Excentricidad orbital de los planetas Excentricidad de la órbita terrestre

Publicado el 26 septiembre, 2021 por Rodrigo Ricardo

¿Qué es la excentricidad orbital?

Una elipse es un tipo de óvalo que, a diferencia de un círculo, tiene dos focos. A medida que aumenta la distancia entre los dos focos, la elipse se vuelve más excéntrica . El eje largo de una elipse se llama eje mayor y el eje corto se llama eje menor. Para un círculo perfecto, la distancia entre los dos focos es 0 y el eje mayor y el eje menor tienen la misma longitud.

Diferencias entre un círculo y elipses con excentricidad moderada y alta.

Círculos y elipses con diferente excentricidad.

Johannes Kepler fue un astrónomo alemán cuyo descubrimiento clave fue que las órbitas planetarias no eran circulares. Demostró que eran elípticas. Excentricidad orbitaldescribe hasta qué punto una órbita es elíptica o se desvía de un círculo perfecto. Una órbita perfectamente circular tendría una excentricidad orbital de 0. Los valores entre 0 y 1 indican una órbita elíptica, los números crecientes tienen una mayor distancia entre los focos en la elipse. Los valores de excentricidad son siempre menores que 1 para órbitas limitadas. Sin embargo, las órbitas libres pueden tener valores mayores o iguales a 1. Si la excentricidad es igual a 1, la órbita es parabólica. Los valores superiores a 1 describen órbitas hiperbólicas. Objetos como cometas y asteroides pueden ingresar al sistema solar en una órbita libre, seguir un camino parabólico o hiperbólico alrededor del Sol y nunca regresar.

Diagrama que muestra trayectorias elípticas, parabólicas e hiperbólicas.

Trayectorias elípticas, parabólicas e hiperbólicas

Para los objetos que giran alrededor del Sol, los puntos de aproximación más cercana y más lejana se definen como el perihelio y el afelio, respectivamente. El promedio de estos dos valores es el semieje mayor o la distancia orbital promedio. Los planetas con baja excentricidad orbital tienen una diferencia muy pequeña entre las distancias del perihelio y del afelio. Venus tiene una excentricidad orbital de 0,007 y la diferencia de distancia entre el perihelio y el afelio es de aproximadamente el 1%. Para planetas con una gran excentricidad, como Plutón, la diferencia es mucho mayor, casi el 40%.

La excentricidad está influenciada por la atracción gravitacional de otros objetos. Los planetas que orbitan alrededor del Sol están influenciados tanto por la atracción gravitacional del Sol como por su propia inercia. La inercia del planeta influye en que continúe en línea recta, sin embargo, la influencia gravitacional del Sol lo empuja hacia el centro. Para que un planeta tenga una órbita perfectamente circular, excentricidad de 0, la inercia y la atracción gravitacional deben anularse perfectamente. En realidad, estas fuerzas no se cancelan perfectamente, por lo que los planetas tienen órbitas elípticas.

Excentricidad de la Tierra

La excentricidad de la órbita de la Tierra varía con el tiempo, debido a la interacción gravitacional con otros cuerpos celestes. El valor de excentricidad puede ser tan bajo como 0,0034 y hasta 0,058. La excentricidad de la Tierra es actualmente de 0.017, esto significa que la diferencia entre el perihelio y el afelio es aproximadamente del 3%. Esto significa que la órbita de la Tierra no es muy excéntrica, o que está cerca de un círculo, como se muestra en el diagrama.

Diagrama que muestra la baja excentricidad de la Tierra.

Órbita terrestre baja excentricidad

Excentricidad de los planetas

La excentricidad orbital de los planetas del sistema solar se muestra en la tabla. Venus tiene la excentricidad más baja, lo que significa que su órbita es casi circular. Desde que Plutón se convirtió en un planeta enano, Mercurio es el planeta con mayor excentricidad, lo que significa que tiene la órbita más elíptica.

Planeta Excentricidad
Mercurio 0,205
Venus 0,007
tierra 0,017
Marte 0,094
Júpiter 0,049
Saturno 0,057
Urano 0,046
Neptuno 0,011
Plutón 0,244

Todos los planetas del sistema solar tienen excentricidades relativamente bajas. Sin embargo, se ha observado que muchos exoplanetas tienen excentricidades más altas. Una teoría para explicar esta observación es que los sistemas de múltiples planetas tienen excentricidades más bajas debido a las interacciones gravitacionales planeta-planeta.

Calcular la excentricidad

Diagrama que muestra la longitud del eje mayor y la distancia entre focos.

diagrama para calcular la excentricidad

La excentricidad se calcula dividiendo la distancia entre los focos por la longitud del eje mayor. Esto da la ecuación

{eq} e = c / a {/ eq}

Donde {eq} e {/ eq} es la excentricidad, {eq} c {/ eq} es la distancia entre los focos y {eq} a {/ eq} es la longitud del semieje mayor.

Distancias de perihelio y afelio para Mercurio.

ejemplo de órbita de mercurio

Por ejemplo, el perihelio de Mercurio es de aproximadamente 0,31 AU (unidades astronómicas) y el afelio es de aproximadamente 0,47 AU. La longitud del eje mayor viene dada por la suma de estos dos valores

{eq} a = 0.31 + 0.47 {/ eq}

Lo que significa que

{eq} a = 0,78 {/ eq}

Para encontrar la distancia entre los focos, tome la longitud total y reste dos veces la distancia del perihelio. Esto se debe a que la distancia entre los focos de cada lado es igual a la distancia del perihelio. Entonces, la distancia entre focos es

{eq} c = 0,78 – (2 \ times0,31) {/ eq}

Lo que da un valor de 0,16 AU. La excentricidad viene dada por

{eq} e = c / a = 0,16 / 0,78 {/ eq}

Esto da una excentricidad para Mercurio de aproximadamente 0,2.

Excentricidad orbital y clima

La excentricidad de la órbita tiene un efecto significativo en el clima del planeta. Determina la duración y la magnitud de las variaciones estacionales. Cuando la excentricidad orbital es mayor, aumenta la magnitud de las variaciones estacionales.

La excentricidad de la órbita de la Tierra varía debido en gran parte a la influencia gravitacional de Júpiter y Saturno. Los cambios en la excentricidad de la Tierra a lo largo del tiempo son un factor que afecta los ciclos de Milankovitch , o el cambio en el clima de la Tierra durante miles de años. Los ciclos de Milankovitch afectan la cantidad de luz solar que la Tierra absorbe del Sol, lo que cambia el clima de la Tierra.

Exoplanetas

Se han observado muchos exoplanetas que tienen órbitas muy excéntricas. Esto influiría enormemente en la habitabilidad de estos planetas. Una zona habitable es un área alrededor de una estrella donde podría existir agua líquida en la superficie de un cuerpo en órbita. Debido a la baja excentricidad de la órbita de la Tierra, permanece en la zona habitable mientras orbita el Sol. Un exoplaneta con una órbita muy excéntrica puede entrar y salir de la zona habitable mientras gira alrededor de la estrella, lo que significa que para algunas partes de la órbita el agua líquida no podría existir en la superficie. Esto puede dificultar la existencia de vida en el planeta.

Resumen de la lección

Los planetas no orbitan alrededor del Sol en órbitas circulares. Las órbitas son elípticas y la cantidad en la que se desvían de un círculo perfecto se conoce como excentricidad . La excentricidad orbital es un valor entre 0 y 1 para órbitas limitadas. Todos los planetas del sistema solar tienen excentricidades relativamente bajas, lo que probablemente se deba a las interacciones planeta-planeta. Los cambios en la excentricidad orbital pueden afectar el clima y son un factor que influye en los ciclos de Milankovitch . Las órbitas muy excéntricas pueden dificultar que los exoplanetas sostengan vida, incluso si parte de su órbita se encuentra en una zona habitable.

Author

Rodrigo Ricardo

Apasionado por compartir conocimientos y ayudar a otros a aprender algo nuevo cada día.

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