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¿Por qué los planetas tienen anillos?

7 d’ag. 2015, 11:50 publicada per Diego Rodríguez   [ actualitzat el 1 de set. 2015, 15:14 ]

Sugerencia

Podéis crear vuestra propia galaxia y experimentar en la tierra las fuerzas que dan forma al universo sin más que lanzar tangencialmente hacia el suelo —como haríamos para conseguir que una piedra brinque sobre la superficie del agua— una pelota de tenis mojada y observar tras el primer rebote la aparición a su alrededor de un espectacular aunque efímero anillo compuesto de gotas de agua, en un proceso idéntico al que tiene lugar en galaxias y planetas.

En la imagen, a la izquierda, una pelota de tenis forma al atardecer una galaxia espiral de gotas, aunque perseguida de cerca por Shiro, el Jack Rusell del autor (foto, Canon PowerShot S3 IS, f/4 .0 1/1600 segundos, Diego Rodríguez). El eje de rotación es, como era previsible, paralelo al horizonte.  En el centro, la galaxia de Andrómeda (M31), que se extiende a lo largo de 260.000 años luz conteniendo un trillón de estrellas. Finalmente, a la derecha, una vista nocturna de Saturno en la que se aprecian al trasluz sus anillos, y sobre el más brillante, un punto azul pálido casi neligible al que llamamos hogar: la Tierra, en su eterno devenir en torno a su particular pelota de tenis, el Sol (Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA).

Pregunta:

¿Por qué muchos planetas tienen anillos?

Respuesta:

Cuando una esfera gira, las partículas que la componen tienden a separarse perpendicularmente del eje de rotación a una velocidad que es mayor cuanto mayor es la velocidad a la que la esfera gira y que también crece al aumentar a la distancia que las separa del eje. Se trata de un fenómeno parecido al que experimentas cuando te subes a una atracción de caballitos de feria: los situados en el borde exterior de la plataforma giratoria son los que más rápido se desplazan, mientras que los que se encuentran en el interior resultan los más tranquilos. Esta tendencia a escapar de un objeto en rotación tiene la apariencia de una fuerza, a la que denominamos fuerza centrífuga.

Pero en una esfera interviene además otro factor: cada partícula es al mismo tiempo atraída directamente hacia el centro de masas de la esfera como consecuencia de la atracción gravitatoria. La trayectoria de la partícula es resultado de la combinación de estas dos fuerzas que compiten entre sí: la fuerza centrífuga que empuja la partícula perpendicularmente al eje de rotación, y la fuerza gravitatoria, que la frena y la desvía en dirección al centro de masas.

Como las partículas que se encuentran lejos del ecuador no tienen velocidad suficiente para abandonar la superficie, irán deslizándose a latitudes más bajas, alejándose del eje mientras se acumulan cerca del ecuador hasta darle ese aspecto oblongo que tienen sobre todo los planetas gaseosos como Júpiter. Aquellas que alcancen la velocidad de escape, por su parte, formarán un anillo que se extiende por un plano perpendicular al eje de rotación.

Libres ya de las fuerzas que las mantenían unidas a la esfera, las partículas se alejarán a velocidad constante siguiendo una línea recta tangente a la superficie y serán seguidas por otras más próximas a la esfera pero un poco más adelantadas por haberse separado más tarde, generando así la típica figura de brazos curvos de las galaxias espirales.

Incluso estas trayectorias rectilíneas se irán curvando en dirección al centro de masas hasta convertirse en órbita
s estables como las que siguen los cuerpos del sistema solar o los fragmentos que forman los anillos de Saturno, aunque a una escala temporal mucho, pero mucho más larga.










¿Sabías que...

... esta misma combinación de fuerzas centrífugas y gravitatorias actúa sobre la superficie de la tierra, provocando que todos los edificios altos aparezcan ópticamente más inclinados en dirección al ecuador a medida que se emplazan en latitudes más altas?

Puedes observar bien el efecto en la torre Burj Khalifah de Dubai, con sus 828 metros de altura. Pero no se trata de ningún defecto de construcción... En realidad, ¡la plomada demuestra que está perfectamente equilibrada!