¿Qué es Orbit?
La órbita es la trayectoria de un cuerpo cuando se mueve bajo la influencia de un segundo cuerpo. Un ejemplo es la trayectoria de un planeta o cometa a medida que se mueve alrededor del Sol. Los planetas y satélites que orbitan alrededor de otros cuerpos trazan un camino llamado elipse . Una elipse es una curva cerrada de forma ovalada en la que la suma de las distancias desde cualquier punto de la curva a dos puntos focales internos es constante. En la vida cotidiana, probablemente solo llames a esto un óvalo. Como se muestra en la siguiente imagen, una elipse tiene un eje mayor y un eje menor.
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El eje mayor es siempre al menos tan largo o más largo que el eje menor. Cuando tanto el eje mayor como el menor tienen la misma longitud, este es un caso especial de una elipse que comúnmente llamamos círculo. Por lo tanto, los cuerpos en órbita también pueden trazar una trayectoria circular. Aunque un círculo es un tipo especial de elipse, la gente comúnmente se refiere a las órbitas de los satélites y planetarios como circulares o elípticas. El período orbital es el momento de completar una órbita completa.
Órbitas de planetas
Las leyes de Kepler del movimiento planetario gobiernan las órbitas de los planetas alrededor del Sol. Al principio, Kepler esperaba que los planetas se movieran alrededor del Sol en círculos perfectos, pero después de años de observación descubrió que esto no era cierto. La primera ley de movimiento planetario de Kepler establece que la trayectoria de cada planeta alrededor del Sol es una elipse con el Sol en un foco. Esto se ilustra en la imagen de la sección anterior. Kepler también descubrió que los planetas no se mueven alrededor del Sol a una velocidad uniforme, sino que se mueven más rápido cuando están más cerca del Sol y más lento cuando están más lejos. La segunda ley de Kepler establece que la línea del Sol a cualquier planeta barre áreas iguales de espacio en intervalos de tiempo iguales. Esto se muestra en la siguiente imagen.
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Después de diez años de trabajo, Kepler descubrió la relación entre el tiempo que tarda un planeta en orbitar el Sol y su distancia al Sol. La tercera ley de Kepler dice que el cuadrado del período orbital de un planeta es directamente proporcional al cubo de la distancia promedio del planeta al Sol. Matemáticamente, esto viene dado por la relación T ^ 2 / r ^ 3 y se aplica a todos los planetas. La aplicación práctica de la tercera ley de Kepler es calcular el radio de la órbita de un planeta mediante la observación del período orbital de ese planeta.
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Órbitas de satélites
Un satélite es un proyectil o un cuerpo celeste más pequeño que orbita un cuerpo celeste más grande. Un satélite de la Tierra es un proyectil que cae alrededor de la Tierra en lugar de dentro de la Tierra. Dicho de otra manera, un satélite es un proyectil de movimiento rápido. La velocidad del satélite debe ser lo suficientemente grande como para que su distancia de caída coincida con la curvatura de la Tierra. La superficie de la Tierra cae 5 metros verticalmente por cada 8 kilómetros recorridos horizontalmente. Por tanto, un proyectil debe viajar a 8 kilómetros por segundo para seguir la curvatura de la Tierra y no caer en ella.
A diferencia de las órbitas planetarias, las órbitas de los satélites pueden ser circulares o elípticas. Un satélite que viaja a 8 kilómetros por segundo sigue la curvatura de la Tierra y orbita de manera circular. Si se mueve más lento, cae a la Tierra. Si se mueve más rápido, traza una trayectoria elíptica.
Las leyes de Kepler se aplican tanto a los satélites como al movimiento planetario. Según la tercera ley, el período de un satélite terrestre depende de la distancia a la Tierra. Los períodos de los satélites terrestres típicos van desde aproximadamente 90 minutos para los satélites cercanos a la Tierra hasta aproximadamente 24 horas para los satélites de comunicación en órbitas geoestacionarias aproximadamente a 36.000 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Las imágenes a continuación comparan algunas órbitas circulares y elípticas típicas de los satélites terrestres.
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Resumen de la lección
Una órbita es la trayectoria de un cuerpo cuando se mueve bajo la influencia de un segundo cuerpo. Los planetas y satélites se mueven en una trayectoria elíptica alrededor del cuerpo que orbitan. El movimiento planetario, así como el movimiento de los satélites, está regido por las leyes de Kepler. Los satélites terrestres se mueven en una trayectoria circular cuando viajan a 8 kilómetros por segundo y siguen una trayectoria ovalada si se mueven más rápido.
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