- Campos de Fuerzas
Gravitacionales y Puntos de Lagrange - Interacción de Campos
y equilibrio de fuerzas - Mareas
- Explosión de una
estrella
Campos de Fuerzas Gravitacionales y
Puntos de Lagrange
Definiciones y
Generalidades
Campo Gravitacional: Campo esférico
de fuerzas centrípetas que rodean a un cuerpo celeste
debido a su masa.Cada cuerpo tiene su Campo Gravitacional, pero a
su vez esta inmerso en el Campo de otros cuerpos. Esta
situación real da lugar a una interacción entre Campos que genera dos
subzonas dentro de ellos que denominaremos Campo Gravitacional
Exclusivo y que hacemos coincidir con la denominada "esfera de
influencia", que tiene cada cuerpo, y es aquella donde la
gravedad de un cuerpo prevalece sobre la de otro.Vamos a tomar
como modelo el
sistema Tierra-Luna y
a representar dichos Campos con unas delimitaciones
teóricas según vemos en la Fig.1-1Campo
Gravitacional General Terrestre: CGGT.Campo Gravitacional
Exclusivo Terrestre: CGET.Campo Gravitacional General Lunar:
CGGL.Campo Gravitacional Exclusivo Lunar: CGEL.
Puntos de Lagrange: Lugar de equilibrio
gravitacional en la orbita de un cuerpo celeste entorno a otro,
debido a la interacción-anulación de los Campos
Gravitacionales, en ese punto. Son cinco y se enumeran de L1 a
L5. Fueron descubiertos por el matemático-astrónomo
francés Joseph Louis Lagrange (1736 -1813).Punto
lagrangiano L1: es aquel en que las intensidades de los Campos se
equilibran quedando una zona de vacío energético o
ingravidez. Se produce en la zona enfrentada de los cuerpos
celestes y en la línea que une sus centros. Consideramos
al punto L1 como aquel que establece los límites de
los respectivos Campos Gravitacionales Exclusivos entre dos
astros.Puntos lagrangianos L2 y L3: están en la misma
línea que L1 (eje C1C2) y también son de equilibrio
gravitacional.
Puntos lagrangianos L4 y L5: también
tienen características semejantes, aunque más
estables, al L1. En su entorno se produce un equilibrio de
fuerzas creando un vacío energético o "pozos
gravitacionales" capaz de atrapar cuerpos menores en movimiento
(asteroides) haciendo que acompañen delante y
detrás, al cuerpo celeste menor, en su orbita alrededor
del cuerpo mayor. En el sistema Sol-Jupiter se denominan
asteroides troyanos.L4 y L5 se obtienen trazando una línea
desde el centro de la Tierra a
60º del eje que une ambos centros, C1C2, hasta que corte con
la línea de la orbita lunar.Respecto al punto L5 vemos que
se forma un triángulo equilátero, C1L5C2, por tanto
se cumple: C1L5 = L5C2 = C2C1, y si la acción
de la Luna llega hasta L5, deducimos que también llega
hasta C2, el centro de la Tierra.Es un límite
teórico que tomamos por convenio, pero muy importante para
definir el efecto marea entre dos cuerpos, como veremos a
continuación. Ver Fig. 1-1.
Interacción de Campos y
equilibrio de fuerzasInteracción de
Campos
Vamos a estudiar la interacción de
los Campos Gravitacionales en la zona enfrentada de la Tierra y
la Luna y que corresponde a la zona lenticular delimitada por los
puntos L4, C1, L5, C2. En ella se representa el punto lagrangiano
L1 y un esquema de las fuerzas centrípetas de ambos
astros, así como los vectores
representantes de zonas del Campo.Consideramos que el CGGT llega
hasta el centro de la Luna, y el CGGL llega hasta el centro de la
Tierra.Resumida y esquemáticamente tenemos: que el vector
representante de fuerzas centrípetas terrestres L1C2; y el
C2L1, de fuerzas lunares, tienen igual dirección y sentido contrario; pero
escalarrmente el vector terrestre es mayor que el lunar pues
está dentro del CGET. La diferencia de ambos vectores
daría un vector (L1C2)' debilitado respecto de L1C2.
Respecto al vector L1C1, operaríamos igual dando un vector
debilitado, (L1C1)', en la Luna.Si este razonamiento lo aplicamos
a toda la zona de interacción se ve perfectamente que los
vectores L1C2 y el L1C1, que se mueven a través del eje
C1C2, quedan debilitados, y en mayor medida que los demás
vectores de la zona cuyas direcciones forman un cierto
ángulo. Deducimos que las dos zonas que interactúan
quedan debilitadas respecto a sus intensidades originarias.Los
vectores representantes de fuerzas de las zonas perpendiculares
al eje C1C2, PC2 y P´C2 en la Tierra, QC1 y Q´C1 en
la Luna, quedan inalterados debido a que no hay ninguna
interacción del Campo en dicha zona. Ver Fig. 1-2, 1-3 y
1-4.
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Fig. 1-1 | Fig. 1-2 |
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