A Lúa da Terra mide aproximadamente unha cuarta parte do ancho da Terra. Pode parecer algo normal ata que comparamos outros planetas coas súas lúas: mesmo as lúas xigantes de Xúpiter e Saturno representan só unha pequena fracción do diámetro dos seus planetas. Entre os oito planetas, a Terra ten a lúa máis grande en relación co tamaño do planeta ao que orbita.
Esta distinción require dúas precisións. A nosa Lúa non é o satélite máis grande en termos absolutos, e o sistema Terra-Lúa tampouco é o par máis equilibrado se incluímos os planetas ananos. O compañeiro de Plutón, Caronte, é proporcionalmente moito máis grande. Así que a pregunta interesante non é simplemente «Que tamaño ten a Lúa?», senón «Grande en comparación con que?»
Unha proporción converte esa pregunta nunha comparación útil. Tamén axuda a distinguir tres ideas que a miúdo se confunden: o tamaño físico, a importancia gravitatoria e o tamaño aparente no ceo. O mapa interactivo do sistema solar mostra as posicións actuais dos planetas; as comparacións que seguen explican outro aspecto dese sistema: o contraste entre os tamaños dos planetas e as súas lúas.
A Lúa mide máis dunha cuarta parte do ancho da Terra
O raio da Lúa é de 1,737.4 km. Se usamos un raio medio da Terra duns 6.371 km, ao dividir o raio lunar polo terrestre obtemos aproximadamente 0,273. Noutras palabras, a Lúa mide arredor do 27,3% do diámetro da Terra. A mesma proporción serve para o raio e o diámetro porque duplicar ambas as medidas non altera a súa proporción.
Imaxina a Terra como unha bóla de 30 cm de diámetro. Nesa escala, a Lúa mediría uns 8,2 cm de diámetro: sería máis parecida a unha laranxa grande que a unha boliña diminuta. É un compañeiro de tamaño notable. Pero o modelo tamén pon de manifesto un erro habitual nas ilustracións. Á distancia media entre a Terra e a Lúa, de 384.400 km, os centros das dúas bólas estarían separados uns 9,1 metros. Unha imaxe na que aparecen case pegadas pode manter as súas proporcións de tamaño, pero reducir enormemente o espazo baleiro entre elas.
O diámetro é só unha das formas de medir esta relación. A masa da Lúa equivale aproximadamente a unha oitenta e unha avas partes da masa da Terra, ou arredor do 1,2%, non do 27,3%. O volume aumenta co cubo do diámetro: un obxecto cun ancho 0,273 veces menor ten só arredor de 0,020 veces o volume, se asumimos que ten a mesma forma. É dicir, aproximadamente un 2%.
A diferenza restante débese á densidade. A densidade media da Lúa é menor ca a da Terra, cuxo gran núcleo rico en ferro contribúe de maneira importante á súa masa. Así, unha lúa pode parecer impresionantemente grande xunto ao seu planeta sen estar nin de lonxe á altura deste como compañeiro gravitatorio. É esencial non confundir diámetro e masa cando se debate se a Terra e a Lúa se parecen a un planeta dobre.
As lúas máis grandes poden ser compañeiras máis pequenas
Ganímedes, a lúa máis grande do sistema solar, ten un diámetro de arredor de 5.268 km. Séguelle Titán, de Saturno, con arredor de 5.149 km. Ambas son máis anchas ca Mercurio e bastante máis ca nosa Lúa, cuxo diámetro é de 3,474.8 km. Con todo, ningunha delas fai que o seu planeta anfitrión pareza pequeno.
Se usamos os diámetros medios, Ganímedes mide só arredor do 3,8% do ancho de Xúpiter. Titán mide arredor do 4,4% do ancho de Saturno. A proporción da Terra, do 27,3%, é, polo tanto, máis de seis veces maior ca calquera das dúas. Isto non significa que a nosa Lúa sexa seis veces máis grande: significa que o seu tamaño proporcional ao lado do seu propio planeta é máis de seis veces maior.
Neptuno ofrece outra comparación útil. Tritón, a súa lúa máis grande, mide arredor do 5,5% do diámetro de Neptuno. É unha proporción maior ca a de Ganímedes ou Titán, pero segue a estar moi por baixo da proporción Terra-Lúa. Marte sitúase no extremo oposto: as súas dúas lúas pequenas e irregulares son diminutas en comparación co planeta.
Estas comparacións explican por que ordenar as lúas polo seu diámetro non responde á pregunta de que sistema planetario ten o compañeiro máis destacado. A nosa Lúa ocupa o quinto posto entre as lúas do sistema solar polo seu tamaño físico, pero o primeiro en relación co planeta anfitrión entre os oito planetas. Para consultar o inventario máis amplo de satélites, visita a guía das lúas do sistema solar; aquí a distinción importante é a que hai entre unha clasificación absoluta e unha proporción.
Significa iso que a Terra e a Lúa forman un planeta dobre?
«Planeta dobre» é unha descrición atractiva, pero non ten unha definición formal aceptada universalmente. Un dos criterios propostos consiste en determinar onde se atopa o centro de masa común dos dous corpos. Ambos orbitan arredor deste punto, chamado baricentro; o corpo máis pequeno non xira arredor dun corpo máis grande perfectamente inmóbil.
No caso da Terra e a Lúa, o baricentro está dentro da Terra. Pódese estimar a súa posición a partir da proporción entre as masas. Se a Terra ten arredor de 81 veces a masa da Lúa, o baricentro atópase a unha distancia do centro da Terra equivalente a aproximadamente unha oitenta e dúas avas partes da distancia entre os centros. Se usamos a separación media de 384.400 km, obtemos arredor de 4.700 km. É menos ca o raio da Terra, duns 6.371 km, polo que, segundo este cálculo simplificado, o punto quedaría uns 1.700 km por baixo da superficie.
Agora comparemos Plutón e Caronte. Caronte mide aproximadamente a metade do ancho de Plutón e ten arredor dunha oitava parte da súa masa. O seu baricentro está fóra de Plutón, polo que son un exemplo moito máis claro de parella binaria. Plutón está clasificado como planeta anano, así que isto non cambia a distinción da Terra entre os oito planetas.
O criterio do baricentro é útil, pero non constitúe unha regra de clasificación completa. A súa posición depende tanto da separación como da masa: se afastamos os mesmos dous corpos, o baricentro tamén se afasta de cada centro. Así que o feito de que un punto estea fóra do corpo máis grande non basta, por si só, para establecer unha condición de «planeta dobre» aceptada universalmente. Por convención, a Terra segue a ser un planeta e a Lúa o seu satélite natural, malia o diámetro relativo inusualmente grande da Lúa.
Unha pista sobre como se formou a Lúa
O tamaño considerable da Lúa é unha das varias características que debe explicar unha teoría sobre a súa orixe. A explicación máis aceptada é a dun impacto xigante: nos primeiros tempos da historia da Terra, unha gran colisión puxo material en órbita e a Lúa formouse a partir dos restos que quedaron orbitando. A explicación xeral está ben fundamentada, pero as circunstancias exactas do impacto e a evolución posterior seguen sendo obxecto de investigación.
O tamaño, por si só, non demostra esa explicación. Os científicos tamén teñen en conta o momento angular do sistema, o núcleo metálico relativamente pequeno da Lúa e as semellanzas químicas e isotópicas entre os materiais terrestres e lunares. Unha explicación satisfactoria debe dar conta conxunta desas observacións, non limitarse a producir un satélite grande nunha simulación.
Esta explicación contrasta coa que se adoita aceptar para as lúas grandes e regulares dos planetas xigantes: formáronse en discos de gas e sólidos que rodeaban os seus planetas mentres estes medraban. Uns ambientes de formación distintos poden dar lugar a proporcións diferentes entre un planeta e os seus compañeiros. Non hai ningún motivo para que todos os sistemas planetarios sexan copias a escala uns dos outros.
Cómpre tamén distinguir entre a formación e a evolución posterior. As interaccións de marea modificaron co tempo o sistema Terra-Lúa, e a Lúa afástase da Terra uns 3,8 cm ao ano. Isto cambia a distancia entre elas, non a proporción entre os seus diámetros. Esas mesmas interaccións axudan a explicar a relación sincronizada entre a súa órbita e a súa rotación, que se describe en por que sempre vemos a mesma cara da Lúa.
Por que un compañeiro tan grande aínda parece pequeno no ceo
O tamaño relativo da Lúa respecto da Terra non é o mesmo ca o seu tamaño aparente para alguén que observa desde a Terra. O que determina o aspecto no ceo é o diámetro da Lúa dividido pola distancia que te separa dela. Se usamos o seu diámetro de 3,474.8 km e a distancia media entre os centros da Terra e a Lúa, de 384.400 km, obtemos un diámetro angular aproximado de 0,52 graos. É unha estimación aproximada útil, non unha predición exacta para un lugar de observación concreto.
Por iso, un compañeiro que mide máis dunha cuarta parte do ancho da Terra pode ocupar só unha pequena zona do ceo. O espazo entre os corpos é enorme en comparación co diámetro de calquera dos dous. Se a Lúa estivese máis lonxe, parecería máis pequena sen reducir o seu tamaño físico nin perder a súa proporción inusualmente grande respecto da Terra.
Esta distinción serve para comprobar de maneira práctica as fotografías da Lúa. As imaxes feitas con distintas distancias focais, encadres ou elementos en primeiro plano non poden demostrar que cambiase o tamaño físico da Lúa. Para comparar de maneira significativa o diámetro aparente, cómpre manter unha escala de imaxe constante. Os paneles lunares por cidade ofrecen a distancia, a altitude e o acimut, xunto coa fase e a iluminación, e proporcionan información útil para documentar unha observación. Mantén fixa a configuración da cámara e anota a distancia; así poderás estudar os cambios no tamaño aparente da Lúa sen confundilos coa cuestión moito máis fundamental de canto mide o noso compañeiro en relación coa Terra.