Dinámica del sistema solar y efectos de marea

f704 J-M Souriau: Sobre la dinámica del sistema solar (p3)
...La superficie del sol es elevada: por lo tanto hay efectos de marea, por lo tanto procesos disipativos, cuyo resultado es el desgaste de las órbitas, el hecho de que las trayectorias de los planetas, incluso perfectamente circularizadas (por efecto de marea), puedan ser espirales, que tenderían a hacerlos converger hacia el sol y fundirse con él, aunque el tiempo característico de este fenómeno es considerable (no cuantificado hasta la fecha).

...Por otro lado me parece que existen conjuntos que obedecen a la ley dorada y que ya no intercambian energía con el astro alrededor del cual giran. Son la cinta de asteroides y los anillos de los grandes planetas (Saturno, Urano, esencialmente). Estos anillos no crean efectos de marea en el astro central (por otro lado los anillos de Saturno son indirectamente influenciados por el planeta a través de la acción ejercida sobre ellos por ciertos satélites). Los elementos de los anillos de Saturno son bloques de hielo, dotados de "movimientos propios", unos respecto a otros, casi nulos. Si estos movimientos propios fueran importantes no podrían efectuarse solamente en dos dimensiones. El anillo de Saturno sería por lo tanto grueso. Además las colisiones entre bloques nos arrojarían cometas, lo que haría inhabitable la Tierra.

Nota catastrofista.

...No se conoce exactamente el tamaño de los bloques de hielo que componen los anillos, pero algunos podrían tener veinte kilómetros. Un bloque de esa magnitud, equivalente a una montaña, cayendo en la atmósfera terrestre a decenas de kilómetros por segundo crearía una onda de choque que daría la vuelta a la Tierra, mucho antes de que el bloque hubiera comenzado a derretirse.

Fig.11: Penetración de un cometa en la atmósfera terrestre.

...Al impactar contra la superficie terrestre explota en fragmentos. Millones de toneladas de tierra o roca también se transforman en fina polvo. La onda de choque incidente se refleja. Deja detrás de sí una burbuja de aire caliente a alta temperatura. La onda de choque incidente se propaga lateralmente, de manera centrífuga, destruyendo todo a su paso. Pero lo importante es "el efecto de retraso". Este aire caliente, más ligero, subirá, llevándose millones de toneladas de polvo de tamaño microscópico, que podrían permanecer uno o dos años en la estratosfera (simplemente porque su velocidad de caída es muy baja). Esta capa pulverulenta actuará como pantalla contra la radiación solar.

Fig.12: Noche cometaria.

...Dispersa primero en longitud, luego en latitud, debido a la disminución de temperatura y al cese de la fotosíntesis, esta pantalla causará la muerte de una gran proporción de seres vivos, ya sean animales o vegetales.

...Nuestro planeta y el objeto de impacto cometario, más o menos importante. Al comienzo del siglo fue una cometa la que cayó en Siberia, en la Tounguska. Testimonios: brillo, ruido de trueno. En el lugar: no había desechos exóticos. Pero los árboles habían sido derribados, como esto:

Fig.13 (p019): Los árboles, en el lugar de la Tounguska. .

...El hecho de que los árboles permanecieran de pie en el centro es típico del impacto, no de un objeto, sino de la acción sobre el suelo de una onda de choque precedida por un objeto ya descompuesto en miles de fragmentos.

...Un fenómeno similar ocurrió en Hiroshima, donde lo que causó daños en el suelo no fueron fragmentos, sino una onda de choque. Así, un edificio situado justo en el punto de impacto, que recibió la onda verticalmente, permaneció de pie, mientras que los edificios inmediatamente cercanos fueron derribados.

...En el lugar de la Tounguska, los abetos situados justo en el punto de impacto, si hubieran permanecido de pie, habrían sido completamente "desnudados" al pasar.

...Cuando se habla de cometa, a veces se menciona la palabra "nieve sucia". De hecho, no hay razón para pensar que esa agua congelada, cristalizada, haya podido formar hielo duro, como sería el caso si estuviera sometida a fuerzas de presión. En una cometa, objeto de pequeño tamaño, las fuerzas cohesivas, gravitacionales, son muy débiles. Así, lo que ocurriría en la Tierra podría ser... una bola de nieve, del tamaño de una montaña, con una velocidad de caída de varios decenas de kilómetros por segundo. Esto no impediría que se formara una onda de choque muy intensa, equivalente a un fuerte calentamiento del aire, en la fase incidente y especialmente después de la reflexión, cuando toda la energía cinética se transforma en calor. El objeto en sí mismo no tiene consistencia, pero lo perjudicial es su energía, equivalente a una sobrepresión y un choque térmico. Al atacar la atmósfera densa crea su onda de choque. Si el impacto con el aire es bastante intenso, el contacto de la cometa con la atmósfera es equivalente a una explosión. Después de los daños causados en la Tounguska por esta onda de choque, lo que siguió podría compararse con una lluvia de granizo.

Fin de esta nota catastrofista.

Los anillos de Saturno nos parecen ser el ejemplo de sub-sistemas "totalmente relajados".

...Por otro lado, el sub-sistema Neptuno-Plutón, muy resonante (relación de periodos muy cercana a 3/2), es una estructura disipativa.

...El sistema solar, por lo tanto, es un sistema compuesto, con subconjuntos "relajados" y otros no. Los sub-sistemas resonantes tienen entonces su propia estabilidad, comparable a la de los remolinos de Bénard o a las calles de von Kármán.

...Personalmente, creo que el sistema solar presentaría una tendencia general hacia un estado de relajación máxima, donde todos los elementos obedecerían a leyes doradas, globales (planetas) o locales (satélites de Saturno y de Júpiter). Y Souriau añade que esta conjetura requeriría ser confirmada por simulaciones numéricas, que vamos a emprender.

Aquí interviene una idea de mi esposa Claire, que desde hace mucho tiempo se interesa por el problema del sistema solar, y que dice:

• Si encontramos en el sistema solar subconjuntos relajados, que obedecen a una ley dorada y otros resonantes, comparables a sub-sistemas disipativos, es porque se produjo una perturbación de origen desconocido, de lo contrario el sistema solar estaría en un estado casi relajado donde no habría tantas anomalías, tales como:

• La presencia de la Tierra en una órbita "menos no resonante"

• La existencia de una cinta de asteroides entre Marte y Júpiter

• La excentricidad relativamente importante de la órbita de Mercurio.

• La casi ausencia de anillos alrededor de Júpiter, mientras que Saturno y Urano sí los tienen.

• La existencia de un núcleo metálico en la Tierra y de una fuerte actividad tectónica.

• Las inclinaciones de la órbita de Plutón (18°) y del eje de rotación de Urano (cercano a 90°).

• Los grandes desvíos de algunos satélites de Saturno y de Júpiter respecto a una ley dorada.

...El sistema solar podría haber conocido, anteriormente, una situación más "tranquila", que fue perturbada por un evento importante. Más precisamente, Claire piensa que la perturbación ocurrió en el joven sistema solar, en formación, cuando las estrellas estaban "en proceso de tranquilización" (tendencia a la circularización de sus órbitas, creación del plano de la eclíptica) y que algunos elementos conservaron las huellas locales del fenómeno (las anomalías).

...Hace unos años una cometa, la de Schumaker-Lévy, impactó contra Júpiter. Hecho importante, antes del impacto, grabado por un satélite (se había producido en el lado oculto del astro...