El Universo Cercano: Una Mirada al Cosmos y Nuestro Lugar en Él
Cuando se observa el cielo nocturno en una noche despejada, es posible ver la Luna, algunos planetas y miles de estrellas. Si se está alejado de la contaminación lumínica de la ciudad, se puede contemplar la Vía Láctea, una franja luminosa que atraviesa el firmamento oscuro. Esto genera preguntas sobre esos lejísimos cuerpos celestes: ¿Qué otros planetas existen más allá? ¿Cómo serán? ¿Podrán albergar vida? ¿Qué tan distantes se encuentran las estrellas? ¿Cuántas hay en total? ¿Qué es exactamente la Vía Láctea?
Desde el espacio, los astronautas pueden observar que la Tierra tiene un tono azulado, con nubes blancas dispersas y zonas de color marrón que corresponden a los continentes. El color azul de nuestro planeta proviene de los océanos, que cubren más del 70% de la superficie, y de la atmósfera, que dispersa la luz del sol. La Tierra gira sobre su propio eje, el cual está inclinado unos 23° respecto al plano de su órbita alrededor del Sol. Durante seis meses, el Hemisferio norte se orienta hacia el Sol, lo que coincide con la primavera y el verano en esa parte del planeta, mientras que en los otros seis meses, es el Hemisferio sur el que se inclina hacia el Sol, en sus respectivas estaciones.
La atmósfera terrestre está formada principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%), con pequeñas cantidades de argón, dióxido de carbono, vapor de agua y otros gases. Esta atmósfera nos protege de la radiación ultravioleta y de otras formas de radiación perjudiciales para los seres vivos. El conjunto de aire, tierra y agua que puede sostener la vida en la Tierra se llama biosfera. La corteza terrestre, que varía entre 5 y 90 km de espesor, está formada por rocas ricas en silicio, hierro y otros minerales. Esta corteza flota sobre el manto terrestre, una capa de roca parcialmente fundida que se extiende hasta 2.900 km bajo la superficie. Por debajo del manto se encuentra el núcleo de la Tierra, compuesto principalmente de hierro y níquel.
Índice de contenidos
La Luna, nuestro vecino más próximo
La Luna, el satélite natural más cercano a la Tierra, es el objeto más luminoso en el cielo nocturno. Se encuentra a una distancia promedio de 384.400 km, lo que equivale a unas 30 veces el diámetro de la Tierra. Su diámetro es de unos 3.480 km y su masa representa aproximadamente el 1,2% de la de la Tierra. A diferencia de nuestro planeta, la Luna no posee atmósfera ni agua en estado líquido.
Su temperatura varía drásticamente, alcanzando los -153 °C durante la noche y los 107 °C en el día. Entre sus características geográficas más destacadas se encuentran los cráteres, las montañas, y los mares, que son grandes cuencas planas formadas por la lava que las inundó en un período de actividad volcánica pasada.
La Luna tarda 29 días en completar su órbita alrededor de la Tierra, un período similar al que necesita para dar una vuelta completa sobre su propio eje. Esto provoca que siempre observemos la misma cara de la Luna desde nuestro planeta. Cuando la Luna se coloca entre la Tierra y el Sol, la mitad que mira hacia nosotros queda a oscuras, lo que hace que no podamos verla, y se encuentra en la fase de luna nueva.
A medida que continúa su trayecto, comienza a iluminarse parcialmente, lo que corresponde a la fase creciente. Cuando la Luna se ubica en el lado opuesto de la Tierra con respecto al Sol, toda su cara visible se ilumina, lo que da lugar a la fase de luna llena. Luego, al regresar a la posición entre la Tierra y el Sol, pasa a la fase menguante, en la cual la porción iluminada va disminuyendo hasta desaparecer por completo.
El Sistema Solar
El Sol
La Tierra y los demás planetas giran alrededor del Sol. El Sol, al igual que las estrellas que observamos en la noche, es una esfera de gas que tiene un diámetro de 1.392 millones de kilómetros en su ecuador. Su tamaño es aproximadamente 333.000 veces mayor que el de la Tierra. En su núcleo, se lleva a cabo una fusión nuclear continua, similar a la que ocurre en una bomba de hidrógeno, lo que genera enormes cantidades de energía.
Se estima que la temperatura en el núcleo del Sol alcanza los 15,7 millones de grados Celsius. Esta energía se mueve lentamente desde el núcleo hasta la fotosfera, que es la superficie visible del Sol, y desde allí se irradia al espacio. A mayor distancia de la fotosfera, se encuentra la corona solar, una capa de gas extremadamente caliente que constituye la atmósfera del Sol.
La energía del Sol es la fuente primaria de energía para todas las formas de vida en la Tierra. A través de la fotosíntesis, las plantas convierten la energía solar en hidratos de carbono, como azúcares y almidón. Los animales, incluidos los humanos, dependen de este alimento generado por las plantas.
La energía solar que los seres vivos absorbieron hace millones de años está ahora almacenada bajo la superficie terrestre en forma de carbón, gas natural o petróleo. Este tipo de energía es el que utilizan los medios de transporte, la producción industrial y casi todas las plantas energéticas.
Mercurio
Mercurio es el planeta más cercano al Sol, y puede ser visto a veces en el horizonte, ya sea antes del amanecer o justo después del atardecer. Este pequeño planeta tiene un tamaño apenas superior al de nuestra Luna. Dado que la superficie de Mercurio, que no tiene atmósfera, se calienta durante 88 días terrestres bajo los intensos rayos solares, mucho más fuertes que en la Tierra, la temperatura puede llegar a los 430 °C. Debido a la ausencia de atmósfera, la temperatura en Mercurio desciende hasta los -180 °C durante la larga noche, que también dura 88 días terrestres.
Venus
Venus es el segundo planeta desde el Sol, y se puede ver brillando al oeste en el horizonte después del atardecer y al este antes del amanecer. Este planeta es el más cercano a la Tierra y tiene un tamaño similar al de nuestro planeta. Además, tiene una composición parecida, con una corteza y manto formados por rocas silíceas y un núcleo compuesto de hierro y níquel. Sin embargo, Venus es un verdadero infierno debido a su atmósfera, que es extremadamente caliente y venenosa. Nubes de ácido sulfúrico flotan sobre una atmósfera compuesta principalmente por dióxido de carbono, el mismo gas de efecto invernadero que provoca el calentamiento del clima terrestre.
Debido a la acumulación de dióxido de carbono, la temperatura en la superficie de Venus puede alcanzar los 460 °C. Si observáramos nuestro Sistema Solar desde un punto situado a millones de kilómetros sobre el Polo Norte de la Tierra, veríamos a los planetas girando alrededor del Sol en sentido contrario a las agujas del reloj, así como rotando sobre sus propios ejes en la misma dirección. Sin embargo, Venus es único, pues su rotación se produce en sentido contrario a las agujas del reloj, lo que lo convierte en el único planeta con esta particularidad.
Marte
Más alejado que la órbita terrestre, Marte es el cuarto planeta más cercano a la Tierra. Su superficie está recubierta por una capa de óxido de hierro, lo que hace que Marte se vea como un punto rojo brillante en el cielo nocturno. La estructura interna de Marte es similar a la de la Tierra, con un ciclo de días casi igual al nuestro, y su eje de rotación está inclinado unos 25° respecto al plano de su órbita, lo que produce estaciones anuales parecidas a las de la Tierra. Los casquetes polares de Marte, que contienen agua y dióxido de carbono congelados, se expanden durante el invierno y se contraen en verano.
La temperatura en la superficie de Marte es de alrededor de -63 °C, similar a la del invierno antártico, aunque en invierno pueden descender hasta los -140 °C, mucho más frías que las más bajas temperaturas terrestres. En su ecuador, las temperaturas diurnas pueden alcanzar agradables 20 °C. Aparte de la Tierra, Marte es quizás el planeta más adecuado para albergar vida, aunque la atmósfera, que es delgada y fría y está compuesta principalmente por dióxido de carbono y vapor de agua, no es respirable para los seres humanos ni para los animales. Los científicos creen que hace millones de años Marte tenía un clima mucho más templado y agua líquida en su superficie, lo que podría haber permitido la existencia de vida. Hoy en día, existe una remota posibilidad de que formas de vida primitiva puedan sobrevivir bajo su superficie.
Asteroides
Más allá de Marte, existen los asteroides, también llamados planetas menores o planetoides, que giran alrededor del Sol. Los científicos han catalogado más de 9.000 de estos cuerpos celestes, aunque se estima que hay varios miles más, pequeños objetos irregulares de roca y metal. Los asteroides no tienen atmósfera ni agua líquida. El mayor de ellos es Ceres, que tiene un diámetro cercano a los 930 km.
Las colisiones entre los asteroides a veces generan fragmentos rocosos llamados meteoroides, que entran en las órbitas de los planetas, incluida la Tierra. La mayoría de los meteoroides son tan pequeños que se desintegran al entrar en la atmósfera terrestre, pero en ocasiones algunos logran llegar a la superficie y se conocen como meteoritos.
Júpiter
Más allá del cinturón de asteroides se encuentran los planetas exteriores. Júpiter, uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno, es el planeta más grande de nuestro Sistema Solar, tanto en tamaño como en número de lunas. Siendo un gigante gaseoso, al igual que los otros planetas exteriores (salvo Plutón), Júpiter no tiene una superficie sólida. En su atmósfera, que está compuesta principalmente por hidrógeno y helio, flotan nubes de amoníaco congelado e hidrosulfato amónico. La presión en las capas bajas de la atmósfera convierte el hidrógeno en una niebla hirviente sobre el océano de hidrógeno caliente que constituye la masa del planeta.
Júpiter posee al menos 16 lunas, la mayoría de ellas pequeñas e irregulares, pero cuatro son grandes y sólidas: Ganimedes, el satélite más grande del Sistema Solar (mayor que Mercurio), Calisto, Europa (ambas del tamaño de la Luna) y Io. Europa, con una superficie helada, podría albergar un océano de agua salada en estado líquido, lo que ha llevado a algunos científicos a especular sobre la posibilidad de vida bajo su superficie. Io, un poco mayor que la Luna, es el cuerpo del Sistema Solar con mayor actividad volcánica.
Saturno
Saturno, el sexto planeta en distancia desde el Sol, es también un punto luminoso en nuestro cielo nocturno. Es el segundo planeta más grande del Sistema Solar, aunque tiene una densidad tan baja que podría flotar en el agua. Al igual que Júpiter, Saturno tiene una atmósfera compuesta principalmente por hidrógeno y helio, que rodea un vasto océano de hidrógeno caliente. Saturno es especialmente conocido por su extenso sistema de anillos, que son delgados y anchos y están compuestos por partículas congeladas.
Este planeta tiene 18 lunas conocidas, siendo Titán la mayor, con un tamaño superior al de Mercurio. La atmósfera de Titán está formada principalmente por nitrógeno y metano, y su superficie parece tener océanos de metano líquido rodeados por continentes sólidos.
Urano y Neptuno
Los planetas más allá de Saturno son más distantes y poco conocidos. Urano, un gigante gaseoso, tiene su eje de rotación inclinado 98° respecto a la vertical, lo que hace que su ángulo de inclinación respecto a su órbita sea de solo 8°. Su atmósfera, dominada por hidrógeno y metano, le da un color verdoso, y se cree que podría ocultar un océano de agua debajo de sus nubes. Urano también posee un sistema de anillos, aunque menos visible que el de Saturno. Neptuno es el octavo planeta en cuanto a su distancia al Sol y tiene un tamaño y composición similar a los de Urano, pero su eje de rotación está inclinado solo 29° sobre el plano de su órbita. Ambos planetas tienen varios satélites.
Plutón
Plutón es el planeta más lejano y menos conocido de todos. Es un pequeño mundo helado que gira junto con Caronte, su mayor satélite, que casi tiene el mismo tamaño que la mitad de Plutón. Algunos astrónomos creen que Plutón y Caronte deberían considerarse un sistema planetario doble, mientras que otros opinan que, debido a su tamaño tan reducido, Plutón debería ser reclasificado como un asteroide o planeta menor. Plutón parece ser una esfera helada compuesta de gases congelados que podrían rodear un núcleo sólido, y su atmósfera se desvanece durante su órbita elíptica alrededor del Sol.
El Sistema Solar en el Universo
El espacio más allá de nuestro Sistema Solar es vasto y parece aún más vacío. La estrella más cercana al Sol, Alpha Centauri, es parte de un sistema estelar triple y se encuentra a una distancia de 4,3 años luz, lo que equivale a unos 40,7 billones de kilómetros. Para poner en perspectiva esta distancia, si representáramos el Sol como un guisante de 1 cm de diámetro, Alpha Centauri estaría ubicada a 292 km de distancia, aproximadamente. A la velocidad de nuestras naves espaciales más rápidas, tomaría 70.000 años llegar a Alpha Centauri desde la Tierra.
En la actualidad, los astrónomos han comenzado a descubrir planetas que orbitan estrellas cercanas, aunque debido a las distancias y la oscuridad de estos planetas, los científicos solo han podido detectar los más grandes. Con el avance de las tecnologías, como el uso de telescopios más potentes, los astrónomos esperan encontrar planetas similares a la Tierra y, tal vez, descubrir signos de vida más allá de nuestro Sistema Solar.
Galaxias
Nuestro Sol, junto con otras estrellas cercanas, forma parte de la Vía Láctea, una galaxia que contiene alrededor de 300.000 millones de estrellas y tiene una forma de disco plano con una protuberancia en el centro. El Sol y las estrellas cercanas giran alrededor del centro de la galaxia a una velocidad de 220 km/s, lo que significa que el Sol tarda aproximadamente 220 millones de años en completar una órbita alrededor de la galaxia. La Vía Láctea tiene un diámetro de unos 97.000 años luz, y el Sol está ubicado a unos 28.000 años luz del centro galáctico.
La Vía Láctea forma parte de un grupo más grande de galaxias conocido como el Grupo Local, que incluye unas 30 galaxias, entre ellas la Vía Láctea y Andrómeda. La galaxia Andrómeda es probablemente la más grande del Grupo Local y se encuentra a unos 2,2 millones de años luz de distancia de la Tierra. Las galaxias más pequeñas de este grupo están unidas por la gravedad a la Vía Láctea, Andrómeda y la galaxia Triángulo.
Supergrupos y Estructura del Universo
El Grupo Local es solo una pequeña parte de una estructura aún mayor conocida como el Supergrupo Local, que se extiende por más de 100 millones de años luz y cuya centro está en la constelación de Virgo. Más de miles de millones de galaxias en el Universo están organizadas en estos supergrupos, que a su vez pueden formar otras estructuras aún mayores, como las “paredes” de supergrupos que ocupan vastas regiones del espacio. Sin embargo, entre estos supergrupos existen grandes vacíos de cientos de millones de años luz, creando una estructura porosa del Universo.
Tamaño y forma del Universo
El tamaño y la forma exactos del Universo siguen siendo un misterio. Algunas teorías sugieren que el Universo tiene una forma esférica, como una burbuja que se expande. Otras teorías postulan que tiene la forma de una silla de montar gigante o incluso de una patata frita en expansión. Sin embargo, lo que la mayoría de los astrónomos coincide es que el Universo está en constante expansión. Los científicos no saben si esta expansión continuará indefinidamente o si eventualmente se detendrá y comenzará a contraerse en un proceso que podría llevar miles de millones de años. El telescopio espacial Hubble y otros avances tecnológicos continúan ayudando a los astrónomos a descubrir nuevos aspectos del Universo, lo que podría llevar a una mejor comprensión de su tamaño, forma y destino final.
