructura interna de manto y corteza rocosos que envuelven un n úcleo me­ tál ico, y lo que es más notable aún, casi idéntica canti­ dad de dióxido de carbono; sólo que en Ven us éste se encuentra en la atmósfera m ientras que en la Tierra se haya disuelto en los océanos y confinado en las rocas car­ bonadas. A pesar de todos los análisis y exploraciones, por su permanente n ubosidad hasta hace poco aún no se sabía mayor cosa sobre la apariencia física de la superfi ­ cie de Ven us. U n com pleto panorama se obtiene final­ mente gracias a la exploración por radar efectuada por la m isión Magal lanes en 1 990. Esta sonda operó un so­ fisticado radar q ue confirmó el aspecto infernal del pla­ neta Ven us. Desde las pri meras imágenes procesadas se revela una superficie fracturada con montañas, ca­ ñones y repleta de volcanes. En casi todo el planeta hay evi dencia de vulcan ismo, incl uyendo enormes plan icies con fl ujos de lava extremadamente l íquida; la actividad tectónica es general izada en el planeta. Magallanes tam-

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[L S I STEMA SOLA R , N U ESTRO BARRIO

bién encontró cráteres de i mpacto, en menor n ú mero que en la Luna o Mercurio, ya q ue la gruesa atmósfera seguramente sirve como escudo. Sin em bargo, los crá­ teres están uniformemente distri buidos y apenas algu­ nos de ellos están alterados por el vulcanismo o la activi­ dad tectónica del planeta, lo cual es un enigma para lo geólogos. En todo caso, aunque Ven us no es el lugar más apro­ piado para visitar, su estudio es fundamental para com­ prender la evolución del sistema solar y de n uestro plane­ ta en particular. En pri ncipio ya nos deja una gran lección. No parece buena idea lanzar a la atmósfera el dióxido de carbono y otros gases que inducen el efecto invernadero con desastrosas consecuencias para el delicado eq ui librio del clima y las aguas dulces de nuestro planeta. Distancia Media al Sol

1 08 , 2 mil lones de ki lómetros

Diámetro

1 2 1 03 kilómetros

Lunas

No

Masa (Tierra = 1 )

0 , 88

Gravedad e n l a Superficie (Tierra = 1 ) 0,9 Duración d e l D ía

2 4 3 días, 1 4 minutos

Temperatura, max. , min. +SOOºC, +480ºC Dióxido de carbono 96 % ,

Atmósfera:

nitrógeno 3 , 5% , vapor de agua 0 , 5%

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L A e 1 E:N CI A [ X p L 1 e A D A AST R O N O M ÍA

EL PLANETA TIERRA, LABORATORIO DE VIDA

H ace poco menos de 5000 m i­ l lones de años, cuando se for­ maba la Tierra, el bom bardeo de asteroides sobre la superficie debió ser i mpresionante. Estos im pactos también generaban ca­ lor, por lo cual la temperatura reinan­ te debía medirse en m i les de °C. En estas circunstancias, durante sus primeros 500 m i l lones de años de vida, la Tierra era más bien un enor­ me crisol de fundición, en donde los elementos pesados -como el hierro- se l icuaban hacia el centro del plane­ ta formando su núcleo interior, mientras que los elemen­ tos l ivianos ascendían a la superficie. Así, hace aproxi madamente 4200 m i l lones de años n uestro planeta ya se diferenciaba en n úcleo, manto y corteza; las enormes presiones q ue soportó el n úcleo avivaron el calentamiento i nterno, comenzando la ac­ tividad volcán ica y el levantam iento de montañas. En esa época, diversos gases que habían estado atrapados en tre los materiales originales del planeta desde el pe­ ríodo de la acreción comenzaron a abrirse paso en tre­ mendos volúmenes hacia la superficie, pri ncipalmente a t ravés de l a s c h i m e n eas vo l cá n i cas. Aq u í h ab ía anh ídrido carbón ico, metano, gases con azufre y vapor de agua.

50

E L S ISTEMA S O LA R , N U ESTRO BARR I O

1 . Ntícleo

interior 2. Núcleo exterior 3. Manto infe rior 4. Manto rnperior

La mayor parte de los gases permanecieron en la superficie, ya que la grave­ dad de la Tierra era lo sufi­ cientemente fuerte como para i m pedi r su escape hacia el espacio, pero una gran proporción de los elementos más l i geros, como el h idrógeno y el helio, fueron expulsados por el viento solar. Hace unos 3800 m í­ llones de años teníamos el panorama de una atmós­ fera primordial rica en me­ tano, amon iaco y agua, mientras la temperatura

La atmóief ra de la Tierra es muy delaada. A 1 20 km . de altura ya está contenido el 9 9 % de su masa.

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LA C I E N C I A E X P L I C A D A ASTR O N O M ÍA

comenzaba a descender y el agua a condensarse y a formar los océa­ nos. La superficie era todavía inten­ samente bombar­ deada por gigan­ tescos meteoritos y por los cometas q ue nos aportaron más agua, carbono y gases. Al enfriarse la su­ perficie y llenarse los océa­ nos, comenzaron a funcionar los procesos de erosión por viento y agua. Durante la deno­ mi nada Era Arcaica, hace 3000 mil lones de años, llueve intensamente y los enormes ríos y las erupciones volcá­ nicas transforman la superficie, iniciándose la formación de los primeros conti nentes. Mientras tanto, dism i n uye notablemente el bom bardeo meteórico. Sin em bargo, la corteza terrestre es i nestable, y sus grandes placas se mueven y reciclan en un movim iento permanente llamado "tectón ica de placas". Los continen­ tes, al principio juntos, se separaron y ahora viajan o cho­ can entre sí alrededor de la superficie del planeta. La aparición de la vida y su evolución ejerció un deci­ sivo efecto en la atmósfera. Especialmente la difusión hace 2500 m i l lones de años de algas fotosintéticas empezó a cam biar la proporción de elementos en la atmósfera, aumentando paulatinamente la cantidad de oxígeno.

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E L S I ST E M A S O LA R , N U ESTRO BAR R I O

Lo que sigue es una h istoria sensacional. Los últi­ mos 700 m i l lones de años q ue marcan el com ienzo de la Era Paleozoica son los mejor conocidos por la abun­ dancia de fósiles de los pri mitivos an i males y plantas. En realidad, cada vez que llegamos a este punto no ha­ cemos más que maravil larnos con la gran variedad y la ext raordinaria velocidad a la que se m ultipl icaron los invertebrados pri mero, y l uego las plantas vasculares y los vertebrados. ¿Que permitió esta " inventiva biológica"? Diversos factores se conjugaron para generar un ambiente favora­ ble a la evolución de las especies: un clima benigno, una atmósfera protectora de las radiaciones solares nocivas y el aumento del oxígeno. Hace 250 millones de años com ienza la Era Meso­ zoica y la conocida predominancia de los dinosaurios que duraría 200 millones de años. Sin embargo, las n uevas formas de vida que evolucionaron en el Mesozoico fue­ ron precisamente la base del m undo como lo observa­ mos hoy día. Aparecieron las plantas con flores y los con­ tinentes se cubrieron de árboles y hierbas, m ientras los mares aparecían pletóricos de nuevos organismos. Con la exti nción de los dinosaurios -entre otras hi­ pótesis debido al i mpacto de un gran cometa o asteroi­ de en la superficie del planeta- se marca el in icio de n uestra época moderna, la Era Cenozoica, caracteriza­ da por un progresivo enfriam iento que culmina en los últimos años en repetidas glaciaciones. Aparecen m u­ ch as variedades de mam íferos, i ncl uyendo cierta clase de monos pri m itivos que l uego evol ucionaran hasta la

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LA C I E N C I A E X P L I CADA ASTRONOMÍA

aparición del hom bre moderno hace más o menos un m i l lón de años. Distancia Media al Sol

1 50 mil lones d e kilómetros

Diámetro

1 2 7 56 kilómetros

Lunas

1

Masa Gravedad en la Superficie Duración del Día Temperatura, max. , med. , m i n . Atmósfera:

23 horas, 5 6 ·minutos, 4 segundos +58ºC, + 22 ºC, -80ºC N itrógeno 78%, oxígeno 2 1 % , otros 1 %

¡Asombroso! En los últi mos 1 0 000 años de e sta h istoria, algo así como en el último segundo de un día de 24 ho­ ras y después de la anterior glaciación, el hombre se ex­ tendió y ocupó casi toda la superficie del planeta. Y en los últi mos instantes, no sólo se convirtió en la especie capaz de cam biar la historia de la Tierra, sino que se lan­ zó a la exploración del espacio, puso el pie en la Luna y se prepara para visitar el planeta Marte.

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C L S I STEMA S O LA R , N U ESTRO BARRIO

LA LUNA, El SATÉLITE: NATURAL DE: LA TIERRA

L a Luna ha maravillado al hombre des­ de el primer momento en que elevó su mirada hacia el firmamento. Pero, ¿cómo llegó allí? La primera teoría científica consistente al respecto fue formulada apenas a finales del siglo XIX por el astróno­ mo inglés George H. Darwin, quien sugirió que la Luna y la Tierra tal vez fueron hace millones de años un sólo cuerpo girando vertiginosamente en el espacio. Es posible que se haya desprendido parte del material exte­ rior, algo así como una gigantesca burbuja que luego fue­ se atrapada por la gravedad terres­ tre dando cuerpo a nuestro satél ite natural. Darw i n también consideró que la Luna tiene las dimen­ siones suficientes co­ mo para caber en el océano Pacífico, por lo cual seguramente de allí se habría desprendi­ do la sustancia que la formó. U na teoría rival con si dera q ue la Tierra y la Luna se formaron al m ismo tiempo en la nebulosa so­ lar, pero así no se puede expl icar por

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Tamaño de la Luna comparada con la Tierra.

1

LA C I E N C IA EXPLICADA ASTR O N O M ÍA

La Luna es, por ahora, el Único astro vi itado por el ser humano.

qué ambos cuerpos son tan diferentes; en la Tierra hay tres veces más h ierro q ue en la Luna, la cual no tiene n ú­ cleo metálico. Tam bién pudo suceder q ue la Luna se formara en alguna otra parte del sistema solar, expulsada de su ór­ bita origi nal y capturada por el cam po gravitacional de nuestro planeta.

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E L S I S T E M A S O LAR , N U ESTRO BARRIO

Más recientemente se ha desarrollado la Teoría del Impacto, terrible colisión entre la Tierra y otro enorme cuerpo metálico, lo que arrojó al espacio la superficie ro­ cosa que formaría la Luna, m ientras se fusionaban los co­ razones de hierro en la Tierra. En todo caso, la Luna esta allí desde hace m ucho tiempo, es el cuerpo celeste más cercano a la Tierra, y además no tiene atmósfera, por lo que es el ún ico objeto al que se le pueden observar detalles a simple vista, como sus manchas oscuras claramente visi bles.

Movi mientos lJ fases de la Luna Para comprender el movimiento y las fases de la Luna es preciso introducir los térmi nos rotación y revolución. La rotación descri be el giro de un cuerpo sobre su pro­ pio eje; la revolución descri be el movi miento de un cuer­ po en su órbita alrededor de un centro de gravedad. Así, la Tierra rota completamente sobre sí m isma en un día, produciendo la secuencia del día y la noche. Tam bién la Tierra revoluciona alrededor del Sol durante un año, in­ clinada sobre su plano de revolución, generando así la secuencia de las estaciones. Al igual que el Sol y las estrellas, la Luna aparece en el este y se oculta en el oeste a causa de la rotación de la Tierra en sentido contrario. Pero la Luna también revo­ luciona alrededor de la Tierra de oeste a este, reducien­ do el aparente efecto de la rotación terrestre. El resulta­ do es que la Luna se traslada en el cielo más lentamente q ue el Sol o las estrel las. De este modo, cada día, la Luna se demora en aparecer en el horizonte 50 minutos. Este

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LA C I ENCIA EXPLICADA ASTRO N O M ÍA

fenómeno, llamado retardación, ocasiona que la Luna tenga una revolución sideral de 27 días 7 horas 43 m i n u­ tos, y una lunación o periodo de fases completas, en 29 días 1 2 horas 44 m i nutos.

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En el siglo X VII Galileo Galilei fue el primero en detallar lasfases Je la luna. Se denomina jase a la parte de la cara Je la Luna o de cualquier otro cuerpo celeste que es visible desde la Tierra en la medida en que recibe la luz del Sol según su movimiento estelar.

1

1

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Tam bién se sabe q ue la Luna siem pre nos pre­ senta un m ismo hem isfe­ rio o cara, lo q ue i nd uce a con c l u i r q ue no rota so­ bre su propio eje. Más no es así, en real i dad tiene su propio movim iento de ro­ tación, pero este tiene la particularidad de hacerla gi rar en su propio eje y re­ vol ucionar alrededor de la Tierra en períodos iguales, por lo q ue term i na ofre­ ciéndonos siem pre la m is­ m a cara, s i n q u e j a m á s podamos observar su he­ m isferio oculto. Además, la Luna tiene diversas fases en su perio­ do de revol ución, produci­ das por su posición respec­ to a l S o l e n s u trá n s i to alrededor de la Tierra: -Luna Nueva. La Luna se encuentra entre el Sol y

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[ L S I S T E MA S O LA R , N U ESTRO BAR R I O

la Tierra en la m isma región del cielo q ue el Sol. No la distinguimos puesto que la luz solar cae exactamente en el hemis­ ferio oculto. Tam poco podemos obser­ var la cara no iluminada porque la Luna, al igual que los planetas, no tiene luz propia sino la reflejada por la luz solar. Esta fase tam bién se denomina novilunio. -Luna Creciente. Debido al efecto de re­ tardación, la Luna se eleva unas horas más tar­ de que el Sol, i l um inándose una pequeña porción del hemisferio siempre vuelto hacia nosotros. -Cuarto Creciente. Siete y medio días después de la Luna N ueva, la mi­ tad del hemisferio se encuentra i l umi­ nado. Es la fam i l iar media luna. En estas fase, la Luna es visi ble por la tarde y durante la primera m itad de la noche.

Luna nueva.

Luna creciente.

-Luna Gibosa. Del latín gibbus, joroba, una palabra inusual pero bastante correcta para describir la luna "jorobada': por su hemis­ ferio casi completamente i luminado. -Luna Llena. Catorce y medio � ías después de Luna N ueva, nuestro satélite natural se encuentra com pletamente opuesto al Sol (con respecto a la tierra) y su cara visible se ilumina por completo. Apa­ rece al este en el horizonte, exactamente cuan­ do el Sol se está ocultando en el oeste. Durante

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Luna llena.

LA C I E N C I A E X P L I C A D A ASTRONOMÍA

esta fase la Luna se observa durante toda la noche.

tiarto menauante.

-Luna Menguante. Por el m ismo fenómeno de retardación la luna co­ mienza a menguar su porción i l um i na­ da, y sucesivamente atraviesa las fases de gibosa menguante y cuarto men­ guante hasta com pletar su ciclo como Luna N ueva en exactamente 29,32 días.

La superficie de la Lu na La Luna es el único cuerpo celeste en el cual podemos observar detal les a simple vista, no solo por su relativa vecindad sino porque carece por com pleto de atmósfe­ ra. El rasgo más obvio en su cara visi ble son las marcas oscuras, especialmente notorias en su hemisferio sur. Desde épocas remotas la human idad se ha intriga­ do acerca de estas manchas en la Luna, su significado o su verdadera constitución. Las historias más comunes son las que mencionan la imagen de un conejo, según se

[L SISTEMA SO LAR , N U ESTRO �ARRIO

concluye de n umerosos mitos en pueblos de los cinco continentes. Efectivamente, no hay que tener demasiada imaginación para observar las marcas e i maginar un co­ nejo, con todo y orejas. Cuando Galileo apuntó su primitivo telescopio al sa­ télite, encontró montañas, cráteres y enormes planicies oscuras a las q ue l lamó maria o "mares" aunque nada tienen que ver con el agua, puesto que esta no existe en la Luna. Ahora se sabe m ucho más de la Luna que de cual­ quier otro cuerpo celeste, especialmente por las nota­ bles m i s i o n e s A p o l o que posaron los pri­ meros astro n a utas sobre su superficie. Los c ráteres de l a Luna son e l testi mon i o de la violencia meteórica que carac­ terizó la i nfancia del sistema solar, y las maria, el vestigio de antiguos fl u­ jos de lava, marca­ dos por i m pactos o y 1 972 las misiones Apolo Entre meteóricos más re­ visitaron el satélite, la más notable de todas, cientes. Y todo ello sin duda, la onceava, cuando por primera vez a la vista y sin varia­ el hombre alunizó. Se llevaron a cabo ción, puesto q ue sin n umerosas in vestigaciones cientiflcas y se agua ni atmósfera trajeron m uestras de suelo lunar. no hay en la Luna

1 9fj;J

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LA C I EN C I A E X P L I CADA ASTR O N O M ÍA

procesos erosivos, conserván­ dose así para nuestra con ­ tem plación l a h i storia de su evolución. Efectivamente, la observación de la Lu­ na con binoculares y telescopios es fasci ­ nante, especialmente en sus fases creciente o menguante, cuando los rayos i n c l i nados de l Sol realzan las sombras de su intri­ La Luna. gante topografía. Además de monta­ ñas, cráteres y planicies, la Luna también tiene depresio­ nes, cañones, riscos y otros interesantes detal les bajo una nomenclatura simi lar a la de la geografía terrestre, ade­ más de nombres de astrónomos y científicos famosos. La siguiente es una selección de detal les en la Luna: Plan icies:

Mare Crisium, mar de las Crisis. La más evidente de las maria por su aislada posición, observable a simple vista. Mare Fecunditatis, mar de la Fecundidad. Mare Nectaris, mar del Néctar. Mare Tranquillitatis, mar de la Tranquilidad. Una de las mayores maria y el sitio de alun izaje del Apolo 1 1 .

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EL SISTEMA SOLAR , N U ESTRO �AR R I O

Mare Serenitatis, mar de la Serenidad. Entre las grandes plan icies, la más destacada. Tiene una bri llante raya que la atraviesa. Mare Humorum, mar del H umor. Mare Nubium, mar de las N ubes. Mare lmbrium, mar de las Ll uvias. La mayor de las maria, excepcionalmente oscura. Mare Frigoris, mar del Frío. Mare Vaporum, mar de los Vapores, Oceanus Proce/arum, océano de las Tormentas. Sinus Medii, bahía Central. Sinus lridium, bah ía del Arco Iris. Cráteres:

Petavius. Uno de los cráteres más antiguos con varios picos en su centro. Langrenus. Tiene un bri llante pico central. Endymion. Suelo bastante oscuro. Aristoteles. Se destacan sus altas paredes. Ptolomaeus. Uno de los más visibles en la región central. Albategnius. Suelo bastante oscuro.

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LA C I E N C IA E X P L I CADA ASTR O N O M ÍA

Manilius. Pequeño pero excepcionalmente bri­ llante. Clavius. Uno de los cráteres más grandes, cerca­ no al polo sur. Tycho. Uno de los más notables con su bri llante sistema de rayos, detectable a simple vista en la fase de media 1Ul')a. Pitatus. Al sur de Mare N ubi um, visi ble por su suelo oscuro. Copernicus. G ran cráter l unar con sistem a de rayos. Eratosthenes. Tiene un pico central. Archimedes. Se distinguen sus altas paredes. Plato. Notable por su forma circular y el tinte os­ curo del suelo. Kepler. Aunque pequeño es m uy brillante por su sistema de rayos. Aristarchus. Aislado y con sistema de rayos como Kepler. Grima/di. Su suelo es tal vez el más oscuro de la Luna y con buena vista se puede observar sin ins­ trumentos. Montañas:

Apennines. Una de las mayores cordilleras. En fase creciente o menguante con instrumentos se no­ tan las largas som bras de sus picos.

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E L S ISTEMA S O LA R , N U ESTRO BARRIO

Alpes. G ran masa montañosa entre Mare l m ­ brium y Mare Frigoris. Leibnitz. Gran cordi llera en vecindades del polo sur con las mayores alturas en la Luna, picos de más de 1 O 000 metros. Caucasus. Cordillera al norte de Mares Serenitatis. Pyrenees. Cordillera que bordea Mare Nectaris. Diámetro

3476 km

Volumen

0 , 02 de la Tierra

Masa

0 , 1 2 de la Tierra

Densidad

3 , 34 ( agua = 1 )

Temperatura

+ 1 2 0° a - 1 80°>

EL CRÁTER GARAVITO

La otra cara de la Luna, su hemisferio oculto, nos fue re­ velado en 1 959 cuando la sonda soviética Lunik 3 obtu­ vo las primeras fotografías de esta región. Inmediatamen­ te se observó que esta cara es bien distinta al hemisferio lunar visi ble, pues carece de grandes plan icies y esta com­ pletamente "craterizada". La Un ión Soviética, en un me­ recido privilegio por su éxito en alcanzar esta hazaña es­ pac i a I, des i g n ó i n m ed i atam e n te l os deta l l e s m ás prominentes como el Mare Moscoviense (M ár de Mos­ cú) y el cráter Tsiolkovsky en honor de uno de los pione­ ros de la astronáutica rusa. El primer mapa completo de la cara oculta de la Luna se publicó en 1 967. En este año la Unión Astronóm ica Internacional se reunió en Praga para debatir el asunto

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LA C I E N C I A E X P L I C A D A AST R O N O M ÍA

de la nomenclatura lunar y se acordó rápidamente adop­ tar un criterio que en líneas generales se parece al que la tradición y el uso han implantado en la cara visible. Ade­ más se le sol icitó a los países miembros de la Unión pre­ sentar listas de nombres y hojas de vida de personas que se hayan destacado por su trabajo científico en el campo de la Astronomía, o por su importancia para la h umani­ dad aún en otros cam pos, excl uyendo a políticos, milita­ res, fi lósofos con menos de 200 años de fal lecidos, artis­ tas de la farándula, personajes imagi narios, etc. Finalmente la UAI presentó una lista de aproxima­ damente 500 nombres con sus biografías resumidas y acom pañada de u n mapa elaborado por la NASA. Oportuna­ mente Colombia ha­ bía sido aceptada co­ mo país m i embro de la UA I y en su l i sta propuesta fue selec­ cionado y aprobado el n o m bre de J u l i o Garavito Armero, i n ­ geniero, matemático y astrónomo, director del Observatorio As­ tronóm ico N acional entre 1 891 y 1 920, ex­ perto en las áreas de la geodesia astronó­ Julio Garavito. mica y la mecán ica ce-

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E L S I STEMA SOLA R , N U ESTRO BARRIO

leste, y especial ista en el estudio del movimiento