1. El dominio gravitatorio del Sol<\/strong><\/p>\n\n\n\n En el entorno inmediato de la Tierra, el Sol act\u00faa como centro din\u00e1mico del sistema. No por convenci\u00f3n, sino por una raz\u00f3n cuantitativa: contiene m\u00e1s del 99,8 % de la masa del Sistema Solar<\/strong>. Eso implica que su campo gravitatorio domina completamente sobre el de cualquier otro cuerpo cercano (incluso J\u00fapiter). En estas condiciones, la Tierra es un sistema gravitacionalmente ligado, y su movimiento queda confinado a una \u00f3rbita.<\/p>\n\n\n\n La velocidad orbital media $v_{\\oplus}$ se obtiene directamente de la mec\u00e1nica newtoniana:<\/p>\n\n\n\n \\begin{equation} donde $G$ es la constante de gravitaci\u00f3n universal, $M_{\\odot}$ es la masa del Sol y $a$ es el semieje mayor de la \u00f3rbita terrestre. El concepto de \u201c\u00f3rbita\u201d tiene aqu\u00ed pleno sentido f\u00edsico porque existe una masa claramente dominante que define el potencial gravitatorio local.<\/p>\n\n\n\n Este dominio se formaliza mediante la Esfera de Hill<\/strong>, que delimita la regi\u00f3n alrededor del Sol en la que su gravedad es capaz de mantener \u00f3rbitas estables frente a perturbaciones externas. Mientras la Tierra se mantenga en el interior de esta regi\u00f3n de influencia, su \u00f3rbita permanece gravitacionalmente ligada al Sol y protegida frente a fuerzas externas [1].<\/p>\n\n\n\n 2. El Sol como parte de una estructura mayor<\/strong><\/p>\n\n\n\n El Sol, sin embargo, no est\u00e1 aislado. Forma parte de la V\u00eda L\u00e1ctea, una galaxia espiral compuesta por cientos de miles de millones de estrellas, gas, polvo y un componente dominante de materia oscura. En este contexto, el Sol no est\u00e1 ligado a una estrella vecina concreta, sino a la gravedad conjunta de toda la galaxia. Su movimiento est\u00e1 gobernado por el potencial gravitatorio global<\/strong> generado por la distribuci\u00f3n total de masa [2].<\/p>\n\n\n\n Esa distribuci\u00f3n presenta una geometr\u00eda caracter\u00edstica:<\/p>\n\n\n\n El Sol describe una \u00f3rbita casi circular dentro de ese disco, con una velocidad tangencial de unos $220\\text{–}240\\ \\text{km\/s}$, un valor coherente con las curvas de rotaci\u00f3n gal\u00e1cticas observadas (la curva de rotaci\u00f3n gal\u00e1ctica es la que describe la velocidad de rotaci\u00f3n de la materia observable de una galaxia frente a la distancia al centro gal\u00e1ctico). Adem\u00e1s, el disco no es infinitamente fino. Por ello, el Sistema Solar oscila verticalmente respecto a su plano medio, atraves\u00e1ndolo cada decenas de millones de a\u00f1os. Este movimiento puede aproximarse localmente como una oscilaci\u00f3n arm\u00f3nica<\/strong> simple, determinada por la densidad de masa local del disco. A esta escala, la Tierra no sigue una l\u00ednea, sino una superposici\u00f3n de movimientos dentro de una estructura extendida.<\/p>\n\n\n\n A partir de esta escala, el concepto de sistema gravitatoriamente ligado deja de ser suficiente, y es necesario introducir un marco de referencia definido por propiedades globales del Universo.<\/em><\/p>\n\n\n\n 3. Un marco de referencia cosmol\u00f3gico<\/strong><\/p>\n\n\n\n Si ampliamos a\u00fan m\u00e1s la escala, surge una pregunta inevitable: \u00bfexiste alg\u00fan marco de referencia que permita describir el movimiento del conjunto de galaxias? La respuesta proviene de una observaci\u00f3n cosmol\u00f3gica fundamental. En todas las direcciones del cielo se detecta una radiaci\u00f3n casi perfectamente homog\u00e9nea, emitida cuando el Universo ten\u00eda unos 380.000 a\u00f1os: el Fondo C\u00f3smico de Microondas (CMB)<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Si un observador estuviera completamente en reposo respecto a ese fondo, medir\u00eda la misma temperatura (aprox. 2,73 K) en todas direcciones. Sin embargo, las observaciones de alta precisi\u00f3n realizadas por misiones como COBE, WMAP y Planck muestran una anisotrop\u00eda dipolar<\/strong>: el cielo es ligeramente m\u00e1s caliente en una direcci\u00f3n y m\u00e1s fr\u00edo en la opuesta [3]. Esto se puede ver en la imagen al inicio del art\u00edculo, en la que se muestra este dipolo captado por el sat\u00e9lite COBE, que aparece como resultado del efecto Doppler asociado a nuestra velocidad (fuente: NASA\/LAMBDA \u2013 COBE DMR<\/a>). Este patr\u00f3n se interpreta como una consecuencia directa del Efecto Doppler aplicado a la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica. Al movernos hacia el CMB, la radiaci\u00f3n se desplaza al azul (mayor temperatura); al alejarnos, se desplaza al rojo (menor temperatura).<\/p>\n\n\n\n Este contraste t\u00e9rmico, $\\Delta T\/T$, puede interpretarse como un efecto Doppler de primer orden, de modo que la variaci\u00f3n relativa de temperatura viene dada por De forma complementaria, este movimiento se corrobora mediante observaciones independientes de cat\u00e1logos de galaxias y fuentes de radio. Estos estudios buscan detectar una anisotrop\u00eda dipolar en la distribuci\u00f3n de materia (aberraci\u00f3n y Doppler) an\u00e1loga a la observada en el Fondo C\u00f3smico de Microondas, verificando as\u00ed la consistencia cinem\u00e1tica del modelo [5,6].<\/p>\n\n\n\n Es crucial entender que este sistema no define un \u00abreposo absoluto\u00bb en sentido newtoniano, pues no existe un sistema de referencia que pueda considerarse absoluto.. Se trata, m\u00e1s bien, de un marco emp\u00edrico definido por el hecho de que el Fondo C\u00f3smico de Microondas se observa isotr\u00f3pico, respecto al cual el movimiento del observador puede medirse con alta precisi\u00f3n (el marco com\u00f3vil).<\/p>\n\n\n\n 4. La estructura a gran escala y el Gran Atractor<\/strong><\/p>\n\n\n\n La direcci\u00f3n de ese movimiento no es arbitraria. Las galaxias cercanas no siguen \u00fanicamente la expansi\u00f3n de Hubble, sino que presentan velocidades peculiares<\/strong> ($\\vec v_{\\text{pec}}$), inducidas por la distribuci\u00f3n inhomog\u00e9nea de masa a gran escala (c\u00famulos y superc\u00famulos), reconstruidas din\u00e1micamente a partir de cat\u00e1logos de distancias y campos de velocidades [7,8].<\/p>\n\n\n\n Una de las regiones responsables de estos flujos es el llamado Gran Atractor<\/strong>, una zona del Universo local con una elevada concentraci\u00f3n de masa. No se trata de un objeto puntual, sino de un pozo de potencial gravitatorio hacia el cual fluyen nuestra galaxia y sus vecinas.<\/p>\n\n\n\n Desde el punto de vista din\u00e1mico, el movimiento total de una galaxia se descompone vectorialmente como Conclusi\u00f3n<\/strong><\/p>\n\n\n\n La descripci\u00f3n del movimiento de la Tierra no puede ni debe realizarse como un desplazamiento respecto a un espacio absoluto, sino como una composici\u00f3n de diferentes din\u00e1micas asociadas a estructuras gravitatorias jer\u00e1rquicas. Comprender ese movimiento implica identificar, en cada nivel, qu\u00e9 estructuras dominan el campo gravitatorio y qu\u00e9 marco de referencia resulta f\u00edsicamente significativo. Ese ejercicio no solo aclara nuestras velocidades; aclara c\u00f3mo est\u00e1 organizado el Universo.<\/p>\n\n\n\n Autora: Ana Bel\u00e9n Ram\u00edrez de Arellano Rayo.<\/p>\n\n\n\n Ana Bel\u00e9n Ram\u00edrez de Arellano Rayo es estudiante del M\u00e1ster de F\u00edsica Avanzada de la UNED.<\/p>\n\n\n\n Referencias<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n [1] Murray, C. D., & Dermott, S. F. (1999). Solar System Dynamics<\/em>. Cambridge University Press.<\/p>\n\n\n\n [2] Binney, J., & Tremaine, S. (2008). Galactic Dynamics<\/em>. Princeton University Press.<\/p>\n\n\n\n [3] Fixsen, D. J., Cheng, E. S., Gales, J. M., Mather, J. C., Shafer, R. A., & Wright, E. L. (1996). [4] Planck Collaboration. (2020). \u00abPlanck 2018 results. I. Overview and the cosmological legacy of Planck\u00bb. Astronomy & Astrophysics<\/em>, 641, A1. DOI: 10.1051\/0004-6361\/201833880<\/a><\/p>\n\n\n\n [5] Bengaly, C. A. P., Maartens, R., Randriamiarinarivo, N., & Baloyi, A. (2019). \u00abTesting the Cosmological Principle in the radio sky\u00bb. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics<\/em>, 09, 025. DOI: 10.1088\/1475-7516\/2019\/09\/025<\/a><\/p>\n\n\n\n [6] Siewert, T. M., Schmidt-Rubart, M., & Schwarz, D. J. (2021). \u201cCosmic radio dipole: Estima- [7] Tully, R. B., Courtois, H., Hoffman, Y., & Pomar\u00e8de, D. (2014). \u00abThe Laniakea Supercluster of Galaxies\u00bb. Nature<\/em>, 513, 71\u201373. DOI: 10.1038\/nature13674<\/a><\/p>\n\n\n\n [8] Hoffman, Y., Valade, A., Libeskind, N. I., Sorce, J. G., Tully, R. B., Pfeifer, S., Gottl\u00f6ber, S., & Pomar\u00e8de, D. (2023). \u00abThe large-scale velocity field from the Cosmicflows-4 data\u00bb. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society<\/em>, 527(2), 3788\u20133805. 10.1093\/mnras\/stad3433<\/a><\/p>\n\n\n\n [9] Peebles, P. J. E. (1993). Principles of Physical Cosmology<\/em>. Princeton University Press.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Autora: Ana Bel\u00e9n Ram\u00edrez de Arellano Rayo. Decir que la Tierra se mueve es correcto. Pero en f\u00edsica, esa afirmaci\u00f3n carece de sentido si no se especifica respecto a qu\u00e9 se mide ese movimiento. La raz\u00f3n es fundamental: la velocidad Seguir leyendo →<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":4319,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[71],"tags":[75,69,149,101],"class_list":["post-4227","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-blog-uned-es","tag-astronomia","tag-cinematica","tag-cosmologia","tag-gravedad"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4227","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4227"}],"version-history":[{"count":49,"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4227\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4343,"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4227\/revisions\/4343"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4319"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4227"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4227"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4227"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
v_{\\oplus} = \\sqrt{\\frac{GM_\\odot}{a}} \\simeq 29{,}8\\ \\text{km\/s},
\\end{equation}<\/p>\n\n\n\n\n
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Escala local:<\/strong> movimiento orbital de la Tierra dominado por la masa solar.
Escala gal\u00e1ctica:<\/strong> movimiento del Sol en un potencial gravitatorio distribuido (disco y halo).
Escala cosmol\u00f3gica:<\/strong> marco com\u00f3vil definido por la isotrop\u00eda del Fondo C\u00f3smico de Microondas.
(Fuente: Elaboraci\u00f3n propia con la asistencia de Gemini)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\\begin{equation}
\\frac{\\Delta T}{T} \\simeq \\frac{v}{c}\\cos\\theta,
\\end{equation}
donde $v$ es la velocidad del observador respecto al marco del CMB, $c$ la velocidad de la luz y $\\theta$ el \u00e1ngulo entre la direcci\u00f3n de observaci\u00f3n y el vector velocidad. A partir de esta relaci\u00f3n, se obtiene un resultado robusto: el Sistema Solar se mueve a $\\mathbf{369,0 \\pm 0{,}9}\\ \\text{\\textbf{km\/s}}$ respecto a dicho marco [4].<\/p>\n\n\n\n
\\begin{equation}
\\vec v = H_0 \\vec r + \\vec v_{\\text{pec}},
\\end{equation}
donde $H_0$ es la constante de Hubble, $\\vec r$ es el vector posici\u00f3n de la galaxia respecto al observador y $\\vec v_{\\text{pec}}$ recoge las desviaciones gravitatorias locales respecto al flujo medio de expansi\u00f3n c\u00f3smica [9].<\/p>\n\n\n\n
\u00abThe Cosmic Microwave Background Spectrum from the Full COBE FIRAS Data Set\u00bb. The Astrophysical Journal<\/em>, 473, 576. DOI: 10.1086\/178173<\/a><\/p>\n\n\n\n
tors and frequency dependence\u201d. Astronomy & Astrophysics<\/em>, 653, A9. DOI: 10.1051\/0004-
6361\/202039840<\/a><\/p>\n\n\n\n