¿Cuánto se aleja la Tierra del Sol cada año?

La catástrofe se avecina y no hay escapatoria posible. Nuestro Sol se está consumiendo poco a poco, día a día, hora tras hora, minuto a minuto. En su centro tienen lugar procesos violentos de fusión nuclear y los dicharacheros y revoltosos núcleos de hidrógeno se dan de tortas calientes unos contra otros, quedándose embarazados durante un suspiro, y pariendo velozmente núcleos de helio, mientras lanzan gritos de energía luminosa y calorífica en forma de brillantes fotones que viajan lentamente hasta la lejana fotosfera. Una vez allí, acompañados por chorros de otras partículas menos deslumbrantes pero más pesadas como electrones y protones las cuales, a su vez, constituyen el viento solar, disponen de algo más de ocho minutos para alcanzar nuestro planeta azul. De vez en cuando, nuestra estrella, quizá afectada de indigestión, se deshace de materia molesta en forma de eructos violentos llamados eyecciones de masa coronal. Y la respuesta de la Tierra consiste en alejarse paulatinamente, cada vez un poquito más, de semejantes actos groseros y maleducados.

La cantidad de energía que emite el Sol por unidad de tiempo recibe el nombre de luminosidad y es debida a los procesos de fusión nuclear que tienen lugar en lo más profundo de su corazón, como os he contado poéticamente en el párrafo anterior. Para nuestra estrella, esta luminosidad asciende nada menos que a 390 cuatrillones de joules cada segundo. Si hacemos uso de la célebre ecuación de Einstein que relaciona la masa y la energía, comprobamos fácilmente que una cantidad de energía como la que emite el Sol equivale a una pérdida de masa de 137 billones de toneladas por año, un porcentaje ridículo de su masa total, unos 1980 cuatrillones de toneladas.

Este no es el único procedimiento por el que nuestra estrella madre lanza materia al espacio. Otro proceso importante, aunque no tanto como la fusión nuclear, es el viento solar, que también aparece en el primer párrafo. Consiste en haces de partículas subatómicas, principalmente protones y electrones, además de otras muchísimo más ligeras, como neutrinos. A partir de datos empíricos, se puede estimar, de forma aproximada, la cantidad de masa estelar que es expulsada en forma de viento solar. Partiendo de que la velocidad de dicho viento ronda los 350 km/s y que la densidad de protones medida en la Tierra alcanza los 9 por centímetro cúbico y despreciando la contribución del resto de partículas, por ser todas mucho menos pesadas que los protones, se llega a que el viento solar se lleva consigo algo menos de 47 billones de toneladas cada año, aproximadamente la tercera parte de la que se pierde por procesos de fusión nuclear.


¿Cuál es la consecuencia inmediata de todo lo expuesto hasta ahora? Veamos, si repasáis vuestra física de bachillerato, quizá recordéis aquel mágico momento en que vuestros malvados y malintencionados profesores os explicaron las leyes de un tal Kepler. Haciendo un poco de memoria, puede que incluso venga a vuestras mentes inocentes aquello de que el momento angular de los planetas se conserva mientras describen sus respectivas y elípticas orbitas alrededor del Sol. Al fin y al cabo, no pocos quebraderos de cabeza le supuso todo esto al bueno de Johannes Kepler y sus tres leyes del movimiento planetario. Y ni aun así sois capaces de rendirle un mínimo homenaje y respeto al entenderlas y aprenderlas de una vez para siempre.

Pues bien, dicho de una forma extremadamente simple, la susodicha conservación del momento angular implica que a medida que la masa total del Sol disminuye (y, en consecuencia, su atracción gravitatoria sobre la Tierra y todos los demás cuerpos del sistema solar) la distancia a nuestro planeta debe aumentar. Esto significa que la Tierra se alejará del Sol constantemente, al menos mientras la luminosidad de éste se mantenga aproximadamente uniforme.

Cuando se introducen en la ecuación de la constancia del momento angular los valores estimados para la pérdida de masa solar, así como el valor promedio del radio de la órbita y la masa del Sol, obtenemos que el mundo que habitamos se encuentra cada año un poquito más allá, adentrándose en el tenebroso, frío y oscuro espacio interestelar, a la increíble velocidad de 1,4 centímetros anuales. ¡Vertiginoso!


Fuente original:
A Solar Diet Plan D. Staab, E. J. Watkinson, Z. Rogerson and M. Walach. Journal of Physics Special Topics, Vol. 11, No. 1, 2012.



16 comentarios:

  1. Duda: la luminosidad, bien, es masa convertida en energía por lo que no cuenta para la conservación del momento angular.

    Pero los protones? Siguen siendo masa. Si los contamos en el sistema, los que quedaran orbitando al sol (aún a mucha distancia) contribuyen al momento angular. Es más, puesto que son masa que está más lejos del CM, debería compensarse con que el resto de cuerpos estuvieran más cerca, no?

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    1. claro que estamos hablando de masa que se convierte en energía, podemos hablar de momento angular constante cuando la masa no lo es?

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  2. Ferran, los protones son partículas sin masa.

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    1. No, que va
      "despreciando la contribución del resto de partículas, por ser todas mucho menos pesadas que los protones"

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    2. Los protones Andres si tienen masa lo que tu te refieres a que no tiene masa son el Positrón, Neutrino, o el foton

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    3. el positrón si tiene masa, de 511 keV/c2, es la antipartícula del electrón

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  3. Los fotones son partículas sin masa, los protones si que tienen masa.

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  4. Los fotones son partículas sin masa, los protones si que la tienen, me da Andrés que has confundido partículas.

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  5. La masa del protón es caso 2k veces superior a la del electrón.

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  6. No has contado la masa que gana. Si en La Tierra caen 100 toneladas de material interestelar cada día, en su mayoría polvo, en el Sol, 300.000 veces más masivo y con un diámetro 110 veces mayor, probablemente caiga una cantidad nada despreciable comparada con tu cálculo de la masa que pierde. Ahora, no seré yo quien lo calcule...

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  7. Se calcula que caen en La Tierra 100 toneladas de materia extraterrestre cada día. El sol es más de 300.000 veces más masivo y tiene un diámetro 110 veces mayor. Seguramente la materia extraterrestre que le caiga por ello no es despreciable comparada con el cálculo de la que pierde. Hay que tenerla en cuenta.

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    1. Al contrario. Por lo mismo que he dicho antes, el polvo que cae al sol debe ser compensado por el resto de partículas, o bien aumentando su velocidad orbital o alejándose, para que el momento angular del sistema se mantenga

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  8. Y sabiendo que el sol se consume y la Tierra se separa, y que el sol al final de su vida de expandirá, dónde estará la órbita de la tierra? cerca de Marte?

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  9. La tierra también pierde masa, sobre todo hidrógeno de la atmósfera.

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  10. La Tierra recibe por año unas 2.000 toneladas en forma de meteoritos cascotes más, cascotes menos, que la hacen más pesada cada vez y por ende, debe ser mayor el rengo de alejamiento

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  11. Leyendo este post, que lo encontré muy interesante, cuando llegué al final me vino la confusión...Casi estuve hablando con Confucio...de tan confundida que estoy....jajaja...Leo "a la increíble velocidad de 1,4 centímetros anuales. ¡Vertiginoso!" y me digo "oye, que la velocidad es distancia dividido por tiempo o algo así? "...mmmm pues parece que aquí hay una confusión...

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