EL
UNIVERSO OCTUBRE 2015
1.- ¿Qué es el universo?
El
Universo es el conjunto de todo lo que existe bajo unas leyes físicas
determinadas, que son las que nosotros conocemos. Es el conjunto de toda la
materia y de toda la energía que existe en un espacio determinado y que se
están intercambiando constantemente una en otra.
· Origen y composición del universo:
Si
analizamos lo que existe en el Universo veremos que todo se reduce a tres
componentes:
la materia en forma de polvo, estrellas,
planetas, etc. 
la energía de los cuerpos estelares 
el vacío cósmico
La materia
y la energía son dos formas de la misma realidad, ya que la materia y la
energía ni se crean ni se destruyen, sólo se transforman.
Según los conocimientos que se
tienen hoy en día, el Universo surgió hace unos 13.000 millones de años, en una
especie de explosión que los científicos han denominado Big-Bang, que
dió origen al espacio-tiempo y al universo en que vivimos. Desde entonces, el
Universo se halla en continua expansión.
En un principio, la energía debió
transformarse en materia tras el Big-Bang, originando los objetos materiales
que conocemos hoy. En el momento actual, es la materia la que se está
continuamente transformando en energía, proceso que acontece fundamentalmente
en el interior de las estrellas, y que es responsable de las emisiones
energéticas de las estrellas en forma de radiaciones de variadas
longitudes de onda.
Esquema de las radiaciones que emiten las estrellas. A menor longitud de onda, las radiaciones tienen más energía, y son más dañinas para la vida. La luz que nosotros vemos son parte de las radiaciones
2.- Objetos que forman
nuestro universo
Los
objetos materiales que conforman nuestro Universo son las galaxias, que,
a su vez, están constituidas por estrellas, nebulosas y planetas
y planetas menores (o planetoides).
2.1.- Las
galaxias
El
Universo está constituido por miles de millones de galaxias que se mueven a
gran velocidad. Las galaxias se
pueden definir como grandes conjuntos de estrellas que están acompañadas de
polvo y gases. Están diseminadas por el vacío cósmico y se hallan muy
distanciadas entre sí. Las estrellas que las forman se encuentran muy separadas
unas de otras y pueden tener girando a su alrededor planetas y planetoides. Las
estrellas permanecen en las galaxias por la atracción gravitatoria. Algunas
poseen formas muy variadas, pero las más frecuentes son las espirales, las
elípticas y las irregulares.
Galaxia espiral
 |
Las galaxias aparecen distribuidas por el Universo, constituyendo
agrupaciones enormes que se desplazan juntas. Se conocen con el nombre de cúmulos
o supercúmulos de galaxias, según el tamaño.
- La Vía Láctea
Nuestra
galaxia pertenece a un pequeño cúmulo denominado el Grupo Local, que a
su vez pertenece al llamado supercúmulo de Virgo.
La Vía
Láctea
2.2.- Las
nebulosas
Son nubes gases y polvo que existen en las
galaxias. Pueden estar formadas por nubes de gases muy calientes, como la
nebulosa de Lira, la gran nebulosa de Orión, etc., o por nubes de polvo oscuro
y frío, como la de la Cabeza de Caballo. Las nebulosas son el lugar donde se
forman actualmente las estrellas.
La nebulosa del cangrejo es el resto de una
supernova o explosi
ón de una
estrella gigante
ón de una
estrella gigante
2.2.- Las
estrellas
Las
estrellas son grandes masas de gases a temperaturas muy altas (entre 3.000 y
30.000º C en su superficie, y varios millones de grados en su interior), que
emiten energía en forma de radiaciones de todo tipo (luz visible, calor, ondas
de radio, etc.). Se pueden comparar con un horno en el que se quema un
combustible y se libera energía. El combustible que consumen las estrellas es
principalmente hidrógeno: dos átomos de hidrógeno se fusionan por reacción
termonuclear para formar uno de helio y se libera gran cantidad de energía.
H + H = He + Energía
A medida
que se agota el hidrógeno, las estrellas empiezan a fusionar otros elementos
distintos del hidrógeno, produciendo cada vez menos energía.
- Ciclo vital de
las estrellas:
Las estrellas nacen a partir de una nebulosa. La fuerza de gravedad hace que el polvo de la nebulosa se unifique, formando una inmensa bola que se va calentando por los choques producidos entre las partículas de la propia nebulosa. A partir de cierta masa la temperatura aumenta con rapidez y, al alcanzar varios millones de grados, se inician las reacciones de fusión, momento en el que la estrella empieza a liberar energía.
Las
estrellas más jóvenes y calientes son blancas, azuladas o verdosas. A
medida que la estrella consume hidrógeno cambia de color y disminuye su
temperatura, tornándose amarilla, como nuestro Sol, o anaranjada.
Cuando se agota el hidrógeno la estrella sufre un colapso y se dilata, aumenta
enormemente de tamaño y se convierte en una gigante o supergigante
roja. A partir de ese momento la estrella utiliza otros elementos como
combustible y libera menos cantidad de energía. Según aumenta el consumo de sus
elementos va disminuyendo de tamaño y se va enfriando.
El final, las
estrellas más pequeñas se van enfriando y se encogen hasta convertirse en enanas
blancas o rojas. Finalmente se enfriarán del todo y dejarán de
liberar energía, convirtiéndose en cuerpos sólidos y oscuros, como planetas.
Las más grandes también se contraen pero, al tener tanta masa, la atracción
gravitatoria es tan grande que sufren un colapso y se convierten en estrellas de neutrones, que a su vez pueden evolucionar
hasta formar agujeros negros (objetos con tal campo gravitatorio que no dejan salir ni su
propia luz), de manera se convierten en objetos invisibles que pueden atraer y
"engullir" a otras estrellas.
Puede
ocurrir también que
un momento dado de su evolución, una estrella sufra una gran explosión,
liberando gran cantidad de energía y arrojando al espacio parte de su masa. Se
convierte así en una nova o supernova, y su núcleo se
transforma en un púlsar (estrella pequeña que gira muy deprisa y libera
ondas de forma puntual, como si fuera un faro).
* Ejercicio: Las
distancias entre las estrellas de la Vía Láctea (que son las que vemos en
nuestro firmamento) son tan grandes que se miden en años luz o distancia
que recorre la luz en un año. ¿Sabrías calcular a cuántos kilómetros equivale
un año luz?
2.3.-Los planetas
Cuando las
nubes de gases que se unen no alcanzan un tamaño mínimo, el cuerpo que se forma
no se calienta lo suficiente y no se inician las reacciones de fusión, por lo
que no se forma una estrella, sino un cuerpo más pequeño, que no libera energía
y que recibe el nombre de planeta. Si es muy pequeño (como los
asteroides o los cometas) se denomina planeta menor o planetoide.
Suelen ser atraídos por alguna estrella cercana y quedan en órbitas a su
alrededor.
3.- El sistema solar
Dentro de
la Vía Láctea existen muchas estrellas; una de ellas, situada en uno de los
brazos de la galaxia, es el Sol. El Sol es una estrella amarilla de edad y
tamaños medios. Posee una serie de cuerpos de variado tamaño girando a su
alrededor por efecto de su atracción gravitatoria: son los planetas y
planetoides (satélites, asteroides y cometas). Este conjunto formado por el Sol
y los diversos astros que giran a su alrededor se denomina Sistema Solar.
3.1.- Estructura del sistema solar
El Sol
es el centro del Sistema Solar. A su alrededor giran ocho planetas: Mercurio,
Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Plutón se
consideraba antaño el noveno planeta, pero hoy en día se considera un
planetoide. Los planetas tienen a su vez planetoides que giran a su alrededor:
son los satélites.
Entre
Marte y Júpiter se encuentran los asteroides, que a veces son atraídos
por los planetas y chocan contra su superficie (meteoritos). En órbitas
muy alargadas procedentes de más allá de Plutón, se mueven los cometas.
3.1.1.-
Los planetas del Sistema Solar se clasifican en dos grandes grupos:
Los planetas
interiores o sólidos, están formados por materiales sólidos, rocosos, y
su tamaño es relativamente pequeño. Son los que están entre el Sol y el
cinturón de asteroides: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.
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Los planetas
exteriores o gaseosos que están constituidos fundamentalmente por gases
(que pueden estar congelados) y son de gran tamaño comparados con los
interiores. Se encuentran más allá del cinturón de asteroides y son Júpiter,
Saturno, Urano y Neptuno.
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Plutón,
junto con otros planetoides del Sistema Solar, se incluye en el grupo de los planetas
enanos.
3.1.2.- Los asteroides son fragmentos rocosos de tamaño
muy variable (desde un grano de arena a un planetoide de centenares de km), que
se encuentran orbitando generalmente entre Marte y Júpiter. Se supone que debe
haber centenares de miles de ellos. Muchos son atraídos por la fuerza
gravitatoria de los planetas y chocan contra su superficie, convirtiéndose en meteoritos.
3.1.3.- Los cometas son fragmentos
rocosos rodeados de una capa de gases helados que se mueven en órbitas muy
elípticas, lo que les lleva a alejarse enormemente del Sol. Cuando se acercan
al sol su temperatura aumenta, por lo que los gases se descongelan, apareciendo
la cola o cabellera que puede tener centenares de miles de km. de longitud.
Cometa Hale-Bopp cerca de la Tierra en 1977.
4.-
La Tierra y la Luna
La
Tierra es nuestro
planeta, el único en el que conocemos la existencia de vida. Es el tercero más
próximo al sol, y su edad es la misma que la del Sistema Solar, unos 4.500
millones de años. Se originó a partir de una nube de materiales que se juntaron
hasta formar una bola de materia fundida, muy caliente, rodeada de gases, que
se empezó a enfriar. Al enfriarse, se formó la Tierra sólida o litosfera,
y el vapor de agua que había alrededor se condensó y cayó sobre la superficie
sólida formando los mares y océanos, es decir, la hidrosfera, mientras
el resto de los gases formaban la atmósfera.
La Luna es el satélite de la Tierra. Gira
alrededor de nuestro planeta en aproximadamente 28 días, que es exactamente lo
mismo que tarda en girar alrededor de su eje. El hecho de que su traslación y
su rotación duren lo mismo hace que siempre nos esté enseñando la misma cara,
mientras que nunca vemos la cara opuesta (es a la que llamamos la "cara
oculta de la Luna"). La Luna no posee atmósfera por lo que todos los
meteoritos que le llegan chocan contra su superficie formando cráteres.
La
Tierra vista desde la Luna
4.1.- Movimientos de la Tierra y la Luna y fenómenos naturales
relacionados
La Tierra
está sometida a gran cantidad de movimientos, propios o no. Por ejemplo, la
Tierra se desplaza en el Universo porque se desplaza su galaxia, la Vía Láctea.
Además, la Tierra se mueve en la Vía Láctea porque el Sol se desplaza en el
remolino de la galaxia. Por último, la Tierra tiene lo que podríamos llamar sus
propios movimientos, que son el movimiento alrededor del Sol, y los que están
relacionados con su eje, la rotación, la precesión y la nutación.
Por último
veremos que las fases de la Luna también tienen relación con el movimiento de
la Tierra.
4.1.1.-
La traslación: Las estaciones. Solsticios y equinoccios
La traslación
es el movimiento por el cual la Tierra describe una vuelta completa
alrededor del Sol, es decir, una órbita completa.
El tiempo
que tarda la Tierra en llevar a cabo una traslación completa es lo que nosotros
llamamos un año, aproximadamente 365 días y unas 6 horas. Debido a estas
horas extras, cada cuatro años hay que añadir un día más: son los que llamamos años
bisiestos.
La órbita
de la Tierra es ovalada o elíptica. En ella no se puede definir un radio, sino
dos ejes, uno mayor y otro menor, de tal manera que dos veces al año la Tierra
pasa por los extremos del eje mayor, y otras dos veces por los del eje menor.
El punto
de la órbita de la Tierra que coincide con uno de los extremos del eje mayor
recibe el nombre de solsticio. Hay dos solsticios, uno coincide con el
inicio del verano (solsticio de verano) y el otro con el inicio del invierno
(solsticio de invierno). El solsticio de verano también es el día que tiene la
noche más corta del año, y el de invierno tiene la noche más larga del año.
Los puntos
de la órbita en los que la Tierra coincide con los extremos del eje menor se llaman
equinoccios. También son dos, que coinciden con el inicio de la
primavera (equinoccio de primavera) y el otoño (equinoccio de otoño). Los
equinoccios son los días del año en los que el día y la noche duran lo mismo.
Desde el
equinoccio de primavera hasta el solsticio de verano la duración de la noche es
cada vez menor, y hay cada vez más horas de luz. A partir del solsticio de
verano las horas de luz se van reduciendo, hasta que en el equinoccio de otoño
se igualan las horas de luz y de oscuridad, y en el solsticio de invierno se
alcanza el máximo de horas de oscuridad.
Los
solsticios y los equinoccios son distintos en el hemisferio Norte y en el Sur
de la Tierra, ya que mientras en un hemisferio se da el solsticio de verano, en
el otro es el de invierno y al revés, y lo mismo sucede con los equinoccios.
¿Qué explicación tiene esto?
Como el
eje de la Tierra no es recto, sino que está inclinado con respecto al plano de
su órbita, los rayos del Sol no llegan uniformemente a toda la cara iluminada,
sino que llegan más rectos y durante más horas a uno de los hemisferios que al
otro (hemisferio norte o sur) dependiendo del punto de la órbita terrestre en
que se encuentre. Las temperaturas van a ser algo más altas en el hemisferio
donde la radiación llega más recta, o sea, en ese hemisferio será verano. En el
hemisferio opuesto los rayos llegarán con una mayor inclinación y durante menos
horas, por lo que allí será invierno. Esto constituye la base de las estaciones.
 |
Por
ejemplo, en diciembre, en el hemisferio norte los rayos del sol llegan más
inclinados y durante menos horas: es invierno. En el hemisferio sur es
verano, pues los rayos solares llegan más rectos y durante más horas, y por
lo tanto hará más calor.
|
Por otro lado, en
los polos de la Tierra los rayos del sol siempre van a llegar más inclinados
que en la zona ecuatorial, y además las
diferencias de horas de luz son mayores entre verano e invierno. Todo
esto implica que en general, conforme nos vamos alejando del ecuador y nos
acercamos hacia los polos, el clima sea más frío.
4.1.2.- La
rotación: El día y la noche
La rotación
es el movimiento de la Tierra alrededor de su eje, una línea imaginaria que
atraviesa la Tierra desde el polo Norte hasta el polo Sur.
El tiempo
que tarda la Tierra en completar una rotación es lo que llamamos un día, y dura
24 horas.
Como
consecuencia de la rotación terrestre, se da el fenómeno de la alternancia
del día y la noche: en la cara iluminada por el Sol es de día, y en la cara
opuesta es de noche. En cada punto de la Tierra, el día dará paso a la noche
conforme pasemos del lado que mira al sol al lado puesto.
El Sol sale por el este y se pone por el
oeste, lo que implica que la Tierra rota hacia el este.
La
duración relativa del día y la noche depende de la situación de la Tierra a lo
largo de su órbita, tal y como hemos visto en el apartado de los solsticios y
los equinoccios.
4.1.3.-
Los eclipses
Cuando el
Sol, la Luna y la Tierra se alinean, la Luna puede hacerle sombra a la Tierra o
viceversa. Los eclipses son ocultaciones del Sol por parte de la Luna o
por parte de la Tierra, de tal manera que se producen sombras, bien en la
Tierra o bien en la Luna. Hay dos tipos de eclipses:
- Eclipse de sol: se produce cuando la Luna se
interpone entre el Sol y la Tierra y por tanto la luz del Sol no llega
hasta la Tierra, sino que llega la sombra de la Luna. Según la cantidad de
superficie solar que quede oculta hablamos de eclipse parcial (sólo
se oculta una parte del disco solar) eclipse total (desaparece todo
el disco solar), o eclipse anular, (el diámetro de la Luna es menor
que el del Sol y queda al descubierto una especie de anillo solar).
- Eclipse de luna: se produce cuando es la
Tierra se interpone entre el Sol y la Luna; la Luna en fase de Luna llena,
muy brillante, se va oscureciendo a medida que avanza el eclipse, hasta
que sólo le llega la luz reflejada por la propia Tierra, lo que le da un tono
rojizo muy característico.
Para que
ocurra un eclipse, es imprescindible que la Tierra, el Sol y la Luna estén
alineados. Esto ocurre sólo en fase de Luna llena o nueva. Así y todo, como el
plano de traslación de la Luna alrededor de la Tierra está inclinado unos 5º
respecto al plano de traslación de la Tierra alrededor del Sol, no siempre que
hay luna llena o luna nueva se produce un eclipse. La mayoría de las veces la
Luna pasa por encima o debajo del plano que forman la Tierra y el Sol, por lo
que no habrá alineamiento, ni por lo tanto eclipse.
4.1.4.-
Las fases de la Luna
A medida que la Luna gira alrededor
de la Tierra, y la Tierra gira alrededor del Sol, la zona de la Luna iluminada
va cambiando de posición de manera que unas veces vemos toda la cara visible de
la Luna iluminada por el Sol, cuando la Tierra está en alguna posición entre el
Sol y la Luna, y otras veces vemos la cara visible oscura, ya que el Sol se
encuentra al otro lado de la Luna e ilumina la cara oculta.
Esta variación en la cantidad de
superficie lunar que vemos iluminada recibe el nombre de fases de la luna,
y son cuatro que se van alternando a lo largo del período de traslación de la
luna, que dura unos 28 días ("mes lunar"):
- Luna llena: se da cuando vemos iluminada toda la cara visible de la Luna. La
Luna refleja gran cantidad de luz que llega a iluminar notablemente las
noches de la Tierra.
- Cuarto menguante: se produce después de la Luna llena, que en realidad dura apenas
unas horas; consiste en que la superficie iluminada se va reduciendo (va
menguando) a lo largo de unos 14 días, hasta llegar al momento en que
no vemos ninguna franja iluminada.
- Luna nueva: es el momento en que toda la cara visible de la Luna está a
oscuras; también dura sólo unas horas, y a continuación la zona iluminada
empieza a crecer.
- Cuarto creciente: tras la luna nueva, la parte iluminada va creciendo a lo largo de
otros 14 días, hasta que se alcanza de nuevo la luna llena.
4.1.5.-
Efectos de la atracción gravitatoria entre la Luna y la Tierra.
- Las mareas
La Tierra
y la Luna se atraen mutuamente por efecto de sus masas, lo cuál provoca ciertos
efectos en ambos cuerpos. De estos efectos algunos nos afectan más y son muy
llamativos, como es el caso de las mareas: movimientos de grandes masas
de agua cuando son atraídas por la Luna ( y en mucha menor medida por el Sol);
estos movimientos se ponen de manifiesto en las zonas costeras como una subida
o retroceso del nivel del mar.
Cuando la
Luna y el Sol aúnan sus efectos gravitatorios se producen las mareas vivas,
mientras que si esos efectos se contrarrestan, habrá mareas muertas.
- Frenado de la rotación
Debido a
la atracción gravitatoria, la Tierra y la Luna se frenan mutuamente su
rotación, lo cual implica dos cosas:
* Con el paso del tiempo la duración
de la rotación es cada vez mayor; ahora el día dura 24 horas, pero hace unos
400 millones de años duraba unas 22 horas.
* Que la Tierra y la Luna se van
separando; cuando se originó la Luna estaba mucho más cerca que hoy.
4.2.- ¿Por qué hay vida en la Tierra?
4.2.- ¿Por qué hay vida en la Tierra?
El planeta
Tierra, hoy por hoy, es el único lugar que nosotros conocemos en el que hay
vida. Esto quiere decir que en la Tierra se dan unas condiciones
especiales para el desarrollo de la vida, que no se dan en otros
lugares de nuestro Universo cercano. ¿Cuáles son esas condiciones?
Distancia al sol: En el sistema solar, sólo hay
dos planetas que por su distancia al sol entran en unos rangos de
temperatura para poder albergar vida: la Tierra y Marte. Entonces, surge
otra pregunta: ¿por qué se cree que no hay vida en Marte? - La atmósfera: Marte, como otros muchos
planetas, perdió rápidamente su atmósfera original, debido en parte a que
es un planeta más pequeño que la Tierra y la atracción de la gravedad es
menor. La Tierra, en cambio, conservó la hidrosfera y una atmósfera que ha
ido evolucionando a lo largo de su historia, y que hoy en día hace posible
la vida, por dos razones principales:
- Tiene una composición que permite el desarrollo de la vida.
- Actúa como reguladora del clima, y
protege de radiaciones dañinas del exterior.
* Busca información, sobre los gases de efecto invernadero y
la importancia que tienen en la regulación del clima. Infórmate además de la
influencia de estos gases en el cambio climático, y por qué se cree que la
actividad humana está forzando el cambio climático.
- Ejercicios de repaso:
1.- Identifica las estructuras que aparecen
en estas fotos:
..............................
|
..........................................
|
......................................
|
..........................................
|
..................................
|
.........................................
|
2.- Completa este cuadro sobre los
compenentes del Sistema solar:
Qué es?
|
Posición en el Sistema solar
|
|
Sol
|
||
Planetas
interiores
|
||
Planetas
exteriores
|
||
Cinturón
de asteroides
|
||
Cometas
|
||
Meteoritos
|
||
Luna
|
3.- La luz del Sol necesita 8,3
minutos para llegar hasta la Tierra. Calcula la distancia entre la Tierra y el
Sol.
4.- Estamos a 25 de Noviembre.
Intenta dibujar la Tierra en ese día en su traslación alrededor del Sol y
explica razonadamente en qué estación se encontrarán en Estocolmo y en Buenos
Aires.
5.- La Luna:
5.1.- Por qué
está llena de cráteres?
5.2.- Por qué
vemos siempre el mismo lado de la Luna?
5.3.- Qué diferencia hay entre Luna nueva y eclipse de Luna?
6.- Explica por qué son más
notorias las mareas en el cantábrico que en el mediterráneo.
El universo
1.- ¿qué es el
universo?
2.- ¿Cuáles son
sus componentes?
3.-¿Cómo se llama
la teoría que explica la formación del universo?
4.- ¿Qué
componentes tienen las galaxias?
5.-¿qué es la Vía
Lactea?
6.- ¿de qué están
formadas las nebulosas?
7.- ¿Dónde se
forman las estrellas?
8.-¿Cómo es el
ciclo vital de las estrellas?
9.- ¿cómo se
originan los planetas?
10.- ¿Cuales son
los componentes del sistema solar?
11.- ¿Cuáles son
los dos grupos de planetas? ¿Cuáles son sus características?
12.-¿qué son los
asteroides? ¿dónde se encuentran?
13.-¿ qué son los
cometas?
14.-
Características de la Tierra
15.-
Características de la Luna.
16.- ¿Cuáles son
los movimientos de la Tierra?
17.- ¿Qué es el
movimiento de translación de la Tierra? ¿Cuánto tiempo dura?
18.- ¿Cómo es la
órbita de la Tierra? ¿Qué son los equinoccios? ¿qué son los solsticios?
