La Tierra “cae” alrededor del Sol, ¿qué fuerzas físicas explican la precisión de su órbita? ¿Por qué no choca o vuela lejos del Sol?
Muchas personas creen erróneamente que la gravedad hace que las cosas “caigan” unas en otras, “colapsen” juntas o que necesiten alguna fuerza externa para “equilibrar” la gravedad. Esto a menudo se deriva de nuestra experiencia cotidiana de la gravedad en la Tierra, donde:
- Todo lo que sube tiene que bajar;
- Los satélites de órbita terrestre baja necesitan correcciones constantes para evitar que su órbita decaiga; y
- Requiere “ciencia espacial” para poner las cosas en órbita.
De hecho, la fuerza de la gravedad hace que las cosas orbiten naturalmente su baricentro mutuo indefinidamente a menos que algo más se interponga en el camino. Con una gran discrepancia en las masas relativas, como el caso entre el Sol y la Tierra, el baricentro está muy cerca del objeto masivo, por lo que la órbita de la Tierra está muy cerca de una elipse con el Sol en un foco. La acción natural de la gravedad es oscilar entre la energía potencial de la gravedad (maximizada cuando la Tierra está más lejos del Sol) y la energía cinética de la velocidad (maximizada cuando la Tierra está más cerca del Sol). Esto felizmente continuará esencialmente sin cambios durante cientos de millones de años sin absolutamente nada requerido para mantener la “precisión” de la órbita.
Las órbitas gravitacionales naturales solo se pueden interrumpir si algo más interfiere para transferir energía de otra manera. Para los satélites de órbita terrestre baja, que son los restos de la atmósfera de la Tierra que, aunque es delgada, causa suficiente resistencia para requerir “impulsos” orbitales. Para los objetos balísticos arrojados desde la superficie de la Tierra, generalmente es la propia superficie de la Tierra la que “se interpone en el camino” (además del arrastre atmosférico). Pero la Tierra misma está viajando a través del vacío cercano del espacio exterior que involucra solo interacciones mínimas con:
- Restos de cometas (estrellas fugaces y similares);
- Asteroides ocasionales (normalmente trivialmente pequeños en comparación con la Tierra); y
- El viento solar de partículas subatómicas y radiación.
Ninguno de estos es lo suficientemente grande como para tener un efecto apreciable en la órbita de la Tierra que requiera un “equilibrio” significativo.
En cierto sentido, es la velocidad creciente de la Tierra a medida que se acerca al Sol lo que significa que no choca contra ella, y es su velocidad decreciente a medida que se aleja lo que significa que no solo se va volando por completo. Sin embargo, como ya he dicho, esto es lo habitual para los objetos unidos gravitacionalmente como el Sol, los planetas y las lunas en el Sistema Solar. Realmente necesita una órbita muy especial para que algo caiga realmente al Sol o, para el caso, cualquier objeto en órbita se estrelle contra un objeto que orbita.
