Velocidades

EN ÉSTE ARTICULO SE EXPLICAN LAS VELOCIDADES DE NUESTRO PLANETA, SISTEMA SOLAR Y LA GALAXIA:

Podemos determinar fácilmente la velocidad de la Tierra respecto al Sol. La velocidad nos marca el ritmo al que avanzamos en el espacio, es una medida de la distancia que recorremos en un tiempo determinado. Es decir, la velocidad es el espacio dividido por el tiempo. Por supuesto, ya se que conoce de hace tiempo este concepto, incluso seguramente le es muy familiar, pero cuidado, ya veremos que no es un concepto tan sencillo.
En nuestro caso parece elemental, conocemos el tiempo que la Tierra tarda en dar una vuelta completa al Sol, un año. Más exactamente 365 días, 5 horas y 57 minutos. En días son unos 365,24 días, y en horas unas 8765,76 horas. El movimiento de la Tierra alrededor del Sol sigue una orbita elíptica con un semieje menor (distancia mas cercana al Sol) de 142 millones de kilómetros, y un semieje mayor (distancia mas lejana al Sol) de 151,8 millones de kilómetros. La distancia total recorrida la calculamos a partir de la longitud de una elipse.

La velocidad media de la Tierra la calculamos en kilómetros por hora y la pasamos a kilómetros por segundo.

Hacemos una primera parada para estudiar este resultado. Hemos obtenido que la Tierra se mueve respecto el Sol a una velocidad de unos cien mil kilómetros por hora. Es una velocidad muy elevada, si nuestra tecnología nos permitiese construir una nave espacial que alcanzara esta velocidad, podríamos ir a la Luna en tres horas. Desgraciadamente estas velocidades están muy lejos de ser conseguidas por nuestra tecnología espacial. Nos damos cuenta que la mejor nave espacial que disponemos es justamente nuestro planeta Tierra.
Pero como puede ser que no notemos el movimiento?, ahora viene lo que decía anteriormente sobre el concepto de velocidad. Esta velocidad no es una velocidad absoluta, las velocidades absolutas no existen. Siempre que medimos una velocidad ha de ser medida respecto algún punto, a lo que llamamos Sistema de Referencia. Pues bien, el Sistema de Referencia respecto al cual medimos la velocidad de la Tierra es el Sol. Y siempre que mantengamos una velocidad constante no notaremos el movimiento, es cuando aceleramos o desaceleramos que percibimos el movimiento. Es fácil darse cuenta de ello, para percibir algo necesitamos una fuerza que nos golpee. Si la velocidad es constante, no hay aceleración, por tanto no hay fuerza y no notamos el movimiento. En el momento que la velocidad aumenta o disminuye, aparece una aceleración y en consecuencia aparece una fuerza, esta fuerza nos indica que nos estamos moviendo.

Claro que, tampoco es tan fácil, la Tierra se mueve entorno del Sol y aun que podamos considerar que la velocidad media de cien mil kilómetros por hora se mantiene mas o menos constante a lo largo de la trayectoria (no es así, pero la diferencia es muy pequeña) que hay sobre la fuerza de la atracción gravitatoria del Sol sobre la Tierra. Para hacerlo más fácil, si la Tierra se mueve girando en torno del Sol aparece una aceleración, la aceleración centrípeta. Y esta aceleración origina una fuerza sobre la Tierra que tendríamos que percibir.
Calculemos pues esta aceleración centrípeta, para hacerlo más sencillo, consideramos que la Tierra se mueve sobre una circunferencia de radio 150 millones de kilómetros, que es la distancia media de la Tierra al Sol,

es una aceleración diez mil veces menor que la aceleración de la gravedad terrestre, por esto no notamos que la Tierra da vueltas alrededor del Sol, porque su aceleración es muy pequeña.

Pero aun hay mas, ya se habrá dado cuenta, si medimos la velocidad de la Tierra respecto al Sol y este se mueve, la Tierra también se mueve con el Sol. Efectivamente el Sol se mueve, gira en torno al centro de la Galaxia a una velocidad de unos 225 kilómetros por segundo, esto son unos 810.000 kilómetros por hora. La Tierra, entonces también se mueve a esta velocidad.
Escoger pues el Sol como Sistema de Referencia para medir la velocidad de la Tierra no es muy buen sistema.
La distancia del Sol al centro de la Galaxia son unos 26.000 años luz (ver la imagen inicial).
Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, cuantos segundos tiene una año? (365,24)(24x3600) = 31.666.736 segundos. La distancia recorrida por la luz será la velocidad de la luz por los segundos que tiene un año,
(299.800)(31.666.736) = 9.461.000.000.000 kilómetros, es decir 9,461 trillones de kilómetros. Multiplicando este resultado por 26.000 obtendremos la distancia en kilómetros del Sol al centro de la Galaxia.
(9.461.000.000.000)(26.000) = 246000000000000000 kilómetros, son 246 mil billones de kilómetros.
Que aceleración centrípeta tiene el Sol respecto el centro de la Galaxia, volvemos a hacer el mismo cálculo cambiando los números de la Tierra por los del Sol,

es una aceleración muy baja, cien billones de veces menor que la gravedad terrestre. Por eso no notamos el movimiento del Sol a través de la Galaxia.
El Sol tarda unos 250 millones de años en dar una vuelta completa a la Galaxia y habrá dado unas 20 vueltas. La Tierra, siguiendo el camino del Sol habrá dado unas 18 vueltas completas a la Galaxia y 4.500 millones de vueltas en torno al Sol (año mas año menos).

Como ya puede imaginar, aun no hemos terminado,… se mueve la Galaxia? Por supuesto, nuestra Galaxia se mueve a 600 km/s o lo que es lo mismo a unos 2,2 millones de kilómetros por hora hacia lo que se denomina el Gran Atractor situado a unos 250 millones de años luz (atrévase a hacer el cálculo en kilómetros) en dirección de las constelaciones de Hydra y Centauros. En este camino hacia el Gran Atractor nuestra Galaxia no se encuentra sola, hay miles de galaxias que siguen como un inmenso rió su curso hacia la desembocadura del Gran Atractor. Esta agrupación de miles de galaxias se conoce como el cúmulo de Virgo.

Al igual que las piedras que arrastra un rió chocan entre ellas, las galaxias en este cúmulo de Virgo también chocan entre ellas. Nuestra Galaxia, junto con la galaxia de Andrómeda y otras 30 más pequeñas forman lo que se llama el Grupo Local. La distancia entre nuestra Galaxia y la de Andrómeda es de 2,5 millones de años luz y nos estamos acercando a una velocidad relativa de 500.000 kilómetros por hora. A medida que se van acercando la fuerza gravitatoria aumenta esta velocidad y se espera una colisión galáctica entre nuestra Galaxia y la de Andrómeda para dentro de unos 3000 millones de años, antes que nuestro Sol se convierta en una gigante roja y devore a la Tierra.

En definitiva, la Tierra también se mueve a la velocidad de 2,2 millones de kilómetros por hora hacia el Gran Atractor. Parece que este es el fin,…pero no. Hay que contar con la expansión del Universo, nuestra Galaxia al igual que las del cúmulo de Virgo se dirigen hacia el Gran Atractor, pero este se aleja de nosotros por la expansión del universo, a una velocidad acelerada. Nunca alcanzaremos nuestro destino, se aleja a mayor velocidad que a la que nos acercamos. Pero en este viaje, se formaran nuevas galaxias por colisión entre ellas y aparecerán nuevos mundos gracias a estas colisiones.
El Universo cambia de manera espectacular y a un ritmo muy rápido, pero para nosotros nos parece inmutable y estático.
Lo que decía, parece que el concepto de velocidad es muy sencillo, pero la velocidad es relativa, tanto en el espacio como en el tiempo.