Curiosidades sobre los astros, propuestas de observaciones sencillas, aspectos cotidianos pero poco conocidos, todo ello con un enfoque didáctico.

martes, 26 de marzo de 2019

Viajando por los satélites (1)

Una vez analizados los cielos de los diferentes planetas del Sistema Solar en varios artículos de este blog, voy a intentar elucubrar cómo se verían los astros desde algunos de sus satélites.

Muy posiblemente dentro de un tiempo (mucho tiempo) se organizarán viajes turísticos por el Sistema Solar. Nuevos sistemas de propulsión permitirán organizar nuestras vacaciones por los distintos astros.

Si estás pensando en planificar  un viaje de esos y no te quieres limitar a las rutas clásicas te voy a dar alguna idea. 
Aunque bien pensado, si alguna vez se hace turismo por el Sistema Solar, los diferentes destinos estarán situados mayoritariamente en los satélites, ya que excepto Mercurio y Marte, no podríamos pasear por ningún otro planeta. Con superficie gaseosa o en el caso de Venus con temperaturas abrasadoras, sería imposible permanecer allí. En este sentido, solucionados los problemas de la radiación y del frío, los satélites con su superficie sólida serán mucho más acogedores.

El número y la variedad de destinos es grande. Hoy se conocen casi 200 satélites en el sistema solar, concretamente 185 moviéndose alrededor de los 8 planetas, y 11 de varios astros del cinturón de Kuiper, incluído Plutón, siendo Júpiter el que más tiene con 79, aunque no es definitivo porque se siguen descubriendo más.
En esta imagen tomada por la sonda Cassini aparecen 5 satélites de Saturno.
Créditos: NASA-
Gordan Ugarkovic

En general los cielos de los satélites son más llamativos que los de los planetas, al menos porque si espectacular puede ser la visión de un satélite desde el planeta, mucho más lo será el planeta visto desde el satélite, por ser mucho más grande, y destacará claramente en el cielo, donde en algunos casos se ven enormes ocupando una gran zona que apenas abarcaría nuestra mirada. Desde luego, será el fondo de la mayoría de los selfies.

Montaje en el que aparece Júpiter y el Sol (a la izquierda de la imagen) vistos desde Ganímedes, el mayor satélite del Sistema Solar.
Por ejemplo si estuviésemos en Ganímedes, el mayor de los satélites de Júpiter, y de todo el Sistema Solar, veríamos su planeta de un tamaño de 7 grados (14 veces más grande que como vemos la Luna desde aquí) y el Sol (circulito amarillo a la izquierda) de solo una décima de grado (la quinta parte que desde aquí)

Como solo el satélite de Saturno Titán tiene atmósfera apreciable, desde todos los demás se verían las estrellas también de día, y la forma de las constelaciones no cambia respecto a las que vemos desde la Tierra, porque las distancias a las estrellas son muchísimo mayores que la distancia de aquí a cualquier astro del Sistema Solar. Sí cambiaría la posición de los polos celestes, según la inclinación del eje en cada caso.

Para empezar, veamos una comparación de los tamaños relativos con que se ve cada planeta, desde su satélite más próximo, las imágenes más espectaculares:
Ordenados por tamaños, las 9 visiones más grandes de los planetas desde algunos de sus satélites. Los casos más espectaculares, comparados con la visión de la Tierra desde la Luna

Hay 8 satélites desde donde el planeta se ve ocupando más de 50º, 13 más de 45º , pero todos ellos son de pequeño tamaño y poco significativos. Por ello probablemente no serían paradas de nuestro viaje cósmico y no podríamos ver esas imágenes tan enormes de los planetas.

En este otro gráfico se ve el planeta en su tamaño aparente desde los satélites más destacados en cada caso (en casi todos ellos se han tomado los dos satélites más grandes de cada planeta).
Tamaño del planeta visto desde los satélites más grandes.
No se ha incluido Deimos, el segundo satélite de Marte porque no es interesante estando tan cerca Fobos. Por el contrario sí se ha tenido en cuenta el satélite de Saturno Jápeto, desde donde los anillos se ven mejor que desde otros y es casi del mismo tamaño que el segundo, Rea.
Hay algunas circunstancias comunes al cielo de la mayoría de los satélites: Al tener rotación capturada como la Luna, su planeta permanece casi fijo siempre en la misma zona del cielo, cambia de fase pero apenas se mueve, u oscila con un movimiento de vaivén en torno a un punto, como se detalla en el anexo, y cada fase se corresponde con un momento concreto del día o la noche del satélite.

Sería impresionante tener al enorme planeta casi fijo en el cielo u oscilando en una determinada zona en algunos casos, y desde algunos lugares pegado al horizonte continuamente como un elemento más del paisaje, pudiendo estimar la hora de noche viendo su fase como si fuera un reloj. Además serviría para orientarnos, o para conocer el lugar del satélite en que estamos.
Pero si estamos en la cara oculta del satélite no veremos nunca al planeta, y el cielo será mucho más aburrido, aunque aún en esa zona pero cerca ya de la cara visible tendríamos un bonito espectáculo: Cada periodo de traslación, surgiría el planeta por el horizonte para enseguida retroceder y volver a ocultarse.

Seguramente se construirían hoteles en esta zona, pero si quieres un lugar concreto, por ejemplo vete al satélite de Saturno Jápeto y busca alojamiento por aquí: en la latitud 42 S y longitud  25 W. Elige bien la fecha porque el espectáculo dura apenas 10 días y se repite solo cada 2 meses y medio, y observa el horizonte SW
Desde Jápeto. Imágenes a intervalos de 2 días terrestres

Por supuesto, si quieres ver al planeta salir completamente tienes que viajar un poco hacia el interior de la cara visible de Jápeto,  allí se verá durante más tiempo pero quizás no sea tan impresionante, como surgiendo y asomándose ligeramente por el horizonte.
No solo las fases del planeta, también las de los otros grandes satélites (en los pequeños no se apreciaría) sería un bonito espectáculo con muchos actores cada uno con diferente aspecto.

Desde cualquier satélite se verá al planeta cómo cambia de fase. La duración de este ciclo de fases es la misma que la de la lunación del satélite desde el planeta (aproximadamente el periodo de traslación del satélite) porque desde el satélite se ve al planeta exactamente con la fase contraria a la suya vista desde el planeta, lo mismo que cualquier par de satélites, visto uno desde otro.
La mecánica de fases de uno de los satélites desde otro de ellos es muy peculiar y en general tanto la duración del ciclo completo como de cada una de las 4 fases suele ser variable, como se explica en el anexo.


Concretando el cielo de algunos satélites, el de la Luna ya fue examinado en un post anterior, así que, como Mercurio y Venus no tienen ninguno, habrá que viajar hacia el exterior del Sistema Solar y empezar por los de Marte.

Lógicamente no voy a analizar todos los satélites, y solo hablaré de los más significativos;

Satélites de Marte
Desde Fobos, el más grande de los dos que posee el planeta rojo.
La imagen de Marte se verá impresionante: A solo unos 6000 kilómetros de su superficie, aparecerá con un tamaño de casi 40º, y se distinguirán detalles en su superficie. No estará totalmente quieto en el cielo, sino que oscila en sentido Norte-Sur 53º

La traslación de Fobos dura solo 7 horas y 39 minutos. Bastante menos que la rotación marciana (24h 40m). Por ello desde Fobos parecerá que Marte rota en sentido contrario. Es decir, se irá viendo una zona de la superficie marciana cada vez más oriental.

Marte impresionante, en fase llena desde Fobos. Si estamos mirando al Sur la fase indica que es medianoche. Pero si lo vemos sobre el horizonte Este es el principio de la noche.

También llamaría la atención un punto de brillo variable que puede llegar a la magnitud -5 y es Deimos, el otro satélite de Marte.

El cielo de Deimos, no tiene un excesivo interés una vez conocido el de Fobos. Aunque Marte desde allí se verá con un tamaño de 18º que puede parecer mucho, comparado con la visión desde Fobos resulta bastante más pequeño, pero eso si, destacará (también desde la cara visible desde Marte) un astro de muy brillante, magnitud -7 que con un tamaño de 3 minutos de arco (la décima parte que la Luna) que se mueve muy rápido cerca del planeta y a su alrededor. Efectivamente, es Fobos.

Satélites de Júpiter:
El cielo de los satélites de Júpiter tiene que ser también muy especial. La visión del gigante gaseoso desde tan cerca permitiría distinguir a simple vista los detalles de su atmósfera.

Desde el satélite Io, Júpiter aparece rotando sobre el fondo estrellado, cambiando de fase pero prácticamente inmóvil, colgado del horizonte.

Además, desde cada uno de los 4 grandes satélites (llamados "galileanos" por su descubridor y que por orden de cercanía al planeta son Io, Europa, Ganímedes y Calisto), se verían los otros 3 de un tamaño, brillo y fase variable. Tamaño entre 4´y 50´ (nosotros vemos la Luna con 30´). 4´ocupa Europa desde Calisto en la situación más lejana, o 50´ Io desde Europa, con lo que se verá  casi el doble de grande que como nosotros vemos la Luna.  Según cada configuración concreta los tamaños aparentes son muy diferentes.
En este montaje desde la superficie helada de Europa, aparece el satélite Io situado junto a Júpiter , y sobre él, el lejano Calisto, al que apenas se le puede apreciar la fase, que es igual a la de los otros dos astros. Esta imagen está bastante más ampliada que la anterior.
De tamaño similar a nuestra luna, sin embargo estos satélites no brillan tanto como ésta porque al estar mucho más lejos del Sol reciben menos luz. Vistos unos desde otros alcanzan unas magnitudes máximas en torno a -7, mientras que la Luna llena llega a -12. Por ejemplo, desde Europa: Io llega a verse hasta una magnitud -8, Ganímedes -7.5, Calisto -7.25. o Ganímedes desde Io hasta -6.7


Debido a las extraordinarias resonancias 1:2:4 de los periodos de Io, Europa y Ganímedes, sus posiciones relativas se repiten periódicamente, y dados 2 de ellos el periodo de fases de uno visto desde el otro es prácticamente igual al periodo de traslación del más exterior: Como Ganímedes tiene un periodo de traslación de 7.3 días, desde allí, Io y  Europa tienen un periodo de fases de 7.3 días y lo mismo Ganímedes desde Io o desde Europa.
Como se verá en el anexo, esto no ocurre en otros casos.

Posiciones sucesivas de Io, Europa y Ganímedes, para analizar sus fases
Las posiciones iniciales corresponden a la situación real. Los 16 pasos (de 1 a 17) representan los 7.3 días del periodo de Ganímedes, durante los cuales Europa da 2 vueltas e Io 4.
Analizando las fases de Europa desde Ganímedes, en 1 fase Llena, en 4 cuarto menguante, en 9 nueva, en 14 c. creciente y en 17 se completa el ciclo con llena
Io desde Europa, en 1 llena, entre 4 y 5 c. menguante, en 9 nueva, entre 13 y 14 c. creciente y en 17 llena
Como las fases de Ganímedes desde otro satélite son las contrarias, los periodos duran lo mismo
Io desde Europa: en 1 nueva, entre 2 y 3 c. creciente, en 5 llena, entre 7 y 8 c. menguante y en 9 se completa el ciclo con la fase nueva. esos 8 intervalos corresponden al periodo de traslación de Europa.

Aparte de los 4 satélites galileanos, todos los demás son mucho más pequeños, pero si queremos perdernos por alguno de ellos yo elegiría a los que les confinan por dentro y por fuera: Tebe, desde donde habría buenas vistas de los 4 grandes y que llega a acercarse a IO a solo 200000 kilómetros, y en ese momento desde el límite entre las zonas visible y oculta se vería pegado al horizonte (por ejemplo Este) de un tamaño de un grado, el doble con el que vemos la Luna, y en la zona contraria  al gigante Júpiter ocupando 35º aunque oculto en parte bajo el horizonte Oeste.

Desde Tebe, en la mayor aproximación de Io se vería de 1º, el doble de grande de lo que vemos la Luna. Al lado opuesto del enorme Júpiter, en la imagen apenas se aprecia porque al ser una panorámica la escala es pequeña.
Después de los 4 grandes hay una enorme distancia hasta el siguiente, un largo viaje 4 veces más lejos de Júpiter que el último de ellos, Calisto, nos llevaría al pequeño Temisto, de solo 8 kilómetros, desde donde Júpiter solo ocuparía un grado y los anteriores satélites se verían apenas como puntos luminosos pero podrían observarse sus movimientos alrededor del planeta y sus sorprendentes resonancias, que se moverían dentro de un espacio de solo 30º.
Júpiter y los cuatro satélites galileanos vistos desde Temisto

Satélites de Saturno.
El sistema de satélites de Saturno es el más interesante por algunos curiosos fenómenos que se producen entre ellos.

Se suele elucubrar con lo impresionante que debería verse el planeta anillado, de cerca, desde alguno de sus satélites. Incluso se puede encontrar representaciones de estas imágenes, sobre todo desde Titán, como máximo y más famoso representante.
Sin embargo lo más probable es que este enorme satélite (mayor que Mercurio) nunca entre en los circuitos turísticos. Por un lado desde allí, como desde la mayoría de los satélites  la vista de Saturno no sería es demasiado espectacular porque se mueven en el plano ecuatorial con lo que los anillos están siempre casi de canto y son muy estrechos, casi inapreciables.  Y desgraciadamente esto ocurre también en casi todos de sus principales satélites. Sería mucho más evidente la sombra de los anillos sobre el planeta, que va moviéndose por encima o debajo del ecuador según la estación.

En Titán en concreto hay otro obstáculo mayor, y es que su atmósfera (es el único satélite que la tiene) no deja pasar la luz visible, por lo que desde su superficie no se ven los astros del cielo.
Un destino mucho más interesante es Jápeto ya que por tener su órbita casi 16º inclinada respecto a la eclíptica, aunque el tamaño aparente del planeta no sería muy grande, su imagen sería mucho más impresionante porque ahora sí, se verían bien los anillos.
Imagen de Saturno desde la capa superior de la atmósfera de Titán (se aprecia la sombra de los anillos, pero apenas se intuyen éstos) y desde Japeto, ambos a la misma escala.

Desde la Tierra con un telescopio, se puede ver como va cambiando la orientación de los anillos y cada 15 años se sitúan de canto y son inobservables. Desde Jápeto se vería este proceso directamente y estarían de perfil cada 20 días. Sería una buena referencia para medir el tiempo.

En el sistema de Saturno está el par de satélites que más se acercan entre sí. Por un lado Dafne y Atlas llegan a estar separados por solo 650 kilómetros. Aunque ambos son pequeños, el extrañísimo perfil de Atlas (que parece un platillo volante) llega a verse con un tamaño aparente de 3º desde el extraordinario Dafne, cuando lo adelanta. Pero sería inobservable durante la mayor parte del tiempo, en que se alejaría enormemente.
 Desde Dafne, cuando se levanta ligeramente por encima de los anillos y Atlas está en esa zona llegaría a verse claramente a solo 670 km, en el borde de los mismos, 6 veces más grande que como nosotros vemos a Luna (representada en el recuadro)
Por otra parte, los satélites Jano y Epimeteo también llegan a acercarse mucho, pero uno detrás de otro, como persiguiéndose,  antes de que intercambien su órbita en un proceso muy curioso que relaté en “Magia en el sexto planeta”. 
Visto uno de ellos desde el otro, cada 4 años la imagen puede ser aterradora porque se va acercando y aumentando su tamaño aparente, como si fuera a caer encima.
Jano y Epimeteo se acercan, y cuando el choque parece inevitable la atracción gravitatoria les salva. NASA.

También existen dos sistemas de astros troyanos: 3 satélites que comparten órbita y se mueven a la par sin cambiar sus posiciones relativas. Por un lado están Tetis, Telesto y Calipso. Vistos desde Tetis, los otros dos aparecerían siempre a 60º de Saturno a ambos lados, y como éste apenas se mueve en su cielo, los otros dos tampoco. 
Lo mismo ocurre con el trío formado por Dione, Helena y Pollux, aunque este último varía ligeramente su posición. 
A la izquierda los dos tríos de satélites en configuración troyana. En cada trío se mantienen las posiciones relativas.
A la derecha la visión desde Calipso de Saturno, Telesto y Tetis que se les ve oscilar levemente sobre el horizonte manteniendo sus distancias angulares. En esta representación los astros no están a escala.
Otro satélite interesante, aunque de pequeño tamaño de apenas 300 metros, sería Hiperión. Si a pesar de su curiosa y escarpada orografía pudiésemos llegar a su superficie y desde allí mirar el cielo, quizás pensemos que estamos mareados del viaje, porque los movimientos aparentes de los astros nos parecerán extraños. No podríamos orientarnos ni saber por dónde saldrá el Sol al día siguiente, ya que Hiperión tiene rotación caótica.

Como este viaje se va haciendo un poco largo, lo voy a dividir en dos etapas. Nos quedaremos unos días quitando el mareo y descansando en Hiperión (si conseguimos acampar en el irregular suelo), durante los cuales no nos aburriremos porque podemos jugar a adivinar por donde saldrá el Sol, o Saturno, la próxima vez. Probablemente para preservar la extraordinaria superficie de Hiperión sea declarado terreno no urbanizable y no habrá Hoteles.

En el siguiente post completaremos el viaje por la zona más externa del Sistema Solar y aparecerá también el anexo opcional con explicaciones más técnicas que han quedado pendientes.

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