Hablamos de tránsito cuando alguno de los dos planetas interiores, Mercurio y Venus, pasan entre nosotros y el Sol y dicho paso es visible desde la Tierra como una pequeña mancha desplazándose sobre la superficie del Sol. Dadas las características de las órbitas de la Tierra y de estos planetas los tránsitos son acontecimientos poco frecuentes. De promedio, Mercurio transita el disco solar unas 13 veces por siglo , y los de Venus son aún menos frecuentes: 4 tránsitos en un periodo de 243 años.
Los astrónomos de hace unos siglos tenían un gran interés en estos tránsitos, puesto que un cálculo preciso del momento en que tocaban el borde solar permitiría medir la distancia Tierra-Sol con gran exactitud y, a partir de aquí, las distancias del resto de los planetas del Sistema Solar gracias a la tercera ley de Kepler. Conocer estos valores era importante para la corrección de las tablas astronómicas, que no sólo se empleaban en usos astronómicos, sino también en navegación.
Para conseguir mediciones con la precisión requerida era necesario realizar observaciones desde lugares cuanto más alejados mejor. Sabiendo que Venus presentaría tránsitos en los años 1761 y 1769, la comunidad científica de la época se movilizó y, para asegurar el éxito, se organizaron múltiples observaciones en diversos lugares, tanto en Europa como en las colonias de América y Asia. Algunas de estas expediciones a lugares lejanos pasaron peligros y aventuras dignas de Indiana Jones y que merecen ser recordadas, cosa que haremos en una próxima publicación.
En el siglo XIX se detectó cierta anomalía en la órbita de Mercurio, consistente en que en sucesivas órbitas el perihelio, o punto de la misma más cercano al Sol, se desplazaba un poquito de lo que la mecánica newtoniana predecía. Este fenómeno se conoce como precesión o avance del perihelio de Mercurio.
En la imagen el efecto está muy exagerado para poderlo apreciar, pero en realidad es muy pequeño, sólo 43 segundos de arco por siglo (recordemos que una circunferencia se divide en 360 grados, cada uno de los cuales se subdivide en 60 minutos y cada uno de estos, a su vez, en 60 segundos). Pero los astrónomos son muy quisquillosos en lo referente a la exactitud de las mediciones, y esta anomalía les traía de cabeza porque no encontraban explicación. Llegaron a suponer la posible existencia de un desconocido planeta transmercuriano de órbita aún más interior, y al que se bautizó como Vulcano. Se realizaron intensas búsquedas, pero al final se llegó a la conclusión de que Vulcano no existía.
La explicación tuvo que esperar hasta que Einstein formuló su teoría de la relatividad general. Efectivamente, Mercurio al estar tan cerca de la enorme masa del Sol, se ve afectado por efectos relativistas. A causa de la influencia gravitatoria del Sol, el tiempo en Mercurio transcurre un poco más despacio de lo que debería, y eso afecta a su órbita provocando la precesión del perihelio. Esto constituyó una prueba de la validez de la teoría de la relatividad, ya que los cálculos teóricos coincidían con la desviación de 43’’ por siglo de las observaciones, y contribuyó a la enorme popularidad de Einstein tanto como la constatación de que la gravedad puede desviar la luz. Pero la disminución del envejecimiento es tan pequeña que dudosamente compensará a nadie por las incomodidades y peligros de vivir en Mercurio.
Imagina el siguiente escenario: acabas de aterrizar tu nave en Mercurio, en la cara iluminada por el Sol -porque la otra está muy oscura-, y decides dar un paseo por las cercanías.
Protegido por tu traje espacial te has alejado 4 ó 5 kms de la nave dando saltitos (la gravedad es una tercera parte que en la Tierra), cuando de repente se estropea irremisiblemente la unidad de refrigeración del traje. Sólo tienes unos minutos antes que los 430ºC que el Sol está volcando sobre ti traspasen el aislamiento térmico del traje y te abrases. No tienes tiempo de regresar a la nave. Estás en un buen aprieto ¿qué puedes hacer? Afortunadamente ves que cerca hay una gran roca y decides refugiarte a su sombra hasta que se haga de noche y puedas volver a la nave.
Buena idea, siempre que la unidad de calefacción del traje no se haya estropeado también, porque en Mercurio no hay atmósfera y la diferencia de temperatura entre estar al Sol o a la sombra es brutal. Como explicamos en otra publicación [Ver “MERCURIO, DEL FUEGO AL HIELO”], la temperatura en el hemisferio en sombra es de 180ºC bajo cero. Aquí, a la sombra de la roca, será algún grado mayor porque el terreno del entorno irradia parte del calor que recibe del Sol, pero no va ser suficiente para evitar que te congeles si la calefacción no funciona.
Afortunadamente funciona, solo queda esperar a la noche ¿problema resuelto? Pues depende de donde hayas dejado la nave, si en el centro de la cara iluminada o al este o al oeste, porque Mercurio tiene unos peculiares movimientos de rotación y traslación que hacen que entre dos amaneceres, o dos anocheceres, transcurran 176 días terrestres. Así que, si no has tenido suerte, puede que tengas que esperar varios meses antes de que anochezca y, aunque no se te agote antes la batería, deberás elegir entre morir abrasado o morir de sed y hambre. Tú única solución es que haya alguien cerca que pueda venir a rescatarte.
Mercurio es el planeta más cercano al Sol del Sistema Solar, está a una tercera parte de la distancia a la que estamos nosotros. Esto ya nos hace sospechar que debe ser un lugar muy caliente y, efectivamente, en la cara orientada al Sol la temperatura media es 430ºC.
Sin embargo, la atmósfera de Mercurio es prácticamente inexistente, sólo tiene vestigios de sodio, potasio, oxígeno, argón y en menor medida de otros elementos. Al no tener atmósfera, a diferencia de lo que ocurre en la Tierra en la que los vientos, y también las corrientes oceánicas, difunden y mezclan el calor del ecuador con el frío de los polos, en Mercurio el calor recibido en el hemisferio iluminado no se dispersa por el resto del planeta y la temperatura del hemisferio que permanece a oscuras puede caer hasta los 180ºC bajo cero.
En astronomía es frecuente encontrarse con medidas llamativas de temperaturas, presiones, tamaños, distancias, etc. y es conveniente, siempre que sea posible, buscar una analogía que nos permita comparar y hacernos mejor idea de lo que representan tales medidas. En el caso que estamos tratando aquí, pensemos en lo siguiente: en la Tierra la diferencia de temperatura .que puede darse entre el lugar más caliente y el lugar más frio –lo que se conoce como gradiente de temperaturas- es, aproximadamente, de 50ºC en los desiertos a -50ºC en la Antártida. Es decir, un gradiente de 100ºC. En Mercurio va de 430ºC a -180ºC, ¡son más de 600ºC de diferencia, seis veces más que en la Tierra!
Al ser planetas más internos que la Tierra, cuando miramos a Mercurio o Venus los veremos siempre relativamente cerca del Sol, no aparecen muy alto sobre el horizonte y sólo es posible contemplarlos poco antes de la salida del Sol o, durante poco tiempo tras su puesta, de forma que nunca se apartan mucho de su resplandor. Cuando Mercurio y Venus se muestran por la noche tras la puesta del Sol, se ocultan poco después, por lo que se convierten en estrellas vespertinas. Y cuando aparecen al alba, no mucho antes de la salida del Sol, desaparecen a continuación entre el resplandor solar, convirtiéndose en este caso en estrellas matutinas.
Al principio, pareció natural creer que las dos estrellas vespertinas y las dos matutinas eran cuatro cuerpos diferentes. Gradualmente quedó claro que, cuando una de las estrellas vespertinas se encontraba en el firmamento, su correspondiente estrella matutina no era nunca vista, y viceversa. Comenzó a parecer evidente que se trataba de dos planetas, cada uno de los cuales se movía de un lado a otro del Sol, haciendo alternativamente las veces de estrella vespertina y matutina. El primero en expresar esta idea fue Pitágoras, aunque es posible que lo hubiese sabido por los babilonios.
Mercurio es el planeta más pequeño del Sistema Solar y el más próximo al Sol (Plutón, como veremos en su momento, no se considera planeta). Aunque es uno de los cuerpos más brillantes del firmamento no aparece muy alto sobre el horizonte y sólo es posible contemplarlo poco antes de la salida del Sol o, durante poco tiempo, tras su puesta, de forma que nunca se aparta de su resplandor. Esto hace que sea de muy difícil observación, incluso el propio Copérnico, en su lecho de muerte, se lamentó de no haberlo visto nunca.
Aunque en menor medida, a Venus le ocurre lo mismo que hemos explicado de Mercurio. Cuando Mercurio y Venus se muestran por la noche tras la puesta del Sol, se ocultan poco después, por lo que se convierten en estrellas vespertinas. Y cuando aparecen al alba, no mucho antes de la salida del Sol, desaparecen a continuación entre el resplandor solar, convirtiéndose en este caso en estrellas matutinas.
-Estrellas matutinas/vespertinas-
Al principio, pareció natural creer que las dos estrellas vespertinas y las dos matutinas eran cuatro cuerpos diferentes. Gradualmente quedó claro que, cuando una de las estrellas vespertinas se encontraba en el firmamento, su correspondiente estrella matutina no era nunca vista, y viceversa. Comenzó a parecer que se trataba de dos planetas, cada uno de los cuales se movía de un lado a otro del Sol, haciendo alternativamente las veces de estrella vespertina y matutina. El primer griego en expresar esta idea fue Pitágoras, aunque es posible que lo hubiese sabido por los babilonios.
El periodo orbital de Mercurio es de 88 días, hecho conocido desde antiguo. Por ello los romanos le pusieron el nombre de Mercurio, el mensajero de los dioses, por moverse más rápido que el resto de planetas. No obstante, hubo que esperar al siglo XIX para poder determinar su periodo de rotación tomando como referencia algunas estructuras visibles por telescopio. Estos primeros cálculos arrojaron un periodo de revolución también de 88 días, por lo que se dedujo que Mercurio estaba trabado gravitatoriamente por el Sol y le presentaba siempre la misma cara, de la misma forma que nuestra Luna nos muestra siempre la misma cara, ya que sus periodos de rotación y de traslación alrededor nuestro son iguales. Esto significaba que en la mitad encarada al Sol reinaría un calor abrasador, y en la otra un frío intensísimo. En 1962 se comprobó que la radiación de microondas emitida por la cara oscura correspondía a una temperatura más elevada de lo esperado. Pocos años más tarde, se volvió a calcular el periodo de rotación enviando a Mercurio ondas de radar y estudiando su reflejo. El nuevo resultado fue de un periodo de rotación de casi 59 días, por lo que cada porción de su superficie es iluminada por el Sol en un momento u otro.
Dada su cercanía al Sol y al no tener atmósfera que suavice los contrastes de temperatura, hace que ésta sea en el lado iluminado del orden de 430º C y en el oscuro de -180º C. Esto significa que la superficie de Mercurio está sometida a oscilaciones de temperatura de más de 600ºC.
GEOLOGÍA DE MERCURIO
La atmósfera de Mercurio es prácticamente inexistente, sólo tiene vestigios de sodio, potasio, oxígeno, argón y en menor medida de otros elementos. Por ello, al igual que nuestra Luna, su superficie está acribillada por multitud de cráteres de impacto producidos por los diversos objetos que, a lo largo de millones de años, han chocado contra él y que, por no haber erosión atmosférica, han permanecido casi intactos desde entonces.
Es un planeta rocoso pero, según se cree, con un núcleo de hierro que debe ocupar gran parte del volumen del planeta (un 42%. El núcleo de la Tierra ocupa un 17%). Esta suposición se basa en su elevada densidad que hace de Mercurio el segundo planeta, tras la Tierra, más denso del Sistema Solar, y en la existencia de un inesperado campo magnético que, si bien débil, no está explicada del todo ya que los 59 días de rotación no pueden producir la convección suficiente para justificarlo.
La corteza de Mercurio presenta unas fracturas, con elevaciones y acantilados de centenares de kilómetros de longitud y de hasta tres de altura, que se piensa que se originaron cuando la corteza se enfrió y contrajo, al mismo tiempo que se solidificaba. Destacable en la orografía de Mercurio es la cuenca de Caloris, un cráter de impacto que constituye una de las mayores depresiones meteóricas de todo el Sistema Solar; esta formación geológica tiene un diámetro aproximado de 1550 km.
El fondo de varios cráteres muy profundos y oscuros cercanos a los polos que nunca han quedado expuestos directamente a la luz solar tienen una temperatura muy inferior a la media global, y algunas observaciones sugieren la existencia de hielo en Mercurio. Se especula que el hielo tiene sólo unos metros de profundidad en estos cráteres, conteniendo alrededor de una tonelada de esta sustancia. El origen del agua helada en Mercurio no es conocido a ciencia cierta, pero se piensa que o bien se congeló de agua del interior del planeta o vino de cometas que impactaron contra el suelo.
LA ÓRBITA DE MERCURIO
La inclinación del eje de rotación de Mercurio es de sólo 0,01º, por lo que es el más “vertical” de los planetas. Sin embargo su órbita es la más excéntrica de los planetas menores, con la distancia del planeta al Sol en un rango entre 46 y 70 millones de kilómetros.
El que el periodo orbital de Mercurio sea de 88 días, y el de rotación de 59, hace que haya una resonancia orbital de 2:3 (la Luna tiene una resonancia 1:1 con la Tierra), rotando tres veces cada dos años mercurianos. Estas cifras provocan el curioso efecto de que en Mercurio los cumpleaños son más frecuentes que los amaneceres. Y el aún más extraño fenómeno de los amaneceres dobles donde el Sol sale, se detiene, se esconde nuevamente casi exactamente por donde salió y luego vuelve a salir para continuar su recorrido por el cielo; esto solo ocurre en algunos puntos de la superficie.
-Amaneceres dobles: movimiento aparente del Sol-
Por el mismo motivo, en el resto del planeta se observa que el Sol aparentemente se detenga en el cielo y realice un movimiento de giro. Esto se debe a que aproximadamente cuatro días antes del perihelio, la velocidad angular orbital de Mercurio iguala a su velocidad angular rotatoria, lo que hace que el movimiento aparente del Sol cese; justo en el perihelio, la velocidad angular orbital de Mercurio excede la velocidad angular rotatoria. De esta forma se explica este movimiento aparentemente retrógrado del Sol. Cuatro días después del perihelio, el Sol vuelve a tomar un movimiento aparentemente normal.
En el siglo XIX se detectó cierta anomalía en la órbita de Mercurio, consistente en la precesión o avance del perihelio.
En la imagen el efecto está muy exagerado para poderlo apreciar, pero en realidad es muy pequeño, sólo 43’’ de arco por siglo. Muy pequeño, pero detectable, y sin explicación según la física newtoniana, ni por perturbaciones del resto de planetas conocidos. Ello llevó a suponer a algunos astrónomos, especialmente al francés Le Verrier (a quien volveremos a encontrar cuando hablemos de Neptuno), la posible existencia de un desconocido planeta transmercuriano de órbita aún más interior, y al que bautizó como Vulcano. Se realizaron intensas búsquedas, pero al final se llegó a la conclusión de que Vulcano no existía.
La explicación del avance del perihelio de Mercurio tuvo que esperar hasta que Einstein formuló su teoría de la relatividad general. Efectivamente, Mercurio al estar tan cerca de la enorme masa del Sol, se ve afectado por efectos relativistas. A causa de la influencia gravitatoria del Sol, el tiempo en Mercurio transcurre un poco más despacio de lo que debería, y eso afecta a su órbita provocando la precesión del perihelio. Esto constituyó una prueba de la validez de la teoría de la relatividad, ya que los cálculos teóricos coincidían con la desviación de 43’’ por siglo de las observaciones. El resto de planetas también se ven afectados por el mismo fenómeno, pero en medida mucho más inapreciables, que en el caso de la Tierra sería de menos de 4 segundos de arco por siglo.
Mercurio es el planeta más pequeño del Sistema Solar y el más próximo al Sol (Plutón, como veremos en su momento, no se considera planeta). Aunque es uno de los cuerpos más brillantes del firmamento no aparece muy alto sobre el horizonte y sólo es posible contemplarlo poco antes de la salida del Sol o, durante poco tiempo, tras su puesta, de forma que nunca se aparta de su resplandor. Esto hace que sea de muy difícil observación, incluso el propio Copérnico, en su lecho de muerte, se lamentó de no haberlo visto nunca.
Por ello, al igual que nuestra Luna, su superficie está acribillada por multitud de cráteres de impacto producidos por los diversos objetos que, a lo largo de millones de años, han chocado contra él y que, por no haber erosión atmosférica, han permanecido casi intactos desde entonces.
El que el periodo orbital de Mercurio sea de 88 días, y el de rotación de 59, hace que haya una resonancia orbital de 2:3 (la Luna tiene una resonancia 1:1 con la Tierra), rotando tres veces cada dos años mercurianos. Estas cifras provocan el curioso efecto de que en Mercurio los cumpleaños son más frecuentes que los amaneceres. Y el aún más extraño fenómeno de los amaneceres dobles donde el Sol sale, se detiene, se esconde nuevamente casi exactamente por donde salió y luego vuelve a salir para continuar su recorrido por el cielo; esto solo ocurre en algunos puntos de la superficie.
En la imagen el efecto está muy exagerado para poderlo apreciar, pero en realidad es muy pequeño, sólo 43’’ de arco por siglo. Muy pequeño, pero detectable, y sin explicación según la física newtoniana, ni por perturbaciones del resto de planetas conocidos. Ello llevó a suponer a algunos astrónomos, especialmente al francés Le Verrier (a quien volveremos a encontrar cuando hablemos de Neptuno), la posible existencia de un desconocido planeta transmercuriano de órbita aún más interior, y al que bautizó como Vulcano. Se realizaron intensas búsquedas, pero al final se llegó a la conclusión de que Vulcano no existía.