El Viento que empuja a Apophis

Diariamente, segundo a segundo, el Sol irradia una gran cantidad de energía. De ella dependemos integralmente en la Tierra. La cantidad de energía que el Sol emite es descomunal, astronómica, en definitiva. La expresamos así: 4 × 10²⁶ Watts (= Joules/s). Este número, el lector debe saberlo, se escribe como un 4 seguido de 26 ceros. Podríamos darle un nombre , algo así como 400 cuatrillones de Watts, pero eso no nos daría una mejor impresión de lo que estamos expresando. Tampoco existe nada en la Tierra que pueda ser comparado a esta infinita cantidad de energía. Represas hidroeléctricas (Itaipú apenas libera 1,2 × 10¹⁰ Watts), reactores nucleares, armas atómicas, volcanes , terremotos o huracanes. Nada es comparable con la energía que segundo a segundo libera nuestra estrella central. Tamaña energía liberada debe tener consecuencias sobre los objetos que giran en torno a ella. El ejemplo más obvio: toda la belleza de nuestro planeta azul depende de tomar una porción muy pequeña de la energía solar. Pero hay otros efectos que no siempre son considerados. Uno de ellos es que la luz puede ejercer una presión sobre los objetos, actuando como una especie de fuerza mecánica que les cambia la dirección de movimiento y los acelera. Aunque los detalles de este efecto pueden necesitar de un profundo estudio que nos lleve por los arcanos de la teoría electromagnética y/o la mecánica cuántica, podemos hacer algunas cuentas para tener una idea del impacto de la luz del Sol sobre Apophis, nuestro asteroide destructor.

La órbita de Apophis es una elipse que queda inmersa entre las de Venus y la Tierra. O sea que podemos considerar que la distancia media de Apophis al Sol es el promedio de las distancias Venus-Sol (0,7 UA) y Tierra-Sol ( 1,0 UA) donde UA significa Unidad Astronómica y tiene el valor de 1,5 × 10¹¹ m (o 150 millones de km, preferimos siempre usar metros para mantener los cálculos dentro del Sistema Internacional de medidas). Entonces Apophis se encuentra a 0,85 UA, o sea, 1,275 × 10¹¹ m. Vamos a dividir el valor de la energía irradiada por el Sol a cada segundo por el area total de una esfera de radio igual a la distancia media que se encuentra Apophis del Sol. Esta cuenta nos dirá cuanta energía por segundo y por unidad de area tenemos disponible a la distancia del asteroide. La superficie de una esfera es igual a: A = 4 π r², donde r es el radio de la esfera. El resultado es A = 2 × 10²³ m². O sea que a la distancia media de Apophis al Sol, tenemos una energía promedio de 1.960 W/m². Por otra parte como Apophis tiene un diámetro de 250 m, el aéra expuesta a la radiación es de 49.000 m² y por lo tanto la energía total recibida es igual al producto 1.960 × 49.000 = 9,6 × 10⁷ W.

Para hacernos una idea de lo que representa este número vamos a integrarlo a lo largo de una órbita del asteroide. Es decir, vamos a multiplicar el número de segundos que tiene un año de Apophis por esta cantidad de energía por segundo. El período apophiano es de 320 días terrestres aproximadamente, lo que representa unos 2,7 × 10⁷ segundos. O sea, en un año Apophis recibe por radiación una energía igual a 2,2 × 10¹⁵ Joules (al multiplicar los Watts por segundos obtenemos Joules). El número parece grande, pero recuerden el cálculo que hicimos en la entrada sobre el insecto que golpea en Apophis, allí mostramos que la energía cinética de Apophis es igual a 9,6 × 10¹⁸ Joules. O sea, unas 3.500 veces más grande. En realidad deberíamos compararlo con la energía total de Apophis, que es igual a la suma entre la energía cinética más la energía potencial. Esta última se define como el producto de la constante de Newton (6,67 × 10^-11 N m²/kg²) por la masa del Sol, la masa de Apohis y dividido por la distancia al cuadrado. El resultado da -2 × 10¹⁹ Joules (por convención la energía potencial es negativa). La energía total es entonces igual a -1 × 10¹⁹ Joules. El signo negativo indica que Apophis está ligado al Sol, o sea, su órbita es cerrada, y no puede escapar. La energía total es entonces unas 4.200 veces mayor que la recibida por radiación.

A pesar de que la relación es bastante grande y el efecto podría considerarse pequeño, es justamente uno de los factores que más complican el cálculo del devenir futuro del asteroide porque es un efecto constante. Pero además aquí no consideramos la forma en que la interacción se da. O sea, no toda la luz se convierte en una acción mecánica, una parte debe estar calentando al asteroide, por ejemplo. La proporción que es absorvida (como calor) y la que es reflejada (produciendo el efecto mecánico) son todavía desconocidas y uno de los elementos más importantes para poder definir la órbita del asteroide. Espérase poder concocerlas mejor a partir de 2011 cuando nuevas y mejores observaciones puedan ser realizadas.

La presión de radiación sobre Apophis equivale a 6 millonésimos de Pascal o 6 μ Pascales (100.000 Pascales es aproximadamente la presión atmosférica a nivel del mar en la Tierra). Aquí no hemos considerado todavía otra forma de energía emitida por el Sol y que es puramente mecánica. Se trata de la materia que todo el tiempo el Sol está eyectando de su superficie. Este es el llamado Viento Solar que puede tener tempestades creando disturbios afuera de casa, en la terraza de nuestra Tierra donde habitan los satélites de comunicaciones y climatológicos, entre otros. Este viento también empuja a Apophis afuera de su órbita con una intensidad del orden de los nano Pascales, o mil veces menor que la presión de radiación solar (para más informaciones sobre el viento solar, pueden consultar la página del experimento Wind de la NASA). Aunque el efecto es todavía más pequeño, también es incluido en los cálculos de los desvíos de la órbita de Apophis.

Hay otros efectos minúsculos también. Por ejemplo, cuando Apophis pasa cerca de la Tierra o de Venus, el campo gravitacional de estos es muy grande (comparado al propio) y por ese motivo se toman en cuenta efectos relativísticos. La interacción entre Apophis y otros objetos que orbitan en torno del Sol tampoco puede ser despreciada. En fin, es un cálculo muy complejo que se hace por medio de computadoras.