El Sistema Solar es un sistema planetario donde el conjunto de planetas giran orbitando su única estrella: El Sol.
Hoy día conocemos que nuestro hogar cósmico es el Sistema Solar. Este se halla ubicado en uno de los brazos espirales de la galaxia que denominamos Vía Láctea a unos 33.000 años luz de su centro. La Vía Láctea es un conglomerado de miles de millones de estrellas, siendo el Sol una entre tantas. Sin embargo, esto era desconocido cuando por primera vez se formularon hipótesis sobre el origen del Sistema Solar.
Teorías antiguas del origen del Sistema Solar
Si bien pensadores como Giordano Bruno ya habían tenido la intuición de que las estrellas eran soles como el nuestro, se le atribuyen a René Descartes y al suizo Enmanuel Swedenborg algunas ideas sobre el origen del Sistema Solar. Sin embargo, la hipótesis que merece la primacía con ese carácter fue la expuesta en 1754 por el prusiano Immanuel Kant, que suponía la existencia de una nube de gas primitiva.
Cuarenta y un años después, Pierre Simón Laplace, notable matemático y astrónomo francés, expuso una nueva hipótesis nebular. Esta estaba sustentada en principios matemáticos y con un protosol como parte y centro del sistema.
El modelo de Laplace fue aceptado durante mucho tiempo, pero no explicaba una importante característica física que hoy se observa. Esta característica es el hecho que los planetas poseen el 98 % de todo el impulso de giro, el llamado momento angular del Sistema. Esto ocurre pese a que la masa del Sol es cientos de veces mayor que la de todos los restantes cuerpos planetarios juntos.
Durante el siglo XX fueron propuestas varias nuevas hipótesis que pretendían explicar el origen del sistema planetario sin recurrir a una nebulosa primitiva. Las teorías nebulares fueron retomadas en la década de los 40 por C. Weizsacker y el soviético O. Yu Schmidt. Pero no fue hasta los 80, cuando el desarrollo de la investigación espacial y el perfeccionamiento de las técnicas de observación permitieron obtener pruebas de que, al menos en lo fundamental, Kant y Laplace estaban en lo cierto.
Teoría moderna sobre el sistema solar
La vastedad del Universo y la existencia de millones de objetos en diferentes estadíos evolutivos, nos permiten construir modelos que muestran cómo surgen los soles y sus sistemas planetarios. Las nubes de gas y el polvo interestelar o nebulosas constituyen la materia prima, que, bajo determinadas circunstancias, da origen a nuevas estrellas.
El gas se compone básicamente de hidrógeno y helio, pero puede contener relativamente pequeñas cantidades de elementos pesados formados en las reacciones nucleares en el interior de estrellas viejas o que terminaron su ciclo de vida. Estos elementos son lanzados al espacio por medio del viento estelar o al estallar las estrellas, las supernovas.
Nebulosa protosolar
En su estado inicial una nebulosa protosolar es una nube oscura, turbulenta y fría con una densidad pequeña comparada con la atmósfera terrestre. Los campos magnéticos inmersos en la nube tienden a evitar su contracción gravitacional, pero en algún momento y lugar una acción externa puede propiciar la formación de un núcleo de condensación.
Los agentes aglutinadores serían una onda de choque generada por la explosión de una supernova o un intenso viento estelar de estrellas vecinas muy energéticas. Un escenario de este último tipo nos fue revelado en 1997. En este año, el telescopio espacial Hubble obtuvo imágenes de alta resolución de la nebulosa M16, situada a 7000 años luz del Sol en nuestra Galaxia
En ellas se observan columnas de gas y polvo cuya densidad es suficiente para que el gas colapse por sí mismo. No obstante, la cercanía de estrellas jóvenes que emiten una intensa radiación ultravioleta provoca la evaporación de sustancia en parte de la nube. Subsisten pequeños glóbulos o bolas de materia respecto al tamaño de la nube original, pero mayores que el Sistema Solar que son las estrellas en formación.
La edad del Universo conocido que más se acepta en la actualidad es de unos 15.000 millones de años. Por otro lado, al Sol y a su cortejo de planetas se le atribuyen unos 5.000 millones de años. Esto implica que el astro central de nuestro sistema pertenece a una segunda o tercera generación de estrellas. Por consiguiente, la nebulosa de hidrógeno y helio que le dio origen, podría contener además, 1 % de elementos tales como el oxígeno, el carbono, el nitrógeno, el magnesio, el silicio y el hierro.
Restos de esa materia primigenia son los núcleos cometarios y de ahí la importancia que reviste el estudio de esos astros.
Etapas iniciales del sistema solar: protosol y viento estelar
La protoestrella propiamente dicha se forma unos 10.000-200.000 años después de formado el núcleo de condensación. A medida que el núcleo se comprime más, la sustancia se torna opaca, aumenta la temperatura y comienza a radiar energía.
La nebulosa remanente que envuelve la protoestrella, posee desde el inicio del proceso una cierta rotación derivada de su propia turbulencia. A medida que es gravitacionalmente atraída por el Sol en gestación, se contrae y aumenta su giro a fin de conservar el impulso de giro. Esto se conoce también como momento angular. Este proceso es de forma análogo a la de una bailarina de ballet que contrae sus brazos cuando quiere girar con más rapidez.
Algunos modelos teóricos actuales salvan la objeción que desmeritó la hipótesis de Laplace. Se supone que una buena parte del material que es atraído hacia el protosol no cae directamente en él, sino que entra en una órbita a su alrededor de forma similar a la órbita de un cometa. Formándose un disco o anillo que transporta y redistribuye el momento angular hacia el exterior. Esto permite a la vez que el material más interno del disco continúe ingresando en el nuevo Sol.
El proceso descrito puede requerir unos 10 millones de años hasta que el núcleo adquiere la temperatura necesaria para iniciar las reacciones nucleares y convertirse en una estrella típica. La formación de los planetas, se inicia en la nube protoplanetaria (NPP) desde una etapa temprana.
Componentes del Sistema Solar
El Sistema Solar está compuesto, por el Sol, los nueve planetas, los asteroides o planetoides, los cometas y meteoroides. Además, encontramos partículas, los gases y los campos gravitatorios y electromagnéticos que inundan todo el espacio interplanetario.
Los planetas se clasifican en planetas del grupo terrestre y planetas gigantes. Los primeros, se caracterizan por tener tamaño y masa menores, densidad mayor y rotación más lenta con relación a los gigantes y pocos o ningún satélite. A este grupo pertenece Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Los segundos, se distinguen por un tamaño mayor, una rápida rotación y superficies gaseosas. Pertenecen a este grupo Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Plutón posee características que lo asemejan a los planetas del grupo terrestre, pero este cuerpo celeste no es categorizado como un planeta. Otra clasificación basada en la posición de su órbita con respecto a la Tierra los divide en interiores y exteriores
Es conveniente destacar el descubrimiento de más de 500 asteroides del llamado cinturón de Kuiper, muchos de ellos a distancias muy superiores a las de Plutón.
Dinámica del Sistema Solar
El nuevo sistema del mundo propuesto por Copérnico en 1548, dio inicio a un cambio sustancial en la concepción que el ser humano tenía del firmamento. Permitió, además, uno de los pasos más determinantes, la introducción en la Astronomía de las tres leyes propuestas por el astrónomo Johannes Kepler.
Para lograrlo Kepler utilizó una serie de valiosas observaciones de los planetas y en particular de Marte. Estas observaciones fueron legadas por el famoso astrónomo Tycho Brahe. El análisis de tales observaciones, favorecido por la sensible excentricidad de la órbita de Marte, permitió a Kepler deducir y exponer sus dos primeras leyes.
Leyes de Kepler
La primera ley de Kepler plantea que: todos los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol y éste ocupa uno de sus focos. Esta ley es válida también para los asteroides y en general para todos los cuerpos menores que giran alrededor del Sol. No obstante, con la excepción de los cometas de órbitas parabólicas e hiperbólicas.
La segunda ley de Kepler o «ley de las áreas» expresa que el radio vector de un planeta describe iguales áreas en iguales intervalos de tiempo. Se le llama radio vector de un planeta a la línea imaginaria que une al planeta con el Sol. La segunda ley de Kepler describe cuantitativamente la variación de la velocidad de un planeta en su órbita elíptica alrededor del Sol. El tiempo que tarda un planeta en describir una trayectoria alrededor del Sol en relación con las estrellas se le llama período sidéreo.
La tercera ley de Kepler plantea que los cuadrados de los períodos sidéreos de revolución de los planetas son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas. Esta ley establece, mediante una sencilla fórmula matemática, una relación entre las distancias medias de los planetas al Sol y el tiempo que invierten en dar una vuelta alrededor de dicho astro, tomando como referencia una estrella.
Es oportuno aclarar que las leyes de Kepler sólo se cumplen con exactitud cuando se trata del movimiento de los cuerpos que se mueven bajo la influencia de su atracción mutua. Pero en realidad los cuerpos celestes están sometidos a la atracción de todos los restantes objetos que pueblan el espacio.
