sábado, 29 de diciembre de 2007

Ciencia VS Cine: #6

En esta sexta entrada de Física en la Ciencia Ficción (FCF) voy a hablar de una de las cosas que más les gustan a los guionistas de Hollywood: destruir la Tierra con una buena roca espacial, es decir, un asteroide. Lo que no nos preguntamos es: es posible que algo así ocurra??

Pues la verdad es que sí, y tenemos muchas evidencias de cráteres de impacto, pero no en todos los planetas puede suceder algo así. De hecho si tenemos un planeta con el suficiente campo gravitatorio, un asteroide que se dirige hacia él, puede quedar reducido a polvo mucho antes de llegar a su atmósfera. Esto es debido a las fuerzas de marea y al límite de Roche, y que os pasaré a explicar ahora.

Supongamos un cuerpo, por ejemplo un cometa, que se dirige hacia otro (un planeta o una estrella) que tiene un campo gravitatorio intenso. Si el meterorito se acerca demasiado al planeta y queda en su órbita, es posible que dicha órbita sea tan baja que sobrepase el límite de Roche. En ese momento, las fuerzas de marea del planeta o estrella son tan fuertes que el cuerpo es estirado hasta que se fragmenta. Tenemos por tanto, que el límite de Roche es una especie de barrera, que varía para cada pareja de cuerpos, a partir de la cual todo cuerpo compacto unido gracias a un campo gravitatorio propio, experimenta una fuerza entre los puntos extremos de su superficie que lo hace fragmentarse. Esto es debido a las fuerzas de marea que no son más que la fuerza que un cuerpo con gran masa produce sobre las partículas ligeras de otro cuerpo. El caso más sencillo son las mareas que causa nuestra Luna aquí en la Tierra. La Luna que es un cuerpo masivo arrastra a las partículas de agua del mar (ligeras) provocando su movimiento a medida que orbita alrededor de la Tierra.

Una vez expuesta la base teórica, vayamos a ver si esto sucede de verdad en nuestro Sistema Solar. Antes de nada comprobaremos si los planetas orbitan alrededor del Sol lo suficientemente alejados de su límite de Roche. Como bien sabemos, cada planeta tiene un límite particular ya que la distancia a la que se encuentra esta barrera es función de la densidad de cada planeta. Ahora bien, si realizamos los cálculos (tenéis la ecuación en Wikipedia) vemos que el límite de Roche para todos los cuerpos del Sistema Solar, tanto planetas como planetas enanos, está entre los 0,5 y los 1,1 millones de km. El radio del Sol es de 0,7 millones de km, por lo que se ve fácilmente que quedan todos los valores dentro del Sol o en sus inmediaciones. Por tanto estamos todos a salvo de que el Sol nos destruya por sus fuerzas de marea, aunque sus efectos sí que son medibles en la Tierra, aunque despreciables frente a los de la Luna.

Visto esto, vamos a comprobar si el posible que un planeta rompa un asteroide o cometa debido a su campo gravitatorio. Un ejemplo reciente lo tenemos en el cometa Shoemaker-Levy 9 que impactó con Júpiter en el año 1994. Este cometa no impactó como un gran bloque sino que se fragmentó mucho antes de estrellarse con el gigante rojo. Dos años antes del impacto, Shoemaker Levy 9 fue atrapado por el campo gravitatorio de Júpiter haciendo que quedara orbitando alrededor de él. Tenía una órbita muy irregular y en una de ellas sobrepasó el límite de Roche, acercándose a tan solo 40.000 km de la atmósfera del planeta (digo tan solo porque el radio de Júpiter es 70.000 km). Esto hizo que las fuerzas de marea del gigante rompiese al cometa en decenas de fragmentos, que en 1994 producirían el único impacto entre dos cuerpos del Sistema Solar observado. Haciendo simples cálculos comprobamos que la densidad del cometa era de unos 700 kg/m^3. Si lo que se dirige a Júpiter es un asteroide la mitad de la densidad terrestre, impactaría intacto ya que su límite de Roche coincide con su radio. Para un asteroide con más densidad, el límite ya estaría por debajo del radio del planeta. Lo bueno que tiene Júpiter es que un atmósfera es tan densa que reduciría a cenizas el meteorito en cuestión de segundos.

Otro claro ejemplo del poder de las fuerzas de marea cuando se sobrepasa el límite de Roche, son los famosos anillos de Saturno. Estos anillos están formados por fragmentos de antiguos satélites o asteroides capturados cuyas órbitas sobrepasaron el límite de Roche. Se estima que los anillos están en una zona de radios entre 6.630 y 120.700 km por encima del ecuador del planeta. Haciendo un simple cálculo comprobamos que Saturno es capaz de fragmentar cuerpos que tengan una densidad de entre 50 y 1000 kg/m^3, por lo que el Shoemaker Levy 9 hubiese corrido la misma suerte si en vez de quedar atrapado por Júpiter lo hubiese hecho por Saturno. Si hacemos los cálculos con un asteroide de densidad la mitad de la terrestre, tenemos que el límite ya caería dentro del radio del planeta. Pero ocurre lo mismo que con Júpiter, la atmósfera del Saturno reduciría a escombros el meteorito rápidamente.

Bueno, después de esta parrafada aún no os he contado nada sobre la Tierra, así que allá voy. Voy a usar diferentes valores de densidades para ver si nuestro planeta podría salvarse de un choque al igual que pueden hacerlo Júpiter o Saturno. Para empezar, comprobemos que sucedería si se nos acercara un cuerpo con la densidad del Shoemaker Levy 9. El límite de Roche en ese caso estaría a 16.000 km de la Tierra, es decir a dos veces el radio terrestre (añadiendo al radio normal, 6400 km, los alrededor de 1500 km de atmósfera). Esta distancia es demasiado corta como para que el campo gravitatorio terrestre logre fragmentar un cuerpo hasta el punto de el impacto sea leve, así que nos daría una buena castaña. Si aumentamos la densidad del cuerpo lógicamente el límite de Roche cada vez está más cerca de la Tierra, alcanzando los 11.600 km si su densidad es la de la Luna, o los 8.000 km (ya dentro de la atmósfera) si su densidad es igual que la de la Tierra. Si suponemos un límite de Roche a una distancia de una vez y media la distancia Tierra-Luna, es decir unos 580.000 km, nuestro planeta sería capaz de fragmentar cuerpos de una densidad de 1,3 kg/m^3, es decir hechos de aire!! Esto es imposible, así que si queremos salvarnos del impacto de un meteorito, más vale que nuestra pequeña Tierra empiece a ir al gimnasio... xDD

Después de esta buena dosis de FCF, os dejaré descansar hasta la próxima entrega de "Ciencia VS Cine". Espero que hayáis aprendido algo sobre las fuerzas de marea y el límite de Roche. ;)

Saludos


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10 comentarios:

Nian506 dijo...

Cuando he empezado a leer la entrada he tenido como una especie de déjà-vu no se por qué.....

Nian506 dijo...

eh!! wis_alien, qué haces repitiendo la entrada??

ya me parecía a mi que me sonaba......

DarkSapiens dijo...

INOCEN...! Que nooo... lo que pasa es que decidieron poner algunas entradas de Wis aquí como colaboración, ya que no toda la gente que lea Museo de la Ciencia tiene por qué leer también Wis Physics, y sirve como complemento divulgativo.

Un saludos

Nian506 dijo...

Eso!!! unámonos todos para divulgar la ciencia a todo el mundo y acabemos con el monopolio anglosajón de la divulgación científica......

Os imagináis que los científicos en vez de publicar sus investigaciones en revistas lo hiciesen en blogs??

jaja yo por lo menos ya tengo blog para cuando termine la carrera para el 2020 xDD

Salu2!!!

Héctor dijo...

Ahora va a presentar la tesis una amiga que es bióloga (pa sacarse el doctorado). Me ha dicho que igual me manda un resúmen de su tesis para ponerla aquí.
Así que cuando termines ya sabes nian506. Me mandas noticias de primera mano de tus descubrimientos.
Lo ponemos en la sección de teoría XD

Saludos

Nian506 dijo...

jaja calla que haber si descubro cómo viajar al pasado y te habla mi yo del futuro para que publiques su descubrimiento jaja

Tiene que haber alguna forma de viajar al pasado sin entrar en la paradoja del abuelo y sin recurrir a los universos paralelos para evitarlo...

Salu2

Héctor dijo...

Oye, si lo descubres ven a buscarme y nos damos una vuelta por los 80. Nos ponemos unas chafas de sol de las grandes, jajaja.

Saludos

Wis_Alien dijo...

Pero que locos que estáis!! Como se os va tanto la cabeza?? xDD Nian, espero saber de primera mano tus descubrimientos y tus viajes al futuro o al pasado. xDD

Nian506 dijo...

Descuida Wis que yo te informaré de mis descubrimientos siempre y cuando lo patente porque haber si me copies la idea y haces igual que que Graham Bell que le robó la idea a aquel iluso y se hizo famoso por inventar el teléfono.

El mundo científico es un mundo salvaje de envidias y traidores jaja

Y de ir al pasado me iría a la época romana haber si era verdad el mito este de las orgías....

Salu2

Wis_Alien dijo...

Tu me parece que no quieres ir a la época romana a hacer investigaciones... xDD Que espabilao nos saliste!!! xDD