¿Por qué es tan difícil mostrar el Sol, la Tierra y la Luna en un diagrama?
Esto significa que si conocemos la distancia de la Tierra al Sol, podemos calcular la velocidad de la Tierra que le dará una órbita circular. (De acuerdo, la órbita de la Tierra no es un círculo perfecto, pero se aproxima lo suficiente para nuestros propósitos aquí).
Pero, ¿y la Luna? Existe una interacción gravitatoria entre la Luna y la Tierra, pero también entre la Luna y el Sol. ¿Cuál es más fuerte?
Calculemos la aceleración que tendría la Luna si solamente interactuara con el Sol. Para la distancia, podemos utilizar la distancia entre la Tierra y el Sol, que es esencialmente la misma. (¿No has prestado atención?) Utilizando los valores conocidos, obtengo una aceleración debida al sol con un valor de 5.9 milímetros por segundo al cuadrado.
Ahora imaginemos que la Luna solo interactúa con la Tierra. Recalculando, obtengo una aceleración de la luna de 2.7 milímetros por segundo al cuadrado. Así que cuando la luna interactúa tanto con la Tierra como con el sol, la interacción solar es más fuerte. Por supuesto, el movimiento de la Luna depende de la suma de estas fuerzas. Observa este diagrama de la Luna en lados opuestos de la Tierra:
Ilustración: Rhett Allain
En el lado más alejado de la Tierra, la fuerza gravitatoria tanto de la Tierra como del Sol están en la misma dirección. Esta fuerza neta hará que la Luna se mueva en una trayectoria circular alrededor del Sol. En el lado soleado de la Tierra, las fuerzas están en direcciones opuestas. Sin embargo, la fuerza solar es mayor, por lo que la fuerza neta sigue siendo hacia el sol. Así que la Luna se mueve en una trayectoria circular cuyo centro es el Sol.
Unas extrañas rocas de Colorado, en Estados Unidos, apoyan la idea de que hace unos 700 millones de años nuestro planeta estaba cubierto desde los polos hasta el ecuador por gruesas capas de hielo.
Bien, volvamos a ese diagrama erróneo (pero común) que muestra la trayectoria de la Luna mientras orbita alrededor del Sol. Observa que en algunos puntos la Luna se curva hacia el Sol y en otros se curva alejándose. Pues bien, para curvarse alejándose del Sol, la fuerza neta también tendría que alejarse del Sol. ¿Adivina qué? Acabo de demostrar que eso nunca sucede. Como la interacción gravitatoria entre el Sol y la Luna es mayor que entre la Luna y la Tierra, la fuerza neta siempre apunta hacia el Sol. Eso significa que la Luna siempre se está moviendo en algún tipo de trayectoria que siempre se curva hacia el Sol.
¿Es eso cierto? Sí. Mira, puedo probarlo. Aquí hay un gráfico de las trayectorias de la Tierra y la Luna mientras orbitan alrededor del Sol en el transcurso de medio mes. La curva azul es la trayectoria de la Tierra yendo de izquierda a derecha, y la roja representa a la Luna.