Debemos empezar por saber que los movimientos orbitales de los cuerpos del Sistema Solar (y del resto del Universo) fue resuelto entre 1609 y 1618 por el astrónomo holandés Johannes Kepler recopilando los trabajos de su maestro Tycho Brahe sobre el planeta Marte.  Y gracias a esos trabajos enumeró las tres famosas leyes del movimiento universal.

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LEYES DE KEPLER

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1ª LEY.-   Todos los planetas se mueven alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, en uno de cuyos focos se halla precisamente nuestra estrella.

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2ª LEY.-  Las áreas barridas por los radios vectores del planeta son proporcionales a los tiempos empleados en recorrerlas.  Es decir, en tiempos iguales el planeta barre áreas iguales.

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3ª LEY.-  Los cuadrados de los períodos de los planetas son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de las órbitas.

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Así pues, de la primera ley podemos deducir que, al ser la órbita elíptica, hay un punto en que el planeta está más cerca del Sol (perihelio) y otro punto en el que estará más alejado (afelio). La línea que une ambos puntos se denomina "Línea de Ábsides".  Para un observador situado en un punto del Hemisferio Norte las órbitas se producen en sentido directo (contrario a las agujas del reloj).

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De la segunda ley se deduce que la velocidad del planeta no es fija, sino que varía para cumplir esa ley; es decir, cuando está más alejado del Sol (afelio) los arcos recorridos son más estrechos que cuando se acerca al perihelio, que son más amplios .  Esa variación de velocidad es debida a la atracción gravitatoria solar, como demostró posteriormente Isaac Newton.  Ese tirón gravitacional es el que permite la "escapatoria" de la influencia del Sol sobre el planeta.

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De la tercera ley se desprende que cuanto más alejado del Sol está el planeta más lento orbita para recorrer el mismo área.

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Estas leyes permitieron también explicar el movimiento aparente de los planetas, conocido como movimiento retrógrado.

Al observar el movimiento de un planeta (por ejemplo Marte) a lo largo del año vemos su desplazamiento en sentido Oeste-Este, pero ocurre a veces que ese movimiento se detiene y comienza un movimiento contrario en sentido este-oeste durante unos días, tras lo cuál vuelve a frenarse y retomar su sentido normal. Dependiendo del planeta ese movimiento es más o menos apreciable. Eso es debido a un efecto de perspectiva cuando nuestro planeta "adelanta" en su órbita a la del otro planeta. 

Puedes ver ese efecto en este vídeo:  https://www.youtube.com/watch?v=0VvNllIlL9c

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QUÉ HAY EN EL SISTEMA SOLAR

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El Sistema Solar se formó hace unos 4.800 millones de años a partir de una gran masa de gas y polvo. Casi toda esa masa formó una estrella (nuestro Sol), y sólo una pequeñísima parte sobrante -aproximadamente el 0,4%- se concentró en forma de planetas, asteroides y cometas.

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Los mayores cuerpos del Sistema Solar son los planetas.  De ellos Júpiter es el mayor, seguido de cerca por Saturno.  Orbitan al Sol a menor velocidad cuanto más lejos están. Por lo tanto sus períodos anuales también varían, desde los 88 días de Mercurio hasta los 165 años de Neptuno.  Los cuatro planetas más próximos al Sol tienen superficie sólida de roca, mientras que los cuatro más lejanos son bolas de gas más o menos densas.

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Excepto Mercurio, todos tienen algún tipo de atmósfera con composiciones algo diferentes. Para el tamaño de nuestro Sol hay tres planetas en lo que se conoce como Zona de habitabilidad de un sistema planetario.  Venus se encuentra en el límite interior y Marte en el límite exterior, estando la Tierra en la zona idónea para mantener un sistema de vida.  Se cree que hace muchos millones de años Marte pudo tener una atmósfera más compleja y disponer de agua en su superficie y posibilidad de albergar algún tipo de vida.  Las misiones que se hallan en su superficie y otras que irán llegando tratarán de arrojar luz sobre esa posibilidad.

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PLANETAS

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Mercurio está a una media de 58 millones de km del Sol, con un período de rotación lento. Por ello, durante meses, presenta la misma cara a la estrella soportando temperaturas de más de 420ºC, por lo que es muy difícil que pueda mantener una atmósfera estable.  Cuando esa cara gira durante otros meses y da la espalda al Sol la temperatura cae a unos -180ºC, expulsando todo el calor al espacio al carecer de atmósfera que lo retenga.

Carece de satélites.

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Venus está al doble de distancia que el anterior y tiene una atmósfera muy densa de CO2 principalmente, con algo de ácido sulfúrico, vapor de agua, amoníaco y otros.  Es tan densa esa atmósfera que todo el calor que recibe del Sol lo mantiene en su interior tanto de día como de noche, y la temperatura en todo el planeta es la mayor de todo el Sistema Solar, unos 460ºC. Por la misma razón, la presión en la superficie es la misma que encontramos en el mar a una profundidad de 1 km.  Aquí no es posible la vida en el sentido que la conocemos; sí podrían encontrarse algunas cianobacterias en suspensión en capas altas atmosféricas con temperaturas menores.  Venus tampoco tiene satélites.

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El siguiente es nuestra Tierra.  Estamos a 150 millones de km del Sol (distancia conocida con Unidad Astronómica -UA-).  La atmósfera es lo suficientemente eficiente para mantener agua líquida en su superficie y permitir el desarrollo de vida. Está compuesta en casi dos tercios por Nitrógeno, un 21% de oxígeno y restos de vapor de agua, argón y otros gases.  Tiene densidades diferentes según la altura, cuyas capas conocemos como Troposfera, Estratosfera, Mesosfera, Ionosfera y Exosfera. En la primera zona es donde se desenvuelven los elementos meteorológicos (nubes, lluvia, viento...)

La superficie está compuesta por un 75% de agua líquida y un 25% de tierra. La capa más superior rocosa está compuesta por silicatos y arcillas (SIAL); la que está por debajo (SIMA) contiene mayor cantidad de silicatos magnésicos. Más al interior aparece roca fundida y en el centro un núcleo de Hierro y Níquel (NIFE) con una temperatura similar a la de la superficie del Sol (5.800ºC).  

El eje de giro de la Tierra está inclinado respecto de la órbita unos 23,5º, lo que favorece que tengamos estaciones cálidas y frías.

La Tierra tiene un satélite natural, la Luna y muchísimos miles de satélites artificiales y desechos en diferentes órbitas, incluida la Estación Espacial Internacional.   La Luna tiene un período de rotación idéntico al de giro alrededor del planeta, lo que ocasiona que siempre nos presente la misma cara.

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Marte es el cuarto y último de los planetas telúricos.  Está a una distancia media de 228 millones de km del Sol. Tiene una tenue atmósfera casi completamente de CO2 con un poco de Nitrógeno y Argón y algo de oxígeno y otros componentes.  Actualmente hay varios Rover (vehículos científicos) explorando la superficie, y hay previsión de varias misiones más que incluso portarán drones y equipo de perforación para continuar con el estudio del planeta y su posible colonización futura.

Cuenta con dos satélites llamados Fobos y Deimos; se cree que en realidad son dos asteroides capturados por la gravedad marciana.

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El siguiente en distancia es el mayor de todo el sistema, Júpiter. Tiene un diámetro 11 veces superior al de la Tierra y no tiene superficie rocosa. Su distancia media al Sol es de 778 millones de km. Está compuesto de diferentes gases cada vez más comprimidos según se profundiza.  Básicamente está compuesto de Hidrógeno y Helio (lo mismo que las estrellas) con algunas trazas de metano, ácido sulfúrico, amoníaco y agua; esta última no ha sido encontrada directamente pero se cree que puede estar en las capas más bajas. Al telescopio podemos observar diferentes capas de gases girando alrededor del planeta a velocidades muy elevadas.  Las zonas más claras podrían ser hielo de amoníaco.  En esas zonas se producen fuertes tormentas y vientos huracanados.  La Gran Mancha Roja es un fuerte anticiclón que lleva girando al menos 350 años. A principio del siglo XX era tres veces el tamaño de la Tierra, pero se está reduciendo y es posible que acabe desapareciendo.

Continuamente se van encontrando nuevas lunas (cada vez más pequeñas). Actualmente se contabilizan unos 68, de los cuales los más importantes son los mayores y que fueron descubiertos por Galileo Galilei hace más de 4 siglos. Son (en orden de cercanía a Júpiter),  Io, Europa, Ganímedes y Calisto. 

Luego están los satélites menores y los troyanos, que están circulando por delante y por detrás del planeta y se sitúan en los puntos "Lagrange" ( a 60º por delante y por detrás).

Cuenta con un sistema de anillos, como Saturno, pero mucho más tenues; fueron descubiertos por la sonda Voyager en 1979 y son demasiado débiles para ser vistos desde la Tierra.

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Al doble de distancia al Sol tenemos a Saturno, con sus magníficos anillos compuestos de fragmentos de hielo (desde unos pocos centímetros hasta varias decenas de metros). Con un telescopio sencillo se pueden apreciar tres o cuatro franjas de anillos con una zona oscura de separación central llamada División de Cassini.  Es sólo un poco menor que Júpiter (27.000 km menos de diámetro).  También es gaseoso e igualmente tiene distintas zonas de nubes de diversos tonos según su composición. Los vientos circulan por su superficie a velocidades próximas a 1.600 km/h.  La composición de las nubes es similar a la de Júpiter, quizá con una mayor concentración de cristales de hielo de amoníaco.

En el Polo Norte hay una tormenta de forma casi perfectamente hexagonal que gira al unísono con las nubes del centro del planeta. Esa configuración hexagonal dejó perpleja a la comunidad científica, aunque posteriormente se ha podido conseguir en laboratorios de dinámica de fluidos. 

Es el planeta con mayor número de satélites (actualmente hay contabilizados alrededor de 82). El mayor de todos es Titán; es mayor incluso que el planeta Mercurio o nuestra Luna.  Es el segundo mayor de todo el sistema solar, después del gigante Ganímedes, y es el único que tiene una atmósfera estable, compuesta fundamentalmente de metano.  Otro satélite importante es Encélado, en el que la sonda Cassini detectó unos grandes géiseres de hielo pulverizado de vapor de agua procedente de criovolcanes internos. Parte de esos géiseres caen de nuevo en forma de lluvia pulverizada y parte acaban en el Anillo E de Saturno. Esto demuestra que puede haber un océano interno de agua líquida y la posibilidad de tener algún tipo de vida.

Otros satélites son Rea, Dione, Tetis o Mimas (que fue utilizado para crear la Estrella de la Muerte de La Guerra de las Galaxias).

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Los dos últimos son Urano, a 2.600 millones de km del Sol, y Neptuno, a 4.300 millones de km. Son casi gemelos en tamaño y composición. Aproximadamente 4 veces mayores que la Tierra y con unas atmósferas de hidrógeno y helio principalmente. También contiene nitrógeno y amoníaco. Neptuno contiene una cantidad mayor de helio que Urano, por lo que absorbe más luz roja del Sol y se ve más azul que aquél. Al estar tan alejados del Sol reciben muy poca radiación y su superficie está a unos -215ºC.

También tienen satélites, aunque en menor número:  17 en Urano y 14 en Neptuno.

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ASTEROIDES

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Hay una cantidad enorme de pequeños cuerpos de distintas formas y tamaños distribuidos por el Sistema Solar.

Las mayores concentraciones se hallan en dos zonas concretas. El Cinturón de Asteroides se encuentra ocupando una órbita entre Marte y Júpiter. Los más pequeños son del tamaño de un grano de arroz. El mayor es Ceres, con un diámetro de unos 950 Km. Le siguen Vesta y Palas, de algo más de la mitad de tamaño.

Se piensa que este material debió formar otro planeta, pero la fuerte influencia gravitacional de Júpiter lo impidió causando múltiples colisiones entre los fragmentos impidiendo su acrecimiento. 

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El Cinturón de Kuiper es mucho mayor que el anterior. Se extiende desde la órbita de Neptuno hasta una distancia de 50 UA (unidades astronómicas) y contiene planetas enanos como Plutón, Caronte, Haumea o Makemake.  También inician aquí sus órbitas alrededor del Sol algunos cometas de período corto (unos pocos años).

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Finalmente está la Nube de Oort, mil veces más lejana que el anterior y que delimita los confines del Sistema Solar.  Es una gran esfera que lo encierra, y está compuesto de billones de pequeños asteroides y cometas de período largo (decenas o centenas de miles de años).

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COMETAS

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Los cometas son los fósiles de la formación del sistema solar. Aún guardan en su interior parte de los gases de los que se formó el Sol.  Cuando están lejanos son iguales que los asteroides; rocas inertes de entre 10 y 50 km de diámetro que se mantienen en órbita dentro de los cinturones exteriores.  Pero ocurre que en determinados momentos algunos chocan y se desvían hacia el interior, quedando atrapados por la gravedad solar que los atrae y los acelera cuando pasan cerca, devolviéndolos a la nueva órbita elíptica solar más o menos alargada.  Según se acercan al Sol, los gases congelados que albergan en su interior se calientan y salen expulsados por el efecto del viento solar que los empuja en sentido contrario a la órbita del cometa cuando van en dirección al Sol, o en el mismo sentido cuando se alejan de él.

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Tanto los asteroides como los cometas pueden llegar a interferir la órbita de la Tierra, y alguno podría venir en rumbo de colisión, lo que los hace peligrosos y los mayores están siendo monitorizados continuamente. De hecho cada año caen sobre la Tierra unas 50.000 Tm de meteoritos, la mayoría muy pequeños; pero de vez en cuando alguno de varios metros puede llegar a caer (normalmente en el mar) y causar  daños.  En 2013 entró un asteroide de unos 60 m en la atmósfera y reventó por presión a unos 800 m sobre la ciudad rusa de Chèlyabinsk causando rotura de cristales y heridas a cientos de personas.

Si el meteoro es de composición rocosa no muy densa la atmósfera terrestre los desintegra, pero si son rocas muy densas o de composición metálica pueden atravesarla y caer a tierra.

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