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La definición más elemental dice que es el camino que sigue un astro en el cielo. Cualquier astro: una galaxia, un planeta, una estrella, etc. Sucede que normalmente se interpreta.....
¿Qué es una órbita?
La definición más elemental dice que es el camino que sigue un astro en el cielo. Cualquier astro: una galaxia, un planeta, una estrella, etc. Sucede que normalmente se interpreta como órbita la órbita de los planetas y como estamos en el Sistema Solar vamos a hablar de los planetas pero acuérdense que órbita se refiere a cualquier astro.
Les voy a hacer una pregunta que me hizo hace muchos años un nene de seis años. Me miró con cara sonriente y me dijo: ¿por qué la Luna no se cae? Esta es una de esas preguntas que son muy difíciles de responder!!!!! (al menos a un “monstruo de esa edad!!).
Vamos a ver un ejemplo muy sencillo: Imaginemos a la Tierra con una montaña enorme, cuya cima es tan alta que esta fuera de la atmosfera. En el pico tengo un cañon.Con este cañón yo puedo disparar balas a cualquier velocidad: puedo disparar desde un centímetro por segundo hasta casi la velocidad de la luz. Voy a tirar primero una bala despacio: hará el movimiento 1, y la bala se cae. Si yo la tiro más rápido, hará el movimiento 2, y se volverá a caer.Pero si la tiro más fuerte, lo suficientemente rápido hará el movimiento 3, dará toda la vuelta y me caerá nuevamente a mí.
En este momento, la bala está en órbita. ¿Por qué no se cae? O mejor dicho ¿no se cae? Sí, se está cayendo, pero se está cayendo con la misma forma de la Tierra y, por lo tanto, el piso se le escapa siempre y no llega. En vez de caerse en forma derecha, se cae con la misma forma de la Tierra y no llega al piso. Va perdiendo altura pero no se cae al piso. Si la Tierra fuera cubica esto no podría suceder porque en algún momento chocaría con algo. Pero como la Tierra es esférica, el objeto va siguiendo la misma curva y no llega nunca al piso. Pero se está cayendo! Se cae “de costado”.
Viéndolo desde el punto de vista más físico, podemos poner como ejemplo al Sol y por el otro a un planeta. Hay una fuerza que lo está atrayendo para que se caiga hacia el Sol, que es la gravedad. Si el objeto va a cierta velocidad (lo suficientemente rápido) se genera una fuerza centrífuga (es como cuando yo agarro una piedra, la ato con un hilo y la hago girar; si corto el hilo la piedra se va porque se genera una fuerza a raíz de la velocidad). La fuerza va hacia un lado y compensa la otra fuerza. Por eso no se cae. Este ejemplo, que es un poco más científico, también sirve para explicar porqué los objetos están en órbita y no se caen. Requieren velocidad; tienen que ir muy rápido. Para que tengan una idea, para obtener una órbita circular de una vuelta en la Tierra el objeto tiene que ir a 8 kilómetros por segundo, que es una velocidad importante.
Y ¿cuánto tarda el objeto en dar una vuelta alrededor de la Tierra? Una hora y media. En 90 minutos da una vuelta alrededor de la Tierra. Cuanto más lejos me voy, el objeto puede ir más despacio porque la fuerza de la Tierra es menor y, por lo tanto, no necesita ir tan rápido para no caerse.
En realidad, se trata de un doble juego de fuerzas: si no quiero que el objeto se caiga tiene que ir a una determinada velocidad. Si el objeto va a menor velocidad, se cae; si va a la velocidad necesaria se mantiene y si va a mayor velocidad de la requerida se alejará.
El Sputnik, el primer satélite, también tardó alrededor de una hora y media en dar una vuelta a la Tierra. Todos los satélites están a la misma altura aproximadamente: 150, 200 kilómetros. El transbordador espacial puede volar entre 200 y 600 kilómetros, depende de la carga que lleve. La estación espacial internacional está aproximadamente a 500 kilómetros. Los satélites, como vemos, están a esa altura para que no se caigan.Ya hemos visto que las órbitas pueden adoptar diferentes formas.
Orbita Circular, elíptica, parabólica e Hiperbólica:
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| Tipos de órbitas |
Cuando la velocidad alcanza los 11 kilómetros por segundo (en la Tierra), el objeto realiza la Orbita parabólica. A mayor velocidad se denomina Orbita hiperbolica.
Al realizar este movimiento, el objeto no vuelve más. Esto se denomina parábola o órbita parabólica. Si el objeto va por debajo de la velocidad parabólica es una elipse, si va por encima de la velocidad parabólica es una hipérbola. Las órbitas adoptan formas que se denominan cónicas. Esto significa que son cortes de un cono. Según como sea el ángulo en el que corta al cono el plano considerado, se forman todas las cónicas posibles.
Por supuesto que las órbitas reales son complejas, y estas cónicas son solo idealizaciones de la realidad, ya que por la atracción de los distintos astros cercanos, el planeta seguirá por puntos algo diferentes de las cónicas idealizadas.
Las partes de las órbitas se denominan:
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| Partes de una órbita |
Vuelvo a reiterar que cuando un objeto está más cerca del central, del gravitante, va más rápido, es decir que la velocidad en toda la órbita es variable. La órbita de los planetas no es constante. La Tierra no va a una velocidad constante alrededor del Sol. A las órbitas se les da un valor y estos valores tienen un número asociado que se llama excentricidad. La excentricidad varía entre 0 (cero) y 1.Se calcula con la formula simple:
Excentricidad = distancia entre un foco y el centro de la elipse / semieje mayor 0 (cero) es un círculo. Si decimos que la órbita que sigue la nave tiene excentricidad 0 (cero) significa que la órbita es circular (4); si tiene una excentricidad de 0,5 es elíptica. Hasta 1 (uno). Cuando la excentricidad llega a 1 (uno) es una parábola. Y encima de 1 (uno) es una hipérbole. Es decir que el caso límite 1 (uno) es una parábola.