Distancias en el Sistema Solar

De Física Itinerante
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Ficha del experimento
Autor(es) original(es) Jennifer Fienco
Área(s) abarcadas Astronomía
Nivel de enseñanza Rellenar
Contenido curricular abordado
Rellenar

El siguiente manual busca orientar al profesor a realizar una actividad que permita dilucidar las distancias -a escala- existentes entre los planetas del Sistema Solar, permitiendo además ayudar a explicar qué es una órbita planetaria.

Introducción

Las distancias en el universo son difíciles de dilucidar si es que no se representan gráficamente y/o numéricamente. Comprendiendo que lo segundo puede llegar a ser bastante agobiante para niños pequeños, es que proponemos la siguiente actividad al aire libre, la cual consiste en posicionarse en las órbitas a escala de los planetas para visualizar las distancias que estos tienen entre si y con el Sol.
Para pensar en grandes distancias en el sistema solar, se usa una regla cósmica basada en la unidad astronómica (AU, por sus siglas en inglés). Una AU es la distancia de la Tierra al Sol, la cual es cercana a 150.000.000 km.
Partículas expulsadas del Sol pueden alcanzar grandes distancias mucho más allá de los planetas del sistema solar, formando una gigante burbuja llamada heliosfera. La enorme burbuja de la heliosfera es creada por el viento solar, una corriente de gas cargado que fluye hacia el exterior desde el Sol. Dado que el Sol orbita el centro de nuestra galaxia Vía Láctea, la burbuja de la heliosfera también se mueve, creando un arco de choque delante de sí mismo en el espacio interestelar (como la proa de un barco en el agua) ya que se estrella contra los gases interestelares. La región donde el viento solar es abruptamente frenado por la presión de gas entre las estrellas se llama choque de terminación.
Dos misiones de la NASA, lanzadas en 1.977, han cruzado el choque te terminación (Voyager 1 el 2.004 y Voyager 2 el 2.007). A finales del 2.011, los datos del Voyager 1 mostraron que la misión había entrado a la parte más extrema de la heliosfera. Por el 2.013, la Voyager 1 estaba a 18 mil millones de kilometros del Sol. Los científicos prevén que la Voyager 1 cruzará hacia el espacio interestelar, donde el gas y el polvo de otras estrellas se encuentran, así como la enorme nube de Oort, dentro de unos meses a unos pocos años. Ambas naves espaciales deben tener suficiente energía eléctrica para enviar datos al menos hasta el año 2020. Será miles de años antes de que los dos Voyagers salen de la Nube de Oort, una vasta capa esférica de cuerpos de hielo que rodean el sistema solar.
Al explorar el universo, nos preguntamos: ¿Hay otros planetas donde podría existir vida? ¿Estamos solos? Estas son las grandes preguntas que la ciencia está sondeando. Sólo “recientemente” los astrónomos tienen las herramientas (telescopios sensibles en la Tierra y en el espacio) para detectar planetas orbitando estrellas en otros sistemas solares.


Procedimiento

Materiales

Figura 1: Imagen de la base Sol
  1. 10 pedazos de madera trupan de 25x25cm de 12mm de grosor
  2. Imágenes de 25x25cm de los planetas del sistema solar (i.e. hasta la fecha: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), del Sol y de la Luna [1]
  3. Cinta Aislante
  4. Pegamento (e.g. colafría)
Figura 2: Imagen de la base Saturno

Cada imagen de 25x25cm se pega a una superficie de madera trupan utilizando pegamento, formando así 10 bases. Posteriormente se recubre con cinta aislante los bordes de las bases, con el objetivo de que la imagen quede asegurada y no se desprenda.
Se observa en la Figura 1 y el la Figura 2, ejemplos de como deberían quedar armadas las bases del Sol y de Saturno respectivamente.

Contenido Adicional

Preguntas y Respuestas

Primera Pregunta
¿Qué es una órbita?

En física, una órbita es la trayectoria que describe un objeto físico alrededor de otro mientras está bajo la influencia de una fuerza central, como la fuerza gravitatoria [2]. En este caso consideramos como órbita al camino que recorre un planeta al rededor del Sol [3] debido a la fuerza gravitatoria.

Segunda Pregunta
¿Los planetas se mueven en órbitas circulares?

No, si bien los planetas sí se mueven en órbitas, están no son del todo circulares (aunque algunas están muy cerca de serlo), sino que son elípticas, lo cual es más parecido a una figura ovalada que a una circunferencia. Cada planeta tiene su propia excentricidad [4] , la nos permite saber si la órbita es más o menos “achatada”, es decir menos o más parecida a un circulo respectivamente.

Figura 3: Ejemplos de órbitas con diferentes excentricidades [5]

Preguntas o actividades propuestas

La actividad propuesta con estas bases, consiste en medir con pasos a escala, la distancia que tienen las órbitas de los planetas entre si[6].
Antes de comenzar hay que tener en consideración las distancias a escala que se utilizarán y a cuanto equivalen estas en la realidad.
En Astronomía las distancias en nuestro sistema solar se miden con Unidades Astronómicas (AU por sus siglas en inglés). Una AU equivale a la distancia entre el Sol y la Tierra, la cual corresponde a 149.600.000 kilómetros.


  • Distancia Sol - Mercurio: 57.000.000 km (0,387 AU)
  • Distancia Sol - Venus: 108.000.000 km (0,722 AU)
  • Distancia Sol - Tierra: 150.000.000 km (1 AU)
  • Distancia Sol - Marte: 228.000.000 km (1,52 AU)
  • Distancia Sol - Júpiter: 779.000.000 km (5,20 AU)
  • Distancia Sol - Saturno: 1.430.000.000 km (9,58 AU)
  • Distancia Sol - Urano: 2.880.000.000 km (19,2 AU)
  • Distancia Sol - Neptuno: 4.500.000.000 km (30,1 AU)
  • Distancia Tierra - Luna: 384.400 km (0,003 AU)

[7]

Para la siguiente actividad es necesaria la ayuda de 10 alumnos y de un espacio al aire libre como la cancha o el patio del colegio (o cualquier otro espacio que posea 76m de largo).
Cada uno debe llevar con sigo una base de madera. Sitúe al alumno que posea a la base del Sol en un punto fijo cercano a una pared (a unos 30 cm). Ubique al alumno que lleva la base Mercurio junto al compañero que posee la base del Sol y haga que este camine los pasos indicados en la lista de abajo, repita el procedimiento con los otros planetas.
Pasos [8]

  • Pasos Sol - Mercurio: 2 pasos
  • Pasos Sol - Venus: 4 pasos
  • Pasos Sol - Tierra: 5 pasos
  • Pasos Sol - Marte: 8 pasos
  • Pasos Sol - Júpiter: 26 pasos
  • Pasos Sol - Saturno: 48 pasos
  • Pasos Sol - Urano: 96
  • Pasos Sol - Neptuno: 151 pasos
  • Pasos Tierra - Luna: 0 pasos (ubicar al lado de la base Tierra)

Referencias y pie de página

  1. Se adjunta el archivo en PDF de las imágenes usadas
  2. Wikipedia. Órbita, 2016
  3. Para ser más precisos, es alrededor del centro gravitatorio entre los dos cuerpos en cuestión, en este caso Sol-Planeta, punto que normalmente se encuentra dentro del radio del Sol.
  4. Para ser específicos, la excentricidad se mide de 0 a 1 y una órbita con excentricidad igual a 0 es equivalente a una circunferencia.
  5. Recuperado de - https://www.masquesumas.com/apartado/ecuacion-elipse
  6. Como ya comentamos, estás órbitas no son circulares, por lo que a veces los planetas suelen estar más cerca del Sol y otras veces más lejos. Para la actividad se utilizarán las órbitas promedio que tienen estos planetas.
  7. Elizabeth Howell Universe Today. How far are the planets from the sun?, 2014.
  8. La escala utilizada corresponde a 0.2 AU 1 Paso