¿La Tierra orbita la ubicación actual del Sol o su ubicación de hace 8 minutos?

... y ¿cómo podríamos probar empíricamente esto?

Comentario destacado:

"... el sol no está donde estaba hace una milésima de segundo, y estamos girando alrededor de donde estaba. Es un poco como balancear un yoyo con una cuerda algo elástica alrededor de ti mientras caminas por una pista de la escuela secundaria. El yoyo orbita donde tú estabas, pero permanece en órbita a tu alrededor. Para el yoyo, en realidad no te estás moviendo. Un observador en las gradas diría que sí. Alguien mirando desde la órbita diría que todo el planeta sobre el que está construida la pista está girando, etc.”
-Jake Watrous

Esto lleva a preguntas sobre la experimentación:

  • ¿Es esto realmente comprobable?
  • ¿Ha habido observaciones físicas directas para confirmar o refutar esto?

La descripción de la órbita del yoyo tiene mucho sentido, siempre que la cuerda esté tensa como una cuerda normal de yoyo.
Pero cuando introduce la propiedad "algo elástica" de la cuerda, comienza a ocurrir un comportamiento más errático: efectos de tirachinas, etc.

Entonces la pregunta se convierte en:

  • ¿Por qué la Tierra no ha sido arrojada al espacio interestelar ni chocado con el Sol?

Comentario más notable:

Un modelo natural usaría el marco del centro de masa del sistema solar. El efecto es minúsculo: el Sol se mueve menos de 100 m en 8 minutos.
- Qmecanico

Eso tiene sentido, los marcos de referencia externos no ayudarían a la situación.

Pero entonces, si reconocemos que este efecto existe, pero es minúsculo, ¿es este efecto no obstante medible/observable con la tecnología actual?

Mucho se sienta allí que puede ver el Sol y la Tierra. Corrola. Hecho. (y dado que ninguna información se mueve más rápido que C, diría que la posición hace 8 minutos). Sin embargo, dejaré que alguien con una formación física adecuada dé una respuesta.
¿Podría aclarar qué quiere decir con la "ubicación del sol desde hace 8 minutos"? Nada es realmente estático. El sol está orbitando alrededor de los objetos que lo orbitan, nuestro sistema solar se está moviendo como un todo, al igual que nuestra galaxia, e incluso el espacio mismo se está expandiendo, lo que dificulta responder a su pregunta. Su pregunta parece basarse en la suposición de que se puede decir que hay objetos de coordenadas fijas en ... una suposición que no es necesariamente correcta.
Aparte de su rotación diferencial, y excluyendo cosas como las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal, el sol parece estacionario para los objetos de nuestro sistema solar. Se tambalea, pero el centro de masa de nuestro sistema solar está dentro del propio sol, por lo que la oscilación es leve. Sin embargo, salga de nuestro sistema solar y verá que se mueve de varias maneras diferentes. Sin embargo, su pregunta era si la Tierra orbita la ubicación actual del sol o su ubicación de hace 8 minutos. La respuesta depende enteramente del marco de referencia.
@JakeWatrous OK, eso tiene sentido. Entonces, para obtener una respuesta significativa, necesitaremos usar un marco de referencia fuera del sistema solar. ¿Qué tal el marco de referencia del centro de la Vía Láctea?
En ese caso, el sol no está donde estaba hace un milisegundo y estamos girando alrededor de donde estaba. Es un poco como balancear un yoyo en una cuerda algo elástica alrededor de ti mientras caminas por una pista de secundaria. El yoyo orbita donde estabas, pero permanece en órbita a tu alrededor. Para el yoyo, en realidad no te estás moviendo. Un observador en las gradas diría que lo eres. Alguien que mira desde la órbita diría que todo el planeta en el que se construye la pista está girando. Etc.
En algún lugar he leído que si se sintiera atraído por el Sol 8 minutos antes, colisionarían en 40 millones de años.
Una respuesta bien pensada a esta pregunta probablemente terminaría discutiendo la predicción de Einstein del avance del perihelio de Mercurio, que es diferente en la mecánica newtoniana (donde la información gravitatoria se transmite instantáneamente) que en la relatividad general (donde la información gravitatoria viaja a C ).
¿Intentó estimar el efecto mediante un cálculo al dorso del sobre? Un modelo natural usaría el marco del centro de masa del sistema solar. El efecto es minúsculo: el Sol se mueve menos de 100 m en 8 minutos.
El yoyo de cuerda elástica es quizás una metáfora engañosa porque la fuerza en una cuerda elástica no se comporta como la gravedad. F = − k r contra F = − k / r 2 .
@jkej Sí, también consideré esto. Esto explica por qué el yoyo elástico solo tiene la posibilidad de colisionar con la persona, mientras que la Tierra tiene la posibilidad de colisionar con el Sol O ser arrojada al espacio interestelar. Pero, en última instancia, el efecto parece ser comparable y/o identificable.
Aquí hay una implicación que hará que tu cabeza explote. Si la Tierra está orbitando el lugar donde estaba el sol "hace 8 minutos", entonces, cuando la Tierra se mueva frente al sol, el sol en realidad estará más cerca de la Tierra de lo que la gravedad cree que está, por lo que la gravedad se propagará a la Tierra. en menos de ocho minutos, lo que significa que orbita el lugar donde estuvo el sol en algún momento hace menos de 8 minutos , y lo contrario es cierto cuando se mueve detrás del sol. Y todo sucede gradualmente, lo que cambia la trayectoria de la Tierra.

Respuestas (6)

Ninguno, pero más cerca de su ubicación actual, a pesar de que la información gravitacional no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Vea mi respuesta en https://physics.stackexchange.com/a/263244/92058 .

Cuando miramos al sol, ¿lo estamos viendo donde estaba hace 8 minutos? Creo que esto responde a la pregunta ya que las ondas de luz y las ondas de gravedad viajan a la misma velocidad.

Esto parece que debería ser físicamente comprobable por sí mismo, como una forma de confirmar científicamente que la gravedad viaja a la velocidad de la luz. ¿Ha habido alguna observación directa para apoyar esto? ¿Hay esfuerzo para diseñar tal experimento? Qmechanic incluso confirmó un efecto específico al que podríamos apuntar para la medición.
Una forma en que prueban esto es con radiación Cherenkov gravitacional.
Comentario a la respuesta (v1): Tenga en cuenta que las ondas de gravedad y las ondas gravitatorias son diferentes.

¿La Tierra orbita la ubicación actual del Sol o su ubicación de hace 8 minutos?

Examinemos los términos en esta declaración y tomemos el caso simple donde solo el sol y la tierra existen "girando" alrededor de él:

La órbita es un camino definido en la gravitación newtoniana donde el potencial gravitatorio va como 1/r y las soluciones de la mecánica clásica son secciones cónicas , y las órbitas cerradas pueden ser círculos o elipses. La luz viaja instantáneamente. El sistema de referencia está bien definido, para el sol y la tierra, ya que la masa mucho mayor del sol lo convierte también prácticamente en el centro de masa del sistema.

Hace 8 minutos introduce la relatividad especial y la ubicación actual de las fuerzas de la relatividad general GR) en el problema, si se considera que el efecto de la gravedad viene a través de la velocidad de las fuerzas gravitatorias limitadas por la luz.

Para obtener una estimación correcta, se debe comenzar con la relatividad general, que no tiene órbitas, sino contornos espaciales de cuatro dimensiones. Sus inquietudes aparecen en la discusión del problema de los dos cuerpos en la relatividad general y son parte de la necesidad que hizo que se desarrollara GR inevitable:

si la influencia gravitacional se propaga a una velocidad finita, entonces en todos los puntos en el tiempo un planeta es atraído hacia un punto donde el Sol estuvo algún tiempo antes, y no hacia la posición instantánea del Sol. Sobre la base de los fundamentos clásicos, Laplace había demostrado que si la gravedad se propagara a una velocidad del orden de la velocidad de la luz, el sistema solar sería inestable y dejaría de existir durante mucho tiempo.

La respuesta simplista, si uno mira las ecuaciones GR, es que la 'órbita' intuitiva de un mundo newtoniano es corregida por la geometría del espacio-tiempo de la relatividad general, y si uno pudiera obtener una medida instantánea (no es posible en la realidad) la newtoniana la predicción de la órbita sería la que condujo al enigma de las órbitas inestables. Son estables debido a la Relatividad General.

De este modo:

¿Es esto realmente comprobable?

Las predicciones de GR no se han falsificado hasta la fecha y se prueban continuamente

¿Ha habido observaciones físicas directas para confirmar o refutar esto?

GR se prueba prácticamente en todo momento, porque el sistema GPS tiene en cuenta sus soluciones y las soluciones de la relatividad especial al mapear la tierra. Un problema más pequeño que el sol de la tierra, pero continuamente validando GR

La relatividad especial muestra que si colocamos un reloj en un satélite y comparamos su tiempo registrado con un reloj idéntico en nuestro marco de reposo en la Tierra, el reloj del satélite parecerá estar atrasado. Para los satélites GPS, esta diferencia asciende a unos 7 microsegundos por día. Por otro lado, la relatividad general muestra que esos mismos relojes marcarán 45 microsegundos por día más rápido.

> "Las predicciones de GR no han sido falsificadas hasta la fecha, y se prueban continuamente" Esta declaración general sobre GR no responde de ninguna manera si el efecto particular es comprobable en la práctica.
@Ruslan La mayoría de nuestras confirmaciones experimentales dependen de modelos matemáticos, y ese es el ejemplo de GPS que di. Si uno pudiera configurar un GPS en el sol y la tierra como satélite, las distorsiones de tiempo de los cálculos newtonianos serían una confirmación.

Según Wikipedia , el sol se mueve aproximadamente a las 0.0012 C en relación con el CMB. Esto significa que en el marco de referencia CMB, la posición del Sol estaría desplazada 0.0012 R desde el punto en que la Tierra orbita según tu razonamiento ( R siendo el radio de la órbita de la Tierra alrededor del Sol). ¿Por qué esto haría que la Tierra fuera arrojada al espacio interestelar o chocara con el Sol? Recuerde que otros efectos del sol también se retrasan, por lo que la Tierra no parecería, por ejemplo, recibir más radiación solar cuando estaba en el lado "delantero" del Sol.

Entonces, ¿qué pasa si elegimos un marco de referencia en el que el Sol viaja cerca de C ? En este marco de referencia, necesitaría resolver muchos efectos relativistas. Tal vez alguien más proporcione este tratamiento, pero podemos estar bastante seguros de que no mostrará que la Tierra es arrojada al espacio interestelar o choca con el Sol, porque eso no sería compatible con lo que sucede en otros marcos de referencia.

No hay razón para tratar el marco CMB como especial para este propósito.
"¿Por qué esto haría que la Tierra fuera arrojada al espacio interestelar o colisionara con el Sol?" Porque en el lado "adelante", la gravedad que viaja en c llegaría a la Tierra en menos tiempo, en comparación con el lado "posterior", donde la gravedad que viaja en c tardaría más en llegar a la Tierra. La distancia de la Tierra a la ubicación actual del Sol varía aproximadamente 350 000 km por ciclo anual, según sus números.
@dmckee No, fue solo un ejemplo que pensé que podría haber sido aproximadamente lo que OP tenía en mente en la formulación original de la pregunta.
@Giffyguy Creo que lo dices al revés. Tomaría más tiempo en el lado "adelante" porque la Tierra se estaría alejando del punto desde donde se "envió" la gravitación.
@Giffyguy Pero el efecto que estamos discutiendo ahora probablemente no sea real, sino principalmente un efecto de nosotros aplicando un modelo clásico de gravedad pero solo con un "efecto de retraso" agregado.
Ah, ya veo a dónde vas allí. Su uso del término "probablemente" es lo que encuentro más interesante acerca de esta situación. Suena como una pieza tan importante de la Relatividad General, que deberíamos poder observar y medir. ¿Por qué confiaríamos en la probabilidad, cuando podríamos confirmar que el efecto no existe, de una vez por todas? Reforzaría significativamente la Relatividad General, lo que sé que mucha gente podría decir que no es importante, pero, para empezar, reforzar las teorías es todo el propósito de la ciencia.
@Giffyguy Mi punto es que el efecto al que parece referirse aparece a partir de un razonamiento en el que se aplica un resultado particular de GR (el retraso de la gravitación), pero se ignora el resto de GR. Esto puede llevarte fácilmente por mal camino, y creo que el efecto que estamos discutiendo es probablemente un espejismo debido a este razonamiento sincrético. Digo probablemente, porque para responder realmente a su pregunta necesitaría un tratamiento GR estricto del problema. Me interesaría ver eso, pero no soy la persona para proporcionarlo.

La cita de Jake Watrous es una tontería vacía, debe descartarse sin ninguna consideración.

Por ejemplo, la afirmación "Para el yoyo, en realidad no te estás moviendo" es estrictamente falsa. El movimiento transversal relativo ES movimiento. El yoyo y tú están en movimiento relativo, y hay una cantidad absoluta de momento angular y una cantidad absoluta de energía cinética rotacional. (Ver: cubo giratorio de Newton)

Además, la Tierra NO orbita alrededor de la posición del Sol hace 8 minutos, o hace 9 minutos, o hace 7 minutos, o cualquier otro intervalo de tiempo aleatorio sugerido por un chiflado en Internet.

Estrictamente hablando, la Tierra no orbita alrededor del Sol en absoluto. El concepto de "órbita" implica que solo se están considerando dos cuerpos, en realidad hay muchos cuerpos, más gas y polvo interplanetarios.

Un objeto NO orbita alrededor de la posición de su objeto compañero donde "estaba hace un milisegundo", o cualquier otro intervalo de tiempo aleatorio sugerido por una manivela en Internet.

Hablando libremente, se podría decir que la Tierra, el Sol y los planetas "orbitan" alrededor del Baricentro del Sistema Solar (SSB), pero técnicamente, esa no es una afirmación bien definida.

No sé mucho sobre física, pero si estoy adivinando correctamente, creo que la pregunta, tal como está formulada actualmente, realmente no expresa la duda en la mente de la persona que pregunta. En consecuencia, algunas de las respuestas se salen por la tangente.

Creo que la verdadera duda es sobre el hecho de que el sol no está literalmente donde lo 'vemos', estaba allí hace 8 minutos. Entonces, esta no es una pregunta sobre marcos de referencia: el problema ocurre para cualquier marco de referencia. Tampoco es una cuestión de Yo-yos, porque para un yo-yo en una cuerda de 1 metro, donde lo vemos, es su posición real, con la luz tan rápida y todo.

Así que reformulemos la pregunta. Vayamos a algún lugar del universo, a mil millones de años luz de cualquier otra masa, para que los efectos gravitatorios de otros cuerpos puedan ser ignorados.

Digamos l=300000km, tiempo t=0. Colocamos un marcador Z sin velocidad aparente y medimos todo desde Z. Pongamos una gran masa que se aleja de Z en línea recta a 0,5 l/s (en t=0 Psun=(0,0)), y A 1 segundo luz de distancia proyectamos una bola en órbita alrededor de esa masa (en t=0, Pball=(l,0)) y ponemos en marcha nuestro reloj. Después de 1 segundo, el sol estará en (.5l,0), pero la pelota verá el sol en (0,0).

Una hormiga sentada sobre la pelota en t=1 quiere comprobar su órbita. Pero para el centro de la órbita, ¿debería usar el (0,0) que puede ver, o el (.5l,0) donde está el sol actualmente?

En otras palabras, ¿el efecto de un campo gravitatorio se siente instantáneamente o lleva tiempo llegar allí?

Espero que me corrijan, pero me parece que los cambios en el campo gravitatorio, creados por el colapso de 2 agujeros negros, viajan a la velocidad de la luz; pero la curvatura fija del espacio causada por un solo objeto masivo, viaja con el objeto teniendo efecto 'instantáneamente' ya que ya está 'allá afuera' a cierta distancia del objeto.

Entonces, creo que la hormiga debería usar el (.5l,0) donde el sol realmente está, aunque sus ojos le digan que el sol está en (0,0).

Ahora, desafortunadamente, nuestro precioso marcador Z se habrá movido un poco con el campo gravitatorio del sol, por lo que ninguna de las coordenadas es correcta, pero creo que la duda subyacente es más clara.

El espacio alabeado del sol se mueve a la misma velocidad que el sol, ¿no es así? El hoyuelo gravitacional alrededor del cual orbita nuestro planeta ya está aquí. No necesita 8 minutos para salir aquí, porque esa distorsión ya estaba a 8 minutos luz del sol. Entonces, los efectos gravitatorios del sol siempre tienen efecto desde la posición actual del sol, no desde su posición aparente.

¿La Tierra orbita la ubicación actual del Sol o su ubicación de hace 8 minutos?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v