E2 Movimiento Celeste y Mecanica Orbital

Tópico

La gravitación universal de Newton, junto con las leyes de Kepler, describe el movimiento de los planetas, de los satélites, de los cometas y de las estrellas binarias. La fuerza gravitacional que se ejerce entre dos cuerpos crece con el producto de las masas de ambos cuerpos, y decrece muy rápidamente, con el cuadrado de la distancia que los separa, a medida que esos dos cuerpos se alejan entre sí.

La primera ley de Kepler establece que las órbitas de estos cuerpos son elípticas; la segunda ley establece que el cuerpo en órbita barre áreas iguales en tiempos iguales, lo que equivale a decir que su velocidad aumenta cuando ese cuerpo se acerca al cuerpo central y disminuye cuando se aleja de él, conservando de ese modo su propio momento angular a lo largo de toda la órbita.

La tercera ley de Kepler liga, a su vez, el periodo orbital al tamaño de la propia órbita: cuanto mayor es el semieje mayor de esa órbita, más crece el periodo orbital; y cuanto mayor es la masa del cuerpo central, para una misma órbita, más se acorta ese mismo periodo.

La velocidad orbital circular es la velocidad que equilibra exactamente la fuerza centrípeta con la atracción gravitacional del cuerpo central, y esa velocidad decrece a medida que la órbita considerada es más amplia.

La velocidad de escape es, en cambio, la velocidad umbral mínima que le permite a un cuerpo abandonar por completo el campo gravitacional del cuerpo central: por debajo de ese umbral el cuerpo queda ligado a su órbita, y por encima de ese mismo umbral el cuerpo escapa definitivamente.

La energía orbital total negativa señala, precisamente, ese estado ligado del que se habla: mientras esa energía se mantenga negativa, el cuerpo permanece en órbita alrededor del cuerpo central; pero si esa energía llegara a anularse o a volverse positiva, el cuerpo escaparía siguiendo una trayectoria abierta en vez de una órbita cerrada. Así, desde la gravitación universal con la que arranca este documento hasta esa energía orbital que decide entre quedar ligado o escapar con la que termina, pasando por las tres leyes de Kepler, la velocidad orbital circular y la velocidad de escape, el movimiento celeste y la mecánica orbital hacen que el destino de cualquier cuerpo en el espacio permanecer en órbita o abandonarla para siempre quede escrito por completo en el signo de su propia energía.

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