Si alguna vez has aprendido cómo la Tierra gira alrededor del Sol, habrás pensado que nuestro planeta se mueve a lo largo de una trayectoria elíptica que lo acerca mucho más al Sol en algunas épocas del año que en otras. También tendrás buenas razones para creerlo: así es como la mayoría de los libros de texto presentan las cosas.

De hecho, mucha gente supone que la Tierra está más cerca del Sol en verano que en invierno. Da la casualidad de que esto es cierto durante el verano del hemisferio sur, pero no puede serlo también durante el verano del hemisferio norte.

En el hemisferio sur, la Tierra está 5 millones de kilómetros más cerca del Sol en verano que en invierno, pero ocurre lo contrario en el hemisferio norte. La distancia promedio entre la Tierra y el Sol es de 150 millones de kilómetros, y la razón principal detrás de las estaciones es que la Tierra está inclinada de modo que cada polo a veces apunta más hacia el Sol y otras veces más lejos de él.

Por tanto, la órbita de la Tierra tiene una desviación relativamente pequeña de la circularidad perfecta. Pero, ¿por qué a menudo tiene prácticamente forma de huevo? ¿Y cómo podemos hacer eso? Visualiza la situación real?

Considere una rueda de bicicleta

Para intentar comprender por mí mismo cuán circular es la órbita de la Tierra y otros planetas, decidí comparar la forma de la órbita de la Tierra con la de una rueda de bicicleta normal de 26 pulgadas, reduciéndola. Dimensiones reales para encajar, y consulté en mi tienda de bicicletas local sobre lo que significan las desviaciones para una rueda real. Me sorprendió mucho el resultado.

La órbita estaba mucho más cerca de un círculo perfecto de lo que había pensado anteriormente. Si la órbita fuera una rueda de bicicleta de 26 pulgadas (660,4 mm), la desviación del círculo perfecto sería inferior a 0,1 mm. Esto es comparable a una fina capa de pintura, esencialmente indistinguible de un círculo perfecto a simple vista.

También miré otros planetas. Las órbitas de Venus y Neptuno están más cerca de círculos perfectos, con la órbita de Venus desviada sólo 14 micrómetros (un micrómetro es una millonésima de metro) y la órbita de Neptuno 31 micrómetros.

Los planetas con órbitas menos circulares son Marte y Mercurio. Si la órbita de Marte fuera una rueda de bicicleta de 26 pulgadas, sería menos de 3 mm, algo que es difícil de notar si andas en bicicleta con una rueda desviada en esa cantidad.

Mercurio tiene las órbitas menos circulares, con una excentricidad de 14 mm, aunque todavía es sólo del 2%.

Si tienes una bicicleta, sus ruedas probablemente no sean tan circulares como la órbita de Marte. Si recibe un buen golpe contra un bordillo o una roca, su rueda delantera puede ser menos circular que la órbita de Mercurio.

Pequeña desviación

Después de leer lo anterior, puede que a los lectores con mentalidad matemática les venga a la mente una pregunta: si la Tierra está en promedio a 150 millones de kilómetros del Sol, y esta distancia cambia en 5 millones de kilómetros en el transcurso de un año, ¿no debería aumentar la excentricidad? de su órbita sea un poco? ¿Más del 3%?

La respuesta a esta pregunta es que el sol no está en el centro de la elipse, sino que mira hacia ella por un lado como un punto llamado foco. Si el planeta durante su formación se moviera a la velocidad adecuada para contrarrestar la gravedad, se movería en círculo.

Sin embargo, los planetas en el universo real rara vez se mueven a la velocidad adecuada para trazar un círculo. A veces viajan un poco más rápido y otras más lento, lo que sólo se puede lograr con una órbita elíptica.

Completando el círculo

Hace miles de años, los antiguos griegos creían que todos los cuerpos celestes orbitaban alrededor de la Tierra y se movían en círculos perfectos.

Esta idea persistió durante unos 1.500 años, hasta que el astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) se dio cuenta de que los planetas (incluida la Tierra) en realidad giran alrededor del sol.

Copérnico creía que las órbitas eran circulares. Más tarde, el astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler (1571-1630) se dio cuenta de que estaba equivocado y ideó las tres leyes del movimiento planetario.

La primera ley es que las órbitas de los planetas son elípticas, no circulares. La tercera ley relaciona el tamaño de la órbita de un planeta con la cantidad de tiempo que lleva, de una manera que es demasiado complicada para analizarla aquí.

La segunda ley es que si trazas una línea desde el Sol hasta cualquier planeta determinado, la línea recorrerá áreas iguales en intervalos de tiempo iguales a medida que el planeta se mueve. Piense en la pizza: una porción estrecha de una pizza grande puede tener la misma superficie que una porción ancha de una pizza pequeña. Esto sucede porque los planetas se mueven más rápido cuando están más cerca del Sol.

La razón principal por la que las órbitas se dibujan como elipses en los libros de texto es para ilustrar la segunda ley de Kepler. Si la órbita de la Tierra se trazara como se muestra en la tabla de tamaños correcta, sería imposible ver alguna diferencia en las cuñas.

Sin embargo, esto puede dar la impresión de que la órbita de la Tierra es mucho más elíptica de lo que realmente es. En realidad, estos gráficos no son incorrectos, son exageraciones, una especie de caricatura matemática que enfatiza una característica importante.

Aunque los antiguos griegos estaban equivocados acerca de que la Tierra estaba en el centro del sistema solar, no estaban tan equivocados acerca de las órbitas de los planetas. Entonces, si me disculpan el juego de palabras, hemos cerrado el círculo.

(autor:Esteban HughesProfesor Honorario, Facultad de Matemáticas y Física y Colegio de la Universidad de Queensland, Universidad de Queensland)

(Declaración de divulgación de información: Stephen Hughes no trabaja, consulta, posee acciones ni recibe financiación de ninguna empresa u organización que se beneficiaría de este artículo, y no ha revelado afiliaciones relevantes más allá de su nombramiento académico).

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