El sexto planeta, ese famoso desconocido

Nota previa para los nuevos lectores de este blog.

Como he comprobado que últimamente se han incorporado un buen número de lectores, quería en primer lugar agradecer su atención, y luego aclarar algo que ya dije hace tiempo: 

Este es un blog para todos los públicos, por lo que el comienzo de los diferentes artículos debe ser sencillo y asequible a quien no está metido en el mundo de la astronomía y solo siente una cierta curiosidad. No obstante, “todos los públicos” incluye también a los ya iniciados, y al final de la mayoría de los artículos añado algunos anexos (marcados con unos rombos en su cabecera) en los que éstos también pueden encontrar posiblemente algo nuevo que les pueda interesar. Si eres de quienes “ya se lo saben”, puedes pasar rápido los primeros párrafos e ir a los anexos.

El “famoso desconocido”

El pasado 3 de junio de 2016 fue la oposición de Saturno pero apenas se mencionó en casi ningún lugar. Aunque solo sea por eso, hoy le voy a dedicar esta entrada.

Si Saturno tuviese sentimientos (como antiguamente suponían los griegos que le asociaban con Cronos, el  anciano padre de Zeus, aunque no eran precisamente buenos sentimientos) se quejaría amargamente de su situación: Todo el mundo dice que es el mejor, el más fotogénico, pero nadie le reconoce cuando le ven por la calle ni casi nadie se acuerda de felicitarle en su día.

He comprobado muchas veces estas circunstancias: Cuando vienen al Aula de Astronomía de Durango grupos de niños de los primeros cursos de primaria, les suelo preguntar cual es su planeta preferido, o el más bonito. La  unanimidad suele ser total: “Saturno”, “el del aro”.

Maquetas a escala de los planetas del Sistema Solar en el Aula de Astronomía de Durango.

Ya a los chicos y chicas de otros niveles, más mayores, les pregunto si sabían que los planetas se pueden ver sin telescopio. La mayoría dicen que no, pero siempre hay alguno o alguna que recuerda que alguien le enseñó aquella estrella tan brillante que en realidad era Júpiter, o en otros casos Venus o Marte.

- Hay otros dos que pueden verse a simple vista - les digo -. Mercurio, es bastante difícil, ¿pero Saturno? ¿Nadie ha visto nunca a Saturno? 

Nunca hay nadie que levante la mano.

- Todos habéis visto alguna vez a Saturno – añado - Si de vez en cuando habéis visto estrellas, seguro que en alguna ocasión habéis visto a este planeta, pero no lo habéis reconocido. Aunque sea el más fotogénico, nadie se dio cuenta que lo estaba mirando. Pensasteis que era una estrella.

Casi hasta noviembre estará en nuestros cielos a primeras horas de la noche, pero ahora es el mejor momento de encontrarlo y reconocerlo fácilmente, gracias a que está cerca de Marte, que luce estos meses con más brillo que cualquier otro planeta o estrella y es la referencia perfecta.

Cualquier noche de estas, si el cielo está despejado, busca la “estrella más brillante”. Verás que tiene un tono rojizo y en realidad es el planeta Marte. Relativamente cerca verás otros dos puntos brillantes con los que forma un destacado triángulo.

Si miras al principio de la noche y estás en el Hemisferio Norte, encontrarás el mencionado triángulo encima del horizonte Sur, no demasiado alto. 

Si estás en el Hemisferio Sur, deja pasar unas horas desde el comienzo de tu larga noche invernal y antes de acostarte mira hacia el Nordeste donde lo verás muy alto y mucho más espectacular.

El vértice de ese triángulo situado más hacia el Norte, el único de los tres que no tiene un tono claramente rojizo, ese es Saturno.

Imagen tomada desde Orozko el 11-6-2016 al principio de la noche. La claridad cercana al horizonte es contaminación lumínica de la ciudad de Vitoria-Gasteiz. La flecha indica el planeta Saturno

¿Y los anillos?, me dicen a veces. Para verlos hace falta un telescopio. No es necesario que sea un instrumento bueno o caro; sirve cualquiera.

Una de las cosas que más sorprende a los neófitos en este tema es ver esa estrellita, mirarla luego por un telescopio y distinguir los anillos.

Pero cuidado! Hay que avisar previamente que se verá una imagen muy pequeñita, porque si no lo hacemos la gente espera ver algo llenando todo el campo visual y de colorines como en las fotos.

Es muy curioso, pero si no decimos nada suele haber dos tipos de reacciones totalmente diferentes entre las personas que ven Saturno por primera vez en un telescopio:

- Admiración - “¡Anda! ¡Es precioso! ¡Pero si se le ve el anillo de verdad!”

- Decepción - “¡Pero qué pequeño se ve! ¡Vaya birria! ¡Pensé que se vería mejor!”

Y a veces también una tercera:

- Incredulidad, en broma o en serio -“¿Dónde has puesto la diapositiva?” 

De una imagen tomada por Manolo Moreno de la Agrupación Astronómica Vizcaína el 13-4-2013

En estas ocasiones yo siempre insisto en que con lo que hay que quedarse es con que estás viendo con tus propios ojos la imagen inconfundible de Saturno, que sin telescopio parece solo una estrella normal.

Estos últimos meses se ha hablado mucho de  la oposición de Júpiter y de la de Marte. Muchos menos han sido los medios que han recogido la de Saturno, y con unos titulares menos llamativos.

En realidad, es lógico: la diferencia entre la distancia máxima y mínima, y en consecuencia, la diferencia entre los tamaños visto al telescopio, en Marte es enorme.

Cuando el planeta rojo está cerca puede verse más de un 600%  más grande que cuando está en el punto más lejano (De 3.5“  a  25“) pero en Saturno la diferencia es de menos de un 40%: De 15”en conjunción a 21” en oposición. Esa diferencia en tamaños se refleja también en el brillo, por lo que en el caso de Saturno el que esté en oposición no implica que se vea mucho mejor, y solo es significativo por el número de horas que pueda verse, ya que ahora está sobre el horizonte toda la noche. 

Además aunque los viésemos de tamaño similar, al estar mucho más lejos a Saturno le llega menos luz del Sol, refleja menos y nos llega aquí mucho menos por lo que su brillo no sería comparable al de Marte.

El balanceo de los anillos

Hay otro aspecto que sí es remarcable, que hace que la apariencia de Saturno varíe de unas épocas a otras: El ángulo con el que nos muestra sus anillos.

Como si quisiera exhibir su magnífico adorno, Saturno no nos lo muestra siempre igual sino que se contonea dejándolo ver bajo diferentes ángulos. Ahora mismo está bastante abierto, y de hecho su contorno tras un telescopio es una elipse delimitada por los anillos, de la que no sobresale el disco del planeta.

Imagen obtenida también por Manolo Moreno de la AAV hace un año, el 21-6-2015, en una situación muy parecida, y solo un poco menos abierta, que la actual.

Esa mencionada diferencia de aspecto puede apreciarse comparando esta imagen con la anterior. Solo 2 años antes los anillos se veían mucho más estrechos, e incluso en 2009 hubo varios días en que fueron prácticamente inobservables por estar de perfil respecto a nuestra visión desde la Tierra.

En realidad la inclinación de los anillos no cambia, a pesar de la traslación de Saturno alrededor del Sol, pero sí cambia el ángulo bajo el que nosotros lo vemos, según la posición en que el sexto planeta se encuentre en su órbita porque los anillos están inclinados casi 27º respecto a esa órbita.

Posiciones de Saturno en su órbita e imagen vista desde del Sol (abajo). Desde la Tierra se ve muy parecido

Como el año de Saturno es de casi 30 años terrestres (29,45), aproximadamente cada 15 años  los anillos serían inapreciables en las posiciones A y C. Así ocurrió en 2009 (posición A) y desde entonces estamos viendo la cara Norte de los anillos que ahora mismo se muestran muy abiertos (posición B). Seguiremos viendo esa cara Norte hasta 2025  (posición C) y luego durante otros 15 años se verá la cara Sur. En las posiciones B y D Saturno nos muestra la cara Norte y Sur de sus anillos respectivamente con la máxima inclinación, de manera que nos ocultan uno de los polos totalmente y siendo visibles los anillos por detrás del otro polo.

Entre las posiciones de perfil (A y C) y totalmente abiertos (B y D) se da la situación más habitual en que los lugares de latitud elevada de Saturno sobresalen por encima y por debajo de los anillos que los vemos con la forma de una elipse estrecha (imágenes 2,4,6 y 8 del siguiente gráfico en el que se recoge toda la secuencia)

La imagen 1 corresponde a la posición A en el gráfico anterior. El 3 a B,  el 5 es C y el 7 es D

En realidad debido a la excentricidad de la órbita elíptica de Saturno la duración de los periodos en que se ve cada una de las caras no son iguales, siendo alternativamente de poco menos de 14 años (13,7) durante los que se ve la cara Sur y casi 16 (15,7) en que se ve la cara Norte. La figura que ilustra estas situaciones está en perspectiva y en realidad la órbita es casi circular. Se ha exagerado la distancia del Sol al centro para apreciar mejor la última circunstancia citada.

Las imágenes inferiores del gráfico corresponderían a la visión desde la posición del Sol y cambian muy poco respecto a lo que vemos desde la Tierra. No obstante, y a pesar de que la órbita de Tierra es muy pequeña comparada con la de Saturno, y a esa escala se separa muy poco del Sol, la mecánica es un poco más complicada al considerar también otros dos factores, que en menor medida condicionan la situación y que se explican en el ultimo anexo después de los 2 rombos.

Anexos opcionales:

La retrogradación del sexto planeta.

Al igual que se vio en el caso de Marte, también a Saturno le vemos retrogradar sobre el fondo de las estrellas en los meses cercanos a su oposición, cuando la Tierra lo adelanta. Pero lo hace mucho más despacio y su trayectoria retrógrada es mucho más corta aunque dure más en el tiempo, como se puede ver en la siguiente imagen en que aparecen las trayectorias de retrogradación de ambos planetas y las fechas en que se producen en este año 2016. 

Conviene aclarar que las posiciones y los fenómenos de los planetas no se ajustan a nuestro ciclo anual, cada uno tiene el suyo, y este gráfico solo es válido en la presente ocasión.

En el presente caso las retrogradaciones de Saturno y de Marte se producen en zonas de cielo muy cercanas porque las fechas de oposición de los dos planetas también lo han sido. La de Saturno es ligerísimamente ascendente respecto a la eclíptica, al contrario que la de Marte que es claramente decendente.

Queda claro que la retrogradación de Saturno es muchísmo más lenta y menos evidente que la de Marte y se entiende el porqué también Copérnico "despreció" al sexto planeta (en sentido figurado, por supuesto) y eligió al cuarto para tomar los datos que le servirían para obtener uno de los hallazgos más importantes en la historia de la ciencia y el conocimiento humano.

Descubrimiento de los anillos de Saturno

Este planeta, al igual que los que se encuentran más cercanos al Sol que él, era conocido desde la antigüedad porque al igual que sus compañeros se desplaza sobre el fondo de las estrellas fijas. Es el que más lento lo hace y por eso los antiguos griegos le dieron el nombre de un dios anciano, Cronos, el padre de Júpiter.

Si embargo nadie pudo imaginar que fuera “tan diferente”, que estuviera tan adornado, hasta la invención del telescopio porque sin él es imposible ver los anillos. Y  como otras muchos aspectos del cielo que solo se pueden ver con ese instrumento, quien primero se dio cuenta que Saturno no era como los demás fue Galileo Galilei. El descubridor de los cráteres lunares, los principales satélites de Júpiter o las fases de Venus, entre otras cosas, se quedó asombrado al mirar el sexto planeta el 25 de julio de 1610. Tanto, que en un principio no se atrevió a contar lo que veía y lo dejó escrito en clave para que quedara claro que él había sido el primero en verlo. Pero el primitivo telescopio de que disponía no tenía calidad suficiente y en aquel año mostraban un pequeño ángulo por lo que Galileo no lo pudo apreciar con suficiente precisión y creyó ver dos esferas que  flanqueaban al cuerpo del planeta a ambos lados del cuerpo central: “El sexto planeta es triple”, escribió. Pero esos dos discos laterales no se movían como lo hacían los satélites de Júpiter.

Su sorpresa fue en aumento cuando en diciembre de 1612 dejó de verlos porque se presentaban de perfil. Posteriormente, en 1616 le pareció que Saturno tenía “asas” u “orejas”.en forma de dos medias elipses. Incluso realizó un dibujo muy parecido a la imagen real que nos muestra el sexto planeta,  pero no se dio cuenta de que estaba viendo aparentemente un disco plano y estrecho que rodeaba al planeta sin tocarlo.

3 dibujos de Galileo realizados en 1610 el primero y en 1616 los dos últimos

Eso sería propuesto por Christiaan Huygens a mediados del siglo XVII, posteriormente se supuso que se trataba de infinidad de delgados anillos cada uno girando a diferente velocidad y fue en 1857, cuando James Clerk Maxwell demostró matemáticamente que debía tratarse de millones de pequeñas partículas en órbita alrededor del planeta.

Balanceo de los anillos en detalle y cambios cuando están casi de perfil.

Como se ha dicho anteriormente, la evolución que desde aquí vemos de la geometría los anillos es un poco más complicada que la que se vería desde la posición del Sol al considerar también otros dos factores, que en menor medida condicionan la situación: 

- Por un lado el efecto de paralaje debido a la posición de la Tierra en su órbita en cada momento.

Al moverse la Tierra en su órbita nuestro punto de vista va variando, nos asomamos un poco para un lado o para otro para mirar a Saturno según la época del año y ese paralaje anual cambia la situación. 

- Además hay que tener en cuenta que las órbitas del tercer y sexto planeta no están en el mismo plano, sino que forman un ángulo de 2.8º y esto también influye en esa circunstancia porque miramos al planeta anillado desde un poco más arriba o más abajo según la fecha.

Para visualizarlo mejor, en el siguiente gráfico se representa horizontal la órbita de Saturno y la eclíptica inclinada respecto a ella.   

 Debido a estos dos factores todos los años hay un leve cabeceo o variación del ángulo con el que vemos a los anillos de Saturno, unos meses aumentando y otros disminuyendo, independientemente de su variación lenta y uniforme respecto al Sol con su ciclo de 29,45 años, mucho más amplia.

 Esta variación es pequeña, pero cuando los anillos están casi de perfil respecto al Sol, puede ser suficiente para fisgarle la otra cara. Y para que incluso en tres ocasiones diferentes en un solo año se nos pueda mostrar de perfil vistos desde la Tierra.

A continuación se detalla y se ilustra con un gráfico lo que ocurrió en 2009, la última vez que los anillos estuvieron de perfil, y por ser tan estrechos, era imposible verlos con telescopios de aficionados.

A- En los años anteriores a 2009 y hasta diciembre de ese año se vio la cara Sur del anillo.

B- Diciembre de 2009. Saturno se va aproximado poco a poco a la posición de perfil respecto al Sol. La Tierra, en la posición más a la derecha posible según el gráfico alcanza la mejor situación para poder pasar a ver la cara Norte pero por muy poco no lo consigue. Los anillos casi casi desaparecen de nuestra vista pero no del todo. Los siguientes meses al desplazarse la Tierra más rápidamente que Saturno (ambos hacia la izquierda en el gráfico) la amplitud del anillo aumenta un poco.

C- 11de agosto de 2009. Los anillos estuvieron de perfil respecto al Sol. Fue el equinoccio en Saturno .Pero al encontrarse la Tierra todavía un poco en la parte izquierda de la órbita, siguió viéndose la cara Sur del anillo.

D- 4 de septiembre de 2009. Por fin los anillos de canto. La Tierra está todavía una pizca a la izquierda pero lo compensa con que está un poco por encima del plano de la órbita de Saturno. Es como si, impaciente, no pudiera esperar lo poco que le queda para superar por la derecha el biombo inclinado, levanta un poco la cabeza y consigue ver qué demontres escondía Saturno durante tantos años en la cara Norte del anillo.

Hasta diciembre fue aumentando el ángulo que nos mostró de la cara Norte por los movimientos de ambos astros, pero sobre todo de la Tierra que se mueve más rápida y hacia la derecha.

E- Aunque luego el ángulo fue disminuyendo nuevamente, cuando la Tierra se asomó al otro lado de la órbita en junio de 2010 Saturno ya se había movido a la izquierda lo suficiente como para no dejarse ver el lado Sur.

Algo similar a lo de 2009 ocurrirá en 2025: en Marzo se situará de perfil visto desde la Tierra y cambiará de cara, volviendo a verse el lado Sur del anillo. En noviembre se acercará a estar de canto, hará un intento, pero por muy poquito no llegará a enseñarnos en otro hemisferio, y volverá a abrirse.

Ha habido algunos casos en que en este juego de cambios de “enseño este hemisferio, ahora enseñaré el otro, pero no; me arrepiento. Bueno ahora sí enseño el otro” 

Los anillos de Saturno han llegado a estar totalmente de canto en 3 ocasiones en menos de un año. Esta situación  ocurrió en el cambio de 1995: En principio se veía la cara Norte, durante los meses de junio y julio se vio la Sur, desde primeros de agosto hasta febrero del 96 de nuevo la Norte y a partir de entonces otra vez la Sur.

Por poco no sucedió esto en el último cambio, porque ¿Qué habría ocurrido si en diciembre de 2008 (posición B) Saturno hubiese estado un poco más adelantado en su órbita? ¿O si en la posición E hubiese estado un poco más retrasado?

Que habríamos tenido 3 fechas diferentes en que los anillos habrían estado totalmente de canto como en 1995.