?Por qu¨¦ existe la noche?

Preguntas que parecen demasiado simples, ingenuas o infantiles, como por qu¨¦ existe la noche, nos llevan muchas veces a respuestas complejas que encierran multitud de conceptos f¨ªsicos y derivadas curiosas. Que existan el d¨ªa y la noche deriva directamente de que la Tierra rota sobre su eje y no siempre ofrece la misma cara hacia el Sol. As¨ª que la pregunta sobre por qu¨¦ existe la noche se convierte en por qu¨¦ la Tierra rota sobre su eje y c¨®mo lo hace.

La explicaci¨®n se basa en f¨ªsica fundamental y, como tal, es extremadamente importante para comprender c¨®mo funciona el universo. No hablamos de f¨ªsica tan popular como la ley de gravitaci¨®n universal o la equivalencia entre masa y energ¨ªa E=mc?, pero s¨ª de la conservaci¨®n del momento angular, que es tan importante como esas ecuaciones. Ya hay muchas explicaciones sobre ello, solo dir¨¦ que en la formaci¨®n de sistemas planetarios la conservaci¨®n del momento angular obliga a los planetas a rotar.

Sigamos el camino hacia entender por qu¨¦ existe la noche, a?adiendo m¨¢s variables que afectan a esa rotaci¨®n. ?Todos los planetas rotan sobre su eje? Pues deber¨ªan hacerlo, si fuera solo por conservaci¨®n del momento angular desde su formaci¨®n, pero a los planetas les ocurren otras cosas que pueden parar la rotaci¨®n. De hecho, Venus se piensa que ha parado su rotaci¨®n e incluso la ha invertido: rota en sentido contrario al resto de planetas del sistema solar y al de su propia ¨®rbita alrededor del Sol. El resultado es que un a?o venusiano ¡ªel tiempo que tarda en dar una vuelta al Sol: unos 224 d¨ªas terrestres¡ª, dura algo menos que el d¨ªa venusiano ¡ª243 d¨ªas terrestres¡ª. Podemos concluir que el concepto de d¨ªa y noche no es el mismo en otros mundos; al menos, si consideramos la duraci¨®n de ambos que los terr¨ªcolas tenemos en mente.

Venus s¨ª tiene d¨ªa y noche, solo que duran un mont¨®n. ?Es posible que un planeta no tenga d¨ªa y noche en absoluto? Es decir, para ser m¨¢s precisos, ?es posible que en una zona de un planeta siempre sea de noche? La respuesta es s¨ª, y est¨¢ relacionado con otros conceptos f¨ªsicos. La rotaci¨®n no es la ¨²nica responsable de que haya d¨ªa y noche: si ma?ana la Tierra detuviese su rotaci¨®n, el d¨ªa y la noche no se acabar¨ªan en lados opuestos del planeta.

D¨ªas eternos en exoplanetas

Como la Tierra gira alrededor del Sol, si no rotara y siempre diera la cara hacia el mismo lado, al final en alg¨²n momento dejar¨ªa al Sol a un lado y finalmente por detr¨¢s del planeta. Traslad¨¦monos al c¨ªrculo central de un campo de f¨²tbol, e imaginen que el Sol fuera un bal¨®n que est¨¢ en el punto del saque de centro. Si un paseante se mueve por el borde del c¨ªrculo sin rotar en torno a su eje (es decir, siempre mirando al mismo fondo del campo, lo que implica que a veces nos mover¨ªamos de lado y a veces caminando hacia atr¨¢s), en la mitad ese camino, equivalente a la ¨®rbita de un planeta, perder¨ªa de vista el bal¨®n y eso ser¨ªa como la noche del planeta. Pero despu¨¦s de recorrer de nuevo medio c¨ªrculo, volver¨ªa a ver el punto central y eso ser¨ªa como si se hiciera de d¨ªa.

Para que siempre en una zona de un planeta sea de noche o de d¨ªa, en su viaje orbital alrededor de una estrella la rotaci¨®n del planeta sobre su propio eje y la ¨®rbita alrededor de la estrella deben estar sincronizadas. En nuestro ejemplo del campo de f¨²tbol, la persona movi¨¦ndose por el c¨ªrculo central deber¨ªa ir girando seg¨²n va andando, de manera adecuada para nunca ver el punto del centro ¡ªsiempre de noche¡ª o verlo siempre ¡ªd¨ªa eterno¡ª. Tal grado de sincron¨ªa parece mentira, pero es posible, y muy com¨²n en el universo: no por casualidad, por supuesto, sino por f¨ªsica: la propia Luna est¨¢ sincronizada con la Tierra, en el sentido de que rota sobre su eje m¨¢s o menos con el mismo periodo que gira alrededor de la Tierra. Existe, por tanto, una cara oculta de la Luna que nunca vemos y nunca nos ve. Si la Tierra fuera su estrella y la Luna su planeta, la Luna tendr¨ªa una noche eterna en una parte de su superficie.

?Existen planetas sincronizados con su estrella, de manera parecida a lo que le pasa a la Luna con la Tierra? La respuesta es s¨ª. Cre¨ªamos que eso era posible dada nuestra experiencia selenita, y ahora conocemos planetas rocosos como la Tierra en los que su rotaci¨®n y su ¨®rbita se han acoplado, se les llama planetas con acoplamientos de marea ¡ªel nombre proviene de que es lo mismo que provoca las mareas en la Tierra¡ª. Obviamente, este acoplamiento tiene un efecto dram¨¢tico en las probabilidades de existencia de vida. Puede ser el caso del planeta LHS3844b, bautizado como Kua¡¯kua (colibr¨ª, en una lengua ind¨ªgena centroamericano): es el primer planeta descubierto en torno a la estrella LHS3844, que es una estrella unos 3000 grados m¨¢s fr¨ªa que el Sol, lo que la hace m¨¢s roja, as¨ª que all¨ª no son muy luminosos los d¨ªas.

?Hay alguna manera m¨¢s de quedarse sin noche ¡ªo sin d¨ªa¡ª por largos periodos de tiempo? Pues s¨ª: la duraci¨®n de la noche depende tambi¨¦n de c¨®mo se orienta el eje de rotaci¨®n con el de la ¨®rbita alrededor de la estrella. En la propia Tierra, el eje de rotaci¨®n no es perpendicular al plano por donde se mueve el planeta alrededor del Sol, que se llama plano de la ecl¨ªptica y es com¨²n a todos los planetas, aproximadamente. Como si fuera una peonza ligeramente tumbada, existe un ¨¢ngulo de 23 grados entre el eje y la ecl¨ªptica. Ese ¨¢ngulo de la ecl¨ªptica, adem¨¢s de provocar las estaciones en algunas zonas del globo, hace que la noche sea muy larga o inexistente durante meses en las zonas polares.

Noches de 42 a?os en Urano

Cada planeta tiene su ¨¢ngulo ecl¨ªptico, depende de su proceso de formaci¨®n y seguramente de eventos muy espec¨ªficos. ?Podr¨ªa ser que ese ¨¢ngulo fuera tan grande que la rotaci¨®n del planeta no diera lugar a que exista la noche y el d¨ªa? Pues tambi¨¦n Urano, sin ir m¨¢s lejos, rota alrededor de un eje que forma casi 90 grados con la ecl¨ªptica. Es como si nuestro paseante del campo de f¨²tbol siempre se moviese alrededor del punto central mirando hacia un fondo, pero haciendo piruetas laterales, de modo que girase alrededor de su ombligo. El resultado para ese planeta de nuestro sistema solar es que hay un punto en la superficie de Urano que tiene 42 a?os de noche y 42 a?os de d¨ªa, a lo largo de su a?o, que equivale a 84 a?os terrestres.

?Hay alguna otra forma de que siempre sea de noche en todo un planeta entero? De nuevo, pues s¨ª: que no tenga estrella y sea un planeta errante. Ya hablamos sobre estos lobos solitarios, as¨ª que cerramos el art¨ªculo de hoy aqu¨ª. Concluimos antes, eso s¨ª, diciendo que algo tan cotidiano para nosotros como es el d¨ªa y la noche no tendr¨ªa por qu¨¦ existir. Aunque seguramente no existir¨ªamos como existimos sin esas noches y esos d¨ªas, lo que podr¨ªa llevar a decir que tampoco ser¨ªamos como somos sin esa conservaci¨®n del momento angular, esa ley de gravitaci¨®n universal ni esas fuerzas de marea (y otros efectos que no hemos detallado), esa f¨ªsica que en ¨²ltima instancia explica el porqu¨¦ del universo.

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, y Eva Villaver, Directora de la Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Espa?ola, y profesora de Investigaci¨®n del Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias.

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