Un año…¿365 días? Un día…¿24 horas? No siempre

Se termina un año. Han pasado 365 días desde el último 31 de Diciembre.

Si buscamos definición de año, encontramos que un año es el tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta al sol. De forma más práctica, un año es un periodo 365 días (366 días, los años bisiestos), dividido en doce meses, que empieza el día 1 de enero y termina el 31 de diciembre.

Movimiento de rotación. De http://naukas.com/

De esas definiciones podemos sacar algo claro, y es que los años son conceptos terrestres para aplicar a la Tierra. Además, podemos sacar la conclusión de que un año son 365 días. Y por definición de día, un día es el tiempo que emplea la Tierra en dar una vuelta sobre sí misma, equivalente a 24 horas.

Para refrescar la terminología de movimientos planetarios básicos, podemos decir que los planetas realizan dos movimientos: rotación y traslación. Por rotación, los planetas giran sobre sí mismos alrededor de su eje y cada giro sobre sí mismo determina un día. Por traslación, los planetas giran alrededor del sol describiendo una órbita y cada giro alrededor del sol determina un año.

Con los datos de la Tierra, podemos pensar que un año, en horas, es igual a 365×24= 8760 horas. Pues efectivamente, sabéis aquella regla matemática más útil en la vida diaria. La regla de tres. Pero…¿es aplicable esa regla de tres a todos los planetas de nuestro sistema solar? Si bien es posible que muchos ya penséis que los planetas, al estar situados a diferente distancia del sol, tardaran más o menos en dar la vuelta al sol…¿tardan todos lo mismo en girar sobre si mismos? ¿Tardan todos los planetas 24 horas en completar un día? Si por día entendemos el tiempo que emplea «el planeta X» en dar una vuelta sobre sí mismo, claro…

¡Pues no! Comencemos con el caso más exagerado. Neptuno tiene el año más largo de todos los planetas, debido a que es el planeta que más lejos del sol está desde que los anti-Plutonistas dijeran que Pluton había crecido demasiado poco para la edad que tenia y que dejaba de ser considerado planeta para ser considerado piedrecita ex-planeta. Neptuno tarda 16 horas en dar un giro sobre sí mismo (rotación) y 165 años terrestres en dar un giro alrededor del sol (traslación). Vamos, que un día en Neptuno dura 16 horas. Un año de Neptuno es equivalente a 165 años terrestres.

Neptuno, el gigante azul.

Vaya, que tarda más en dar la vuelta al sol ya lo esperábamos, pero…¿tarda menos en girar sobre si mismo? ¿De que depende el periodo de rotación de un planeta?

Mmmm…»yo profe, ¿el peso?». No  Jaimito, el peso no tiene importancia porque el planeta está en equilibrio, vamos, que no va ni para arriba ni para abajo ni para los lados (un poco si pero tu que eres de Primaria no necesitas saberlo). Pero como no tengo ni idea de lo que depende…¡vamos a investigarlo! Para ello, se me ha ocurrido un mini-experimento. Pero vayamos a por el otro extremo.

El ejemplo más extremo de periodo de traslación pero por el otro lado, por breve, lo encontramos en Mercurio, donde encontramos el año más corto de todos los planetas, debido a que es el planeta que más cerca del sol está. Mercurio tarda 58 días terrestres en dar un giro sobre sí mismo y…¡¡88 días terrestres en dar un giro alrededor del sol!! Osease, que un día en Mercurio dura 58 días terrestres y un año, 88 días terrestres.

Mercurio, marrón y…ya tal.

¡Sorprendente! Mientras en la Tierra la proporción entre año y día (translación/rotación) es de 365, en Neptuno la relación es de 90.337 (pasando años a días y luego a horas, ¡peras con manzanas no!) . ¡Pero es que en Mercurio la relación es de 1,57! Vamos, que casi casi tarda lo mismo en dar la vuelta al sol que en girar sobre si mismo, muy muy curioso.

Vaya, parece que la proporción es inversamente proporcional a lo cercano que se encuentra el planeta del Sol. Va por orden, de momento, Mercurio < La Tierra < Neptuno. ¿Es así? ¿O es solo debido a que tenemos muy pocos puntos en nuestra recta imaginaria? Recordad que el orden de los planetas, según se suele mostrar, es por proximidad al sol, y es el siguiente: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno (Pluton, yo te sigo queriendo, para mí siempre serás el noveno)

Si lo que queremos es comprobar la hipótesis ( idea que puede no ser verdadera, basada en información previa, la clave del método científico), tenemos que listar los datos de periodo de rotación y traslación de los demás planetas (lo haremos de todos en conjunto), sacar el índice entre ambos, y teniendo en cuenta la distancia al sol observar si la relación es lineal. Una relación lineal perfecta (valor de R cuadrado de 1)  indicaría que el índice entre estos es únicamente dependiente de la distancia de estos al sol, es decir, de la gravedad…¡tabla va!

	Distancia al sol (millones de km)	Traslacion (días)	Traslación (horas)	Rotación (horas)	Indice (T/R)
Mercurio	58	87	2088	1392	1,5
Venus	108	224	5376	5832	0,9218107
La Tierra	150	365	8760	24	365
Marte	228	686	16464	24	686
Júpiter	778	4329	103896	10	10389,6
Saturno	1429	10752	258048	11	23458,9091
Urano	2870	30667	736008	17	43294,5882
Neptuno	4501	60225	1445400	16	90337,5

Y ahora es cuando enfrentamos dos columnas en forma de gráfico y observamos a ver que pasa. Vamos a enfrenar el Indice (T/R) y la distancia al sol.

¡Pues efectivamente! Como la traslación ya sabemos que si depende de la distancia al sol y el índice sale que también, podemos decir que la rotación también es dependiente de la distancia al sol. EEEEEEEEEEEEEEEERRORRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR. ¿Porque?

Porque si miramos la tabla con los datos, al enfrenar traslación y rotación estamos enfrentando en la mayoría de casos números enormes con grandes variaciones en el multiplicador con números pequeños y con muy pocas variaciones en el divisor, lo que produce que casi casi se puedan despreciar los números del divisor. Ya que si miramos la relación entre periodo de traslación y distancia al sol…

Como se puede claramente ver, las líneas de tendencia de las dos gráficas anteriores son casi idénticas, lo que determina que al enfrentar el índice realmente no estamos cambiando apenas nada respecto a enfrenar a la traslación por si sola, la cual si que depende de forma casi exclusiva de la distancia al sol, como ya esperabamos. ¿Y si enfrentamos a la rotación con la distancia al sol?

Pues mega fail. La distancia al sol y por ende la gravedad no son apenas relevantes a la hora de tener en cuenta la velocidad de rotación de un planeta. ¿Que hemos aprendido? Que en la ciencia es muy fácil equivocarse, ¡pero que de eso se trata! Que los errores no son equivocaciones si no respuestas descartables que nos limitan mejor y nos guían hasta los aciertos. Que la ciencia está llena de equivocaciones (quizá no tan tontas como esta), pero que la clave está en saber ver más allá de los errores, encontrar la fuente del error, y buscar la solución.

Y como no quiero que os marchéis de este post sin saber de que depende la velocidad de rotación…

Todos los sistemas planetarios y estelares nacen desde el colapso de densas nubes de gas y polvo interestelares. Las nubes pueden inicialmente ser muy grandes (incluso miles de años luz de diámetro). Imaginad ahora que el colapso provoca que la enorme nube pase a ser de un tamaño digamos, como nuestro sistema solar, unas 1000 veces menos del tamaño original de la nube. Ese golpe tan drástico provoca que la muy ligera rotación que la nube tiene en un principio se incremente drásticamente cuando el colapso ocurre. Es el momento angular y su conservación lo que determinará en mayor medida la velocidad de rotación del planeta. El momento angular depende de la masa, la velocidad y la distancia al centro. Cada zona de la nube tiene un momento angular diferente, una velocidad de rotación diferente. Aunque la velocidad de rotación inicial también esta afectada por los materiales del planeta, la presencia de líquidos, el choque de grandes asteroides con el planeta en formación…(no soy físico, no me preguntéis más)

Y como curiosidad, todos los planetas giran en el mismo sentido alrededor del Sol porque todos se formaron a partir de una misma nube de gas y polvo que rotaba en este sentido. Pero no todos giran sobre su eje en la misma dirección. Este sentido de rotación depende de las condiciones de formación del planeta y también de posibles impactos posteriores de gran magnitud. De los 8 planetas de nuestro querido Sistema Solar (9 pluton, 9, no llores), 6 giran en el mismo sentido, Venus y Urano giran al revés. Pero esto es pura casualidad y depende de la historia de formación del planeta, no de su distancia al sol (al igual que tampoco depende de ello la velocidad de rotación como ya hemos visto).

Se ha alargado el asunto y no era mi intención, que tal día como hoy esto no la va a leer ni el gato de Schrödinger. Os deseo un muy feliz 2015 y que, en lo que respecta a ciencia, os equivoquéis mucho, y esa sea la clave de vuestros futuros descubrimientos. Sin ciencia no hay futuro y sin errores, ¡no hay ciencia!

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Si queréis saber más sobre «Los cinco movimientos de la Tierra», recomiendo está entrada en @Naukas_com por el gran @Milhaud.

¿Eres físico y te interesa saber más sobre el movimiento de rotación de un planeta? Allá va, in inglish pitinglish.