¿El sol tiene un movimiento vertical?

¿El sol tiene un movimiento vertical?

¡Claro que sí!

Las personas que siguen los cuerpos del sistema solar con la mayor precisión, incluido el JPL de la NASA, utilizan el baricentro (centro de masa) del sistema solar para el origen del plano de la eclíptica.

Dado que los grandes planetas (Júpiter et al.) tienen cierta inclinación, tiran del Sol hacia arriba y hacia abajo fuera del plano de la eclíptica en decenas de miles de kilómetros. Es una pequeña fracción de su radio de 600.000 kilómetros, pero ciertamente sucede.

Puede ver los datos del sitio web de JPL Horizons o, si le gusta Python, puede obtener prácticamente los mismos números ejecutando el paquete Skyfield .

De Horizions descargué la posición del Sol y los cuatro planetas principales del sistema solar en pasos de 10 días desde los años 1900 a 2100. A continuación, trazo los tres componentes X, Y y Z en las coordenadas baricéntricas del sistema solar J2000.0 usando la eclíptica como marco de referencia. La línea negra es el movimiento del Sol, y las líneas de color son para los cuatro planetas, pero he multiplicado cada una por la masa del planeta dividida por la Masa del Sol.

En la segunda gráfica, sumé los cuatro, y puedes ver que juntos reflejan el movimiento del Sol.

Los dos últimos muestran el movimiento del Sol en 3D (dos vistas). Tenga en cuenta que la escala vertical es mucho más pequeña que la escala horizontal.

Configuración de horizontes:

abajo: Línea gruesa negra: movimiento del Sol en coordenadas baricéntricas en las direcciones J2000.0 X, Y y Z, en relación con la eclíptica. Cuatro líneas de color más delgadas: movimientos de los cuatro planetas más grandes, cada uno ponderado por su masa en relación con la masa del Sol. Las líneas de período corto son Júpiter y Saturno, con Júpiter la amplitud más grande, los períodos largos son Urano y Neptuno, con Neptuno la amplitud más grande.

abajo: Línea gruesa negra: movimiento del Sol en coordenadas baricéntricas en las direcciones J2000.0 X, Y y Z, en relación con la eclíptica. Línea roja delgada: suma de los movimientos de los cuatro planetas más grandes, cada uno ponderado por su masa en relación con la masa del Sol.

abajo: Dos vistas del movimiento 3D del Sol en coordenadas baricéntricas entre los años 1900 y 2100. Las unidades son kilómetros, y tenga en cuenta que las escalas son diferentes para cada eje.

class Body(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

names = ('Sun', 'Jupiter', 'Saturn', 'Uranus', 'Neptune')

bodies = []
for name in names:
    fname = 'sun motion ' + name + ' horizons_results.txt'
    body  = Body(name)
    bodies.append(body)

    with open(fname, "r") as infile:
        lines = infile.read().splitlines() 

    iSOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$SOE" in line][0]
    iEOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$EOE" in line][0]

    print (name, iSOE, iEOE, lines[iSOE], lines[iEOE])

    lines = [line.split(',') for line in lines[iSOE+1:iEOE]]
    JD  = np.array([float(line[0]) for line in lines])
    pos = np.array([[float(item) for item in line[2:5]] for line in lines])
    body.lines = lines
    body.JD    = JD
    body.pos   = pos.T.copy()

years = 2000 + (JD - JD[3652])/365.2564
Sun, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune = bodies

for body in bodies:
    body.rsun = np.sqrt(((body.pos - Sun.pos)**2).sum(axis=0))

planets = [b for b in bodies if 'sun' not in b.name.lower()]

massdict = {'Jupiter':1.898E+27, 'Saturn':5.683E+26, 'Uranus':8.681E+25,
            'Neptune':1.024E+26, 'Sun':1.989E+30}

for b in bodies:
    b.mass = massdict[b.name]

if True:
    plt.figure()
    for i, thing in enumerate(Sun.pos):
        plt.subplot(3, 1, i+1)
        plt.plot(years, thing, '-k', linewidth=1.5)
    for p in planets:
        for i, thing in enumerate(p.pos):
            plt.subplot(3, 1, i+1)
            thing = thing * (p.mass/Sun.mass)
            plt.plot(years, thing)
    plt.show()

all_four = Body('all_four')
all_four.pos = np.array([p.pos*(p.mass/Sun.mass) for p in planets]).sum(axis=0)

if True:
    plt.figure()
    for i, thing in enumerate(Sun.pos):
        plt.subplot(3, 1, i+1)
        plt.plot(years, thing, '-k', linewidth=1.5)
    for i, thing in enumerate(all_four.pos):
        plt.subplot(3, 1, i+1)
        plt.plot(years, thing, '-r')
    plt.show()

if True:    
    fig = plt.figure(figsize=[12, 10])  # [12, 10]
    ax  = fig.add_subplot(1, 1, 1, projection='3d')

    x, y, z = Sun.pos
    ax.plot(x, y, z)

    plt.show()