Materia Oscura y Dinámica Gravitatoria: De las Leyes de Kepler a las Mareas

La Anomalía en la Rotación Galáctica y la Materia Oscura

Al medir la velocidad de giro de las estrellas más alejadas del centro galáctico, se descubrió lo siguiente: estas estrellas, situadas en el extremo de la galaxia, tienen una velocidad de rotación mucho mayor que la que le correspondería aplicando la Ley de la Gravitación.

Para explicar este hecho, se plantea la hipótesis de la materia oscura. Sabemos que la velocidad de rotación de las estrellas depende de la masa de la galaxia y esta, a su vez, de la luminosidad. Esto nos lleva a pensar que las galaxias poseen una gran cantidad de materia que no vemos, pero que ejerce una fuerte atracción gravitatoria sobre las estrellas externas. Esta materia oscura no emite suficientes radiaciones electromagnéticas para ser detectada con los medios actuales.

Leyes de Kepler

• 1.ª Ley de las órbitas: Los planetas giran alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas en cuyo foco se encuentra el Sol.
• 2.ª Ley de las áreas: Un radio vector que une el Sol con un planeta recorre áreas iguales en tiempos iguales.
• 3.ª Ley de los periodos: Los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas son directamente proporcionales a los cubos de las distancias medias que los separan del Sol.

Consecuencias de la Gravitación Universal

La teoría supuso una importante unificación de las explicaciones físicas de los fenómenos terrestres y celestes. Además, una vez conocida la constante G, permitió determinar la masa de la Tierra y otros astros, así como el descubrimiento de Neptuno.

El fenómeno de las mareas

Otro éxito fue la explicación detallada del fenómeno de las mareas: movimientos alternativos de descenso y ascenso de las aguas de mares y océanos con una periodicidad aproximada de 12 horas y 25 minutos, divididos en pleamares y bajamares.

Esto se debe tanto a la atracción gravitatoria lunar como a la solar, pero la primera es tres veces mayor. Cuando la Luna y el Sol se sitúan en línea recta con la Tierra, sus efectos gravitatorios se suman, originando mareas de mayor amplitud. Cuando la Luna y el Sol se encuentran en ángulo recto respecto a la Tierra, las fuerzas gravitatorias son perpendiculares entre sí, disminuyendo las amplitudes de marea.