Este artículo explica los principales parámetros y su funcionamiento basado en la fricción interna del momento angular y la gravedad en el baricentro, que surge de la rotación del cuerpo central en relación con sus sistemas de referencia gravitatoria, así como sus efectos: campos magnéticos planetarios, atmósferas y superrotación.
por Michael Klejna, aún en progreso – Traducción de ChatGPT
Tabla de Contenidos
1. La Rampa de Gravedad
La condición fundamental para la existencia de una rampa de gravedad es un sistema de dos o más cuerpos.
1.1. Funcionamiento de la Rampa de Gravedad
1.1.1. Rotación en Relación con el Eje de Gravedad
En los siguientes dos casos, el cuerpo central rota en relación con el eje de gravedad común con otro cuerpo sobre el cual también se encuentra la rampa de gravedad.
Por rotación, generalmente nos referimos al momento angular, es decir, un cuerpo central en rotación orbitado por uno o más cuerpos (por ejemplo, el Sol y Júpiter), o en casos excepcionales, dos cuerpos orbitando alrededor de un cuerpo fijo a diferentes velocidades y adelantándose mutuamente (momento angular orbital). Aquí se podría hablar de rotación indirecta, ya que los cuerpos no necesariamente tienen que rotar alrededor de sí mismos. Esta rotación indirecta es responsable, por ejemplo, de las actividades volcánicas y atmósferas de las lunas galileanas. Con rotación vinculada, el momento angular corresponde al momento angular orbital, por lo tanto, no hay rotación en relación con el eje de gravedad.
1.1.2. Eje de Gravedad y Baricentro
El eje de gravedad entre dos cuerpos se extiende en línea recta entre sus centros de masa. La mayoría de las estrellas, planetas y lunas son esféricos, con su densidad aumentando hacia sus centros, teniendo así un núcleo que representa una gran proporción de la masa total. La gravedad es más fuerte a lo largo del eje entre sus centros y específicamente en el baricentro, el centro de masa común de ambas masas, y disminuye con la distancia creciente desde allí.
La distancia del baricentro en el eje de gravedad desde el núcleo del cuerpo central en rotación aumenta con la masa del segundo cuerpo. La fuerza gravitatoria en el baricentro está determinada por el producto de las masas de ambos cuerpos y su distancia.
1.1.3. Fuerzas de Marea y Fricción Interna
Las fuerzas de marea (por ejemplo, Tierra/Luna y mareas) actúan sobre un cuerpo que rota en relación con uno de sus ejes gravitatorios. Ocurre fricción de marea, lo que provoca que la rotación del cuerpo central disminuya y la órbita del cuerpo orbitante aumente (cuando los momentos angulares están en la misma dirección).
Esta fricción de marea es más fuerte durante el cruce del eje de gravedad. En detalle, la masa del cuerpo en rotación experimenta diferentes fuerzas gravitatorias al cruzar el eje de gravedad. En otras palabras, el momento angular del cuerpo central encuentra las fuerzas que actúan en el baricentro.
Dependiendo de la viscosidad del material en el baricentro, se calienta por presión de fricción o experimenta torsión, generalmente una combinación de ambas. Este equilibrio de flujo está influenciado principalmente por las órbitas elípticas, en sistemas multi-cuerpo también por efectos de resonancia y perturbaciones causadas por ciertas constelaciones.
Si hay torsión en la rampa de gravedad, se forma un vórtice al norte y un vórtice opuesto al sur del eje de gravedad (para entender, imagina tu pierna como el eje de gravedad y colócala en un río, el agua corresponde a la masa en rotación).
Si el baricentro está dentro del radio del cuerpo central en rotación, la rampa de gravedad allí es la más empinada en ángulo recto al eje de gravedad. Si el vórtice es estable y lo suficientemente fuerte durante el tiempo suficiente, forma el fondo de un remolino. Este remolino es un flujo torsional desplazado 90 grados desde el flujo del vórtice a lo largo de su eje longitudinal.
1.1.4. Múltiples Cruces de la Rampa de Gravedad
Este efecto de la rampa de gravedad se repite con cada rotación; dependiendo de la posición del baricentro, se crea un vórtice con succión hacia afuera (por ejemplo, manchas solares debido a Júpiter) o succión hacia adentro (por ejemplo, la Gran Mancha Roja de Júpiter debido a las lunas galileanas).
Durante una rotación completa del cuerpo central, la torsión ganada en la rampa de gravedad disminuye. Si hay torsión residual al cruzar nuevamente la rampa gravitatoria, ocurre lo siguiente:
Los impulsos horizontales se suman formando dos bandas ecuatoriales, con límites opuestos, que debido a sus posiciones al norte y al sur del eje de gravedad giran en direcciones opuestas.
Mientras que los impulsos verticales tienen efectos negativos en parte, la diferencia entre los efectos positivos y negativos determina el ancho de las bandas, por lo tanto, su permeabilidad y en qué medida puede desarrollarse una rotación torsional alrededor de ambas bandas.
Con múltiples cruces de la rampa de gravedad y materiales rígidos, su efecto se acumula en el calor residual posiblemente aún presente del material de los cruces anteriores de la rampa de gravedad.
1.1.5. Posición del Baricentro con respecto al Cuerpo Central
Si el baricentro está dentro del radio del cuerpo central, la fricción aumenta cuanto más lejos esté el baricentro del eje de rotación del cuerpo central, ya que la distancia desde el eje de rotación también aumenta el momento angular de las partículas en rotación.
Si el baricentro está lejos del cuerpo central, la rampa de gravedad actúa horizontalmente, si es que existe, ya que pierde fuerza con la distancia creciente.
1.1.6. Interacción de Múltiples Rampas de Gravedad en un Cuerpo Central
En un sistema de dos cuerpos puro, como la Tierra y la Luna, los efectos de la rampa de gravedad son estables y equilibrados. En sistemas multi-cuerpo, constantemente surgen nuevas constelaciones, con los flujos de las rampas gravitatorias que se influencian mutuamente a través de resonancias o perturbaciones, presentando así una imagen general caótica. Las dos variantes más prominentes en el sistema solar son:
El sistema multi-cuerpo que consiste en el Sol y sus planetas, donde los baricentros con respecto a la distancia desde el núcleo solar están ampliamente distribuidos y, por lo tanto, pueden formar una cadena desde el núcleo hasta más allá de la superficie. Cuantos más eslabones tenga esta cadena, más fuerte será, y menos frecuente se producirá; también requiere constelaciones duraderas para acumularse. Además, es muy susceptible a perturbaciones; tan pronto como un eslabón actúa en la dirección incorrecta, se derrumba por completo.
En contraste, el sistema multi-cuerpo que consiste en Júpiter y las lunas galileanas, que, debido a las fuerzas y distancias del núcleo similares de sus baricentros, aseguran un flujo bastante constante al refrescar constantemente el torque. En comparación con el flujo de dos cuerpos, esta cadena de rampa de gravedad aún tiene máximos de resonancia y valles de perturbación, pero al mismo tiempo es más estable que una cadena de rampa de gravedad, como la que pueden formar las influencias de los planetas en el Sol.
1.1.7. Otros Parámetros que Influyen en la Dinámica del Flujo
Una alta inclinación del eje de rotación del cuerpo central resulta en pérdidas de eficiencia significativas cuando la órbita del segundo cuerpo está orientada hacia el plano eclíptico del cuerpo central. De manera similar, una alta inclinación orbital del segundo cuerpo en relación con la órbita del cuerpo central reduce la eficiencia. Es muy útil para la visualización observar cómo el eje de gravedad entre la Tierra y la Luna viaja sobre la superficie terrestre desde la perspectiva de la Luna (Aquí está el enlace al visor de órbita jsOrrery con la configuración correspondiente).
1.1.8. La Rampa de Gravedad en la Práctica Usando a Júpiter como Ejemplo
Júpiter recibe solo el 3.7% de la luz solar en comparación con la Tierra. Un día en Júpiter dura poco menos de diez horas. Júpiter no tiene corteza; su superficie no está dividida en tierra y agua. La inclinación de su eje de rotación es solo de 3 grados, no de 23 grados como la de la Tierra.
Consecuentemente, no hay estaciones, no hay diferencias de temperatura día/noche o tierra/mar, por lo tanto, no hay motivo para un clima comparable al de la Tierra. Y aún así, la Gran Mancha Roja se describe como la mayor tormenta del sistema solar.
Las corrientes visibles en la superficie de Júpiter se originan profundamente dentro de Júpiter y reflejan los torques que surgen cuando Júpiter gira sobre las rampas de gravedad que forma junto con las lunas galileanas.
La Gran Mancha Roja es el resultado de una triple conjunción de las lunas galileanas, ya sea superponiendo tres rampas de gravedad y sumando una común o distribuyéndolas tan uniformemente que se garantiza el torque continuo más alto posible. Esta constelación ocurre aproximadamente cada 300 días de Júpiter, aparentemente sincronizándose temporalmente con el período de rotación de Júpiter, lo que hace posible mantener el torque y así la Gran Mancha Roja durante muchos años.
2. Los Efectos de la Rampa de Gravedad
2.1. El Modelo del Imán Anular – Cómo los Campos Magnéticos Planetarios son Fortalecidos por la Rampa de Gravedad
El componente del campo magnético generado por la rampa de gravedad de un planeta surge de la rotación de los vórtices formados al norte y al sur del eje de gravedad durante el cruce de la rampa de gravedad, dentro de la remanencia magnética del cuerpo central.
Si los flujos de estos vórtices permanecen estables durante una rotación completa del cuerpo central, se forman dos imanes anulares alrededor del núcleo del cuerpo central. Estos imanes anulares están separados por el eje de gravedad y, al igual que los vórtices, están polarizados de manera diferente. Armonizan con la remanencia magnética del cuerpo central, fortaleciendo así el campo magnético planetario especialmente en el plano ecuatorial o a lo largo del eje de gravedad.
Si multiplicas mentalmente los siguientes valores eclípticos y de ejes de la Tierra, la Luna y el Sol (Fig. 2) por la mecánica de la rampa gravitacional representada (Fig. 1), obtienes la influencia de la Luna y la rotación de la Tierra en el campo magnético de la Tierra, como se muestra en la siguiente Figura 3.
2.2. La Rampa de Gravedad y las Atmósferas
Por las fuerzas de marea en general y los pares de torsión de la rampa gravitacional, se producen diferencias adicionales de temperatura y presión que inician procesos químicos comparados con un cuerpo no rotativo, que está en equilibrio.
Los elementos recién creados se difunden, los pesados hacia el núcleo, los ligeros hacia afuera, formando una atmósfera.
La cantidad de exposición de un cuerpo a este proceso se podría reconstruir analizando el tamaño de su núcleo (por ejemplo, Mercurio), también se podrían sacar conclusiones sobre su antigua velocidad de rotación (ver también Pluto y Charon).
Para mantener una atmósfera extensa, se necesita un campo magnético como protector contra el viento solar. Siendo un campo magnético indirecto dentro del campo de un cuerpo dominante, hace que sea más difícil retener elementos ligeros, en comparación con uno directo.
Si un planeta es capaz de construir una atmósfera estable y densa, no es solo una cuestión de su masa. Es más como una cuestión de su equilibrio entre la producción y pérdida de elementos ligeros.
2.3. La Rampa de Gravedad y la Superrotación
Cuando un cuerpo está en una constelación que consolida todos los ejes gravitacionales que lo influyen en un lado, ocurre la superrotación en el lado opuesto. Esto se puede observar bien en la Gran Mancha Roja de Júpiter; crece durante estas fases y parece avanzar. Su crecimiento es el resultado de la adición de ejes gravitacionales, y lo que avanza es simplemente su manifestación superficial, impulsada por un aumento de la superrotación.
Hacia los polos, la superrotación disminuye, también porque la succión ecuatorial de materia forma una contracorriente como fuente de materia en los polos. Equatorialmente, la superrotación puede amplificar los efectos de la transición del eje gravitacional ya que aumenta el momento angular.
3. El vector de vida en el sistema de dos cuerpos
El vector de vida es la fuerza aislada detrás de la rampa gravitatoria.
4. Proporción de la fuerza de Coriolis
La dirección principal de desviación en la rampa gravitatoria es hacia el norte o el sur a lo largo del eje gravitatorio, es decir, paralela al eje de rotación y, por lo tanto, no relevante para la fuerza de Coriolis.
Cualquier movimiento en un ángulo diferente es parcialmente distorsionado por la fuerza de Coriolis, lo que dificulta reconocer la mecánica en la superficie.