¿Por qué existe la noche?

Preguntas que parecen demasiado simples, ingenuas o infantiles, como por qué existe la noche, nos llevan muchas veces a respuestas complejas que encierran multitud de conceptos físicos y derivadas curiosas. Que existan el día y la noche deriva directamente de que la Tierra rota sobre su eje y no siempre ofrece la misma cara hacia el Sol. Así que la pregunta sobre por qué existe la noche se convierte en por qué la Tierra rota sobre su eje y cómo lo hace.

La explicación se basa en física fundamental y, como tal, es extremadamente importante para comprender cómo funciona el universo. No hablamos de física tan popular como la ley de gravitación universal o la equivalencia entre masa y energía E=mc², pero sí de la conservación del momento angular, que es tan importante como esas ecuaciones. Ya hay muchas explicaciones sobre ello, solo diré que en la formación de sistemas planetarios la conservación del momento angular obliga a los planetas a rotar.

Sigamos el camino hacia entender por qué existe la noche, añadiendo más variables que afectan a esa rotación. ¿Todos los planetas rotan sobre su eje? Pues deberían hacerlo, si fuera solo por conservación del momento angular desde su formación, pero a los planetas les ocurren otras cosas que pueden parar la rotación. De hecho, Venus se piensa que ha parado su rotación e incluso la ha invertido: rota en sentido contrario al resto de planetas del sistema solar y al de su propia órbita alrededor del Sol. El resultado es que un año venusiano —el tiempo que tarda en dar una vuelta al Sol: unos 224 días terrestres—, dura algo menos que el día venusiano —243 días terrestres—. Podemos concluir que el concepto de día y noche no es el mismo en otros mundos; al menos, si consideramos la duración de ambos que los terrícolas tenemos en mente.

Venus sí tiene día y noche, solo que duran un montón. ¿Es posible que un planeta no tenga día y noche en absoluto? Es decir, para ser más precisos, ¿es posible que en una zona de un planeta siempre sea de noche? La respuesta es sí, y está relacionado con otros conceptos físicos. La rotación no es la única responsable de que haya día y noche: si mañana la Tierra detuviese su rotación, el día y la noche no se acabarían en lados opuestos del planeta.

Días eternos en exoplanetas

Como la Tierra gira alrededor del Sol, si no rotara y siempre diera la cara hacia el mismo lado, al final en algún momento dejaría al Sol a un lado y finalmente por detrás del planeta. Trasladémonos al círculo central de un campo de fútbol, e imaginen que el Sol fuera un balón que está en el punto del saque de centro. Si un paseante se mueve por el borde del círculo sin rotar en torno a su eje (es decir, siempre mirando al mismo fondo del campo, lo que implica que a veces nos moveríamos de lado y a veces caminando hacia atrás), en la mitad ese camino, equivalente a la órbita de un planeta, perdería de vista el balón y eso sería como la noche del planeta. Pero después de recorrer de nuevo medio círculo, volvería a ver el punto central y eso sería como si se hiciera de día.

Para que siempre en una zona de un planeta sea de noche o de día, en su viaje orbital alrededor de una estrella la rotación del planeta sobre su propio eje y la órbita alrededor de la estrella deben estar sincronizadas. En nuestro ejemplo del campo de fútbol, la persona moviéndose por el círculo central debería ir girando según va andando, de manera adecuada para nunca ver el punto del centro —siempre de noche— o verlo siempre —día eterno—. Tal grado de sincronía parece mentira, pero es posible, y muy común en el universo: no por casualidad, por supuesto, sino por física: la propia Luna está sincronizada con la Tierra, en el sentido de que rota sobre su eje más o menos con el mismo periodo que gira alrededor de la Tierra. Existe, por tanto, una cara oculta de la Luna que nunca vemos y nunca nos ve. Si la Tierra fuera su estrella y la Luna su planeta, la Luna tendría una noche eterna en una parte de su superficie.

¿Existen planetas sincronizados con su estrella, de manera parecida a lo que le pasa a la Luna con la Tierra? La respuesta es sí. Creíamos que eso era posible dada nuestra experiencia selenita, y ahora conocemos planetas rocosos como la Tierra en los que su rotación y su órbita se han acoplado, se les llama planetas con acoplamientos de marea —el nombre proviene de que es lo mismo que provoca las mareas en la Tierra—. Obviamente, este acoplamiento tiene un efecto dramático en las probabilidades de existencia de vida. Puede ser el caso del planeta LHS3844b, bautizado como Kua’kua (colibrí, en una lengua indígena centroamericano): es el primer planeta descubierto en torno a la estrella LHS3844, que es una estrella unos 3000 grados más fría que el Sol, lo que la hace más roja, así que allí no son muy luminosos los días.

¿Hay alguna manera más de quedarse sin noche —o sin día— por largos periodos de tiempo? Pues sí: la duración de la noche depende también de cómo se orienta el eje de rotación con el de la órbita alrededor de la estrella. En la propia Tierra, el eje de rotación no es perpendicular al plano por donde se mueve el planeta alrededor del Sol, que se llama plano de la eclíptica y es común a todos los planetas, aproximadamente. Como si fuera una peonza ligeramente tumbada, existe un ángulo de 23 grados entre el eje y la eclíptica. Ese ángulo de la eclíptica, además de provocar las estaciones en algunas zonas del globo, hace que la noche sea muy larga o inexistente durante meses en las zonas polares.

Noches de 42 años en Urano

Cada planeta tiene su ángulo eclíptico, depende de su proceso de formación y seguramente de eventos muy específicos. ¿Podría ser que ese ángulo fuera tan grande que la rotación del planeta no diera lugar a que exista la noche y el día? Pues también Urano, sin ir más lejos, rota alrededor de un eje que forma casi 90 grados con la eclíptica. Es como si nuestro paseante del campo de fútbol siempre se moviese alrededor del punto central mirando hacia un fondo, pero haciendo piruetas laterales, de modo que girase alrededor de su ombligo. El resultado para ese planeta de nuestro sistema solar es que hay un punto en la superficie de Urano que tiene 42 años de noche y 42 años de día, a lo largo de su año, que equivale a 84 años terrestres.

¿Hay alguna otra forma de que siempre sea de noche en todo un planeta entero? De nuevo, pues sí: que no tenga estrella y sea un planeta errante. Ya hablamos sobre estos lobos solitarios, así que cerramos el artículo de hoy aquí. Concluimos antes, eso sí, diciendo que algo tan cotidiano para nosotros como es el día y la noche no tendría por qué existir. Aunque seguramente no existiríamos como existimos sin esas noches y esos días, lo que podría llevar a decir que tampoco seríamos como somos sin esa conservación del momento angular, esa ley de gravitación universal ni esas fuerzas de marea (y otros efectos que no hemos detallado), esa física que en última instancia explica el porqué del universo.

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología, y Eva Villaver, Directora de la Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Española, y profesora de Investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias.

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