Hay una gran cantidad de objetos más pequeños que orbitan alrededor del Sol, llamados cuerpos pequeños del Sistema Solar . Esta categoría incluye asteroides , cometas , centauros , meteoroides y nubes de polvo interplanetarias . Muchos de estos objetos se encuentran en el cinturón de asteroides entre las órbitas de Marte y Júpiter (1,5 a 4,5 AU) y en el cinturón de Kuiper , justo fuera de la órbita de Neptuno (30 a 50 AU). [d] Seis de los planetas principales, los seis planetas enanos más grandes posibles y muchos de los cuerpos más pequeños están orbitados por satélites naturales , comúnmente llamados "lunas" en honor a la Luna de la Tierra . Dos satélites naturales, Ganímedes , la luna de Júpiter, y Titán , la luna de Saturno , son más grandes que Mercurio, el planeta terrestre más pequeño, aunque son menos masivos.
El Sistema Solar se formó hace 4.568 millones de años a partir del colapso gravitacional de una región dentro de una gran nube molecular . [e] Esta nube inicial probablemente tenía varios años luz de diámetro y probablemente dio origen a varias estrellas. [6] Como es típico de las nubes moleculares, ésta consistía principalmente en hidrógeno, con algo de helio y pequeñas cantidades de elementos más pesados fusionados por generaciones anteriores de estrellas. [7]
Cuando la nebulosa presolar [7] colapsó, la conservación del momento angular hizo que girara más rápido. El centro, donde se acumuló la mayor parte de la masa, se volvió cada vez más caliente que el disco circundante. [6] A medida que la nebulosa en contracción giraba más rápido, comenzó a aplanarse formando un disco protoplanetario con un diámetro de aproximadamente 200 AU (30 mil millones de kilómetros; 19 mil millones de millas) [6] y una protoestrella densa y caliente en el centro. [8] [9] Los planetas se formaron por acreción de este disco, [10] en el que el polvo y el gas se atrajeron gravitacionalmente entre sí, fusionándose para formar cuerpos cada vez más grandes. Es posible que hayan existido cientos de protoplanetas en el Sistema Solar primitivo, pero se fusionaron, fueron destruidos o expulsados, dejando planetas, planetas enanos y cuerpos menores sobrantes . [11] [12]
Diagrama del disco protoplanetario del Sistema Solar primitivo , a partir del cual se formaron la Tierra y otros cuerpos del Sistema Solar.
Debido a sus puntos de ebullición más elevados, en el cálido Sistema Solar interior cerca del Sol (dentro de la línea de escarcha ) sólo podrían existir metales y silicatos en forma sólida. Con el tiempo formarían los planetas rocosos de Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Debido a que los elementos metálicos sólo constituían una fracción muy pequeña de la nebulosa solar, los planetas terrestres no podían crecer mucho. [11]
Los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se formaron más lejos, más allá de la línea de escarcha, el punto entre las órbitas de Marte y Júpiter donde el material es lo suficientemente frío como para que los compuestos helados volátiles permanezcan sólidos. Los hielos que formaron estos planetas eran más abundantes que los metales y silicatos que formaron los planetas interiores terrestres, lo que les permitió crecer lo suficiente como para capturar grandes atmósferas de hidrógeno y helio, los elementos más ligeros y abundantes. [11]
Los restos de escombros que nunca se convirtieron en planetas se congregaron en regiones como el cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper y la nube de Oort. [11]
Al cabo de 50 millones de años, la presión y la densidad del hidrógeno en el centro de la protoestrella se volvieron lo suficientemente grandes como para que comenzara la fusión termonuclear . [13] A medida que el helio se acumula en su núcleo, el Sol se vuelve más brillante; [14] Al principio de su vida en la secuencia principal, su brillo era el 70% del que es hoy. [15] La temperatura, la velocidad de reacción , la presión y la densidad aumentaron hasta que se logró el equilibrio hidrostático : la presión térmica contrarrestaba la fuerza de gravedad. En este punto, el Sol se convirtió en una estrella de la secuencia principal . [dieciséis]
La fase de la secuencia principal, de principio a fin, durará unos 10 mil millones de años para el Sol, en comparación con alrededor de dos mil millones de años para todas las demás fases posteriores de la vida prerremanente del Sol combinadas . [17] El viento solar procedente del Sol creó la heliosfera y arrastró el gas y el polvo restantes del disco protoplanetario hacia el espacio interestelar. [14]
El Sistema Solar permanecerá aproximadamente como se conoce hoy hasta que el hidrógeno en el núcleo del Sol se haya convertido completamente en helio, lo que ocurrirá dentro de aproximadamente 5 mil millones de años. Esto marcará el final de la vida de la secuencia principal del Sol. En ese momento, el núcleo del Sol se contraerá con la fusión del hidrógeno que se producirá a lo largo de una capa que rodea al helio inerte, y la producción de energía será mayor que en la actualidad. Las capas exteriores del Sol se expandirán hasta aproximadamente 260 veces su diámetro actual y el Sol se convertirá en una gigante roja . Debido a su mayor superficie, la superficie del Sol será más fría (2600 K (2330 °C; 4220 °F) en su punto más frío) que en la secuencia principal. [17]
"Resumen de la evolución del Sol, una estrella de secuencia principal de tipo G ". Alrededor de 11 mil millones de años después de ser formado por el disco protoplanetario del Sistema Solar , el Sol se expandirá hasta convertirse en una gigante roja ; Mercurio, Venus y posiblemente la Tierra serán tragados.
Se espera que el Sol en expansión vaporice a Mercurio y a Venus, y haga que la Tierra sea inhabitable (posiblemente también la destruya). Con el tiempo, el núcleo estará lo suficientemente caliente como para permitir la fusión del helio; el Sol quemará helio durante una fracción del tiempo que quemó hidrógeno en el núcleo. El Sol no tiene suficiente masa para iniciar la fusión de elementos más pesados y las reacciones nucleares en el núcleo disminuirán. Sus capas exteriores serán expulsadas al espacio, dejando tras de sí una densa enana blanca , de la mitad de la masa original del Sol pero sólo del tamaño de la Tierra. [17] Las capas externas expulsadas formarán lo que se conoce como una nebulosa planetaria , devolviendo parte del material que formó el Sol, pero ahora enriquecido con elementos más pesados como el carbono, al medio interestelar. [18] [19]
Estructura y composición
El Sol es el miembro gravitacional dominante del Sistema Solar, y su sistema planetario se mantiene en un estado relativamente estable y de lenta evolución siguiendo órbitas aisladas y ligadas gravitacionalmente alrededor del Sol. [20] Aunque el Sistema Solar ha sido bastante estable durante miles de millones de años, es técnicamente caótico y eventualmente puede verse alterado (ver Estabilidad del Sistema Solar ). También existe una pequeña posibilidad de que otra estrella atraviese el Sistema Solar en los próximos mil millones de años. Aunque esto podría desestabilizar el sistema y eventualmente conducir millones de años después a la expulsión de planetas, colisiones de planetas o planetas que choquen contra el Sol, lo más probable es que dejaría el Sistema Solar tal como está hoy. [21]
La estructura general de las regiones cartografiadas del Sistema Solar consiste en el Sol, cuatro planetas interiores más pequeños rodeados por un cinturón de asteroides en su mayoría rocosos y cuatro planetas gigantes rodeados por el cinturón de Kuiper de objetos en su mayoría helados. A veces, los astrónomos dividen informalmente esta estructura en regiones separadas. El Sistema Solar interior incluye los cuatro planetas terrestres y el cinturón de asteroides. El Sistema Solar exterior está más allá de los asteroides, incluidos los cuatro planetas gigantes. [22] Desde el descubrimiento del cinturón de Kuiper, las partes más exteriores del Sistema Solar se consideran una región distinta formada por los objetos más allá de Neptuno. [23]
Tamaño a escala del Sol, los planetas, los planetas enanos y las lunas, etiquetados. La distancia de los objetos no está a escala. El cinturón de asteroides se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter, el cinturón de Kuiper se encuentra más allá de la órbita de Neptuno.
Órbitas
Animaciones de los planetas interiores y exteriores del Sistema Solar en órbita; la última animación es 100 veces más rápida que la primera. Júpiter está tres veces más lejos del Sol que Marte.
Los planetas y otros objetos grandes en órbita alrededor del Sol se encuentran cerca del plano de la órbita de la Tierra, conocido como eclíptica . Los objetos helados más pequeños, como los cometas, orbitan frecuentemente en ángulos significativamente mayores con respecto a este plano. [24] [25] La mayoría de los planetas del Sistema Solar tienen sistemas secundarios propios, orbitados por satélites naturales llamados lunas. Muchos de los satélites naturales más grandes están en rotación sincrónica , con una cara permanentemente vuelta hacia su padre. Los cuatro planetas gigantes tienen anillos planetarios, bandas delgadas de partículas diminutas que los orbitan al unísono. [26]
Como resultado de la formación del Sistema Solar , los planetas y la mayoría de los demás objetos orbitan alrededor del Sol en la misma dirección en la que éste gira. Es decir, en el sentido contrario a las agujas del reloj, visto desde arriba del polo norte de la Tierra. [27] Hay excepciones, como el cometa Halley . [28] La mayoría de las lunas más grandes orbitan sus planetas en dirección progrado , coincidiendo con la rotación planetaria; Tritón , la luna de Neptuno , es la más grande que orbita en sentido opuesto y retrógrado . [29] La mayoría de los objetos más grandes giran alrededor de sus propios ejes en la dirección prograda en relación con su órbita, aunque la rotación de Venus es retrógrada. [30]
En una buena primera aproximación, las leyes del movimiento planetario de Kepler describen las órbitas de los objetos alrededor del Sol. [31] : 433–437 Estas leyes estipulan que cada objeto viaja a lo largo de una elipse con el Sol en un foco , lo que hace que la distancia del cuerpo al Sol varíe a lo largo de su año. El acercamiento más cercano de un cuerpo al Sol se llama perihelio , mientras que su punto más distante del Sol se llama afelio . [32] : 9-6 Con la excepción de Mercurio, las órbitas de los planetas son casi circulares, pero muchos cometas, asteroides y objetos del cinturón de Kuiper siguen órbitas muy elípticas. Las leyes de Kepler sólo explican la influencia de la gravedad del Sol sobre un cuerpo en órbita, no las fuerzas gravitacionales de diferentes cuerpos entre sí. En una escala de tiempo humana, estas perturbaciones adicionales pueden explicarse utilizando modelos numéricos , [32] : 9-6 , pero el sistema planetario puede cambiar caóticamente a lo largo de miles de millones de años. [33]
El momento angular del Sistema Solar es una medida de la cantidad total de momento orbital y de rotación que poseen todos sus componentes en movimiento. [34] Aunque el Sol domina el sistema en masa, representa sólo alrededor del 2% del momento angular. [35] [36] Los planetas, dominados por Júpiter, representan la mayor parte del resto del momento angular debido a la combinación de su masa, órbita y distancia del Sol, con una contribución posiblemente significativa de los cometas. [35]
Composición
El componente principal del Sistema Solar es el Sol, una estrella de baja masa [f] que contiene el 99,86% de la masa conocida del sistema y lo domina gravitacionalmente. [38] Los cuatro cuerpos más grandes en órbita del Sol, los planetas gigantes, representan el 99% de la masa restante, y Júpiter y Saturno juntos comprenden más del 90%. Los objetos restantes del Sistema Solar (incluidos los cuatro planetas terrestres, los planetas enanos, las lunas, los asteroides y los cometas) en conjunto representan menos del 0,002% de la masa total del Sistema Solar. [gramo]
El Sol está compuesto aproximadamente en un 98% de hidrógeno y helio, [42] al igual que Júpiter y Saturno. [43] [44] Existe un gradiente de composición en el Sistema Solar, creado por el calor y la presión de la luz del Sol primitivo; aquellos objetos más cercanos al Sol, que se ven más afectados por el calor y la presión de la luz, están compuestos por elementos con altos puntos de fusión. Los objetos más alejados del Sol están compuestos en gran parte por materiales con puntos de fusión más bajos. [45] El límite en el Sistema Solar más allá del cual esas sustancias volátiles podrían fusionarse se conoce como línea de escarcha , y se encuentra aproximadamente a cinco veces la distancia de la Tierra al Sol. [3]
Los objetos del Sistema Solar interior están compuestos principalmente de materiales rocosos, [46] como silicatos , hierro o níquel. [47] Júpiter y Saturno están compuestos principalmente de gases con puntos de fusión extremadamente bajos y alta presión de vapor , como el hidrógeno, el helio y el neón . [47] Los hielos, como el agua, el metano, el amoníaco, el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono , [46] tienen puntos de fusión de hasta unos pocos cientos de kelvin. [47] Se pueden encontrar como hielos, líquidos o gases en varios lugares del Sistema Solar. [47] Las sustancias heladas constituyen la mayoría de los satélites de los planetas gigantes, así como la mayor parte de Urano y Neptuno (los llamados " gigantes de hielo ") y los numerosos objetos pequeños que se encuentran más allá de la órbita de Neptuno. [46] [48] Juntos, los gases y los hielos se denominan volátiles . [49]
Distancias y escalas
Diagrama a escala de distancia entre planetas, con la barra blanca mostrando variaciones orbitales. El tamaño de los planetas no está a escala.Tamaño aparente del Sol visto desde los planetas del Sistema Solar
La unidad astronómica [AU] (150.000.000 km; 93.000.000 mi) sería la distancia de la Tierra al Sol si la órbita del planeta fuera perfectamente circular. [50] A modo de comparación, el radio del Sol es 0,0047 AU (700.000 km; 400.000 mi). [51] Así, el Sol ocupa el 0,00001% (10 −5 %) del volumen de una esfera con un radio del tamaño de la órbita de la Tierra, mientras que el volumen de la Tierra es aproximadamente una millonésima parte (10 −6 ) del del Sol. Júpiter, el planeta más grande, está a 5,2 unidades astronómicas (780.000.000 km; 480.000.000 mi) del Sol y tiene un radio de 71.000 km (0,00047 AU; 44.000 mi), mientras que el planeta más distante, Neptuno, está a 30 AU (4,5 × 10 9 km; 2,8 × 10 9 mi) del Sol. [44] [52]
Con algunas excepciones, cuanto más lejos está un planeta o cinturón del Sol, mayor es la distancia entre su órbita y la órbita del siguiente objeto más cercano al Sol. Por ejemplo, Venus está aproximadamente 0,33 AU más lejos del Sol que Mercurio, mientras que Saturno está a 4,3 AU de Júpiter y Neptuno se encuentra a 10,5 AU de Urano. Se han hecho intentos de determinar una relación entre estas distancias orbitales, como la ley de Titius-Bode [53] y el modelo de Johannes Kepler basado en los sólidos platónicos , [54] pero los descubrimientos en curso han invalidado estas hipótesis. [55]
Algunos modelos del Sistema Solar intentan transmitir las escalas relativas involucradas en el Sistema Solar en términos humanos. Algunos son de pequeña escala (y pueden ser mecánicos, llamados planetarios ), mientras que otros se extienden por ciudades o áreas regionales. [56] El modelo a escala más grande, el Sistema Solar de Suecia , utiliza el Avicii Arena de Estocolmo de 110 metros (361 pies) como su sustituto del Sol y, siguiendo la escala, Júpiter es una esfera de 7,5 metros (25 pies). en el aeropuerto Arlanda de Estocolmo , a 40 km (25 millas) de distancia, mientras que el objeto actual más lejano, Sedna , es una esfera de 10 cm (4 pulgadas) en Luleå , a 912 km (567 millas) de distancia. [57] [58]
Si la distancia Sol-Neptuno se escala a 100 metros (330 pies), entonces el Sol tendría aproximadamente 3 cm (1,2 pulgadas) de diámetro (aproximadamente dos tercios del diámetro de una pelota de golf), los planetas gigantes serían todos más pequeños. de aproximadamente 3 mm (0,12 pulgadas), y el diámetro de la Tierra junto con el de los otros planetas terrestres sería más pequeño que el de una pulga (0,3 mm o 0,012 pulgadas) a esta escala. [59]
Entorno interplanetario
Las eyecciones de masa coronal desempeñan un papel dominante en el medio ambiente del Sistema Solar y en el clima espacial en general.
La capa más externa de la atmósfera solar es la heliosfera , que impregna gran parte del sistema planetario solar . Junto con la luz , el Sol irradia una corriente continua de partículas cargadas (un plasma ) llamada viento solar . Esta corriente de partículas se propaga hacia afuera a velocidades de 900.000 kilómetros por hora (560.000 mph) a 2.880.000 kilómetros por hora (1.790.000 mph), [60] llenando el vacío entre los cuerpos del Sistema Solar. El resultado es una atmósfera fina y polvorienta, llamada medio interplanetario , que se extiende hasta al menos 100 UA (15 mil millones de kilómetros; 9,3 mil millones de millas). Más allá de la heliosfera, los objetos grandes permanecen gravitacionalmente unidos al sol, pero el flujo de materia en el medio interestelar homogeneiza la distribución de los objetos a microescala (ver § Regiones más lejanas) . [61]
El medio interplanetario alberga al menos dos regiones de polvo cósmico en forma de disco . La primera, la nube de polvo zodiacal , se encuentra en el Sistema Solar interior y provoca la luz zodiacal . Es posible que se haya formado por colisiones dentro del cinturón de asteroides provocadas por interacciones gravitacionales con los planetas; un origen propuesto más reciente es el planeta Marte. [62] La segunda nube de polvo se extiende desde aproximadamente 10 AU (1,5 mil millones de km; 930 millones de millas) hasta aproximadamente 40 AU (6,0 mil millones de km; 3,7 mil millones de millas), y probablemente fue creada por colisiones dentro del cinturón de Kuiper. [63] [64]
La actividad en la superficie del Sol, como las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal , perturba la heliosfera, creando clima espacial y provocando tormentas geomagnéticas . [65] Las eyecciones de masa coronal y eventos similares expulsan un campo magnético y enormes cantidades de material de la superficie del Sol. La interacción de este campo magnético y material con el campo magnético de la Tierra canaliza partículas cargadas hacia la atmósfera superior de la Tierra, donde sus interacciones crean auroras que se ven cerca de los polos magnéticos . [66] La estructura estable más grande dentro de la heliosfera es la lámina de corriente heliosférica , una forma espiral creada por las acciones del campo magnético giratorio del Sol sobre el medio interplanetario. [67] [68]
Habitabilidad
Además de la energía solar, la característica principal del Sistema Solar que permite la presencia de vida es la heliosfera y los campos magnéticos planetarios (para aquellos planetas que los tienen). Estos campos magnéticos protegen parcialmente al Sistema Solar de partículas interestelares de alta energía llamadas rayos cósmicos . La densidad de los rayos cósmicos en el medio interestelar y la fuerza del campo magnético del Sol cambian en escalas de tiempo muy largas, por lo que el nivel de penetración de los rayos cósmicos en el Sistema Solar varía, aunque se desconoce en qué medida. [69]
El campo magnético de la Tierra también evita que el viento solar destruya su atmósfera . [70] Venus y Marte no tienen campos magnéticos y, como resultado, el viento solar hace que sus atmósferas se desvanezcan gradualmente en el espacio. [71]
La zona de habitabilidad del Sistema Solar se ubica convencionalmente en el Sistema Solar interior, donde las temperaturas superficiales planetarias o atmosféricas admiten la posibilidad de agua líquida . [72] La habitabilidad también podría ser posible en los océanos subterráneos de varias lunas exteriores del Sistema Solar. [73]
Sol
El Sol en verdadero color blanco.
El Sol es la estrella del Sistema Solar y, con diferencia, su componente más masivo. Su gran masa (332.900 masas terrestres ), [74] que comprende el 99,86% de toda la masa del Sistema Solar, [75] produce temperaturas y densidades en su núcleo lo suficientemente altas como para sostener la fusión nuclear de hidrógeno en helio. [76] Esto libera una enorme cantidad de energía , en su mayor parte irradiada al espacio como radiación electromagnética que alcanza su punto máximo en la luz visible . [77] [78]
Debido a que el Sol fusiona hidrógeno en helio en su núcleo , es una estrella de la secuencia principal. Más concretamente, se trata de una estrella de secuencia principal de tipo G2 , donde la designación de tipo hace referencia a su temperatura efectiva . Las estrellas más calientes de la secuencia principal son más luminosas pero de vida más corta. La temperatura del Sol es intermedia entre la de las estrellas más calientes y la de las estrellas más frías. Las estrellas más brillantes y calientes que el Sol son raras, mientras que las estrellas sustancialmente más débiles y frías, conocidas como enanas rojas , constituyen alrededor del 75% de las estrellas de la Vía Láctea. [79] [80]
El Sol es una población estrella ; tiene una mayor abundancia de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio (" metales " en el lenguaje astronómico) que las estrellas de población II más antiguas. [81] Elementos más pesados que el hidrógeno y el helio se formaron en los núcleos de estrellas antiguas y en explosión, por lo que la primera generación de estrellas tuvo que morir antes de que el universo pudiera enriquecerse con estos átomos. Las estrellas más antiguas contienen pocos metales, mientras que las estrellas nacidas más tarde tienen más. Se cree que esta mayor metalicidad fue crucial para el desarrollo de un sistema planetario en el Sol porque los planetas se forman a partir de la acumulación de "metales". [82]
Sistema Solar Interior
Descripción general del Sistema Solar Interior hasta el Sistema Joviano
El Sistema Solar interior es la región que comprende los planetas terrestres y el cinturón de asteroides. [83] Compuestos principalmente de silicatos y metales, [84] los objetos del Sistema Solar interior están relativamente cerca del Sol; el radio de toda esta región es menor que la distancia entre las órbitas de Júpiter y Saturno. Esta región también se encuentra dentro de la línea de heladas , que está a poco menos de 5 AU (750 millones de kilómetros; 460 millones de millas) del Sol. [24]
Los cuatro planetas terrestres o interiores tienen composiciones densas y rocosas, pocas o ninguna luna y ningún sistema de anillos . Se encuentran en equilibrio hidrostático , adoptando una forma redondeada, y han sufrido una diferenciación planetaria , provocando que los elementos químicos se acumulen en diferentes radios. Están compuestos en gran parte por minerales refractarios como los silicatos, que forman sus cortezas y mantos , y metales como el hierro y el níquel, que forman sus núcleos . Tres de los cuatro planetas interiores (Venus, la Tierra y Marte) tienen atmósferas lo suficientemente sustanciales como para generar clima; todos tienen cráteres de impacto y características de superficie tectónica , como valles de rift y volcanes. El término planeta interior no debe confundirse con planeta inferior , que designa aquellos planetas que están más cerca del Sol que la Tierra (es decir, Mercurio y Venus). [85]
Mercurio
Mercurio (0,307–0,588 AU (45,9–88,0 millones de km; 28,5–54,7 millones de millas) del Sol [86] ) es el planeta más cercano al Sol. Mercurio , el planeta más pequeño del Sistema Solar (0,055 ME ), no tiene satélites naturales. Las características geológicas dominantes son cráteres de impacto o cuencas con mantos de eyección, restos de actividad volcánica temprana, incluidos flujos de magma, y crestas o rupas lobuladas que probablemente fueron producidas por un período de contracción temprano en la historia del planeta. [87] La muy tenue atmósfera de Mercurio consiste en partículas de viento solar atrapadas por el campo magnético de Mercurio, así como átomos expulsados de su superficie por el viento solar. [88] Su núcleo de hierro relativamente grande y su manto delgado aún no se han explicado adecuadamente. Las hipótesis incluyen que sus capas externas fueron arrancadas por un impacto gigante, o que la energía del joven Sol impidió que se acumulara por completo. [89] [90] Se han realizado búsquedas de " vulcanoides ", asteroides en órbitas estables entre Mercurio y el Sol, pero no se ha descubierto ninguno. [91] [92]
Venus
Venus (0,718–0,728 AU (107,4–108,9 millones de km; 66,7–67,7 millones de millas) del Sol [86] ) tiene un tamaño cercano al de la Tierra (0,815 ME ) y, al igual que la Tierra, tiene un grueso manto de silicato alrededor de una base de hierro . núcleo, una atmósfera sustancial y evidencia de actividad geológica interna. Es mucho más seco que la Tierra y su atmósfera es noventa veces más densa. Venus no tiene satélites naturales. Es el planeta más caliente, con temperaturas superficiales superiores a los 400 °C, debido principalmente a la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera. [93] El planeta no tiene ningún campo magnético que impida el agotamiento de su atmósfera sustancial, lo que sugiere que su atmósfera se está reponiendo mediante erupciones volcánicas. [94] Una superficie planetaria relativamente joven muestra amplia evidencia de actividad volcánica, pero carece de placas tectónicas . Puede sufrir episodios de resurgimiento en una escala de tiempo de 700 millones de años. [95]
Tierra
La Tierra (0,983–1,017 AU (147,1–152,1 millones de km; 91,4–94,5 millones de millas) del Sol) es el más grande y denso de los planetas interiores, el único que se sabe que tiene actividad geológica actual y el único lugar en el universo. donde se sabe que existe vida . [96] Su hidrosfera líquida es única entre los planetas terrestres, y es el único planeta donde se ha observado tectónica de placas . [97] La atmósfera de la Tierra es radicalmente diferente de la de los otros planetas, habiendo sido alterada por la presencia de vida para contener un 21% de oxígeno libre . [98] [99] La magnetosfera planetaria protege la superficie de la radiación solar y cósmica, limitando la extracción atmosférica y manteniendo la habitabilidad. [100] Tiene un satélite natural, la Luna . [101]
Marte
Marte (1,382–1,666 AU (206,7–249,2 millones de km; 128,5–154,9 millones de millas) del Sol) es más pequeño que la Tierra y Venus (0,107 ME ) . Tiene una atmósfera compuesta principalmente de dióxido de carbono con una presión superficial de 6,1 milibares (0,088 psi; 0,18 inHg); aproximadamente el 0,6% del de la Tierra, pero suficiente para soportar los fenómenos meteorológicos. [102] Su superficie, salpicada de volcanes, como Olympus Mons , y valles de rift, como Valles Marineris , muestra actividad geológica que puede haber persistido hasta hace tan solo 2 millones de años. [103] Su color rojo proviene del óxido de hierro (óxido) en su suelo, [104] mientras que las regiones polares muestran casquetes de hielo blancos que consisten principalmente en agua. [105] Marte tiene dos pequeños satélites naturales ( Deimos y Fobos ) que se cree que son asteroides capturados, [106] o escombros expulsados de un impacto masivo temprano en la historia de Marte. [107]
Cinturón de asteróides
Mapa lineal del Sistema Solar interior, que muestra muchas poblaciones de asteroides.
Los asteroides, excepto el más grande, Ceres, están clasificados como pequeños cuerpos del Sistema Solar [h] y están compuestos principalmente de minerales carbonáceos , rocosos refractarios y metálicos, con algo de hielo. [113] [114] Su tamaño varía desde unos pocos metros hasta cientos de kilómetros. Los asteroides de menos de un metro suelen denominarse meteoroides y micrometeoroides (del tamaño de un grano), y la división exacta entre las dos categorías se ha debatido a lo largo de los años. [115] A partir de 2017, [actualizar]la IAU designa los asteroides que tienen un diámetro de entre aproximadamente 30 micrómetros y 1 metro como micrometeoroides, y denomina "polvo" a las partículas más pequeñas. [116]
El cinturón de asteroides ocupa la órbita entre Marte y Júpiter, entre 2,3 y 3,3 AU (340 y 490 millones de kilómetros; 210 y 310 millones de millas) del Sol. Se cree que son restos de la formación del Sistema Solar que no lograron fusionarse debido a la interferencia gravitacional de Júpiter. [117] El cinturón de asteroides contiene decenas de miles, posiblemente millones, de objetos de más de un kilómetro de diámetro. [118] A pesar de esto, es poco probable que la masa total del cinturón de asteroides sea más de una milésima parte de la de la Tierra. [41] El cinturón de asteroides está muy escasamente poblado; Las naves espaciales pasan habitualmente sin incidentes. [119]
ceres
Ceres (2,77 AU (414 millones de kilómetros; 257 millones de millas) del Sol) es el asteroide más grande, un protoplaneta y un planeta enano. [h] Tiene un diámetro de poco menos de 1.000 km (620 millas) y una masa lo suficientemente grande como para que su propia gravedad le dé forma esférica. Ceres era considerado un planeta cuando fue descubierto en 1801, pero a medida que observaciones posteriores revelaron asteroides adicionales, se volvió común considerarlo como uno de los planetas menores en lugar de los mayores. [120] Luego fue reclasificado nuevamente como planeta enano en 2006 cuando se estableció la definición de planeta de la IAU . [121] : 218
Palas y Vesta
Palas (a 2,77 AU del Sol) y Vesta (a 2,36 AU del Sol) son los asteroides más grandes del cinturón de asteroides, después de Ceres. Son los otros dos protoplanetas que sobreviven más o menos intactos. Con aproximadamente 520 km (320 millas) de diámetro, eran lo suficientemente grandes como para haber desarrollado una geología planetaria en el pasado, pero ambos sufrieron grandes impactos y perdieron su forma redonda. [122] [123] [124] Fragmentos de impactos sobre estos dos cuerpos sobreviven en otras partes del cinturón de asteroides, como la familia Pallas y la familia Vesta . Ambos fueron considerados planetas tras sus descubrimientos en 1802 y 1807 respectivamente, y al igual que Ceres, eventualmente fueron considerados planetas menores con el descubrimiento de más asteroides. Algunos autores hoy han comenzado a considerar nuevamente a Palas y Vesta como planetas, junto con Ceres, bajo las definiciones geofísicas del término. [109]
Grupos de asteroides
Los asteroides en el cinturón de asteroides se dividen en grupos y familias de asteroides según sus características orbitales. Las brechas de Kirkwood son caídas pronunciadas en la distribución de las órbitas de los asteroides que corresponden a resonancias orbitales con Júpiter. [125] Las lunas asteroides son asteroides que orbitan alrededor de asteroides más grandes. No se distinguen tan claramente como las lunas planetarias, siendo a veces casi tan grandes como sus compañeras (por ejemplo, la de 90 Antiope ). El cinturón de asteroides incluye cometas del cinturón principal , que pueden haber sido la fuente de agua de la Tierra. [126]
Gráfico de objetos alrededor del cinturón de Kuiper y otras poblaciones de asteroides, J, S, U y N denotan Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
La región exterior del Sistema Solar alberga los planetas gigantes y sus grandes lunas. Los centauros y muchos cometas de período corto también orbitan en esta región. Debido a su mayor distancia del Sol, los objetos sólidos del Sistema Solar exterior contienen una mayor proporción de volátiles, como agua, amoníaco y metano, que los del Sistema Solar interior porque las temperaturas más bajas permiten que estos compuestos permanezcan sólidos. sin tasas significativas de sublimación . [11]
Planetas exteriores
Los planetas exteriores Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno , comparados con los planetas interiores Tierra, Venus, Marte y Mercurio en la parte inferior derecha.
Los cuatro planetas exteriores, también llamados planetas gigantes o planetas jovianos, representan colectivamente el 99% de la masa que se sabe que orbita alrededor del Sol. [g] Júpiter y Saturno tienen juntos más de 400 veces la masa de la Tierra y están compuestos abrumadoramente por los gases hidrógeno y helio, de ahí su designación como gigantes gaseosos . [130] Urano y Neptuno son mucho menos masivos (menos de 20 masas terrestres ( M E ) cada uno) y están compuestos principalmente de hielo. Por estas razones, algunos astrónomos sugieren que pertenecen a su propia categoría: los gigantes de hielo . [131] Los cuatro planetas gigantes tienen anillos, aunque sólo el sistema de anillos de Saturno se observa fácilmente desde la Tierra. El término planeta superior designa planetas fuera de la órbita de la Tierra y, por tanto, incluye tanto los planetas exteriores como Marte. [85]
Los sistemas anillo-luna de Júpiter, Saturno y Urano son como versiones en miniatura del Sistema Solar; la de Neptuno es significativamente diferente, ya que fue perturbada por la captura de su luna más grande, Tritón. [132]
Júpiter
Júpiter (4,951–5,457 AU (740,7–816,4 millones de km; 460,2–507,3 millones de millas) del Sol [86] ), a 318 M E , tiene 2,5 veces la masa de todos los demás planetas juntos. Está compuesto en gran parte por hidrógeno y helio . El fuerte calor interno de Júpiter crea características semipermanentes en su atmósfera, como bandas de nubes y la Gran Mancha Roja . El planeta posee un 4,2–14 Magnetosfera de fuerza Gauss que se extiende entre 22 y 29 millones de kilómetros, lo que lo convierte, en ciertos aspectos, en el objeto más grande del Sistema Solar. [133] Júpiter tiene 95 satélites conocidos . Las cuatro más grandes, Ganímedes , Calisto , Ío y Europa , se llaman lunas galileanas : muestran similitudes con los planetas terrestres, como el vulcanismo y el calentamiento interno. [134] Ganímedes, el satélite más grande del Sistema Solar, es más grande que Mercurio; Calisto es casi tan grande. [135]
Saturno
Saturno (9,075–10,07 AU (1,3576–1,5065 mil millones de kilómetros; 843,6–936,1 millones de millas) del Sol [86] ), que se distingue por su extenso sistema de anillos , tiene varias similitudes con Júpiter, como su composición atmosférica y magnetosfera . Aunque Saturno tiene el 60% del volumen de Júpiter, tiene menos de un tercio de su masa, a 95 ME . Saturno es el único planeta del Sistema Solar que es menos denso que el agua. Los anillos de Saturno están formados por pequeñas partículas de hielo y roca. [136] Saturno tiene 145 satélites confirmados compuestos principalmente de hielo. Dos de ellos, Titán y Encelado , muestran signos de actividad geológica; [137] ellas, así como otras cinco lunas de Saturno ( Jápeto , Rea , Dione , Tetis y Mimas ), son lo suficientemente grandes como para ser redondas. Titán, la segunda luna más grande del Sistema Solar, es más grande que Mercurio y el único satélite del Sistema Solar que tiene una atmósfera sustancial. [138] [139]
Urano
Urano (18,27–20,06 AU (2,733–3,001 mil millones de kilómetros; 1,698–1,865 mil millones de millas) del Sol [86] ), a 14 M E , tiene la masa más baja de los planetas exteriores. Único entre los planetas, orbita alrededor del Sol de lado; su inclinación axial es de más de noventa grados con respecto a la eclíptica. Esto le da al planeta una variación estacional extrema a medida que cada polo apunta hacia el Sol y luego se aleja del mismo. [140] Tiene un núcleo mucho más frío que los otros planetas gigantes e irradia muy poco calor al espacio. [141] Como consecuencia, tiene la atmósfera planetaria más fría del Sistema Solar. [142] Urano tiene 27 satélites conocidos , siendo los más grandes Titania , Oberon , Umbriel , Ariel y Miranda . [143] Al igual que los otros planetas gigantes, posee un sistema de anillos y una magnetosfera. [144]
Neptuno
Neptuno (29,89–30,47 AU (4,471–4,558 mil millones de km; 2,778–2,832 mil millones de millas) del Sol [86] ), aunque ligeramente más pequeño que Urano, es más masivo (17 M E ) y, por lo tanto, más denso . Irradia más calor interno que Urano, pero no tanto como Júpiter o Saturno. [145] Neptuno tiene 14 satélites conocidos . El más grande, Tritón , es geológicamente activo, con géiseres de nitrógeno líquido . [146] Tritón es el único satélite grande con una órbita retrógrada , lo que indica que no se formó con Neptuno, sino que probablemente fue capturado del cinturón de Kuiper. [147] Neptuno está acompañado en su órbita por varios planetas menores , denominados troyanos de Neptuno , que preceden o siguen al planeta aproximadamente una sexta parte de su recorrido alrededor del Sol, posiciones conocidas como puntos de Lagrange . [148]
centauros
Los centauros son cuerpos helados parecidos a cometas cuyas órbitas tienen semiejes mayores mayores que los de Júpiter (5,5 AU (820 millones de km; 510 millones de millas)) y menores que los de Neptuno (30 AU (4,5 mil millones de km; 2,8 mil millones de millas)). Se trata de objetos del antiguo cinturón de Kuiper y de discos dispersos que fueron perturbados gravitacionalmente más cerca del Sol por los planetas exteriores y que se espera que se conviertan en cometas o sean expulsados del Sistema Solar. [40] Si bien la mayoría de los centauros están inactivos y parecen asteroides, algunos exhiben una clara actividad cometaria, como el primer centauro descubierto, 2060 Chiron , que ha sido clasificado como un cometa (95P) porque desarrolla un coma tal como lo hacen los cometas cuando acercarse al Sol. [149] El centauro más grande conocido, 10199 Chariklo , tiene un diámetro de aproximadamente 250 km (160 millas) y es uno de los pocos planetas menores que se sabe que posee un sistema de anillos. [150] [151]
Los cometas son pequeños cuerpos del Sistema Solar, [h] normalmente de sólo unos pocos kilómetros de diámetro, compuestos en gran parte por hielos volátiles. Tienen órbitas muy excéntricas, generalmente un perihelio dentro de las órbitas de los planetas interiores y un afelio mucho más allá de Plutón. Cuando un cometa entra en el Sistema Solar interior, su proximidad al Sol hace que su superficie helada se sublime y se ionice , creando un coma : una larga cola de gas y polvo a menudo visible a simple vista. [152]
Los cometas de período corto tienen órbitas que duran menos de doscientos años. Los cometas de período largo tienen órbitas que duran miles de años. Se cree que los cometas de período corto se originan en el cinturón de Kuiper, mientras que los cometas de período largo, como Hale-Bopp , se originan en la nube de Oort. Muchos grupos de cometas, como los rozadores solares de Kreutz , se formaron a partir de la desintegración de un solo progenitor. [153] Algunos cometas con órbitas hiperbólicas pueden originarse fuera del Sistema Solar, pero determinar sus órbitas precisas es difícil. [154] Los cometas antiguos cuyos volátiles han sido expulsados en su mayoría por el calentamiento solar a menudo se clasifican como asteroides. [155]
Región transneptuniana
Distribución y tamaño de los objetos transneptunianos. El eje horizontal representa el semieje mayor del cuerpo, el eje vertical representa la inclinación de la órbita y el tamaño del círculo representa el tamaño relativo del objeto.Comparación del tamaño de algunos TNO grandes con la Tierra: Plutón y sus lunas , Eris , Makemake , Haumea , Sedna , Gonggong , Quaoar , Orcus , Salacia y 2002 MS 4 .
Más allá de la órbita de Neptuno se encuentra la zona de la " región transneptuniana ", con el cinturón de Kuiper en forma de rosquilla, hogar de Plutón y varios otros planetas enanos, y un disco superpuesto de objetos dispersos, que está inclinado hacia el plano de la órbita. Sistema Solar y llega mucho más lejos que el cinturón de Kuiper. Toda la región está todavía en gran medida inexplorada . Parece estar formado abrumadoramente por muchos miles de pequeños mundos (el más grande tiene un diámetro de sólo una quinta parte del de la Tierra y una masa mucho menor que la de la Luna) compuestos principalmente de roca y hielo. Esta región a veces se describe como la "tercera zona del Sistema Solar", que encierra el Sistema Solar interior y exterior. [156]
Cinturón de Kuiper
El cinturón de Kuiper es un gran anillo de escombros similar al cinturón de asteroides, pero formado principalmente por objetos compuestos principalmente de hielo. [157] Se extiende entre 30 y 50 AU (4,5 y 7,5 mil millones de kilómetros; 2,8 y 4,6 mil millones de millas) del Sol. Está compuesto principalmente por pequeños cuerpos del Sistema Solar, aunque los pocos más grandes probablemente sean lo suficientemente grandes como para ser planetas enanos. [158] Se estima que hay más de 100.000 objetos del cinturón de Kuiper con un diámetro superior a 50 km (30 millas), pero se cree que la masa total del cinturón de Kuiper es sólo una décima o incluso una centésima de la masa de la Tierra. [40] Muchos objetos del cinturón de Kuiper tienen satélites, [159] y la mayoría tiene órbitas que están sustancialmente inclinadas (~10°) con respecto al plano de la eclíptica. [160]
El cinturón de Kuiper se puede dividir a grandes rasgos en cinturón " clásico " y objetos resonantes transneptunianos . [157] Estos últimos tienen órbitas cuyos períodos están en una proporción simple a la de Neptuno: por ejemplo, dan dos vueltas alrededor del Sol por cada tres veces que lo hace Neptuno, o una por cada dos. El cinturón clásico está formado por objetos que no tienen resonancia con Neptuno y se extiende aproximadamente desde 39,4 a 47,7 AU (5,89 a 7,14 mil millones de km; 3,66 a 4,43 mil millones de millas). [161] Los miembros del cinturón de Kuiper clásico a veces se denominan "cubewanos", en honor al primero de su tipo descubierto, originalmente designado 1992 QB 1 ; todavía se encuentran en órbitas casi primordiales y de baja excentricidad. [162]
Plutón y Caronte
El planeta enano Plutón (con una órbita promedio de 39 AU (5,8 mil millones de kilómetros; 3,6 mil millones de millas) del Sol) es el objeto más grande conocido en el cinturón de Kuiper. Cuando se descubrió en 1930, se consideró el noveno planeta; Esto cambió en 2006 con la adopción de una definición formal de planeta . Plutón tiene una órbita relativamente excéntrica inclinada 17 grados con respecto al plano de la eclíptica y que va desde 29,7 AU (4,44 mil millones de km; 2,76 mil millones de millas) del Sol en el perihelio (dentro de la órbita de Neptuno) hasta 49,5 AU (7,41 mil millones de km; 4,60 mil millones de millas ) en el afelio. Plutón tiene una resonancia de 2:3 con Neptuno, lo que significa que Plutón orbita dos veces alrededor del Sol por cada tres órbitas neptunianas. Los objetos del cinturón de Kuiper cuyas órbitas comparten esta resonancia se denominan plutinos . [163]
Caronte, la mayor de las lunas de Plutón , a veces se describe como parte de un sistema binario con Plutón, ya que los dos cuerpos orbitan alrededor de un baricentro de gravedad sobre sus superficies (es decir, parecen "orbitarse entre sí"). Más allá de Caronte, cuatro lunas mucho más pequeñas, Styx , Nix , Kerberos e Hydra , orbitan alrededor de Plutón. [164]
Otros
Además de Plutón, los astrónomos generalmente coinciden en que al menos otros cuatro objetos del cinturón de Kuiper son planetas enanos, [158] aunque hay algunas dudas sobre Orcus, [165] y también se han propuesto cuerpos adicionales: [166]
Makemake (45,79 AU en promedio desde el Sol), aunque más pequeño que Plutón, es el objeto más grande conocido en el cinturón de Kuiper clásico (es decir, un objeto del cinturón de Kuiper que no está en resonancia confirmada con Neptuno). Makemake es el objeto más brillante del cinturón de Kuiper después de Plutón. Descubierto en 2005, recibió su nombre oficial en 2009. [167] Su órbita es mucho más inclinada que la de Plutón, a 29°. [168] Tiene una luna conocida. [169]
Haumea (43,13 AU promedio desde el Sol) está en una órbita similar a Makemake, excepto que está en una resonancia orbital temporal de 7:12 con Neptuno. [170] Al igual que Makemake, fue descubierto en 2005. [171] Único entre los planetas enanos, Haumea posee un sistema de anillos, dos lunas conocidas llamadas Hiʻiaka y Namaka , y gira tan rápidamente (una vez cada 3,9 horas) que se estira hasta un elipsoide . Es parte de una familia de colisiones de objetos del cinturón de Kuiper que comparten órbitas similares, lo que sugiere que tuvo lugar una colisión gigante en Haumea y expulsó sus fragmentos al espacio hace miles de millones de años. [172]
Quaoar (43,69 UA en promedio desde el Sol) es el segundo objeto más grande conocido en el cinturón de Kuiper clásico, después de Makemake. Su órbita es significativamente menos excéntrica e inclinada que las de Makemake o Haumea. [170] Posee un sistema de anillos y una luna conocida, Weywot . [173]
Orcus (39,40 AU en promedio desde el Sol) está en la misma resonancia orbital de 2:3 con Neptuno que Plutón, y es el objeto más grande de su tipo después del propio Plutón. [170] Su excentricidad e inclinación son similares a las de Plutón, pero su perihelio se encuentra a unos 120° del de Plutón. Por lo tanto, la fase de la órbita de Orcus es opuesta a la de Plutón: Orcus está en el afelio (más recientemente en 2019) aproximadamente cuando Plutón está en el perihelio (más recientemente en 1989) y viceversa. [174] Por esta razón, se le ha llamado el anti-Plutón . [175] [176] Tiene una luna conocida, Vanth . [177]
disco disperso
Las excentricidades e inclinaciones orbitales de la población de discos dispersos en comparación con los objetos clásicos y resonantes del cinturón de Kuiper.
Se cree que el disco disperso, que se superpone al cinturón de Kuiper pero se extiende hasta cerca de 500 AU, es la fuente de cometas de período corto. Se cree que los objetos de discos dispersos fueron perturbados y adoptaron órbitas erráticas por la influencia gravitacional de la temprana migración hacia el exterior de Neptuno . La mayoría de los objetos de disco dispersos (SDO) tienen perihelio dentro del cinturón de Kuiper pero afelio mucho más allá (algunos a más de 150 AU del Sol). Las órbitas de los SDO también pueden inclinarse hasta 46,8° con respecto al plano de la eclíptica. [178] Algunos astrónomos consideran que el disco disperso es simplemente otra región del cinturón de Kuiper y describen los objetos del disco disperso como "objetos dispersos del cinturón de Kuiper". [179] Algunos astrónomos también clasifican a los centauros como objetos dispersos hacia adentro del cinturón de Kuiper junto con los residentes dispersos hacia afuera del disco disperso. [180]
Eris y Gonggong
Eris (67,78 UA en promedio desde el Sol) es el objeto de disco disperso más grande conocido y provocó un debate sobre qué constituye un planeta, porque es un 25% más masivo que Plutón [181] y aproximadamente el mismo diámetro. Es el más masivo de los planetas enanos conocidos. Tiene una luna conocida, Dysnomia . Al igual que Plutón, su órbita es muy excéntrica, con un perihelio de 38,2 AU (aproximadamente la distancia de Plutón al Sol) y un afelio de 97,6 AU, y está muy inclinada con respecto al plano de la eclíptica en un ángulo de 44°. [182]
Gonggong (67,38 UA en promedio desde el Sol) es otro planeta enano en una órbita comparable a la de Eris, excepto que está en una resonancia de 3:10 con Neptuno. [183] Tiene una luna conocida, Xiangliu . [184]
Regiones más lejanas
El punto en el que termina el Sistema Solar y comienza el espacio interestelar no está definido con precisión porque sus límites exteriores están moldeados por dos fuerzas: el viento solar y la gravedad del Sol. El límite de la influencia del viento solar es aproximadamente cuatro veces la distancia de Plutón al Sol; esta heliopausa , el límite exterior de la heliosfera , se considera el comienzo del medio interestelar . [61] Se cree que la esfera de la Colina del Sol , el rango efectivo de su dominio gravitacional, se extiende hasta mil veces más lejos y abarca la hipotética nube de Oort . [185]
Borde de la heliosfera
Representación artística de la heliosfera del Sistema Solar.
La burbuja de viento estelar del Sol , la heliosfera , una región del espacio dominada por el Sol, tiene su límite en el choque de terminación , que está aproximadamente a 80-100 AU del Sol a barlovento del medio interestelar y aproximadamente a 200 AU del Sol a favor del viento. . [186] Aquí el viento solar choca con el medio interestelar [187] y se ralentiza dramáticamente, se condensa y se vuelve más turbulento, [186] formando una gran estructura ovalada conocida como heliovaina . Se ha teorizado que esta estructura se ve y se comporta de manera muy similar a la cola de un cometa, extendiéndose hacia afuera por 40 AU más en el lado de barlovento, pero siguiendo muchas veces esa distancia a favor del viento. [188] La evidencia de la nave espacial Cassini e Interstellar Boundary Explorer ha sugerido que la acción restrictiva del campo magnético interestelar la fuerza a adoptar la forma de una burbuja, [189] [190] pero la forma real sigue siendo desconocida. [191]
El límite exterior de la heliosfera, la heliopausa , es el punto en el que finalmente termina el viento solar y es el comienzo del espacio interestelar. [61] La Voyager 1 y la Voyager 2 pasaron el choque de terminación y entraron en la heliofunda a 94 y 84 AU del Sol, respectivamente. [192] [193] Se informó que la Voyager 1 cruzó la heliopausa en agosto de 2012 y la Voyager 2 en diciembre de 2018. [194] [195]
La forma del borde exterior de la heliosfera probablemente se ve afectada por la dinámica de fluidos de las interacciones con el medio interestelar, así como por los campos magnéticos solares que prevalecen hacia el sur; por ejemplo, tiene una forma roma con el hemisferio norte extendiéndose 9 AU más allá del hemisferio sur. [186] Más allá de la heliopausa, alrededor de 230 AU, se encuentra el arco de choque : una "estela" de plasma dejada por el Sol mientras viaja a través de la Vía Láctea . [196]
Objetos separados
El objeto desprendido Sedna y su órbita dentro del Sistema Solar
Sedna (con una órbita promedio de 520 AU desde el Sol) es un objeto grande y rojizo con una órbita gigantesca y altamente elíptica que lo lleva desde aproximadamente 76 AU en el perihelio hasta 940 AU en el afelio y tarda 11.400 años en completarse. Mike Brown , que descubrió el objeto en 2003, afirma que no puede formar parte del disco disperso ni del cinturón de Kuiper porque su perihelio está demasiado alejado para haber sido afectado por la migración de Neptuno. Él y otros astrónomos lo consideran el primero de una población completamente nueva, a veces denominada "objetos separados distantes" (DDO), que también puede incluir el objeto 2000 CR 105 , que tiene un perihelio de 45 AU y un afelio de 415 AU. , y un período orbital de 3.420 años. [197] Brown denomina a esta población la "nube de Oort interior" porque puede haberse formado mediante un proceso similar, aunque está mucho más cerca del Sol. [198] Es muy probable que Sedna sea un planeta enano, aunque su forma aún no se ha determinado. El segundo objeto inequívocamente desprendido, con un perihelio más lejano que el de Sedna, aproximadamente a 81 AU, es 2012 VP 113 , descubierto en 2012. Su afelio es sólo aproximadamente la mitad que el de Sedna, a 458 AU. [199] [200]
nube de Oort
La nube de Oort es una nube esférica hipotética de hasta un billón de objetos helados que se cree que es la fuente de todos los cometas de período largo y que rodea el Sistema Solar a aproximadamente 50.000 AU (alrededor de 1 año luz (ly)) de la Tierra. Sol, y posiblemente hasta 100.000 AU (1,87 ly). Se cree que está compuesto por cometas que fueron expulsados del Sistema Solar interior por interacciones gravitacionales con los planetas exteriores. Los objetos de la nube de Oort se mueven muy lentamente y pueden verse perturbados por eventos poco frecuentes, como colisiones, los efectos gravitacionales de una estrella que pasa o la marea galáctica , la fuerza de marea ejercida por la Vía Láctea. [201] [202]
Límites
Gran parte del Sistema Solar aún es desconocido. Se estima que el campo gravitacional del Sol domina las fuerzas gravitacionales de las estrellas circundantes hasta aproximadamente dos años luz (125.000 AU). Las estimaciones más bajas para el radio de la nube de Oort, por el contrario, no la sitúan a más de 50.000 AU. [203] La mayor parte de la masa orbita en la región entre 3.000 y 100.000 AU. [204] A pesar de descubrimientos como el de Sedna, la región entre el cinturón de Kuiper y la nube de Oort, un área de decenas de miles de UA de radio, todavía está prácticamente sin cartografiar. Aprender sobre esta región del espacio es difícil, porque depende de las inferencias de aquellos pocos objetos cuyas órbitas resultan perturbadas de tal manera que caen más cerca del Sol, e incluso entonces, detectar estos objetos a menudo ha sido posible sólo cuando se convertían en lo suficientemente brillantes como para registrarse como cometas. [205] Es posible que aún se descubran objetos en regiones inexploradas del Sistema Solar. [206] Los objetos conocidos más lejanos, como el cometa West , tienen afelios a unas 70.000 AU del Sol. [207]
Ubicación
Barrio celeste
Diagrama de la Nube Interestelar Local , la Nube G y las estrellas circundantes. A partir de 2022, la ubicación precisa del Sistema Solar en las nubes es una cuestión abierta en astronomía. [208]
El Sistema Solar está rodeado por la Nube Interestelar Local , aunque no está claro si está incrustado en la Nube Interestelar Local o si se encuentra justo fuera del borde de la nube. [209] [210] También existen otras nubes interestelares en la región a 300 años luz del Sol, conocida como la Burbuja Local . [210] Esta última característica es una cavidad o superburbuja en forma de reloj de arena en el medio interestelar de aproximadamente 300 años luz de diámetro. La burbuja está cubierta de plasma de alta temperatura, lo que sugiere que puede ser producto de varias supernovas recientes. [211]
La burbuja local es una superburbuja pequeña en comparación con las estructuras lineales vecinas más amplias Radcliffe Wave y Split (anteriormente Gould Belt ), cada una de las cuales tiene algunos miles de años luz de longitud. [212] Todas estas estructuras son parte del Brazo de Orión , que contiene la mayoría de las estrellas de la Vía Láctea que son visibles a simple vista. La densidad de toda la materia en la vecindad local es0,097 ± 0,013 M ☉ ·pc −3 . [213]
A diez años luz del Sol hay relativamente pocas estrellas, siendo la más cercana el sistema estelar triple Alpha Centauri , que está a unos 4,4 años luz de distancia y puede estar en la Nube G de la Burbuja Local . [214] Alpha Centauri A y B son un par de estrellas similares al Sol estrechamente relacionadas , mientras que la estrella más cercana a la Tierra, la pequeña enana roja Proxima Centauri , orbita el par a una distancia de 0,2 años luz. En 2016, se descubrió que un exoplaneta potencialmente habitable orbitaba Próxima Centauri, llamado Próxima Centauri b , el exoplaneta confirmado más cercano al Sol. [215]
Un poco más allá, a 8,6 años de luz, se encuentra Sirio , la estrella más brillante del cielo nocturno de la Tierra , con aproximadamente el doble de la masa del Sol, orbitada por la enana blanca más cercana a la Tierra, Sirio B. Otras estrellas dentro de diez años luz son el sistema binario de enana roja Gliese. 65 (8,7 ly) y la enana roja solitaria Ross 154 (9,7 ly). [218] [219] La estrella solitaria más cercana al Sistema Solar es Tau Ceti , a 11,9 años luz. Tiene aproximadamente el 80% de la masa del Sol pero sólo aproximadamente la mitad de su luminosidad. [220]
Diagrama de la Vía Láctea, con características galácticas y la posición relativa del Sistema Solar etiquetada.
El Sistema Solar está situado en la Vía Láctea , una galaxia espiral barrada con un diámetro de unos 100.000 años luz que contiene más de 100 mil millones de estrellas. [222] El Sol es parte de uno de los brazos espirales exteriores de la Vía Láctea, conocido como Brazo de Orión-Cygnus o Espolón local. [223]
El Sol orbita cerca del Centro Galáctico (donde reside el agujero negro supermasivo Sagitario A* ) a una distancia de 26.660 años luz, [224] orbitando aproximadamente a la misma velocidad que la de los brazos espirales. [225] [226] Por lo tanto, el Sol pasa a través de los brazos sólo en raras ocasiones.
Su velocidad alrededor del centro de la Vía Láctea es de unos 220 km/s, por lo que completa una revolución cada 240 millones de años. [222] Esta revolución se conoce como el año galáctico del Sistema Solar . [227] El ápice solar , la dirección de la trayectoria del Sol a través del espacio interestelar, está cerca de la constelación de Hércules en la dirección de la ubicación actual de la brillante estrella Vega . [228] El plano de la eclíptica se encuentra en un ángulo de aproximadamente 60° con respecto al plano galáctico . [i]
Habitabilidad de la posición y órbita galáctica.
La ubicación del Sistema Solar en la Vía Láctea es un factor en la historia evolutiva de la vida en la Tierra. Los brazos espirales albergan una concentración mucho mayor de supernovas , inestabilidades gravitacionales y radiación que podrían perturbar el Sistema Solar, pero como la Tierra permanece en el Espolón Local y, por lo tanto, no pasa con frecuencia a través de los brazos espirales, esto le ha dado a la Tierra largos períodos de estabilidad. para que la vida evolucione. [225] Sin embargo, la posición cambiante del Sistema Solar en relación con otras partes de la Vía Láctea podría explicar los eventos de extinción periódica en la Tierra, según la hipótesis de Shiva o teorías relacionadas, pero esto sigue siendo controvertido. [230] [231]
El Sistema Solar se encuentra muy fuera de los alrededores poblados de estrellas del Centro Galáctico . Cerca del centro, los tirones gravitacionales de estrellas cercanas podrían perturbar los cuerpos de la nube de Oort y enviar muchos cometas al interior del Sistema Solar, produciendo colisiones con implicaciones potencialmente catastróficas para la vida en la Tierra. La intensa radiación del Centro Galáctico también podría interferir con el desarrollo de vida compleja. [225] Los sobrevuelos estelares que pasan a 0,8 años luz del Sol ocurren aproximadamente una vez cada 100.000 años. La aproximación más cercana y bien medida fue la Estrella de Scholz , que se acercó a52+ 23-14 kAU del Sol algunos70+15 −10 kya , probablemente pasando a través de la nube exterior de Oort. [232]
Comparación con sistemas extrasolares
Comparación entre las zonas habitables del Sistema Solar y Gliese 581 (posteriormente se descubrió que el planeta d no existe). La zona habitable depende en gran medida de la luminosidad de la estrella madre.
Comparado con muchos sistemas extrasolares, el Sistema Solar se destaca por carecer de planetas interiores a la órbita de Mercurio. [233] [234] El Sistema Solar conocido también carece de súper Tierras , planetas entre una y diez veces más masivos que la Tierra, [233] aunque el hipotético Planeta Nueve , si existe, podría ser una súper Tierra orbitando en el Sistema Solar exterior. [235] Poco común, sólo tiene pequeños planetas rocosos y grandes gigantes gaseosos; en otros lugares son típicos los planetas de tamaño intermedio, tanto rocosos como gaseosos, por lo que no existe una "brecha" como se ve entre el tamaño de la Tierra y el de Neptuno (con un radio 3,8 veces mayor). Como muchas de estas súper Tierras están más cerca de sus respectivas estrellas que Mercurio del Sol, ha surgido la hipótesis de que todos los sistemas planetarios comienzan con muchos planetas cercanos y que, por lo general, una secuencia de sus colisiones provoca la consolidación de masa en unos pocos. planetas más grandes, pero en el caso del Sistema Solar las colisiones provocaron su destrucción y expulsión. [233] [236]
Las órbitas de los planetas del Sistema Solar son casi circulares. En comparación con otros sistemas, tienen una excentricidad orbital menor . [233] Aunque hay intentos de explicarlo en parte con un sesgo en el método de detección de velocidad radial y en parte con interacciones prolongadas de un número bastante elevado de planetas, las causas exactas siguen sin determinarse. [233] [237]
La perspectiva de la humanidad.
El movimiento de las "luces" que se desplazan por el cielo es la base de la definición clásica de planetas: estrellas errantes.
El conocimiento de la humanidad sobre el Sistema Solar ha aumentado progresivamente a lo largo de los siglos. Hasta la Baja Edad Media – Renacimiento , los astrónomos desde Europa hasta la India creían que la Tierra estaba estacionaria en el centro del universo [238] y categóricamente diferente de los objetos divinos o etéreos que se movían por el cielo. Aunque el filósofo griego Aristarco de Samos había especulado sobre una reordenación heliocéntrica del cosmos, Nicolás Copérnico fue la primera persona que se sabe que desarrolló un sistema heliocéntrico matemáticamente predictivo . [239] [240] El heliocentrismo no triunfó inmediatamente sobre el geocentrismo, pero el trabajo de Copérnico tuvo sus defensores, en particular Johannes Kepler . Utilizando un modelo heliocéntrico que mejoró a Copérnico al permitir que las órbitas fueran elípticas, y los datos de observación precisos de Tycho Brahe , Kepler produjo las Tablas Rudolphine , que permitieron cálculos precisos de las posiciones de los planetas entonces conocidos. Pierre Gassendi los utilizó para predecir un tránsito de Mercurio en 1631, y Jeremiah Horrocks hizo lo mismo para un tránsito de Venus en 1639. Esto proporcionó una fuerte reivindicación del heliocentrismo y las órbitas elípticas de Kepler. [241] [242]
En el siglo XVII, Galileo publicitó el uso del telescopio en astronomía; él y Simon Marius descubrieron de forma independiente que Júpiter tenía cuatro satélites en órbita a su alrededor. [243] Christiaan Huygens siguió estas observaciones y descubrió la luna Titán de Saturno y la forma de los anillos de Saturno . [244] En 1677, Edmond Halley observó un tránsito de Mercurio a través del Sol, lo que lo llevó a darse cuenta de que las observaciones del paralaje solar de un planeta (más idealmente utilizando el tránsito de Venus) podrían usarse para determinar trigonométricamente las distancias entre la Tierra, Venus y el Sol. [245] Isaac Newton , amigo de Halley , en su magistral Principia Mathematica de 1687, demostró que los cuerpos celestes no son esencialmente diferentes de los terrestres: las mismas leyes de movimiento y de gravedad se aplican en la Tierra y en los cielos. [31] : 142
Póster del Sistema Solar a escala real realizado por Emanuel Bowen en 1747. En aquella época aún no se habían descubierto Urano, Neptuno ni los cinturones de asteroides.
El término "Sistema Solar" entró en el idioma inglés en 1704, cuando John Locke lo utilizó para referirse al Sol, los planetas y los cometas. [246] En 1705, Halley se dio cuenta de que los avistamientos repetidos de un cometa eran del mismo objeto y regresaban regularmente una vez cada 75 a 76 años. Esta fue la primera evidencia de que algo más que los planetas orbitaban repetidamente alrededor del Sol, [247] aunque Séneca había teorizado esto sobre los cometas en el siglo I. [248] Las observaciones cuidadosas del tránsito de Venus en 1769 permitieron a los astrónomos calcular la distancia promedio entre la Tierra y el Sol en 93.726.900 millas (150.838.800 km), sólo un 0,8% mayor que el valor moderno. [249] Urano , que había sido observado ocasionalmente desde la antigüedad, fue reconocido como un planeta que orbitaba más allá de Saturno en 1783. [250] En 1838, Friedrich Bessel midió con éxito un paralaje estelar , un cambio aparente en la posición de una estrella creado por la Tierra. movimiento alrededor del Sol, proporcionando la primera prueba experimental directa de heliocentrismo. [251] Neptuno fue identificado como planeta algunos años más tarde, en 1846, gracias a su atracción gravitacional que provocó una variación leve pero detectable en la órbita de Urano. [252]
En el siglo XX, el ser humano inició su exploración espacial alrededor del Sistema Solar, empezando por la colocación de telescopios en el espacio . [253] Desde entonces, los humanos han aterrizado en la Luna durante el programa Apolo ; La misión Apolo 13 marcó la mayor distancia que un ser humano ha estado de la Tierra con 400.171 kilómetros (248.655 millas). [254] Los ocho planetas y dos planetas enanos han sido visitados por sondas espaciales. Esto comenzó con el sobrevuelo de Venus del Mariner 2 en 1962, mientras que la misión del Mariner 9 a Marte fue la primera en orbitar otro planeta en 1971. Los planetas exteriores fueron visitados por primera vez por el encuentro del Pioneer 10 con Júpiter, y el Pioneer 11 ' s encuentro con Saturno. Los gigantes gaseosos restantes fueron visitados por primera vez por la nave espacial Voyager , una de las cuales ( la Voyager 1 ) es el objeto más lejano creado por la humanidad y el primero en el espacio interestelar . [255] Además, las sondas también han devuelto muestras de cometas [256] y asteroides, [257] , además de volar a través de la corona del Sol [258] y sobrevolar objetos del cinturón de Kuiper. [259] Seis de los planetas (todos menos Urano y Neptuno) tienen o tuvieron un orbitador dedicado. [260]
^ Las mayúsculas del nombre varían. La Unión Astronómica Internacional , el organismo autorizado en materia de nomenclatura astronómica, especifica el uso de mayúsculas en los nombres de todos los objetos astronómicos individuales, pero utiliza estructuras mixtas de "Sistema Solar" y "sistema solar" en su documento de pautas de nomenclatura. Archivado el 25 de julio de 2021 en Wayback Machine . El nombre se traduce comúnmente en minúsculas ("sistema solar"), como, por ejemplo, en el Oxford English Dictionary y el 11th Collegiate Dictionary de Merriam-Webster Archivado el 27 de enero de 2008 en Wayback Machine .
↑ La fecha se basa en las inclusiones más antiguas encontradas hasta la fecha en meteoritos ,4 568 ,2+0,2 −0,4millones de años, y se cree que es la fecha de formación del primer material sólido en la nebulosa en colapso. [5]
^ "Baja masa" es un término relativo; El Sol sigue siendo más masivo que el 95% de las estrellas de la galaxia. [37]
^ ab La masa del Sistema Solar, excluyendo el Sol, Júpiter y Saturno, se puede determinar sumando todas las masas calculadas para sus objetos más grandes y utilizando cálculos aproximados para las masas de la nube de Oort (estimada en aproximadamente 3 masas terrestres), [ 39] el cinturón de Kuiper (estimado en 0,1 masa terrestre) [40] y el cinturón de asteroides (estimado en 0,0005 masa terrestre) [41] para un total, redondeado hacia arriba, de ~37 masas terrestres, o el 8,1% de la masa en órbita alrededor del Sol. Con las masas combinadas de Urano y Neptuno (~31 masas terrestres) restadas, las ~6 masas terrestres restantes de material comprenden el 1,3% de la masa total en órbita.
^ abc Según las definiciones de la IAU , los objetos que orbitan alrededor del Sol se clasifican dinámica y físicamente en tres categorías: planetas , planetas enanos y pequeños cuerpos del Sistema Solar .
Un planeta es cualquier cuerpo que orbita alrededor del Sol y cuya masa es suficiente para que la gravedad lo haya llevado a una forma (casi) esférica y que haya limpiado su vecindad inmediata de todos los objetos más pequeños. Según esta definición, el Sistema Solar tiene ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Debido a que no ha limpiado su vecindad de otros objetos del cinturón de Kuiper , Plutón no encaja en esta definición. [108]
Un planeta enano es un cuerpo que orbita alrededor del Sol y que es lo suficientemente masivo como para volverse casi esférico por su propia gravedad, pero que no ha eliminado los planetesimales de su vecindario y tampoco es un satélite. [108] Algunos planetólogos consideran que los planetas enanos son planetas, pero no así la IAU. [109] La IAU ha reconocido otros cuatro cuerpos en el Sistema Solar como planetas enanos: Ceres , Haumea , Makemake y Eris . [110] [111] Otros objetos comúnmente aceptados como planetas enanos incluyen Gonggong , Sedna , Orcus y Quaoar . En referencia a Plutón, otros planetas enanos que orbitan en la región transneptuniana a veces se denominan "plutoides", [112] aunque este término rara vez se utiliza.
^ Si es el ángulo entre el polo norte de la eclíptica y el polo norte galáctico entonces:
donde = 27° 07′ 42.01″ y = 12h 51m 26.282s son la declinación y ascensión recta del polo norte galáctico, [229] mientras que = 66° 33′ 38,6″ y = 18h 0m 00s son los del polo norte de la eclíptica. (Ambos pares de coordenadas son para la época J2000 ). El resultado del cálculo es 60,19°.
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