¿Qué órbitas qué?
¿Quieres convertirte en un campeón de trivia? Seguro lo haces. Todos lo hacen. Le daré dos preguntas, ahora mismo, que quizás necesite saber para conocer algunas trivialidades de alto calibre. Aquí están:
Pregunta n. ° 1: ¿En qué gira u orbita la luna?
Pregunta n. ° 2: ¿En torno a qué orbita la Tierra?
Si eres como la mayoría de las personas, las respuestas a estas preguntas serán la Tierra y el sol, respectivamente. Tendemos a pensar en un cuerpo celeste más pequeño orbitando a uno más grande. La luna orbita la Tierra y la Tierra orbita alrededor del sol.
En aras de la simplicidad, eso es lo que decimos, y eso es todo.
Sin embargo, la verdad detallada del asunto es diferente. La Tierra no orbita técnicamente alrededor del sol, y la luna tampoco orbita alrededor de la Tierra.
Baricentro: Centro de masa
En cambio, dos objetos celestes se orbitan entre sí alrededor de su centro de masa común o punto de equilibrio de un sistema. En astronomía, el centro de masa de dos o más cuerpos celestes a veces se llama baricentro .
Este tipo de interacción ocurre porque la fuerza de gravedad es mutua. Cuando un cuerpo celeste tira del otro, el otro responde de la misma manera hasta que se encuentra un punto de equilibrio.
Demostremos el concepto de centro de masa con un par de ejemplos familiares. Coge una regla de algún lugar. Intenta equilibrarlo en tu dedo. Deberá colocar el dedo en el centro de la regla para equilibrarla. Eso es porque su centro de masa está en su centro, ya que es una regla uniforme. Ningún extremo es más pesado que el otro.
Compare esto con un martillo. Si pones el dedo en el medio del martillo para equilibrarlo, ¿qué pasará? El martillo se volcará y caerá. ¡Asegúrate de que no te golpee el pie en el camino hacia abajo!
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Esto sucede porque el centro de masa del martillo está en otro lugar porque un extremo está hecho de metal pesado y el otro es de madera liviana. Deberá colocar el dedo muy cerca del extremo metálico más pesado y masivo para equilibrar el sistema, por así decirlo. Por tanto, el centro de masa común está muy cerca del extremo metálico en este ejemplo.
En algunos casos, como una caja o una pelota, el centro de masa puede estar dentro del objeto.
Lo que estos dos ejemplos deberían haberle enseñado es:
- Dos cuerpos celestes de diferentes masas se equilibrarán en su centro de masa común
- El centro de masa se ubicará más cerca del objeto más masivo.
El bamboleo de nuestro sol y estrellas
En el caso de la Luna y la Tierra, donde la Tierra es más masiva que la Luna, el centro de masa común está en realidad dentro de la Tierra. Entonces, cuando la luna orbita este centro de masa en un lado, la Tierra en realidad se mueve alrededor de este mismo centro de masa en el otro lado.
Por el contrario, debido a que el sol es mucho más masivo que la Tierra, el centro de masa del sistema sol-Tierra está profundamente dentro del sol, casi en su centro. Y entonces, es por eso que nos limitamos a decir que la Tierra orbita alrededor del sol por simplicidad.
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Pero esto es diferente al sistema Júpiter-sol. Júpiter es mucho más masivo que la Tierra, pero definitivamente no es tan masivo como el sol. Debido a que Júpiter es más masivo que la Tierra, es como agregar un poco de peso extra al mango de madera del martillo. El centro de masa de este sistema se alejará un poco más del extremo metálico más pesado, un poco más lejos del centro del sol. En realidad, el centro de masa del sistema Júpiter-sol tiene aproximadamente el radio del sol.
Dado que este baricentro está, bueno, descentrado con respecto al sol, el sol en realidad se tambaleará alrededor de este punto cuando Júpiter también orbita a su alrededor.
Si aún no está seguro de cómo funciona esto, ilustremos un escenario hipotético en la pantalla que sea más fácil de imaginar (vea el video que comienza a las 03:58 para ver esta ilustración).
Digamos que eres el sol. Atas una cuerda a un guijarro y te paras en el centro de una X dibujada en el suelo. La cuerda representa la fuerza de gravedad entre tú y la roca. Mueves este guijarro en un círculo mientras giras. Trate de permanecer en el centro de la X mientras hace esto. Debería ser bastante fácil porque eres mucho más masivo que ese pequeño guijarro.
Date un segundo para detener el mareo por cierto.
Ahora, digamos que atas esa cuerda a una roca realmente grande. A medida que balanceas esta gran roca en un círculo, su presencia más masiva te hará tambalear mucho más que la pequeña. Será muy difícil permanecer en el centro de esa X porque el centro de masa común se ha alejado más del centro de la X.
Por tanto, los astrónomos pueden utilizar este tipo de oscilación de una estrella como guía para detectar la presencia de planetas alrededor de estrellas distantes. Planetas lo suficientemente masivos como para causar un bamboleo notable en su estrella madre.
Resumen de la lección
Entonces, repasemos la esencia importante de esta lección. Dos objetos celestes orbitan entre sí alrededor de su centro de masa común o punto de equilibrio de un sistema. En astronomía, el centro de masa de dos o más cuerpos celestes a veces se llama baricentro .
El centro de masa se ubicará más cerca del objeto más masivo. Y así, técnicamente hablando, la Luna y la Tierra se orbitan entre sí. Lo hacen alrededor de su centro de masa común. Lo mismo ocurre con el sol y la Tierra o cualquier otro objeto celeste en órbita entre sí.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya completado esta lección, podrá:
- Definir centro de masa y baricentro
- Explica cómo el centro de masa afecta a dos cuerpos celestes que orbitan entre sí.
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