El Sistema Solar

Hace apenas cincuenta años se tenía un conocimiento disperso y difuso del Sistema Solar, sus planetas, lunas y demás objetos constituyentes. Desde la década de 1950, el extraordinario desarrollo de la astronáutica y la astronomía ha permitido ampliar estos conocimientos hasta límites entonces insospechados.

La esquemática división del sistema en un conjunto de ocho planetas rodeados, aunque no todos, por satélites, con un cinturón de asteroides y un vivero de cometas situado en las profundidades transplanetarias ha quedado en entredicho a la vista de los últimos descubrimientos.

El número oficial de planetas del Sistema Solar fue de nueve entre 1930 y 2006. En el primer tercio del siglo xx, el astrónomo estadounidense Clyde Tombaugh descubrió Plutón, un objeto situado detrás de Neptuno cuya existencia se había adivinado por las ligeras perturbaciones que introducía en la órbita de éste. Inicialmente se consideró a Plutón el noveno planeta.

Durante muchos años se habló de un supuesto Transplutón, o décimo planeta del Sistema Solar. Sin embargo, el perfeccionamiento de los métodos de observación deparó una visión muy distinta de la realidad. A principios del siglo xxi se descubrieron varios objetos «transneptunianos» de tamaño y conformación semejantes a Plutón. Uno de ellos, bautizado temporalmente como Xena, demostró ser mayor que el «noveno planeta».

Estos datos llevaron a la Unión Astronómica Internacional a replantearse en 2006 la definición de planeta. La lista de planetas mayores se redujo a ocho, mientras Plutón quedaba degradado a la condición de planeta enano o menor. Junto a él se alinearon Ceres, hasta entonces un asteroide, y Xena, renombrado como Eris, diosa griega de la discordia.

La Unión Astronómica Internacional eliminó en 2006 a Plutón de la lista de planetas mayores, al definirlo como planeta enano o menor. La ilustración muestra un montaje fotográfico de Plutón y su satélite Caronte.

Estructura del Sistema Solar

Se llama Sistema Solar al conjunto formado por el Sol y todos los cuerpos que describen una órbita alrededor de él. El Sol es una estrella de tipo espectral G, color amarillo y una temperatura superficial inferior a 6.000 K. De manera infrecuente en la galaxia a la que pertenece, la Vía Láctea, carece de estrellas acompañantes y ofrece un caso singular de sistema planetario monoestelar.

El Sol atraviesa actualmente por la fase de la secuencia principal dentro de su evolución, con lo cual se distingue por una actividad relativamente estable de generación de energía a partir de reacciones termonucleares producidas en su núcleo. Esta energía ilumina al resto de los cuerpos del Sistema Solar, que la reflejan en forma de luz perceptible desde los observatorios terrestres. Por tanto, el Sol es el único cuerpo dotado de luz propia dentro del sistema. Además, suma el 99,8% de su masa.

En términos generales, el Sol ocupa el punto focal de todo el sistema. En torno a él gravitan todos los restantes objetos, distribuidos en varias regiones que pueden considerarse independientes: un primer bloque de cuatro cuerpos rocosos denominados planetas terrestres o interiores; un cinturón de asteroides; cuatro planetas gigantes, denominados jovianos, y una región de otros objetos rocosos conocida como cinturón de Kuiper.

Casi todos los objetos del Sistema Solar orbitan alrededor del Sol aproximadamente en un mismo plano, que se conoce por el nombre de eclíptica. Este plano es paralelo al ecuador solar y forma un ángulo de unos 23° con respecto al ecuador celeste (y, por añadidura, al terrestre). Igualmente, estos objetos suelen desplazarse en la dirección de rotación del Sol en órbitas elípticas, aunque cercanas al círculo.

Componentes del Sistema Solar

Actualmente se distinguen en el Sistema Solar ocho planetas o cuerpos principales, que aparecen descritos en la figura 2 y la tabla 1. En orden creciente de su distancia al Sol, estos planetas son: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter y Saturno, que son los conocidos desde tiempos antiguos; Urano, descubierto en 1781 por William Herschel, y Neptuno, identificado en 1846 por el Observatorio de Berlín siguiendo las instrucciones de Urbain Le Verrier y John Couch Adams. A ello se suman tres planetas menores o enanos: Plutón y Eris, de la región transneptuniana, y Ceres, en el cinturón de asteroides.

En conjunto, los planetas del Sistema Solar tienen más de 150 lunas o satélites naturales que orbitan a su alrededor por efecto de su atracción gravitatoria. El reparto de estos satélites por planetas es muy desigual. La Tierra tiene una única Luna, de gran importancia para su historia geológica.

Planetas del Sistema Solar, con su tamaño y distancia del Sol relativos (v. HYPERLINK "http://RT193_FT01/" tabla 1).

Tabla 1. Datos principales de los planetas del Sistema Solar.

Mercurio, Venus y Marte carecen de lunas naturales de más de 100 km de diámetro, si bien a este último planeta se asocian dos pequeños cuerpos irregulares, Fobos y Deimos. Titán, satélite de Saturno, es la mayor luna del Sistema Solar, notoriamente más grande que el planeta Mercurio. También son notables las cuatro lunas de Júpiter descubiertas por Galileo Galilei en los inicios del siglo xvii: Ganímedes, Io, Europa y Calisto.

Tabla 2. Satélites naturales más importantes de los planetas del Sistema Solar.

En conjunto, los cuatro grandes planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano) tienen más de una treintena de satélites de diámetro superior a 100 km, además de multitud de otros cuerpos más pequeños ligados gravitacionalmente a ellos. La tabla 2 recoge los nombres y dimensiones de los principales satélites naturales del Sistema Solar.

El muestrario de objetos y entidades celestes del Sistema Solar se completa con la larga lista de asteroides, cometas, meteoroides, meteoros, planetoides, radiación y polvo interplanetario. Los asteroides son cuerpos de naturaleza predominantemente rocosa y metálica que giran alrededor del Sol y que se sitúan en su mayoría entre las órbitas de Marte y de Júpiter. Según se cree, son residuos del disco protoplanetario del que surgió originalmente el Sistema Solar que no lograron suficiente masa para concentrarse en un solo planeta.

Fotografía en detalle de un meteorito pétreo caído en la isla italiana de Sicilia.

En la actualidad se han descubierto varios miles de asteroides, algunos de ellos de tamaño diminuto y formas muy irregulares. El mayor de todos, Ceres, reclasificado en 2006 como planeta enano, tiene un diámetro aproximado de 1.000 km. Por su parte, Vesta y Palas alcanzan aproximadamente la mitad de este tamaño. En la década de 2000 se lanzaron al espacio varias sondas interplanetarias con la misión exclusiva de estudiar los asteroides. De particular interés son algunos de ellos cuya órbita se corta con la de la Tierra y que, en un caso hipotético, podrían suponer un riesgo de colisión con el planeta.

Los meteoroides, por su parte, son fragmentos relativamente pequeños de residuos del Sistema Solar que mantienen una órbita propia de giro alrededor del Sol. Suelen desprenderse de cometas y asteroides y, cuando en su trayectoria se encuentran con la órbita terrestre, entran en la atmósfera y arden por fricción con sus gases provocando una bella estela, conocida como meteoro o, en el lenguaje corriente, estrella fugaz.

Algunos de estos fragmentos tienen suficiente masa como para no desintegrarse totalmente en la atmósfera y caer a la superficie terrestre. La roca final que se deposita en dicha superficie recibe entonces el nombre de meteorito.

Los cometas son objetos intrigantes y furtivos dentro del Sistema Solar que han cautivado desde siempre la atención humana, a menudo interpretados como anuncios mágicos de acontecimientos sobrenaturales o como portadores de malos augurios. Sus propiedades físicas y orbitales se analizan en detalle en un apartado posterior de este capítulo.

Finalmente, cabe decir que el Sistema Solar está repleto de otras entidades astronómicas, como son el material interplanetario y las radiaciones que inundan todo su espacio. La mayor parte de estas radiaciones proceden de la energía emitida por el Sol y los restantes constituyentes de la Vía Láctea y otras galaxias que proyectan su luz sobre el espacio ocupado por el Sistema Solar.

El Sol

El centro de gravedad y geométrico del Sistema Solar está ocupado por el Sol, su única estrella. En ella se concentra la práctica totalidad de la masa del sistema, lo que obliga a que todos los restantes cuerpos del mismo orbiten a su alrededor. Asimismo, la emisión de energía por parte de esta estrella, extendida en todo el espectro de radiaciones electromagnéticas, influye de modo determinante en las características de los planetas y demás objetos y es esencial, entre otras cosas, para la perpetuación de la vida en la Tierra.

El Sol está compuesto por un 74% de hidrógeno y un 25% de helio, aproximadamente. El resto de su masa la componen elementos químicos más pesados, como cabe deducir de los estudios de espectroscopia. El Sol es una estrella de tipo espectral G que se encuentra en la fase de secuencia principal de su evolución, es decir, la dominada por la producción en el núcleo solar de reacciones termonucleares de conversión de hidrógeno en helio con gran desprendimiento neto de energía.

Esta energía se emite hacia todo el espacio interplanetario y es esencialmente de tipo electromagnético en todo el espectro (radio, infrarrojo, visible, ultravioleta, altas energías). Tales emisiones se acompañan de la proyección hacia el exterior solar de grandes cantidades de partículas elementales, conocidas como neutrinos.

La edad estimada del Sol desde su nacimiento se sitúa en torno a los 4.600 millones de años. Del estudio de su masa, composición y temperatura superficial, unido a la proyección obtenida de los modelos astrofísicos, se ha estimado que esta estrella pasará a la fase de gigante roja dentro de su evolución en unos 5.000 millones de años. En ese momento, creará una inmensa nebulosa planetaria que engullirá buena parte de la región ocupada actualmente por los planetas.

El planetoide Toutatis es el asteroide de morfología más irregular de cuantos se conocen. Las fotografías de satélite han captado algunas de sus formas.

El Sol está dotado de una estructura interna definida, en la que cabe distinguir un núcleo o zona central, la fotosfera o zona visible de su superficie y la atmósfera o envoltura gaseosa que rodea a ésta. A su vez, en la atmósfera cabe distinguir dos áreas, denominadas cromosfera y corona. La primera es una delgada capa atmosférica situada justo sobre la fotosfera; de la cromosfera emergen unos inmensos chorros de gas saliente, denominados protuberancias solares, que se proyectan a varios miles de kilómetros de distancia. La corona, por su parte, se extiende a varios millones de kilómetros sobre la cromosfera y sólo es perceptible a simple vista durante los eclipses totales de Sol.

Una de las características más sobresalientes de la estructura solar es la presencia de un poderoso campo magnético altamente variable que invierte la dirección de sus polos cada once años. El campo magnético solar es responsable de algunos fenómenos singulares, como son las manchas solares que aparecen sobre su superficie y que se han interpretado como el resultado de inmensas tormentas magnéticas.

Imagen del Sol captada desde la estación espacial Skylab. La segunda imagen muestra la corona solar; pudo ser tomada en Bucarest durante el eclipse total del 11 de agosto de 1999.

Imagen del Sol captada desde la estación espacial Skylab. La segunda imagen muestra la corona solar; pudo ser tomada en Bucarest durante el eclipse total del 11 de agosto de 1999.

Otros efectos notorios relacionados con el campo magnético del Sol son los destellos solares y el viento solar, un flujo de partículas cargadas eyectadas desde la parte superior de la atmósfera de la estrella. En las zonas polares, esta actividad solar se percibe en el fenómeno conocido como aurora (boreal o austral, según el hemisferio), una de las manifestaciones naturales más hermosas que pueden observarse sobre la Tierra.

Planetas del Sistema Solar

Según se ha esbozado anteriormente, el espacio del Sistema Solar ocupado por los planetas mayores y menores y sus satélites puede subdividirse esquemáticamente en varias regiones:

  • Los planetas interiores o terrestres, que comprenden las órbitas de Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, los más cercanos al Sol.

  • Un cinturón poblado por varios miles de asteroides (más el planeta enano Ceres), surgidos del disco protoplanetario original aunque sin suficiente masa como para concretarse en un planeta propio.

  • Los cuatro grandes planetas gigantes exteriores, llamados jovianos (de Jove o Júpiter), que comprenden Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

  • El cinturón de Kuiper, en el que se extienden los objetos transneptunianos. Los mayores y más conocidos de estos objetos son Plutón y Eris.

Tras la polémica suscitada en torno al caso de Plutón, en 2006 la Unión Astronómica Internacional recompuso la definición de planeta, indicando que éste es todo cuerpo que gira alrededor del Sol, posee una masa suficiente para que su gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido y asuma una forma en equilibro hidrostático, aproximadamente esférica, y ha limpiado la vecindad de su órbita. Esta última cualidad permite diferenciar a los planetas enanos (Plutón, Eris, Ceres), que no han limpiado la vecindad de su órbita, es decir, tienen cuerpos semejantes a ellos en sus proximidades.

No existe un consenso establecido entre los científicos acerca del proceso de formación de los planetas. No obstante, se acepta en general que proceden de los restos de la nebulosa de la que se formó, por contracción gravitatoria, la protoestrella que dio lugar al Sol. Las concentraciones de masa en el disco de esta protoestrella habrían dado origen a los protoplanetas, de los cuales surgieron las masas sólidas o gaseosas que hoy se conocen como entidades individuales dentro del Sistema Solar.

Los cuatro planetas terrestres o interiores son de dimensión relativamente reducida, inferior a 13.000 km de diámetro, y de consistencia esencialmente rocosa en su superficie. Están rodeados por una atmósfera tenue, salvo en el caso de la Tierra, y se sitúan a menos de 1,52 unidades astronómicas del Sol (la distancia media Tierra-Sol, de unos 149.000 km, se define como una unidad astronómica, 1 UA). Por tanto, se encuentran bastante «arracimados» a distancias cercanas de la estrella y reciben con la máxima intensidad la energía solar.

Disco completo de Venus y fotografía de Marte tomada por la sonda espacial Mars Pathfinder. Estos dos planetas, junto a Mercurio y la Tierra, constituyen los cuatro planetas menores del Sistema Solar.

Disco completo de Venus y fotografía de Marte tomada por la sonda espacial Mars Pathfinder. Estos dos planetas, junto a Mercurio y la Tierra, constituyen los cuatro planetas menores del Sistema Solar.

El paisaje esencial de los cuatro planetas terrestres presenta también ciertas semejanzas. Por su superficie sólida, todos poseen sistemas montañosos y valles, cráteres y volcanes. Las visitas de naves robóticas realizadas desde mediados de la década de 1990 al planeta Marte han revelado unos rasgos orográficos en su superficie análogos a los terrestres, aunque en condiciones climáticas extremas.

Mercurio, Venus, la Tierra y Marte comparten asimismo una densidad comparable, que ha llevado a concluir que poseen una estructura interna similar. Se cree que por debajo de la corteza sólida de estos planetas existe un núcleo denso de hierro fundido. Su composición está dominada por elementos químicos pesados (hierro, oxígeno, silicio, magnesio, níquel, azufre), mientras que los más ligeros se concentran en minerales sólidos o en la atmósfera.

En la atmósfera de Venus, la Tierra y Marte abundan moléculas relativamente pesadas, como nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono. En cambio, el hidrógeno aparece combinado en los minerales o, en el caso de la Tierra, está presente en forma de moléculas de agua en la hidrosfera. También se ha detectado presencia de agua helada en los casquetes polares de la Tierra y Marte.

El bloque de cuatro planetas gigantes o jovianos presenta propiedades marcadamente diferentes. Estos cuerpos planetarios (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) están compuestos principalmente por elementos ligeros, como hidrógeno y helio, y tienen, por tanto, densidades menores que los planetas terrestres. Esta conclusión se ha establecido por medio de estudios espectroscópicos y por los datos aportados por las sondas interplanetarias.

Entre los planetas mayores del Sistema Solar figuran Júpiter y Urano. Las imágenes muestran sendas fotografías enviadas por las naves Voyager 1 (Júpiter, con franjas) y Voyager 2 (Urano, con manchas blancas).

Entre los planetas mayores del Sistema Solar figuran Júpiter y Urano. Las imágenes muestran sendas fotografías enviadas por las naves Voyager 1 (Júpiter, con franjas) y Voyager 2 (Urano, con manchas blancas).

Estas sondas no podrían aterrizar en un planeta joviano, cuya superficie aparente es en realidad un conjunto de formaciones de nubes de su atmósfera sobre una esfera planetaria esencialmente gaseosa o líquida. No obstante, estos cuatro planetas gigantes tienen un diámetro muy superior al de los restantes; por ejemplo, el diámetro ecuatorial de Júpiter multiplica por once el de la Tierra. También son mucho más masivos: la masa de Júpiter es 318 veces la terrestre.

Las dimensiones relativas de los planetas gigantes son tales que algunos de sus satélites poseen tamaños semejantes a los planetas interiores. Así sucede, por ejemplo, con Ganímedes, la mayor luna natural del Sistema Solar, un satélite de Júpiter que es mayor que Mercurio.

Se supone que los cometas se ubican en la zona espacial conocida como nube de Oort, situada en los confines del Sistema Solar. La imagen muestra al cometa Hale-Bopp sobre el cielo del monte japonés Fujiyama, en una fotografía captada a finales de marzo de 1997.

Cometas y otros objetos del Sistema Solar

Más allá de las regiones pobladas por planetas, a una distancia de 50.000 a 100.000 unidades astronómicas se supone que existe una extensión de espacio en la que anidan los cometas. Esta zona recibe el nombre de nube de Oort y alcanza los confines últimos del Sistema Solar, casi a un año-luz del Sol y apenas a la cuarta parte de la distancia que separa a éste de su estrella más próxima, Alfa Centauro.

Fueron necesarios numerosos siglos de observación minuciosa para comprender que ciertas estrellas errantes que atravesaban el cielo eran cuerpos celestes que regresaban periódicamente a las cercanías del Sol. Este honor correspondió a Edmond Halley, quien en el siglo xviii identificó que las apariciones cada 75 años, aproximadamente, de una cierta luminaria correspondía a un mismo cometa, que sería bautizado con su nombre.

En su enorme lejanía en la nube de Oort, los cometas son cuerpos fríos, pequeños y oscuros, formados en su mayor parte por material helado y rocoso, compuesto por agua, dióxido de carbono, hierro, amoniaco, metano, silicatos y magnesio. Gráficamente han sido comparados con una «bola de nieve sucia». Sin embargo, al acercarse al Sol desarrollan una espectacular cola que llevó a Aristóteles a calificarlos de «estrellas con cabellera».

La cola de los cometas, que puede prolongarse varios millones de kilómetros, se desarrolla como consecuencia de la acción del viento solar. Las partículas de alta energía de éste subliman las sustancias integrantes del cometa, que se gasifican y dejan un rastro luminoso en dirección opuesta al Sol. La formación de la cola provoca así una pérdida de material en el cometa, que se desgasta y mengua de tamaño con cada paso por las proximidades del Sol. Si la órbita de la Tierra entra en contacto con la de un cometa, las partículas de gas y polvo de la cola de éste provocan espectaculares lluvias de estrellas fugaces.

Los cometas siguen una órbita elíptica muy abierta, de manera que regresan cerca del foco de la elipse (ocupado por el Sol) en periodos que pueden superar el millar de años. Algunos ven perturbada su órbita por la acción gravitatoria de otras estrellas o colisionan con los planetas: en 1994, el cometa Shomaker-Levy 9, fragmentado por los efectos de marea del planeta, se estrelló contra la superficie de Júpiter.