Leí detenidamente el artículo de Wikipedia Descubrimiento de Neptuno , y no entiendo cuál fue la irregularidad de la órbita de Urano que condujo al descubrimiento de Neptuno. Hace años, vi una película educativa que mostraba esquemáticamente la irregularidad de la siguiente manera. Cuando los dos planetas estaban "cerca" uno del otro, la gravedad de Neptuno sacaría temporalmente a Urano de su órbita y luego Urano de alguna manera sería empujado hacia atrás y continuaría orbitando a lo largo de una órbita elíptica como si nada hubiera pasado. Entonces, la órbita de Urano sería perfectamente elíptica, excepto por un arco bastante corto donde estaría doblado hacia afuera.
Esto no tiene sentido: si hay alguna fuerza externa que "saca" (incluso ligeramente) a Urano de su órbita, ¿cómo volvería a ponerse en órbita? Supongo que su órbita debe haber cambiado permanentemente (aunque ligeramente). Entonces, a medida que pasa el tiempo, las desviaciones sucesivas deben acumularse cada vez que Neptuno pasa por Urano y la órbita de Urano debe hacerse más grande (más lejos del Sol) y dado que Neptuno también es atraído por Urano por la misma gravedad, la órbita de Neptuno debe hacerse más pequeña (más cerca del Sol) .
¿Cuál es exactamente la irregularidad y por qué la órbita de Urano no cambia permanentemente cada vez que pasa Neptuno?
Las órbitas son cosas realmente divertidas. La clave es la distancia desde el objeto que están orbitando y la velocidad a la que van.
Las naves espaciales rutinariamente aceleran/disminuyen su velocidad orbital, para afectar dónde están orbitando alrededor de una nave espacial en particular.
Entonces, la verdadera respuesta es que Neptuno acerca a Urano cuando está delante de él en órbita, y lo frena cuando está detrás de él en órbita. El efecto neto es casi cancelarse entre sí. Pero tienes razón, durante un período de tiempo muy largo, puede tener un efecto. Lo mismo ocurre con todos los planetas, se afectan entre sí durante un largo período de tiempo. De hecho, fue parte de la irregularidad discutida anteriormente (ver el artículo El descubrimiento de los planetas exteriores ).
Comprender las perturbaciones planetarias es más fácil cuando las imaginas en el marco correcto. Imagina un marco centrado en el planeta real. Un eje apunta en dirección opuesta al sol, el otro es perpendicular al primero, en la dirección de movimiento "principal". Las distancias se miden en km o en AU. Cada eje corresponde a un componente de la perturbación: uno es una perturbación en el radio vector, este otro en longitud heliocéntrica.
En este marco, se puede trazar la trayectoria del planeta no perturbado en relación con el real.
En tales gráficos, uno ve que:
- en escalas de tiempo cortas (decenas de años), el planeta imperturbado gira más o menos en una elipse no cerrada que está centrada "antes" o "después" del planeta real. En estas "elipses", las perturbaciones en el radio vector son aproximadamente la mitad de las de longitud (en km)
; en escalas de tiempo más largas (siglos), el centro de estos bucles se desliza de manera cíclica entre los extremos del "antes" y el "después". posiciones.
Para el sistema solar, estos gráficos revelan tres parejas planetarias donde los socios se contrarrestan entre sí:
- Júpiter y Saturno,
- Urano y Neptuno,
- el baricentro Tierra-Luna y Marte.
Cuando un miembro de cada pareja se adelanta a su posición imperturbable, el otro miembro se retrasa, y viceversa. Históricamente, esto se notó por primera vez con Júpiter y Saturno. Las irregularidades se notaron durante el siglo XVII, y su inversión, durante el siglo XVIII. Nadie fue capaz de explicar lo que estaba sucediendo hasta que Laplace resolvió el problema en una memoria para la Académie des Sciences de París.
Las perturbaciones entre Júpiter y Saturno son cíclicas y tienen una periodicidad de 883 años. Esto se llama la "gran desigualdad".
La explicación va en esta línea dada en el siguiente enlace, párrafos 196-198, con una bonificación sobre Urano y Neptuno párrafo 199. http://books.google.fr/books?id=YnkMAAAAYAAJ&dq=great%20inequality%20883&hl=fr&pg =PA209#v=onepage&q=great%20inequality%20883&f=false
Una fuente útil con diagramas: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels III, capítulo 30
Dado que la aceleración gravitacional es un vector, podemos sumar las atracciones del sol y Neptuno en Urano en una sola aceleración. Entonces podemos descomponer esa aceleración única en dos componentes: una hacia el sol, As, y la otra en la dirección del movimiento, At.
Ahora consideraremos las órbitas de Urano y Neptuno alrededor del sol, y consideraremos el movimiento relativo a Urano. A medida que Urano alcance a Neptuno, habrá un momento en el que Neptuno estará de frente, y el ángulo Sol-Urano-Neptuno será de 90 grados. Llame a ese punto QE (cuadratura este). Más tarde, Neptuno pasará directamente frente al sol, visto desde Urano. Llame a ese punto O (oposición). Más tarde, Neptuno estará directamente detrás de Urano, con el ángulo sol-Urano-Neptuno nuevamente de 90 grados. Llame a ese punto QW (cuadratura occidental). Después de mucho tiempo, Neptuno se seguirá quedando atrás hasta que esté directamente detrás del sol visto desde Urano. Llame a ese punto C (conjunción).
Ahora considere At. A medida que Neptuno va de C a QE a O, At siempre está en la dirección del movimiento de Urano y alcanza un máximo entre QE y O. A medida que Neptuno va de O a QW a C, At siempre está en contra de la dirección del movimiento de Urano. , pero con la misma magnitud que tenía al pasar de C a QE a O. Por lo tanto, Urano se acelerará durante la mitad del tiempo y se desacelerará la mitad del tiempo debido a At, y la aceleración neta será cercana a cero.
Ahora, considere As. Mientras Neptuno pasa de QE a O a QW, As disminuirá, lo que hará que Urano se aleje más del sol. Mientras Neptuno va de QW a C a QE, As irá aumentando, empujando a Urano hacia el sol. Por supuesto, la magnitud de este aumento será mucho menor que la disminución anterior, porque Neptuno está mucho más lejos, ¡pero actúa durante mucho más tiempo! Entonces, de nuevo, el resultado neto es volver a colocar a Urano donde había estado originalmente.
En resumen, los efectos de Neptuno sobre Urano se pueden detectar fácilmente en partes de la órbita, pero el resultado neto después de una órbita completa es muy cercano a cero. Como señaló Pearsonartphoto, el resultado neto no es exactamente cero debido a los términos de segundo orden y superiores. Pero hasta ahora, los mecánicos celestes han descubierto que, si bien estos términos de orden superior pueden causar efectos periódicos que duran de decenas a miles o cientos de miles de años, todos esos efectos parecen periódicos a largo plazo. Después de miles de millones de años, las fuerzas caóticas dominan de todos modos.
InquilineKea
Dan toca el violín a la luz del fuego
Pedro Mortensen