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miércoles, 25 de enero de 2012

#25.- Sistema solar a escala

"En la escala de lo cósmico, solo lo fantástico tiene posibilidades de ser verdadero."
Pierre Teilhard de Chardin.

Hice una maqueta del sistema solar que iba a ser un pasatiempo y no para ponerla aquí, pero la voy a enseñar ya que está hecha. Se me ocurrió después de haber visto una foto de la Tierra hecha desde la sonda Voyager I hace 22 años (14/Feb/1.990), foto que la NASA llamó "un punto azul pálido" (a pale blue dot) e inspiró a Carl Sagan un libro con el mismo título. Nunca un puntito tan pequeño fue capaz de dar para tanto.


Solo un párrafo de Sagan:
"Se ha dicho que la astronomía es una experiencia de humildad y construcción de carácter.    Quizá no hay mejor demostración de la tontería de los prejuicios humanos que esta imagen distante de nuestro minúsculo mundo.    Para mí, subraya nuestra responsabilidad de tratarnos los unos a los otros más amablemente, y de preservar el pálido punto azul, el único hogar que jamás hemos conocido."
Mirando la foto me puse a imaginar las sondas espaciales viajando entre los planetas, y tomándose  mucho tiempo para cruzar enormes distancias, en fin, que un momento despues la cabeza iba navegando por donde le daba la gana.

Esta imagen transmitida por radio voló un buen rato por el espacio para llegar hasta aquí porque la distancia entre los dos puntos era ya considerable. La velocidad de la luz parece muy rápida para algunas cosas y muy lenta para otras. Por ejemplo, es lenta para recorrer el sistema solar. Por supuesto que hay distancias mayores, pero las órbitas planetarias son los menores objetos con dimensiones tan grandes que cuesta imaginarlas y, ¿cómo hacernos una idea del orden de magnitud de las órbitas dentro de nuestro sistema solar? Al menos, ¿cuáles son sus tamaños relativos?

En esas estaba cuando caí en que para estas cosas son buenas las maquetas. Y me puse. Un modelito a escala, total, era gratis, solo necesitaba Google Earth, una hoja de cálculo, toda España y parte de Portugal. Enseguida estaba hecho.

Lo primero que le puse fue el Sol. De un diámetro de 129 metros. Y lo coloqué en Madrid, en un sitio céntrico, en la Puerta del Sol. Más o menos sería del orden del tamaño de esa plaza. Es un tamaño parecido a la diagonal de un campo de fútbol. ¿Y por qué, de 129 metros? Porque a esta escala la velocidad de la luz es de 100 km/h. Me hago una idea de cuanto son 100 km/h, por eso he dado ese tamaño a la maqueta. En muchísimos sitios multan a quien va corriendo a cien o incluso a menos. Pero como la luz por definición se aleja de la poli a cien por hora y no importa como de potente sea su moto, será el único móvil en este país que no tema a la Guardia Civil de Tráfico. Pondremos la maqueta sobre el suelo y necesitará toda la península. Ahora hay que ir poniendo planetas cada uno en su órbita manteniendo para todos esa escala. Fue muy fácil, solo hay que hacer reglas de tres. Pero a medida que iban saliendo los resultados me iba haciendo una idea mas distinta de la que tenía anteriormente.

Primero Mercurio. La órbita es mas o menos del tamaño de Madrid capital. Pasa por la Plaza de Castilla, por el cementerio de la Almudena, Entrevías o Puerta de Hierro. Vamos a suponer todas las órbitas circulares aunque no sea cierto, y a la de Mercurio le sale un radio de 5'3 km. El planeta sería una esfera de medio metro de diámetro moviéndose por las calles a casi medio metro por minuto. Un diámetro por minuto. Luego las velocidades irán saliendo bastante mas lentas a medida que las órbitas se van haciendo mas grandes. Mercurio tiene una temperatura máxima de 700º y una media de 452º. ¿Que fuego habría que encender en la Puerta del Sol para tener esa temperatura a cinco kilómetros y pico? Desde luego, mas que una bola fuego habría que poner (perdonen los madrileños, esto es imaginación pura) una bomba atómica, y no por la temperatura, sino por la potencia con la que tendría que radiar.

Es sabido que en Mercurio se aprecia aunque poco, la deformación relativista del espacio-tiempo. Para hacer bien nuestra maqueta tendríamos que representar un pozo gravitatorio con el Sol en el centro, y cavar por lo tanto un embudo que se tragaría Madrid entero. El resto lo dejaríamos plano con un error poco apreciable. Se podría calcular la pendiente que tendría en cada punto, pero ya sabemos que la Delegación de Urbanismo no nos va a dar licencia para esa obra. Ni queremos romper nada, así que vamos a por otra cosa.

Venus no está muy lejos. A diez kilómetros del centro. Y en nuestro modelo tiene un metro y diez centímetros de diámetro. Pasa por Pozuelo, El Pardo, La Moraleja o el Parque de Juan Carlos I. Se desplaza a unos 20 centímetros por minuto, pero vamos, que de pisar asfalto, de lo que es Madrid y alrededores, todavía no hemos salido.

La Tierra. Pasa por Getafe, Alcorcón, Boadilla, Las Rozas, y también pasa exactamente por el aeropuerto de Barajas. El radio de la órbita es de 13'85 km y mide un metro veinte de diámetro. Se mueve a diez y siete centímetros por minuto. Si hiciéramos la maqueta de verdad, el movimiento de todos estos planetas, aunque lento, sería claramente apreciable. A 36 metros de la tierra tendríamos que poner la Luna. Con treinta centímetros de diámetro estaría entre un balón de baloncesto y una pelota hinchable de las que se ven en la playa. Y si la aislamos del movimiento de la tierra, viajaría a poco mas de medio centímetro por minuto. En un día, ocho metros.



Dentro de 5.000 millones de años, el Sol será una gigante roja. Habrá engordado tanto que al crecer de tamaño probablemente se trague la tierra y llegue a ser mas grande que su órbita. Tenía el tamaño de la Puerta del Sol y llegará a hacerse tan grande como Madrid y zona Metropolitana. Fantástico.

Vamos a fijarnos un poco en nuestro planeta. Es una esfera de 1'2 m. de diámetro, donde el Polo Norte lo tendríamos a la altura del pecho mas o menos si el Polo Sur estuviera tocando el suelo. Es un globo bastante grande. Acerquemos un poquito la vista a la superficie. La Troposfera, la zona de la atmósfera donde puede existir vida, en nuestra maqueta tiene solo un milímetro de espesor, y eso que le dan 15 km de altura (yo no sé de nadie que viva tan arriba). Hay que acercarse mucho para verla. La Estratosfera llega hasta 4 milímetros y la Mesosfera a 7. Y la mayoría de los satélites artificiales se distancian menos de tres centímetros y medio de la superficie del globo. Yo tenía una imagen diferente. La vida en este planeta depende de una delgadísima película de aire. La verdad, visto así no deberíamos jugar a lo bruto con cosas que son tan delicadas.

La órbita de la Tierra no se ha salido aún de la provincia de Madrid. Dentro de la provincia también, se queda la órbita de Marte. Su diámetro, 63 centímetros, es la mitad de la Tierra y el doble de la Luna. Pasa por Tres Cantos, Torrejón, Mejorada, Pinto, Parla, y está a 21 kilómetros de la Puerta del Sol. Avanza a 13 centímetros por minuto.

Júpiter es el primer planeta que tiene una órbita que se deja (casi toda) la provincia de Madrid dentro. Se pasa por fuera las ciudades de Aranjuez y Guadalajara, y está girando a la distancia de Toledo. Este ya es un monstruito. Hacer una esfera a escala no resultaría tan sencillo porque tiene 13'2 metros de diámetro. Un poco menos que las esferas del Atomium de Bruselas. El radio de su órbita es de 72 kilómetros y con lo grande que es, viaja a 7 cm por minuto. Unos 100 metros al día.

Saturno no es que sea mucho menor, tiene 11'2 metros de diámetro sin anillos, pero de pronto y en un solo salto, ya estamos a 132 km del centro. Hemos entrado en las provincias de Soria, de Valladolid, de Ciudad Real, y estamos mas o menos pasando por la ciudad de Cuenca. De aquí a la Puerta del Sol y yendo como la luz, a cien por hora ya tardamos una hora y veinte minutos. Esto empieza a ser una gran distancia. Su velocidad respecto al suelo son 5 cm por minuto. Al día no llega a 80 metros.

Hasta hace poco la estrella mas grande conocida era Eta Carinae. 800 veces mayor que el sol, en nuestra maqueta tendría un radio de 50 km. Creo que la estrella mas grande conocida ahora es VY Canis Majoris, con 265 masas solares, y tiene el tamaño de la órbita de Saturno. Recordemos, el sol aquí tiene 129 metros de diámetro. VY CMa tiene el centro en Madrid y la superficie en Cuenca. La vemos como un punto pero la luz del borde del disco de esta estrella llega una hora mas tarde que la luz del centro. Incluso haciendo uso de una maqueta cuesta mucho imaginar el tamaño de este monstruo.

Urano alcanza la frontera de Portugal. Ya los saltos de una órbita a la siguiente van siendo grandes. Pasa por Logroño, Zaragoza y Cáceres y casi llega a Córdoba y Valencia. Tiene 4'7 metros de diámetro y está a 266 kilómetros del centro. Una gran distancia. Para hacer un viaje a Madrid desde esta distancia necesitamos normalmente un motivo importante. La luz del sol tarda en llegarle dos horas y tres cuartos y se mueve con una velocidad tangencial de cuatro centímetros por minuto.

Neptuno es casi igual de tamaño que Urano. 4'6 metros de diámetro en nuestra maqueta. Pasa por Sevilla, Coimbra, Gijón, Lérida, se adentra por Portugal y se sale de la península en algunas partes. Estamos a 417 kilómetros de Madrid, y tiene que recorrer ese círculo a tres centímetros por minuto. Claro que así tarda 165 años en dar una vuelta.


Plutón ya no lo pongo. Primero, porque no es un planeta. Además, su órbita no es coplanaria con el resto ni se puede considerar circular, pero redondeando, estaría a 547 kilómetros de Madrid. Así que pasaría por Tanger en Marruecos, Oran (Argelia), Palma de Mallorca, Tolouse (Francia) o el cabo de Finisterre en Galicia. La luz tarda en llegar allí cinco horas y media. Y si fuese una sonda de exploración planetaria, las señales tendrían primero que ir, y luego volver. Estas distancias son fantásticas y Plutón, con 20 centímetros de diámetro, está gobernado por la gravedad de este Sol del tamaño de un campo de fútbol, ¿a 550 kilómetros?... Po vale.

Precisamente a Plutón va la sonda New Horizons, lanzada en Enero de 2.006 y que llegará en 2.015. Ya hemos hablado de esta sonda aquí, y si a usted le gusta colaborar con la ciencia y tiene algo de tiempo, hay una oportunidad. En la entrada #6 de este blog, le cuento como puede hacerlo. Espero que se anime. Esta sonda no es la mas rápida de los objetos construidos por el hombre, pero casi. Veamos, viaja a 50.370 km/h, y eso en nuestra maqueta es un granito de polvo viajando a poco menos de 8 centímetros por minuto. Unos 112 metros al día. ¡Y tiene que llegar a África! Una tortuga va mucho mas rápida. Y un caracol común es capaz de "correr" casi al doble.

La sonda mas veloz de todas es la Voyager I, con el famoso disco imaginado por Sagan para que los extraterrestres localicen y conozcan mejor nuestro planeta. En nuestra maqueta es otra motita de polvo a 9 centímetros y medio por minuto. Se lanzó en 1.977 y su posición actual (en nuestra maqueta) está a 1.700 km de donde hemos puesto el Sol, o sea, a la distancia de Las Palmas de Gran Canaria, Trípoli, Zagreb, Praga o Edimburgo. Y ya alcanzó la Heliopausa solar en Diciembre de 2.010. La Heliopausa es donde el viento solar se frena al verse presionado por la materia interestelar. Podemos tomarlo como el límite de los territorios del Sol. Ya que estamos, voy a hacer (y cualquiera puede hacer en un momento) una maqueta de la heliopausa.

Para eso dejemos caer agua de un grifo sobre una superficie plana. Para que se vea bien hay que mantener el régimen laminar, no dejando salir mucho caudal, que entonces se vuelve turbulento y además salpicará todo alrededor. No sirve un grifo si tiene filtro mezclador de aire en la salida.

Al caer sobre el plano, el agua se ve impulsada radialmente desde el punto de contacto del chorro hacia el exterior, dejando una zona circular visible de agua a gran velocidad. Pero llega un momento en que súbitamente este agua que huye del centro se frena. Sucede brúscamente. Se llama frente de choque de terminación. El líquido en este punto en lugar de moverse hacia el exterior se mueve hacia los lados y forma una onda estacionaria. Esa sería la heliopausa, y el conjunto, un modelo del viento solar. Yo lo he hecho en casa, en la cocina y sobre una chapa negra para poder hacerle una foto.



En el círculo exterior a la zona de movimiento radial, el agua se frena y forma una película mas gruesa que se aparta con velocidad muy inferior a la de la zona central. Y eso es todo, está la maqueta presentada aunque seguro que todos la hemos visto antes porque es una experiencia muy normalita. Ahí tenemos un modelo líquido del viento solar y de la heliopausa del Sol. Y en la heliopausa se encontró el Voyager I en Diciembre de 2.010. Las partículas de viento solar, medidas por los instrumentos de la sonda, ya no se movían en dirección radial sino tangencialmente. La velocidad del viento solar cayó de repente, pero la intensidad (numero de partículas por unidad de tiempo y de superficie) aumentó. En la foto anterior, la órbita de la Tierra tendría un tamaño bastante menor que el diámetro del chorro de agua. Estas maquetas me ayudan a hacerme a la idea de las dimensiones relativas de las cosas de ahí fuera. Y ayudan a imaginar en los ratos que uno se lo pasa mirando para arriba.

Puedo imaginar el espacio como si fuese un océano enorme, inmenso frente a nosotros que lo miramos curiosos desde la playa. La vista en el horizonte y mil millones de preguntas. Una respuesta está clara, la que un día dio el escalador G. L. Mallory, muerto en el Everest pero que cuando le preguntaban por qué quería subirlo contestaba: "Porque está ahí". Por ahora, con todo el conocimiento humano, con la riqueza pública puesta en las agencias espaciales, con la determinación de los astronautas, y con el apoyo de la humanidad, no entera, con todo eso aplicado a los proyectos espaciales, aun estamos frente al agua infinita y mojándonos los dedos en la superficie. El gran salto llegará algún día. Harán falta mas descubrimientos como los de la rueda o el fuego, otra edad de los metales y seguro que un buen día alguien se pondrá en camino. Y será porque está ahí, seguro. Me gustaría que fuera por eso.

Sin dejar de imaginar, seguro que en el futuro alguien verá este planeta desde un punto tan lejano, que para él, mirándonos por su escotilla no seamos mas que un punto azul pálido, el de la foto del principio. No es un panorama para un ser humano hoy pero lo será para alguien en el futuro. Podría ser. ¿Qué podríamos decirle? ¿Buen viaje? ¿Buena suerte? Le diría lo mismo que a usted le digo. Que llegue algún día que pueda verle por aquí de vuelta. Yo sé que estas cosas tan largas no suele leerlas nadie. Cuántos sean, es lo de menos. Pero a usted que ha llegado hasta aquí, espero no haberle aburrido mucho. Para usted, y para los que no han llegado. Para todos, lo mejor. Y hasta otra. Les dejo con viajes espaciales, con el futuro, y con la imaginación de Stanley Kubrick, quien para que bailaran un vals en su película no necesitaba dos personas.



2 comentarios:

  1. un saludo a medio camino entre Urano y Neptuno .

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  2. Seguro que no se está mal por ahí tampoco. Gracias por el saludo y otro para ti tambien.

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