Los planetas giran alrededor de las estrellas porque hay un equilibrio entre la fuerza de atracción y la inercia de su movimiento. Veamos por qué la Tierra no se precipita hacia el Sol.
En el Universo, todo gira. Y es que la fuerza de la gravedad determina ya no solo la forma de los planetas y otros objetos celestes, sino que estos giren alrededor de centros de masa, los cuales, en efecto, generan una atracción gravitatoria.
La gravedad es la fuerza (o una de ellas, mejor dicho) que hace que los planetas giren. Pero si la fuerza gravitatoria atrae a los objetos, ¿por qué los planetas no se precipitan sobre las estrellas igual que el mando de la televisión cae al suelo cuando se nos cae del sofá?
En el artículo de hoy daremos respuesta a la apasionante pregunta de por qué giran los planetas, o lo que es lo mismo, por qué los objetos celestes no se precipitan sobre los cuerpos que los atraen gravitatoriamente.
Para entenderlo mejor, lo centraremos en los planetas del Sistema Solar, pero es importante tener en cuenta que es perfectamente extrapolable a las más de 400.000 millones de estrellas de la Vía Láctea (una más de los 2 millones de millones de galaxias del Universo) y a sus planetas, al igual que lo que sucede con los satélites que giran alrededor de planetas e incluso a las estrellas que orbitan alrededor del centro de su galaxia.
El Sol: el centro de masas del Sistema Solar
Antes de empezar a analizar la cuestión de por qué giran los planetas, es imprescindible detenernos a analizar nuestra estrella: el Sol. Y es que es alrededor de él que los 8 planetas del Sistema Solar, desde Mercurio hasta Neptuno, giran.
Como bien sabemos, todos los cuerpos con masa generan gravedad. De hecho, nosotros mismos, por el simple hecho de ser seres materiales (como todo aquello que vemos y percibimos), generamos un campo gravitatorio. Lo que pasa es que, con nuestros pocos kilogramos de peso, la gravedad que generamos es ínfima. Existe, pero no tiene implicaciones a nivel práctico.
La gravedad, pues, se hace notoria con objetos masivos. La Tierra, sin ir más lejos, con sus cerca de 6 cuatrillones de kilogramos de masa, genera suficiente gravedad ya no solo para mantenernos anclados a su superficie, sino para mantener a una roca de 3.746 km de diámetro como es la Luna en órbita a pesar de estar separados de ella por 384.400 km de distancia. Pero la Tierra no deja de ser un planeta. Y, de hecho, un planeta pequeño.
Cuanta mayor es la masa del objeto celeste, mayor es su campo gravitatorio y, por lo tanto, con más fuerza (y hasta más lejos) puede atraer a otros cuerpos. Y, teniendo en cuenta que el 99,86% de la masa del Sistema Solar se encuentra en el Sol, está bastante claro quién es el rey de la gravedad.
El Sol es una estrella, es decir, una esfera de plasma incandescente en cuyo núcleo tienen lugar reacciones de fusión nuclear. Y, a pesar de ser una estrella de las pequeñas, tiene un diámetro de 1,3 millones de km. Sencillamente inimaginable. Para ponerlo en perspectiva, en su interior podrían caber más de 1 millón de planetas como la Tierra.
Por lo tanto, y teniendo en cuenta que pesa más de 300.000 veces más que nuestro planeta, no es de extrañar que su poder gravitatorio sea colosal. Y ya no solo es que sea capaz de atraer a Neptuno, un planeta que está a más de 4.500 millones de km de distancia (la Tierra está a 149,5 millones de km de distancia), sino que atrae a cuerpos mucho más lejanos.
Entre ellos encontramos a Plutón, un planeta enano que gira alrededor del Sol pese a estar a 5.913 millones de kilómetros. Y no solo esto, sino que la conocida como nube de Oort, una región con millones de millones de asteroides (el cometa Haley procede de ella) a una distancia de casi 1 año luz (unos 9 millones de millones de km) del Sol, se mantiene alrededor del Sistema Solar debido a la atracción de nuestra estrella.
Pero, ¿por qué todos estos planetas y asteroides, si se sienten tan atraídos por el Sol (gravitacionalmente hablando), no se precipitan sobre él? ¿Por qué no nos caemos? Bueno, la respuesta quizás sorprenda, pues sí que nos caemos. Pero no de la forma tradicional que entendemos por “caerse”. Y ahora entramos a analizarlo.
Gravedad e inercia:
Que los planetas giren alrededor del Sol, que no se caigan, que vayan a velocidades diferentes y que cada uno está a una distancia determinada de la estrella no es, ni por asomo, fruto de la casualidad. Y todo ello radica en el equilibrio entre dos fuerzas: la gravedad y la inercia. Y para entender por qué giran los planetas es imprescindible entenderlas.
1. La fuerza de la gravedad atrae a los planetas
La gravedad es una fuerza de atracción. Por lo tanto, si solo hubiera esta fuerza, en efecto, los planetas y todos los objetos celestes se precipitarían sobre el centro de masas alrededor del cual orbitan. El Universo, sencillamente, colapsaría. Todo se juntaría.
Por lo tanto, la gravedad, que es una fuerza generada por los objetos con masa y que atrapa a cuerpos celestes (especialmente a los de menor masa), sí que atrae a los planetas. Si solo fuera por el Sol, los planetas habrían sido devorados. De hecho, ni siquiera se habrían podido formar, pues las partículas de la nebulosa que dio lugar al Sistema Solar habrían sido absorbidas por la colosal estrella joven.
Por lo tanto, si solo dependiera de la gravedad, es verdad, los planetas caerían. El mando de la televisión cae porque la única fuerza que actúa sobre él es la gravedad de la Tierra. Pero ahí arriba, en el espacio, las cosas son distintas. Y los planetas (y todos los cuerpos celestes que giran alrededor de otro) no parten del reposo como el mando, sino que el movimiento es algo intrínseco. Y en este contexto, entra en juego otra fuerza: la inercia.
2. La inercia contrarresta la atracción gravitatoria
Como ya hemos comentado, el estado natural de los planetas no es el reposo, sino el movimiento rectilíneo uniforme. Y ahora lo entenderemos. En el espacio, no hay fuerzas de fricción. Es decir, no hay nada que detenga el movimiento de los planetas. Solo una cosa: la gravedad.
Por lo tanto, los planetas y cuerpos celestes tienen asociada una inercia, que es una fuerza que les haría moverse permanentemente en línea recta. Pero esto solo si no hubiera otra fuerza de por medio. Y es que la gravedad rompe esta inercia.
La gravedad del Sol desvía la trayectoria de los planetas, los cuales, por su inercia, deberían estar yendo en línea recta hacia los confines del espacio. Pero no pueden, pues el Sol los está agarrando. En este sentido, de forma simultánea, cuando el Sol los atrae, ellos luchan por seguir en línea recta.
Por lo tanto, los planetas sí que caen, lo que pasa es que no caen describiendo una línea recta, sino una parábola que, al estar sufriendo un tirón hacia abajo por la gravedad, pero también hacia delante por la inercia, es infinita.
De esta compensación entre gravedad e inercia nacen las órbitas que describen los planetas alrededor del Sol o cualquier objeto celeste alrededor de un centro de masa. La fuerza de la gravedad tira hacia abajo, pero la inercia del planeta lucha por seguir en línea recta. Y por suma de fuerzas, se termina por describir una órbita. Por lo tanto, la Tierra siempre está cayendo, solo que describiendo una órbita más o menos circular.
La velocidad del planeta compensa la atracción gravitatoria, por lo que continuamente está cayendo.
¿por qué giran los planetas alrededor de las estrellas?
Los planetas giran alrededor de las estrellas porque, ya desde su formación a partir de la condensación de partículas de gas y polvo de la nebulosa que dio lugar al Sistema Solar, tienen una fuerza de inercia asociada que los llevaría a moverse indefinidamente en línea recta, pues en el vacío espacial, no hay fricción.
Lo que pasa es que esta inercia se ve contrarrestada por el tirón gravitatorio del Sol, el cual, por mera acción de la fuerza de la gravedad, los llevaría a precipitarse sobre la estrella. Si esto no sucede es porque ambas fuerzas luchan y, dependiendo de dónde esté el equilibrio, el planeta orbitará a una distancia mayor o menor. Es decir, estará más o menos lejos del Sol.
La fuerza de la gravedad disminuye conforme a más distancia del centro de masas estemos. Y la inercia depende de muchos factores, tanto de la masa como de la velocidad de rotación del planeta, así como de su tamaño.
Cada planeta, pues, dependiendo de la combinación de estos parámetros (distancia al Sol, masa, velocidad de rotación, tamaño, etc), tendrá que girar a una velocidad determinada. Y como cerca del Sol, el tirón gravitatorio es mayor, la velocidad también tiene que ser mayor. Hay que encontrar el equilibrio. De ahí que Mercurio, el planeta más cercano, tarde 88 días en dar la vuelta al Sol; la Tierra, 365 días; y Neptuno, el más alejado, 165 años.
Si la velocidad de traslación (alrededor del Sol) fuera menor, la inercia no sería suficiente para compensar, por lo que se precipitaría sobre el Sol. Y si fuera mayor, la inercia superaría a la fuerza de la gravedad, por lo que el planeta saldría despedido hacia los confines del espacio.
De hecho, con los satélites artificiales, para mantenerlos en órbita, jugamos con esto. Los hacemos moverse a una velocidad que, de acuerdo a la distancia respecto al centro de la Tierra, es suficiente como para que no se precipite sobre la superficie terrestre pero no demasiado alta como para que escape de la atracción gravitatoria. De acuerdo a la altura donde los necesitamos, esta velocidad es de 8 km/s.
Por lo tanto, los planetas giran porque se compensan la gravedad y la inercia. Y lo hacen a una distancia determinada por combinación de distintos factores. En función de su distancia al Sol y de propiedades intrínsecas como la masa y el periodo de rotación, cada planeta encontrará el equilibrio entre ser atrapado por el Sol y salir despedido hacia el espacio en un punto concreto del Sistema Solar.
Ahí donde la gravedad compense a la inercia será donde se dibuje la órbita del cuerpo celeste. Y esto se aplica tanto a planetas como a satélites naturales o artificiales, así como a asteroides, cometas e incluso estrellas, pues el Sol gira alrededor de Sagitario A, un agujero negro en el centro de la galaxia alrededor del cual giran todas las estrellas de la Vía Láctea, que está a 25.000 años luz de distancia. Y es que, como hemos dicho al principio, en el Universo, todo gira.
