La marea, la fuerza de vecino
2007/05/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
El planeta donde están los satélites, como en la órbita que los niños separan los dulces. Y parece que a los planetas no les afectan las vicisitudes de los satélites. No parece evidente, por ejemplo, que Júpiter tenga cuatro grandes satélites y treinta y cinco pequeños (treinta y cinco, que sabemos). Júpiter es gigante y el mayor satélite, Ganimide, es muy pequeño. Podría pensarse que difícilmente Júpiter reconocerá la presencia de Ganimide. Pero eso no es cierto.
Ser satélites afecta a Júpiter y a cualquier otro planeta. La forma y rotación del planeta depende de los satélites del entorno. Es una ley general. Lo mismo ocurre con todo el sistema solar, en definitiva los planetas son satélites alrededor del Sol.
La famosa fórmula
Para comprender la influencia de los satélites hay que entender la ley de la gravedad de Newton: dos cuerpos con masa se atraen. Cualquier cuerpo. Por ejemplo, el lápiz que tienes en la mano y una cebra africana. La única condición es que ambos cuerpos deben tener masa. Eso sí, depende de la fuerza de atracción. Hay que tener en cuenta dos factores: por un lado, si las masas son grandes o pequeñas y por otro, la distancia entre ellas.
Desde el punto de vista de la gravedad, el lápiz y la cebra africana tienen una masa muy reducida y están muy alejados unos de otros para percibir su fuerza de atracción (sobre todo porque están rodeados de otros cuerpos que les atraen con más fuerza).
Con los astros, el efecto de la gravedad es mucho mayor. Son casos muy especiales: estrellas, planetas y satélites tienen una gran masa que compensa la distancia entre ellos. Hay que tener en cuenta, por ejemplo, que la menor distancia plan-satélite es muy superior a la distancia entre el lápiz y la cebra de nuestro ejemplo. Y que con la distancia la fuerza de gravedad se debilita muy rápidamente. Precisamente en el divisor de la famosa fórmula de Newton aparece el cuadrado de la distancia.
F = G x M x m/r 2
(distancia representada por r, siendo G un número y M y m las masas de ambos cuerpos). Esto significa que al aumentar dos veces la distancia entre dos cuerpos, la fuerza de atracción no es la mitad de la inicial, sino cuatro veces menor.
La tripa de los planetas
La forma en que la gravedad cambia con la distancia hace que los planetas satélites no sean esféricos. En definitiva, los planetas son enormes; cuando tienen un satélite cerca, la masa del satélite atrae más la parte cercana del planeta que el centro del planeta; y mucho más que el otro lado del planeta. Por ejemplo, un lado de la Tierra se encuentra a 12.756 kilómetros más cerca de la Luna que el otro, mientras que en Júpiter la diferencia es mucho mayor, con 142.984 kilómetros de diámetro. El satélite tira con fuerza a la parte más cercana y con menos fuerza al otro lado del planeta. En consecuencia, el planeta adopta una forma de elipsoide en la dirección del satélite (a ambos lados, hacia delante y hacia atrás).
El planeta sufre una deformación, sobre todo si no está hecho con materiales muy rígidos. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno están compuestos mayoritariamente por gas, que se deforma muy fácilmente. Marte, la Tierra, Venus y Mercurio son mucho más rígidos por su solidez general. Sin embargo, Mercurio y Venus no tienen satélite y los de Marte son muy pequeños. Pero la Tierra sí tiene un gran satélite cerca, la Luna. Y la Tierra percibe la fuerza de atracción de la Luna, tanto en la atmósfera como en el océano y en la tierra sólida. En consecuencia, la Tierra está deformada. Está estirado en el lado y en el contrario de la Luna. Así lo demuestran las mareas del mar, donde los océanos se deforman más que la tierra porque son líquidos, con lo que en la parte marina de la Luna y en la contraria se produce una pleamar.
Además, rotación
Hablamos de satélites, pero hay que destacar que no todas las fuentes de deformación de los planetas son satélites. La rotación también deforma los planetas. Cuanto más rápida es la rotación y más flexible es el planeta, más deformación sufre. El ejemplo más espectacular es Saturno. Se dice que es un gigante de gas, deformable, con una rotación muy rápida. Es evidente que los lados de los dos polos están pisados y el ecuador se hincha.
Finalmente, un planeta con satélite no es esférico, tiene al menos dos deformaciones: la provocada por el satélite y la provocada directamente por la rotación. El planeta está pisado y, además, estirado en la dirección del satélite. Y no sólo eso. El análisis de la deformación del planeta se complica más si se tiene en cuenta la coincidencia de ambos efectos. En definitiva, el planeta está estirado en una dirección determinada, pero la rotación hace que esta extensión cambie de lugar desde el punto de vista del planeta.
La Tierra y la Luna, por ejemplo. En un momento dado, si la Luna está sobre Indonesia, la mayor deformación que produce puede estar en Borneo, por ejemplo (Borneo y, por supuesto, al otro lado del mundo, en la zona de Colombia, porque la deformación está extendida a ambos lados). Pero la rotación de la Tierra hace que con el tiempo el bulto se desplace hacia el oeste. Seis horas después, por ejemplo, la Luna estará sobre África y la mayor deformación será en Congo (y en el Pacífico, cerca del ecuador en la longitud de Hawai). En todos los planetas con luna ocurre lo mismo.
La deformación se mueve como una onda a la vez que la rotación, debido a que el planeta gira, y el planeta está corrigiendo constantemente la dirección de la deformación para orientar al satélite. La corrección no es súbita, requiere cierto tiempo.
Por ello, la deformación está ligeramente desplazada del eje plan-satélite, adelantada cuando la rotación del planeta es más rápida que la órbita del satélite y retrasada en caso contrario. En ambos casos, el satélite tira de la deformación que está movida y eso cambia la velocidad de rotación del planeta. En definitiva, por influencia del satélite, la tendencia del planeta es igualar la velocidad de rotación con la velocidad de la órbita del satélite, es decir, después de miles de millones de años, el mismo lado del planeta siempre mirará al satélite.
La Luna, por ejemplo, está frenando la rotación de la Tierra, por lo que la duración del día es 0,0016 segundos más corta por cada siglo pasado. Es un proceso muy lento, pero en teoría, algún día, la Tierra siempre tendrá el mismo lado hacia el lado de la Luna. Esto significa que por el otro lado de la Tierra no se verá la Luna. Siempre tendrá el mismo lugar sobre la Luna. Si fuera Borneo, por ejemplo, desde América nunca se vería la Luna (sin tener en cuenta que para entonces la distribución de los continentes sería diferente). Además, la fuerza mareal paralizará también las fluctuaciones de las mareas; en nuestro ejemplo, Borneo tendría la pleamar para siempre (incluso América) y Europa, por ejemplo, siempre la bajamar.
Mirándose
El mismo efecto que tiene el satélite en el movimiento del planeta se produce al revés; los planetas deforman los satélites y, con el tiempo, adaptan la rotación para mostrar siempre la misma diferencia al planeta principal. También lo hacen los satélites artificiales (aunque los materiales de los satélites artificiales apenas se deforman). El efecto es más fuerte en los satélites que en el planeta principal.
La Luna, por ejemplo, sufrió hace tiempo la influencia de este efecto y hoy en día nos muestra siempre la misma diferencia. Otro ejemplo más avanzado es el sistema binario Pluton-Karon. Debido a la influencia de la marea, ambos se enseñan la misma cara desde hace tiempo. Desde Plutón se ve el único lado de Karon y desde Carón el único de Plutón.
Otros planetas y satélites van por el mismo camino. Y también las estrellas. Las estrellas también actúan sobre los planetas, y viceversa. Con el tiempo, por tanto, es de esperar que la Tierra muestre siempre la misma cara al Sol. Sin embargo, el Sol no durará tanto. Desaparece antes (y por tanto la Tierra). La fuerza de las mareas es importante, pero no es la única que provoca acontecimientos espaciales.
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