Órbita para niños
En física, una órbita es el camino curvo que sigue un objeto físico alrededor de otro. Esto ocurre cuando el objeto está bajo la influencia de una fuerza central, como la fuerza gravitatoria que atrae a los planetas hacia el Sol.
Contenido
¿Cómo se descubrieron las órbitas?
La historia de las órbitas comenzó con el trabajo del matemático Johannes Kepler. Él formuló tres leyes importantes sobre cómo se mueven los planetas.
Las Leyes de Kepler
- Primera Ley: Kepler descubrió que los planetas no giran en círculos perfectos alrededor del Sol, como se pensaba antes. En realidad, sus caminos son elípticos (como un círculo estirado). El Sol no está justo en el centro, sino en uno de los puntos especiales de esa elipse, llamados focos.
- Segunda Ley: La velocidad de un planeta no es siempre la misma. Se mueve más rápido cuando está más cerca del Sol y más lento cuando está más lejos.
- Tercera Ley: Kepler encontró una relación matemática entre el tamaño de la órbita de un planeta y el tiempo que tarda en dar una vuelta completa al Sol. Cuanto más lejos está un planeta del Sol, más tiempo tarda en completar su órbita.
La contribución de Isaac Newton
Más tarde, Isaac Newton explicó por qué las leyes de Kepler eran ciertas. Demostró que estas leyes se derivaban de su propia teoría de la gravedad. Newton explicó que, en general, las órbitas de los cuerpos bajo la influencia de la gravedad tienen formas de secciones cónicas (círculos, elipses, parábolas o hipérbolas).
Newton también mostró que dos cuerpos que se orbitan mutuamente lo hacen alrededor de un punto común llamado centro de masas. Si un cuerpo es mucho más grande que el otro (como el Sol y la Tierra), podemos considerar que el centro de masas está muy cerca del centro del cuerpo más grande.
Órbitas en el espacio
En un sistema planetario, como nuestro sistema solar, los planetas, planetas enanos, asteroides, cometas y la basura espacial giran alrededor de la estrella central (el Sol).
Los cometas que tienen órbitas parabólicas o hiperbólicas no están unidos por la gravedad a la estrella y, por lo tanto, no se consideran parte permanente del sistema planetario. En nuestro sistema solar, no se han visto cometas con órbitas claramente hiperbólicas.
Los objetos que están unidos por la gravedad a un planeta, como los satélites naturales (lunas) o los satélites artificiales, también siguen órbitas elípticas alrededor de ese planeta.
Puntos clave de una órbita
Cuando dos objetos se orbitan, hay dos puntos importantes en su trayectoria:
- Periastro: Es el punto donde los dos objetos están más cerca el uno del otro.
- Apoastro: Es el punto donde los dos objetos están más lejos el uno del otro.
En una órbita elíptica, el centro de masas del sistema se encuentra en uno de los focos de la elipse. Cuando un planeta se acerca a su periastro, su velocidad aumenta. Cuando se acerca a su apoastro, su velocidad disminuye.
¿Cómo funciona una órbita?
Imagina que lanzas una pelota. La gravedad la atrae hacia abajo, haciendo que caiga. Pero si la lanzas con suficiente fuerza y velocidad hacia adelante, la pelota podría caer tan rápido que la Tierra se curvaría por debajo de ella al mismo ritmo. Así, la pelota nunca tocaría el suelo y seguiría "cayendo" alrededor de la Tierra. Eso es una órbita.
Un ejemplo famoso para entender esto es el "cañón de Newton": Imagina un cañón en la cima de una montaña muy alta, tan alta que no hay aire que frene la bala.
- Si el cañón dispara una bala con poca velocidad, la bala cae al suelo cerca (A).
- Si la dispara con más velocidad, la bala llega más lejos (B), porque mientras cae, el suelo también se curva.
- Si la dispara con la velocidad justa, la bala nunca toca el suelo (C). La Tierra se curva por debajo de ella al mismo ritmo que la bala cae. ¡Está en órbita circular!
- Si la velocidad es aún mayor, la órbita se vuelve elíptica (D).
- Si la velocidad es muy, muy alta (la velocidad de escape), la bala se aleja del planeta y se va al espacio (E), sin volver nunca.
¿Cuánto dura una órbita?
El período orbital es el tiempo que tarda un objeto en completar una órbita entera. Hay diferentes maneras de medirlo:
- Período sidéreo: Es el tiempo real que tarda un objeto en dar una vuelta completa alrededor del Sol, tomando como referencia las estrellas lejanas. Es el "verdadero" tiempo de órbita.
- Período sinódico: Es el tiempo que tarda un objeto en volver a aparecer en el mismo lugar del cielo, visto desde la Tierra y en relación con el Sol. Este período es diferente del sidéreo porque la Tierra también se mueve.
- Período draconítico: Es el tiempo que tarda un objeto en pasar dos veces por su nodo ascendente. Un nodo es el punto donde la órbita del objeto cruza un plano de referencia (como el plano de la órbita de la Tierra).
- Período anomalístico: Es el tiempo que tarda un objeto en pasar dos veces por su perihelio (el punto más cercano al Sol).
- Período tropical: Es el tiempo que tarda un objeto en pasar dos veces por un punto de referencia en el cielo llamado ascensión recta de cero. Es un poco más corto que el período sidéreo debido a un pequeño cambio en la orientación de la Tierra.
¿Qué define una órbita?
Para describir una órbita con precisión, los científicos usan seis parámetros principales, llamados elementos keplerianos en honor a Kepler:
- Longitud del nodo ascendente (
) - Inclinación (
) - Argumento del perihelio (
) - Semieje mayor (
) - Excentricidad (
) - Anomalía media de la época (
)
Estos elementos nos permiten saber la forma, el tamaño y la orientación de la órbita de un objeto en el espacio.
Tipos de órbitas
Las órbitas se pueden clasificar de varias maneras, según sus características o el cuerpo alrededor del cual giran.
Por sus características
- Órbita circular: Una órbita con forma de círculo perfecto.
- Órbita elíptica: La forma más común, como un círculo estirado.
- Órbita altamente elíptica (HEO): Una órbita elíptica muy alargada.
- Órbita cementerio: Una órbita más alta a la que se envían los satélites al final de su vida útil para evitar que choquen con otros.
- Órbita de transferencia de Hohmann: Una órbita especial que se usa para mover naves espaciales entre dos órbitas circulares.
- Trayectoria hiperbólica: Una trayectoria abierta, el objeto se acerca y luego se aleja para siempre.
- Órbita inclinada: Una órbita que no está en el mismo plano que el ecuador del cuerpo central.
- Trayectoria parabólica: Otra trayectoria abierta, el objeto se acerca y se aleja para siempre, justo en el límite de escape.
- Órbita de captura: Cuando un objeto es "capturado" por la gravedad de otro.
- Órbita de escape: Cuando un objeto tiene suficiente velocidad para escapar de la gravedad de un cuerpo.
- Órbita heliosíncrona: Una órbita polar que permite a un satélite pasar sobre un lugar de la Tierra a la misma hora solar cada día.
- Órbita polar: Una órbita que pasa por encima o muy cerca de los polos de un planeta.
Por el cuerpo central
Órbitas alrededor de la Tierra
- Órbita geocéntrica: Cualquier órbita alrededor de la Tierra.
- Órbita geosíncrona: Una órbita donde un satélite tarda lo mismo en dar una vuelta que la Tierra en girar.
- Órbita geoestacionaria (GEO): Un tipo de órbita geosíncrona donde el satélite parece estar fijo en el cielo desde la Tierra.
- Órbita de transferencia geoestacionaria (GTO): Una órbita elíptica usada para llevar satélites a la órbita geoestacionaria.
- Órbita terrestre baja (LEO): Órbitas relativamente cerca de la Tierra.
- Órbita terrestre media (MEO): Órbitas entre LEO y GEO.
- Órbita terrestre alta (HEO): Órbitas más allá de MEO, pero no geoestacionarias.
- Órbita de Molniya: Una órbita muy elíptica e inclinada, usada para cubrir regiones polares.
- Órbita de la Luna: La órbita de nuestro satélite natural.
- Órbita tundra: Similar a la órbita de Molniya, pero con diferente inclinación.
- Órbita geosíncrona: Una órbita donde un satélite tarda lo mismo en dar una vuelta que la Tierra en girar.
Órbitas alrededor de Marte
- Órbita areocéntrica: Cualquier órbita alrededor de Marte.
- Órbita areosíncrona (ASO): Una órbita donde un satélite tarda lo mismo en dar una vuelta que Marte en girar.
- Órbita areoestacionaria (AEO): Un tipo de órbita areosíncrona donde el satélite parece estar fijo en el cielo marciano.
Órbitas alrededor de la Luna
- Órbita lunar: Cualquier órbita alrededor de la Luna.
Órbitas alrededor del Sol
- Órbita heliocéntrica: Cualquier órbita alrededor del Sol.
Órbitas alrededor de una galaxia
- Órbita galactocéntrica: La órbita de una estrella o sistema planetario alrededor del centro de una galaxia.
Por su aspecto o complejidad
- Órbita de Kepler: Una órbita simple, idealizada, que sigue las leyes de Kepler.
- Órbita de Lissajous: Una trayectoria compleja que no se repite exactamente, usada en puntos de equilibrio gravitatorio.
- Órbita de halo: Otro tipo de trayectoria compleja alrededor de puntos de equilibrio gravitatorio.
- Órbita de caja: Una órbita en forma de caja que se encuentra en galaxias elípticas.
- Órbita de herradura: Una órbita donde un objeto parece seguir a otro, pero en realidad está en una órbita separada que se asemeja a una herradura.
Véase también
En inglés: Orbit Facts for Kids
