Orbita
En mecánica celeste , una órbita es la trayectoria curva de un objeto [1] como la trayectoria de un planeta alrededor de una estrella, o de un satélite natural alrededor de un planeta, o de un satélite artificial alrededor de un objeto o posición en el espacio como un planeta, luna, asteroide o punto de Lagrange . En un átomo , los electrones siguen trayectorias curvas u órbitas similares alrededor de un núcleo . Normalmente, la órbita se refiere a una trayectoria que se repite regularmente, aunque también puede referirse a una trayectoria que no se repite. En una aproximación cercana, los planetas y satélites siguenórbitas elípticas , con el centro de masa en órbita en un punto focal de la elipse, [2] como lo describen las leyes del movimiento planetario de Kepler .
Para la mayoría de las situaciones, el movimiento orbital se aproxima adecuadamente mediante la mecánica newtoniana , lo que explica la gravedad como una fuerza que obedece a una ley del inverso del cuadrado . [3] Sin embargo, Albert Einstein 's teoría general de la relatividad , que representa la gravedad como debido a la curvatura de espacio-tiempo , con órbitas siguientes geodésicas , proporciona un cálculo más preciso y la comprensión de los mecanismos exactos de movimiento orbital.
Históricamente, los movimientos aparentes de los planetas fueron descritos por filósofos europeos y árabes utilizando la idea de esferas celestes . Este modelo postuló la existencia de esferas o anillos perfectos en movimiento a los que estaban adheridas las estrellas y los planetas. Supuso que los cielos estaban fijos aparte del movimiento de las esferas y se desarrolló sin ningún conocimiento de la gravedad. Después de que los movimientos de los planetas se midieron con mayor precisión, se agregaron mecanismos teóricos como los deferentes y los epiciclos . Aunque el modelo era capaz de predecir con razonable precisión las posiciones de los planetas en el cielo, se requerían más y más epiciclos a medida que las mediciones se volvían más precisas, por lo que el modelo se volvió cada vez más difícil de manejar. Originalmente geocéntrico, fue modificado por Copérnico para colocar el Sol en el centro para ayudar a simplificar el modelo. El modelo fue desafiado aún más durante el siglo XVI, cuando se observaron cometas atravesando las esferas. [4] [5]
La base para la comprensión moderna de las órbitas fue formulada por primera vez por Johannes Kepler, cuyos resultados se resumen en sus tres leyes del movimiento planetario. Primero, descubrió que las órbitas de los planetas de nuestro Sistema Solar son elípticas, no circulares (o epicíclicas ), como se creía anteriormente, y que el Sol no está ubicado en el centro de las órbitas, sino en un foco . [6]En segundo lugar, descubrió que la velocidad orbital de cada planeta no es constante, como se pensaba anteriormente, sino que la velocidad depende de la distancia del planeta al Sol. En tercer lugar, Kepler encontró una relación universal entre las propiedades orbitales de todos los planetas que orbitan alrededor del Sol. Para los planetas, los cubos de sus distancias al Sol son proporcionales a los cuadrados de sus períodos orbitales. Júpiter y Venus, por ejemplo, están respectivamente a aproximadamente 5,2 y 0,723 UA de distancia del Sol, sus períodos orbitales, respectivamente, alrededor de 11,86 y 0,615 años. La proporcionalidad se ve por el hecho de que la razón de Júpiter, 5.2 3 /11.86 2 , es prácticamente igual a la de Venus, 0.723 3 /0.615 2, de acuerdo con la relación. Las órbitas idealizadas que cumplen estas reglas se conocen como órbitas de Kepler .
Isaac Newton demostró que las leyes de Kepler eran derivables de su teoría de la gravitación y que, en general, las órbitas de los cuerpos sujetos a la gravedad eran secciones cónicas (esto supone que la fuerza de la gravedad se propaga instantáneamente). Newton demostró que, para un par de cuerpos, los tamaños de las órbitas están en proporción inversa a sus masas , y que esos cuerpos orbitan su centro de masa común . Cuando un cuerpo es mucho más masivo que el otro (como es el caso de un satélite artificial que orbita un planeta), es una aproximación conveniente tomar el centro de masa como coincidente con el centro del cuerpo más masivo.
