ORGANIZACIN Y EVOLUCIN DEL UNIVERSO

ING. PATRICIO OROZCO

EL UNIVERSO

Conjunto de toda la materia y energa existente y el espacio en el que se encuentran

C O SMO L OG A

Ciencia que estudia el universo

Moderna ao 1700 Va lctea es un sistema de

estrellas SOL

Edad antigedad de 13.700 millones de aos

DIMENSIONES DEL UNIVERSO Unidad para medir el universo

ao luz que corresponde al espacio recorrido por la luz en un ao

Velocidad de la luz es 300.000 km/s

Para ir de la tierra al extremo del universo 46.500 millones de aos luz

Campos elctricos que se propagan por el

espacio para transportar energa

COMPOSICIN DEL UNIVERSO 74 % de energa oscura

22 % de materia oscura

4 % de tomos que componen la materia observable

Provoca repulsin entre partculas,

similar a la energa gravitatoria

Composicin desconocida. No se observa ya que no

emite suficiente radiacin

electromagntica

Materia observable H, He, Fe, C, N, Cu,

O

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO Cmulos de polvo csmico que se

han concentrado en regiones del espacio NEBULOSAS

Cmulos de estrellas y de polvo csmico que se mueven juntas por todo el espacio. GALAXIAS

LA FORMA DEL UNIVERSO Existen tres modelos principales que explican la forma del universo

Universo esfrico

Su densidad es superior a la crtica

Provocara una fuerte gravedad que

contraera el universo

(cerrado)

Universo hiperblico

Su densidad es inferior a la crtica

El universo continuara expandindose y

enfrindose

Universo inflacionario (abierto)

Universo plano

Su densidad es igual a la crtica

La fuerza de gravedad sera igual a la de

expansin

La solucin al problema del desconocimiento de la forma del universo la aport el telescopio aerosttico BOOMERANG

Ao 2003 estuvo 10 das sobrevolando la Antrtida explorando un pequeo porcentaje del cielo con una resolucin angular muy alta

Se logro deducir que la densidad del universo coincide con la densidad crtica (10-29 g.cm3). UNIVERSO ES PLANO. Si se considerar la fuerza de la gravedad el universo resultante es CURVO

VA LCTEA

Galaxia en la que se encuentra nuestro sistema solar

Arco luminoso que cruza el cielo

Compuesta por miles de millones de estrellas SOL

Dimetro de 120.000 aos luz

Bulbo central: estrellas viejas Ncleo: situado dentro del bulbo Halo: zona esfrica que rodea la galaxia Disco: aloja nebulosas y estrellas jvenes y maduras

FORMADA POR

La teora de la gran explosin (Big-Bang) propuesta por Einstein 1917

Justo en el momento anterior a la formacin

del universo hace 15000 millones de aos

No existan planetas, estrellas ni galaxias

Toda la energa estuvo concentrada en una MASA GIGANTESCA (Huevo csmico o tomo primitivo)

Algunos aos luz de dimetro y una

densidad enorme

La inestabilidad de esta masa provoc su

estallido y la diseminacin de varios

fragmentos

Todas direcciones a velocidades vertiginosas La rpida expansin dio

lugar a un ENFRIAMIENTO

El huevo csmico estaba constituido por neutrones, que al descomponerse generaron protones y electrones, los cuales se aglutinaron y formaron tomos de hidrgeno y de helio, a partir los cuales se crearon los dems elementos.

Cronologa de la gran explosin

La teora inflacionaria propuesta por Alan Guth 1981

Se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortsimos

Semejante a los producidos por agujeros

negros

Complementa la teora del Big Bang

FUERZA INFLACIONARIA es la que provoc el primer impulso

de la explosin del tomo primitivo

Fuerza nuclear fuerte

Fuerza nuclear dbil

Fuerza Electromagntica

Fuerza Gravitatoria

El impulso fue tan fuerte que el universo contina

expandindose hasta la actualidad

Teora del universo pulsante

Nuestro universo es el ltimo de muchos

surgidos en el pasado

Luego de sucesivas

explosiones y contracciones

PULSACIONES

Los universos se desploman sobre s mismos atrados por su propia gravedad

BIG CRUNCH

El BIG CRUNCH marcara el fin de nuestro universo y

nuevo BIG BANG dara lugar a la formacin de

uno nuevo

TEORA DEL ESTADO ESTACIONARIO O CREACIN CONTINUA

El universo siempre ha existido y siempre existir. No tiene principio porque no comenz con una gran explosin ni

se colapsar, en un futuro lejano, para volver a nacer

Universo no slo es uniforme en el espacio, sino

tambin en el tiempo

Una regin del Universo es semejante a otra. Su

apariencia siempre ha sido la misma

Aunque el Universo se hallaba en expasin siempre ha permanecido igual desde cualquier regin que se lo observara.

Materia creada constantemente

Espacio ocucapo por materia debido a galaxias en expansin

Universo homogneo

Universo cambiaba qusares a grandes distancias

Descubrimiento de la radiacin de fondo de microondas

TEORAS DEL ORIGEN DE LA TIERRA

MONGE, R. 2012

nfasis en los argumentos racionales,

y de la ciencia

Planteamiento de tipo filosfico porque no puede aportar pruebas;

en cierta medida, comparte el planteamiento religioso, pero su

soporte fundamental es cientfico porque es un punto de vista

estrictamente lgico

MONGE, R. 2012

Formacin de la Tierra 4.500 millones de aos

Se form a partir del material csmico de las

nebulosas del sistema solar.

Al principio

Era una bola de lava. Planeta Theiachoc

contra la Tierra

Estallido provoc

expulsin de grandes

cantidades de energa

Materiales expulsados comenzaron a girar alrededor del planeta y con el tiempo esos pedazos restantes se juntaron y formaron la luna.

Tierra aumento de tamao, fusin planeta Theia. ngulo de inclinacin a los 23.5

Diferentes teoras

Teora creacionista

Las leyes de Kepler

Teora de Kant

Teora Laplace

Teora de la Acreacin

TEORA CREACIONISTA

Conjunto de creencias, inspiradas en doctrinas religiosas

La Tierra y cada ser vivo que existe actualmente provienen de un acto de creacin por uno o varios seres divinos.

Se destaca principalmente por los movimientos antievolucionistas en contra del diseo inteligente

LEYES DE KEPLER

El sol ocupa una posicin privilegiada y son los planetas, entre ellos la Tierra, los que giran en torno a l

Sistema solar con los planetas de rbitas

elpticas

Sentido simtrico de los planetas

3 LEYES

Forma precisa para calcular posiciones planetarias a partir de periodos y viceversa.

PREDICCIN ECLIPSES SOLARES

INTUICIN DEL MOVIMIENTO DE LOS PLANETAS

TEORA DE KANT

1775, el filsofo alemn Emmanuel Kant propuso la idea sobre el origen de los planetas y del sol a partir de una gran nebulosidad que al contraerse form los meteoros que originaron a los planetas. De la concentracin central de esa nebulosa se form nuestro sol.

TEORA LAPLACE

1776, el astrnomo Pierre Simon Laplace teora sobre el origen del sol y los planetas basada sobre una gran nebulosa.

Sistema solar se origin por condensacin de una nebulosa que se contrajo por la accin de la fuerza de su propia gravedad forma de un disco con una concentracin superior en el ncleo.

Nebulosa se torn inestable al adquirir mayor velocidad de rotacin y en las capas externas se originaron anillos concntricos que al separarse formaron los planetas y los satlites

TEORA DE LA ACREACIN

Propuesto por el geofsico ruso Otto Schmidl en 1944

Planetas se formaron mediante la acumulacin de polvo csmico

Tierra fue bombardeada por meteorito y restos

de asteroides

Mucho calor lo cual provoc la fundicin

del polvo csmico

Erupcin volcanes

Al enfriarse se form vapor de agua

formacin ocanos por la presencia de lluvias

Emanacin de gases form atmsfera secundaria: metano, amonaco, bixido de carbono,

monxido de carbono

Teora catastrfica de Chamberlain y Moulton 1900

La tierra y el sistema solar se formaron debido al paso de una ESTRELLA

CERCA DEL SOL

Movimientos de materia a modo de

remolinos en la superficie del astro

rey

Gigantescos chorros de gas de los cuales algunos quedaron

libres escapando de las fuerzas gravitacionales

Debido a la fuerza gravitatoria que ejercan ambos

cuerpos Orbitas elpticas de gran excentricidad que

al enfriarse daran lugar a los planetas y

sus satlites

REVOLUCIN COPERNICANA

Hiparco Teora geocntrica. Planetas, sol y luna giran alrededor de la Tierra

Nicols Coprnico Teora heliocntrica: El sol es el centro del universo

Formacin 4600 millones de aos y ha

ido evolucionando

Origen de la Tierra y del Sistema Solar

Gas y polvo csmico de una

nebulosa situada en uno de los

brazos espirales de la Va Lctea

Contraerse por onda expansiva

Material nebular condensado girar

forma de disco

Masa de nebulosa parte central de

disco

Descenso de temperatura

fragmentos PLANETESIMALES

Colisionaron y formaron planetas

interiores o terrestes

Mercurio,Venus, Tierra, Marte

Los planetas ms grandes se encuentran en las rbitas ms alejadas del Sol.

Jpiter, Saturno, Urano y Neptuno son planetas que han sufrido menos evolucin y por lo tanto se asemejan al sistema solar como era poco despus de su formacin.

PRIMERA HIPTESIS

A partir del colapso de material durante

el nacimiento del Universo

Galaxias son casi tan antiguas como el propio Universo

SEGUNDA HIPTESIS

Se han formado a partir de un proceso de fusin de galaxias

ms pequeas

Son ms jvenes que el Universo

Todos los gases que componen las galaxias se generan dentro de ella, a

excepcin del hidrgeno y el helio, lo que indica cada etapa de la vida de la galaxia.

La localizacin de cada galaxia dentro del Universo determina cmo se crearon.

Aquellas que forman parte de cmulo galctico se han formado de manera muy rpida, mientras que las que se encuentran en zonas con menor densidad son el resultado de un proceso ms lento de agrupamiento.

MATERIA

Es todo aquello que se puede sentir, tocar, medir, etc.

Es cualquier cosa que ocupa un lugar en el espacio (VOLUMEN) y tiene

MASA

Materia es la sustancia de la cual estn compuestas todas las cosas

Es todo aquello que tiene una localizacin espacial, posee cierta cantidad de energa y esta sujeta a cambios en el

tiempo y a interacciones con aparatos de medida

La materia esta jerrquicamente organizada en varios niveles y subniveles

Puede ser estudiada desde los puntos de vista MACROSCPICO o

MICROSCPICO

Siendo las PARTCULAS SUBATMICAS los constituyentes finales de la materia

A un nivel microscpico la materia puede entenderse

como un agregado de MOLCULAS

Las cuales a su vez estn formadas por tomos

Los cuales estn constituidos por protones, neutrones y

electrones

Nivel macroscpico

Molculas animadas de movimiento

Cambian constantemente de direccin y velocidad

Cuando chocan o son influencias por otra

fuerza fsica

Energa cintica tiende a

separarles

Energa potencial tiende a juntarles

Estados de la materia Slido: energa cintica es menor que la potencial

Lquido: energa cintica y potencial aproximadamente iguales

Gaseoso: si le energa cintica es mayor que la potencial

Plasma:

Rayos de tormenta

Estrellas

Planetas

Nebulosas

Coloidal: Mayonesa

Cambios de estado de la materia

Propiedades de la materia

PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA

PROPIEDADES CARACTERSTICAS DE LA MATERIA

NO permiten identificar a la

sustancia

Masa, volumen, temperatura

SI permiten identificar a la

sustancia

Sabor, elasticidad, dureza, densidad

Clasificacin de los sistemas materiales

Sustancias simples SUSTANCIA FORMADA POR UN SOLO TIPO DE TOMOS

Sustancias compuestas CONSTITUIDAS POR MOLCULAS O

IONES IGUALES, FORMADAS POR DOS O MAS TOMOS DE DISTINTA CLASE

Mezcla homognea LOS COMPONENTES DE LA

MEZCLA NO SON IDENTIFICABLES A SIMPLE

VISTA

Mezcla heterognea LOS COMPONENTES SE

DISTINGUEN FCILMENTE

Oxigeno O2 Ozono O3

Agua, amoniaco, butano, etc.

Aire (oxigeno, nitrgeno, CO2, vapor de agua, otros

gases Disoluciones: soluto,

solvente

Sal mezclada con arena, las ensaladas

Suspensin qumica: agua con aceite

ENERGA

Propiedad asociada a los objetos y sustancias que se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.

Capacidad de realizar un trabajo.

Se manifiesta en

Cambios fsicos Cambios qumicos

Elevar un objeto transportarlo deformarlo calentarlo

Quemar un trozo de madera

LEY DE CONSERVACIN DE ENERGA

La energa no se puede crear ni destruir; se puede transformar de una forma a otra, pero la cantidad total de energa nunca cambia

La cantidad total de energa en cualquier sistema fsico permanece invariable con el tiempo

Energa elctrica energa calorfica en un calefactor

LEY DE DEGRADACIN DE ENERGA

Una energa se transforma en otra pierde calidad

En toda transformacin parte de la E se convierte en calor

Calor forma degradada de energa

La energa elctrica, al pasar por una resistencia.

La energa qumica, en la combustin de algunas sustancias.

La energa mecnica, por choque o rozamiento.

RENDIMIENTO: Relacin entre la energa til obtenida y la energa aportada en una transformacin

TEORA DE LA RELATIVIDAD

El trabajo de Einstein comenz con un acertijo

Un mvil emite luz hacia adelante y hacia atrs. Cul de los dos rayos de luz se mueve con mayor velocidad en relacin al suelo?

El rayo de luz delantero se mueve con mayor velocidad? NO

El rayo de luz trasero se mueve con mayor velocidad? NO

Los dos rayos se mueven a igual velocidad? SI

LA VELOCIDAD DE LA LUZ ES CONSTANTE INDEPENDIENTEMENTE DEL ESTADO DE MOVIMIENTO DE UN

OBSERVADOR

Idea de Newton sobre el espacio

Gran contenedor con cuerpos celestes

Espacio absoluto no cambia en el tiempo y es igual en todas partes

El tiempo avanza su ritmo independientemente de nosotros

Dimensiones de un objeto se mantienen fijas

Ideas de Einstein sobre el espacio

Fenmenos que son simultneos cuando se observan desde un sistema de referencia, no lo son cuando se observan desde otro

Distancias que son iguales cuando se miden desde un sistema de referencia, no son iguales al ser medidas desde otro.

La masa de un cuerpo aumenta cuando aumenta la velocidad de su movimiento. El movimiento es una forma de energa La masa es energa.