“Gazte-galderak” egitasmoak DBHko ikasleen zalantzak, galderak eta zientzia ikusminari erantzutea du helburu. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedrak eta The Conversation plataformaren ekimena da eta zientzialari adituen dibulgazio-artikuluen bidez ematen diote erantzuna gazteen jakin-minari.
Bergarako Aranzadi Ikastolako 3. DBHko ikasleen galdera: Zergatik mugitzen dira planetak?
Planetak irauteko mugitzen dira: izar baten inguruan orbitatuko ez balute, izarrak irentsi egingo lituzke. Hala ere, ez da batere erraza hori egitea, oso abiadura zehatzean mugitu behar baitira, ikusiko dugun legez.
Gakoa inertzia da
Gorputz orok inertzia bat dauka, hau da, joera du bere abiadura ez aldatzeko, ez zenbatekoan ez norabidean. Hortaz, inongo indarrik ezartzen ez bazaio, gorputz horrek geldi jarraituko du hasieran geldi bazegoen, eta, mugitzen ari bazen, lerro zuzenean mugitzen jarraituko du, eta abiadura berean.
Adibidez, kotxean azeleratzean, badirudi gorputza pixka bat atzera joaten zaigula, bere joera delako lehendik zeukan abiadura txikiagoan jarraitzea. Aldiz, frenatzen dugunean, badirudi aurrerantz makurtzen garela, gure inertziak bultzatzen gaituelako lehen geneukan abiadura handiago horretan jarraitzera.
Alabaina, objektu bati ezartzen bazaio indar bat, perpendikularra dena objektuaren abiaduraren norabidearekiko, beste gauza bat gertatuko da: norabidea kurbatu egingo zaio. Horixe gertatzen da baloi bat altura batetik eta guztiz horizontalki jaurtitzen badugu: grabitatearen indarrak (perpendikularrean aplikatzen baitzaio pilotaren hasierako norabideari) haren ibilbidea aldatuko du, beherantz kurbatuz eta, lehenago edo geroago, baloia lurrera erortzera behartuz.
Kanpoko inongo indarrik ezartzen ez bazaio, gorputz bat lerro zuzenean eta abiadura konstantean mugituko da. Alabaina, indar perpendikular bat ezartzen bazaio, adibidez grabitatea, gorputz horren ibilbidea kurbatu egingo da grabitatea sortzen duen objekturantz. Wisconsin-Madisoneko Unibertsitatea
Gorputz batek indar perpendikular hori luzaroan jasaten badu eta bidean oztoporik aurkitzen ez badu, gerta liteke ibilbidea zirkulu batean ixtea. Imajinatu harri bat soka batetik lotuta duzula eta zeure buruaren gainetik bueltaka jartzen duzula: sokaren tentsioa uneoro perpendikularra denez abiadurarekiko, harriaren ibilbidea zirkunferentzia perfektu bat izango da.
Gorputz batek uneoro jasaten badu indar bat (gezi urdina) perpendikularra dena bere abiadurarekiko (gezi berdea), eta indarra eta abiadura aldatzen ez badira, gorputzaren ibilbidea zirkunferentzia bat izango da. Animalia Life
Oreka ia ezinezkoa
Planeta batek izar baten inguruan orbita zirkularra egin dezan, oreka jakin bat gertatu behar da: gorputz hori orbitaren erdigunera erakartzen duen indarra (grabitatea) berdina izan behar da orbita horretatik uxatzen duen indarrarekin (indar zentrifugoa).
Lehenengoa —grabitatea— sortzen da gorputz biek (izarrak eta planetak) badaukatelako masarik, eta bigarrena —indar zentrifugoa— planetaren inertziagatik sortzen da. Bi indarren arteko oreka abiadura jakin batekin lortzen da. Hori formula honen bidez adierazten da: v2 = G·M/d. Bitxia bada ere, ez dago planetaren masaren menpe, ezpada izarraren masaren (M), izarraren eta planetaren arteko distantziaren (d) eta grabitazio unibertsalaren konstantearen (G) menpe.
Planetaren abiadura handiagoa bada oreka-abiadura baino (hau da, grabitatea eta indar zentrifugoa berdinak diren abiadura berezi hori baino), orduan planeta orbita horretatik irtengo da, izarretik urrunduz eta urrunduz; ziur aski, planeta alderraia bihurtuko du azkenean. Aitzitik, haren abiadura txikiagoa bada oreka-abiadura baino, orbitaren erdigunerantz jausiko da. Orduan, seguruenik, izar horrek irentsi egingo du.
Baina… eta Keplerren legeak?
Pentsa liteke planeta baten abiaduraren eta distantziaren balio inbariante hauek bateraezinak direla Keplerren legeekin, baina ez da hala.
Gogora ditzagun legeok labur-labur:
- Planeta guztiak Eguzkiaren inguruan mugitzen dira, ibilbide eliptikoa (ez zirkularra) eginez.
- Planeta bat Eguzkiarekin lotzen duen lerro zuzenak azalera berdina estaltzen du denbora tarte berdinetan (beraz, abiadura ez da konstantea).
- Planetak orbita osatzeko behar duen periodoaren karratua proportzionala da Eguzkirako batez besteko distantziaren kuboarekiko.
Orbitak ez dira zirkularrak Eguzki sistemako planetak ez daudelako bakarrik. Gure auzune kosmikoko munduen arteko grabitatearen ondorioz, planetek pixka bat aldatzen dute Eguzkiarekiko distantzia beren bidaian barrena, orbita eliptikoa sortuz.
Distantzia aldaketa hori dela eta, planetek abiadura egokitu behar dute periastroan dauden (hau da, izarretik gertuen dagoen puntuan) ala apoastroan dauden (hau da, izarretik urrunen dagoen puntuan). Eta Keplerren hirugarren legeak orbita eliptiko batera egokitzen du v2 = G·M/d formulak adierazten duen baldintza.
Abiaduraren jatorria
Gurea bezalako planeta sistema batean gorputz ia guztiek (izarrek, planetek, ilargiek, asteroideek, kometek…) jatorri bera dute: molekula laino baten grabitazio kolapsoa.
Laino hauen alderdi batzuetan material gehiago biltzen da. Bestela esanda: “pinporta” batzuk sortzen dira, baina tamaina astronomikokoak. Gertaera kosmikoren batek, adibidez gertuko supernoba baten leherketak, pinporta horietako batzuk elkarrengana hurbiltzen baditu, masa metaketa horrek sortutako grabitateak bere inguruko materiala erakarriko du eta are gehiago haziko da.
Horrela, lainoa trinkotzen hasiko da alderdi txiki batean. Bertan, handik milioika urteetara, izar bat sortuko da bere planetekin.
Bere baitara amiltzen den bitartean, lainoak bere errotazioa azeleratzen du, biraka dabilen irristatzaile batek besoak biltzen dituenean bezala. Errotazio abiadura behar bezain handia denean, indar zentrifugoak zeregin garrantzitsua betetzen du berriz. Indar zentrifugoa da kurba batean edo zaldiko-maldikoetan gabiltzanean kanporantz sakatzen gaituena, eta masa esferiko bat disko lau bihurtzen duena errotazioan biraka ari denean.
Izar bat eratzen ari denean, bere inguruan materialezko disko bat dabil jiraka, eta disko horretan sortuko dira planetak. Milioika eta milioika urte igaroko dira, eta prozesu asko gertatuko dira (partikulen akrezioa, gorputzen fusioa, inpaktuak…), harik eta Lurra edo Jupiterren moduko planeta bat sortu arte. Prozesuan, gorputzen abiadura aldatuz joango da. Eguzkirainoko distantziarako egokia den abiadura lortzen dutenek baino ez dute iraungo, guk geure buruari galde diezaiogun: zergatik mugitzen dira planetak?
Egileaz:
Itziar Garate Lopez EHUko Fisika Aplikatua Saileko irakaslea da eta Zientzia Planetarioen Taldeko kidea.
Artikulu hau The Conversation plataformako Júnior atalean irakur daiteke gaztelaniaz: ¿Por qué se mueven los planetas? 12-16 urte bitarteko ikaslea bazara eta zientziaren inguruko galderarik izanez gero, bidali helbide honetara: tcesjunior@theconversation.com