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Planetaria


Júpiter y Saturno, reyes del cielo invernal

José Luis Trisán


© Grupo Astronómicos Silos, 2001


Si existiera algún astrónomo en un planeta extrasolar nuestro Sol no le merecería ninguna atención especial. El Sol, aunque imprescindible para nosotros es, como estrella, una medianía dentro de una galaxia, la Vía Láctea, que es una más de entre las 100000 galaxias que se calcula pueblan el Universo conocido.
Sin embargo, aunque modesto, el Sistema Solar es nuestro hogar y en él, la Tierra gira acompañada de ocho cuerpos mayores y millones de otros menores en un rítmico y grandioso baile orbital. El sistema planetario en el que vivimos se originó hace unos 4600 millones de años a partir de la condensación de una nube presolar producida por la explosión de una supernova próxima. Esta nebulosa comenzó a girar y debido a un colapso gravitacional se condensó en un punto central, que después de múltiples procesos, dio lugar al Sol. Después se formó Júpiter y Saturno y más tarde Urano, Neptuno y los cometas. En las proximidades del astro rey sólo quedaron los materiales más pesados que dieron lugar a Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.

Figura 1. Los planetas de nuestro Sistema Solar.

Por definición un planeta, del griego errante, es un disco sólido no centelleante que se desplaza con relación a las estrellas. Copérnico fue el primero que describió un sistema planetario con el Sol en el centro, más tarde Kepler enumeró sus famosas leyes que le daban consistencia científica y por último el genial Newton enunció el principio de atracción gravitacional que acababa por explicar los posibles cabos sueltos.
Si exceptuamos a los satélites, que giran alrededor de otros planetas, el resto de cuerpos del Sistema Solar lo hacen describiendo unas trayectorias cerradas en torno al Sol llamadas órbitas. Este movimiento recibe el nombre de movimiento de traslación. A su vez los planetas giran sobre su eje de rotación en el llamado movimiento de rotación. Si exceptuamos a la de Plutón, las órbitas del resto de planetas son en realidad elipses de muy pequeña excentricidad, es decir, son órbitas casi circulares. El plano que contiene la órbita que sigue la Tierra se llama eclíptica y todos los pla-netas se mueven en una franja ligeramente inclinados con respecto a dicha eclíptica. Esta zona del cielo recibe el nombre de Zodiaco. Para un observador situado encima del polo norte terrestre, los planetas, sin excepción alguna, giran en sentido contrario a las agujas del reloj.

Figura 2 . Posición que ocupan los planetas alrededor del Sol.

En el Sistema Solar, las dimensiones son gigantescas. Por lo que intentar expresarlas en nuestro sistema métrico, ideado para distancias y medidas terrestres, puede llegar a ser ridículo. Por esta razón, cuando hablamos de las características de los planetas solemos tomar como referencia la Tierra. Por ejemplo, Júpiter tiene casi 1300 veces el volumen terrestre, etc. En cuanto a las distancias al Sol, la referencia es la distancia Tierra-Sol llamada Unidad Astronómica, y equivale a unos 150 millones de kilómetros.
Entre los cuerpos que "habitan" el Sistema Solar encontramos, además de a los planetas y satélites, unos 1500 asteroides de diferentes tamaños, cientos de cometas que nos visitan regularmente y millones de pequeñas partículas de diferente origen. Todos ellos completamente inhabitables. El desarrollo de la vida en la Tierra no es un hecho casual, estamos justo a la distancia adecuada del Sol. En Marte hace demasiado frío como para poder sobrevivir, todo lo contrario que en Venus, un horno gigantesco.

Los planetas

Los planetas según su posición y/o composición se pueden agrupar de diferentes maneras. Así por ejemplo podemos dividirlos en planetas interiores y exteriores o planetas telúricos(por semejanza a la Tierra) y gaseosos. Para la mayoría de autores los planetas interiores o telúricos son aquellos que se encuentran entre el cinturón de asteroides(situados entre la órbita de Marte y Júpiter) y el Sol. Otra característica común a todos estos planetas es que debido a su poca masa han sido incapaces de mantener gases muy ligeros teniendo atmósferas menos profundas con nitrógeno, anhídrido carbónico y en el caso de la Tierra vapor de agua. A este grupo pertenecen Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. En la otra subdivisión se encuentran los grandes planetas gaseosos, también llamados jovianos, con atmósferas compuestas principalmente de helio, hidrógeno, metano y amoniaco: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Como se puede ver, se ha omitido a Plutón por ser este un planeta muy especial no pudiendo ser incluido, de una manera clara, en ninguno de es-tos subgrupos, ya que se trata de un cuerpo rocoso de poco tamaño que se cree pueda ser un asteroide capturado.

Figura 3 . Imagen del Sistema Solar tomada por la Voyager.

Planetas exteriores

Júpiter, el rey de los planetas

Sin duda, Júpiter es el rey de nuestros cielos nocturnos. Además de ser el más grande y el más vo-luminosos es, después de Venus, el más brillante de los planetas que nos acompañan en nuestra particular danza alrededor del Sol. Tiene una magnitud de entre -1'5ª y -2'9ª. No es de extrañar pues que, gracias a este brillo sereno e imperturbable, los antiguos le dieran el nombre del rey de todos los dioses.

Figura 4 . Júpiter.

Júpiter es, en comparación con el resto de planetas, increíblemente grande. Tiene una masa 381 veces la terrestre, un volumen 1295 la de nuestro planeta y un diámetro de unos 140000 km. En él cabrían más de 1000 tierras. Con estos números no es de extrañar que, aunque mucho más pequeño que el Sol, se considere a Júpiter como una estrella que no llegó a nacer por no tener la suficiente masa, unas cien veces menor de la necesaria. En la actualidad está irradiando su energía al espacio, enfriándose poco a poco. Como dato curioso que nos da idea de lo gigantesco de este planeta, baste decir que su campo magnético abarca un tamaño equivalente a diez soles.
A Júpiter le cabe el honor de ser uno de los cuerpos celestes a los que primero se dirigió un telescopio; fue la noche del 7 de enero de 1610. Esa noche, el gran Galileo Galilei apuntó su recién estrenado catalejo hacia el brillante planeta y miró expectante a través de su nuevo invento. Observó asombrado el gran globo joviano y tres estrellas que lo circundaban. En días posteriores des-cubrió una cuarta estrella por lo que dedujo que debían ser cuerpos que giraban alrededor de Júpiter corroborando, de esta manera, las ideas heliocentristas de Copérnico. Desde entonces estos satélites reciben la designación genérica de satélites galileanos y sus nombres son Io, Europa, Ganímedes y Calixto. Aunque el astrónomo pisano descubrió estos nuevos cuerpos celestes, no pudo averiguar mucho acerca de Júpiter. La calidad óptica de ese primer telescopio no daba para más. Hubo que esperar más de medio siglo para que otro astrónomo italiano, Cassini, pudiera es-crutar con claridad el gigantesco planeta a través de un nuevo gran telescopio. Gracias a la nitidez de estas imágenes Cassini averiguó el periodo de rotación del planeta, que estimó en casi 10 horas terrestres, cronometrando el tiempo que tardó en rodearle una gran mancha oscura que detectó en su limbo. En posteriores investigaciones se comprobó que Júpiter tenía dos velocidades de rotación. Una la del Sistema llamado I que corresponde a la zona ecuatorial y la otra correspondiente a la zona de los polos y llamado Sistema II. Esta alta velocidad angular es la que provoca el elevado achatamiento del planeta.

Figura 5 . Satélites de Júpiter.

Para el astrónomo aficionado Júpiter es un autentico filón que nunca se acaba. Continuamente nos está deparando sorpresas. La última fue hace unos años al chocar el cometa Shomayker-Levy contra su atmósfera. Pero no hay que esperar a grandes colisiones para admirar al planeta joviano. Su compleja atmósfera, dividida en unas 30 zonas y cinturones(o bandas), se nos muestra como un conjunto de nubes situadas en bandas paralelas al ecuador y que son la prueba de las intensas transformaciones que tienen lugar en el interior de Júpiter. Sus colores van del blanco(zonas) al anaranjado(cinturones) y se deben al amoniaco y al metano teñidos de otras sustancias. Este diseño a bandas es producto de la rápida rotación antes comentada y está alimentada por enormes corrientes de convección tanto ascendentes(zonas) como descendentes(cinturones). Entre las diferentes bandas y zonas se producen continuos cambios de materia dando lugar a entrantes o jirones que si son lo suficientemente grandes piden ser vistos. Hace unos años por ejemplo desapareció durante un tiempo una de las bandas sur, sin que por el momento se sepa el porqué. Como todo en Júpiter, las tormentas son enormes. Hay varias aunque la más famosa es la Gran Mancha Roja, una enorme perturbación de color crema que encontramos en la zona ecuatorial sur.

Júpiter posee 17 lunas aunque son cuatro las únicas interesantes desde el punto de vista del observador. Io, Europa, Ganímedes y Calixto, son fácilmente distinguibles girando alrededor del planeta aunque sólo Io, con un color rojizo, podrá ser identificado. Desde que se conocen, no han dejado de servirnos para realizar importantes avances científicos. Al descubrirlos, Galileo dio vali-dez a la teoría de Copérnico que colocaba al Sol en el centro del Sistema Solar; más tarde, la observación simultánea del eclipse de alguno de estos satélites desde dos meridianos terrestres dis-tintos ayudó a la determinación de las longitudes geográficas terrestres tan importantes para la navegación de siglos pasados.
También el cálculo de una de las magnitudes físicas más importantes se lo debemos a estos cuerpos celestes. A finales del siglo XVII Olaf Römer descubrió, calculando las efemérides de los satélites galileanos, que estas se atrasaban o adelantaban unos 16 minutos según estuviéramos alejándonos o acercándonos de Júpiter. La única causa posible que explicaba esta diferencia era que a la luz le costaba esos minutos recorrer los más de 300 millones de kilómetros que separan nuestra mayor y menor distancia a Júpiter. Con estos datos calculó la velocidad de la luz en unos 200000 kilómetros por segundo. Este error fue debido a que los valores que por entonces se creían válidos para la órbita terrestre eran incorrectos. Hoy en día los cronometrajes de los eclipses de los satélites galileanos siguen siendo importantísimos, ya que gracias a ellos hemos conseguido man-dar naves interplanetarias de exploración a esos lejanos mundos que nos acompañan en nuestro paseo alrededor del Sol. La importancia de estos cálculos radica en que es imprescindible saber lo más exactamente posible la posición de los diferentes cuerpos celestes en su órbita para, desde la Tierra, trazar la trayectoria correcta de la sonda espacial.

Figura 6 . Io. Figura 7 . Ganímedes.

Varios son los fenómenos que se producen debido al continuo rotar de los satélites alrededor de Júpiter: tránsito del satélite sobre el disco del planeta, tránsito de la sombra del satélite sobre el planeta, ocultaciones y eclipses. Este último fenómeno es el que realmente nos interesa ya que el resultado de su cronometraje es el que se utilizará posteriormente para calcular la posición exacta del satélite en su órbita. En los eclipses se dan dos tipos de fenómenos: las desapariciones o inmersiones en el cono de la sombra y las reapariciones o emersiones del satélite detrás de la sombra. Las primeras suelen observarse antes de la oposición de Júpiter y las segundas después.
El cronometraje de los eclipses tiene para el aficionado, y para aquel que se inicia en la Astronomía, la ventaja añadida de su simplicidad, ya que solamente se necesita un pequeño telescopio, un cronómetro, una radio, un bolígrafo y unas Efemérides.

Saturno, el señor de los anillos

Saturno es la joya del Sistema Solar. Su visión a través de un telescopio es la más impresionante de todas las que se puedan ver. Parece una copia, a escala reducida, de Júpiter pero añadiéndole unos hermosos anillos y un poco más de achatamiento en los polos. Al igual que su hermano mayor su superficie está jalonada de bandas, óvalos y tormentas con los vientos más violentos de todos los conocidos: más de 1500 kilómetros a la hora. Sin embargo, y pese a su tamaño, tiene una densidad menor que la del agua. En un inmenso océano, ¡flotaría!

Figura 8 . Saturno

Sin duda, lo más sorprendente de Saturno es su sistema de anillos. Estos están compuestos por millares de partículas y rocas cubiertas de hielo(de allí que sean tan brillantes) de tamaños entre el milímetro y los 10 metros. Su origen puede explicarse por un disco de acrección de materia que no se condensó para formar un satélite o bien por la destrucción de uno ya existente por la fuerza gravitatoria del planeta. Se extienden unos 270000 km aunque sólo tienen unos pocos cientos de metros de ancho. Observados primero por Galileo y definidos como tales por Huygens, los anillos no son compactos, sino que son una sucesión concéntrica de 6 anillos separados por una serie de divisiones. Las dos principales divisiones reciben el nombre de división de Cassini(entre el anillo A y B) y la división Encke(subdivisión estrecha del anillo A). Este sistema de anillos está situado en el plano ecuatorial del planeta inclinado unos 27º respecto a la órbita del planeta. Debido a esto, para el observador terrestre la visión de los anillos no siempre es la misma. A veces vemos la parte inferior y otras la superior, incluso dos veces en cada revolución de 29 años los anillos desaparecen al estar de "canto" y desde nuestra perspectiva no podemos verlo.
De entre sus múltiples satélites, el que hace el 24 descubierto el pasado mes de noviembre, el más destacable es Titán. Es el único satélite con atmósfera y está compuesto en su mayoría por nitrógeno pero con bastante argón y metano. Así mismo, tiene una densa capa de espesa niebla compuesta por hidrocarburos sintetizados por la radiación solar a partir de metano. Debido a estas características, es posible que haya un profundo océano de metano líquido. Esta suposición ha hecho que la NASA y la Agencia Espacial Europea manden hasta allí la sonda Cassini-Huygens(actualmente en las cercanías de Júpiter) para intentar averiguar algo más. Seguro que Titán nos deparará muchas sorpresas. A través de un telescopio nos será fácil ver a varias de sus lunas. Además de Titán, con una magnitud de 8, hay unas cuantas más que rondan la magnitud 10 y que podremos ver, debido a la inclinación de Saturno, en cualquier parte alrededor de este, incluso arriba y abajo del planeta. Sus nombres son Rhea, Tethis, Dione y Japeto. El resto deben observarse con instrumentos mayores intentando evitar el brillo parásito de Saturno. Como dato cu-rioso encontramos una serie de pequeñas lunas muy cercanas a los anillos y que parece ayudan a mantenerlos en su sitio. Reciben el nombre de "lunas pastoras".

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