unidad 4
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UNIDAD 4
ORIGEN DEL UNIVERSO – VIDA
1. ORGANIZACIÓN Y EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO. (QUÉ EDAD TIENE EL
UNIVERSO)
La teoría del Big Bang o gran explosión.
Teoría evolucionista del universo.
Teoría del estado invariable del universo.
Teorías del origen de la tierra argumento religioso, filosófico y
científico.
Origen y evolución del universo, galaxias, sistema solar, planetas y sus
satélites.
Edad y estructura de la tierra.
Materia y energía,
Materia: propiedades generales y específicas; estados de la materia.
Energía: leyes de la conservación y degradación de la energía. Teoría de
la relatividad.
2. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA Y DE LOS ORGANISMOS.
Creacionismo
Generación espontánea (abiogenistas).
Biogénesis (proviene de otro ser vivo).
Exogénesis (panspermia)(surgió la vida en otros lugares del universo u
otros planetas y han llegado a través de meteoritos etc.)
Evolucionismo y pruebas de la evolución.
Teorías de Oparin-Haldane. (físico-químicas)
Condiciones que permitieron la vida.
Evolución prebiótica.
Origen del oxígeno en la tierra.
Nutrición de los primeros organismos.
Fotosíntesis y reproducción primigenia.
ORIGEN DEL UNIVERSO – VIDA
ORGANIZACIÓN Y EVOLUCION DEL UNIVERSO (QUE EDAD TIENE EL
UNIVERSO)
El Big Bang, la teoría de la gran
explosión
La teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión tiene el objeto de
explicar como se produjo el origen del universo .Esta teoría sostiene que el
universo se creo por una gran explosión a partir de un estado de masa
concentrada en un punto pequeño de alta temperatura, llamada Huevo
Cósmico.
Por medio de observaciones, en los 1910, el astrónomo estadounidense
VestoSlipher y, después de él, Carl Wilhelm Wirtz, de Estrasburgo,
determinaron que la mayor parte de las nebulosas espirales se alejan de la
Tierra; pero no llegaron a darse cuenta de las implicaciones cosmológicas de
esta observación, ni tampoco del hecho de que las supuestas nebulosas eran
en realidad galaxias exteriores a nuestra Vía Láctea.
Entre 1927 y 1930, el padre jesuita belga Georges Lemaître propuso, sobre
la base de la recesión de las nebulosas espirales, que el Universo se inició
con la explosión de un átomo primigenio, lo que más tarde se denominó "Big
Bang".
En 1929, Edwin Hubble realizó observaciones que sirvieron de fundamento
para comprobar la teoría de Lemaître. Hubble probó que las nebulosas
espirales son galaxias y midió sus distancias observando las estrellas
variables cefeidas en galaxias distantes. Descubrió que las galaxias se
alejan unas de otras a velocidades (relativas a la Tierra) directamente
proporcionales a su distancia. Este hecho se conoce ahora como la ley de
Hubble
A partir de las investigaciones de Hubble se desarrolló la teoría del
Universo en expansión. Según esta, la gran explosión del Big Bang fue tan
violenta que, a pesar de la atracción de la gravedad entre los cuerpos
celestes, el Universo todavía sigue expandiéndose.
Los instrumentos astronómicos han registrado que las galaxias que están a
mayor distancia de nosotros se están alejando unas de otras a gran
velocidad. Para explicar este proceso los astrónomos debaten varias ideas
sobre ciertas variaciones en la fuerza gravitatoria o en los efectos de
elementos aún desconocidos, como la materia o energía oscura.
Existe un gran número de interpretaciones sobre la teoría del Big Bang que
son especulativas o extra-científicas. Tal es el caso de aquellas personas
que creen que la teoría del Big Bang es mentira porque no aceptan la idea de
una ―creación‖ que no sea ―divina‖.
Origen y Evolución del Universo
Los científicos intentan explicar el origen del Universo con diversas teorías.
Las más aceptadas son la del Big Bang y la teoría Inflacionaria, que se
complementan.
La teoría inflacionaria de Alan Guth
intenta explicar los primeros
instantes del Universo. Se basa en
estudios sobre campos gravitatorios
fortísimos, como los que hay cerca
de un agujero negro.
Supone que una fuerza única se
La teoría del Big Bang o gran explosión,
supone que, hace entre 12.000 y 15.000
millones de años, toda la materia del
Universo estaba concentrada en una zona
extraordinariamente pequeña del espacio, y
explotó. La materia salió impulsada con gran
energía en todas direcciones.
Los choques y un cierto desorden hicieron
que la materia se agrupara y se concentrase
más en algunos lugares del espacio, y se
formaron las primeras estrellas y las
primeras galaxias. Desde entonces, el
Universo continúa en constante movimiento
y evolución.
Esta teoría se basa en
dividió en las cuatro que ahora
conocemos, produciendo el origen al
Universo.
El empuje inicial duró un tiempo
prácticamente inapreciable, pero
fue tan violenta que, a pesar de
que la atracción de la gravedad
frena las galaxias, el Universo
todavía crece.
No se puede imaginar el Big Bang
como la explosión de un punto de
materia en el vacío, porque en este
punto se concentraban toda la
materia, la energía, el espacio y el
tiempo. No había ni "fuera" ni
"antes". El espacio y el tiempo
también se expanden con el
Universo.
observacionesrigurosas y es
matemáticamente correcta desde un
instante después de la explosión, pero no
tiene una explicación para el momento cero
del origen del Universo, llamado
"singularidad".
E t a p a s d e l a E v o l u c i ó n
Big Bang
Densidad infinita, volumen
cero.
10-43segs. Fuerzas no diferenciadas
10-34segs.
Sopa de partículas
elementales
1010 años Sistema Solar y Tierra
Rebobinar
Edwin Hubble descubrió que el Universo se expande. La teoría de la relatividad
general de Albert Einstein ya lo había previsto.
Se ha comprobado que las galaxias se alejan, todavía hoy, las unas de las
otras. Si pasamos la película al revés, ¿dónde llegaremos?
El Origen del Universo
La Teoría del Estado Estacionario
Es una teoría cosmológica formulada en 1948 por Hermann Bondi y Thomas Gold, y
sucesivamente ampliada por Fred Hoyle, según la cual el Universo siempre ha
existito y siempre existirá
Aquellos que rehúsan aceptar que el Universo tuvo un principio, pueden encontrar
una opción satisfactoria en la teoría del estado estacionario. Según ésta, el
Universo no sólo es uniforme en el espacio, sino también en el tiempo; así como, a
gran escala, una región del Universo es semejante a otra, del mismo modo su
apariencia ha sido la misma en cualquier época, ya que el Universo existe desde
tiempos infinitos
El Universo era eterno y, aunque se hallaba en expansión, siempre había
permanecido igual, fuera cual fuera la región del espacio que observáramos. Esto
era así porque se creaba materia continuamente, de manera que la nueva materia
creada iba ocupando el espacio dejado por las galaxias en expansión. Esta
propuesta recibió el nombre de ―Teoría del Estado Estacionario‖ y afirma la
existencia de un Universo homogéneo, es decir, que tiene el mismo aspecto sea cual
sea la región del espacio que observemos y el tiempoen el que lo hagamos. Estas
dos características, homogeneidad e isotropía, son conocidas con el nombre de
Principio Cosmológico Perfecto.
La Teoría del Estado Estacionario rechazaba totalmente la hipótesis de que
existiera una radiación cósmica de fondo, puesto que, según ellos, no había habido
ninguna explosión inicial, lo que significaba que en caso de descubrirse su
existencia esta teoría se vería seriamente comprometida.
De acuerdo con Viquez (2007) en la teoría del estado estacionario, la disminución
de la densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación
continua de materia. Debido a que se necesita poca materia para igualar la
densidad del Universo, esta Teoría no se ha podido demostrar directamente. La
teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio
cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo
debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfecta de este
principio incluye el tiempo como variable por lo cual el universo no solamente
presenta el mismo aspecto desde cualquier punto sino también en cualquier
instante de tiempo siendo sus propiedades generales constantes tanto en el
espacio como en el tiempo.
Los problemas con esta teoría comenzaron a surgir a finales de los años 60, cuando
las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo
estaba cambiando: se encontraron quásares sólo a grandes distancias, no en las
galaxias más cercanas.
La prueba definitiva vino con el descubrimiento de la radiación de fondo de
microondas en 1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sido siempre
igual y no hay razón para que se produzca una radiación de fondo con
características térmicas. Buscar una explicación requiere la existencia de
partículas de longitud milímetrica en el medio intergaláctico que absorba la
radiación producida por fuentes galácticas extremadamente luminosas, una
hipótesis demasiado forzada. (SEAMP, 2009)
Es asi como esta teoría perdió su popularidad cuando se descubrió la radiación de
fondo, ya que no la explica de manera natural, en contraste con la teoría de la Gran
Explosión. Además, la suposición de que se crea masa, y justamente en la
proporción necesaria para mantener constante la densidad del Universo, no es
totalmente sustentada en ninguna teoría física o hecho observado
La hipótesis fundamental de los proponentes del Universo estacionario es que
nueva materia se crea continuamente de la nada, con lo cual la densidad del
Universo se mantiene constante a pesar de la expansión. Evidentemente, queda del
todo fuera de nuestras posibilidades comprobar experimentalmente si tal efecto
existe. Por otra parte, la teoría no postula que la materia nueva se crea
uniformemente por todo el espacio; podría ser que nace en regiones muy
específicas, como por ejemplo en los núcleos de las galaxias, donde ocurren
fenómenos muy extraños
TEORIAS DEL ORIGEN DE LA TIERRA ARGUMENTO RELIGIOSO FILOSOFICO
Y CIENTIFICO
Para no generalizar, puesto que existen demasiadas explicaciones diferentes que
se encuadran dentro de la religión, la ciencia y la filosofía, he de exponer: 1) la
explicación creacionista más popular y con mayor el número de fieles y devotos; 2)
la teoría más aceptada por la comunidad científica; y 3) la argumentación filosófica
más coherente para mi juicio crítico.
1) Argumento religioso –bíblico, para ser más exactos–: El creacionismo cristiano
sostiene que la Tierra y todo ser vivo que habita en ella provienen de un acto de
creación del Dios Padre. Los creacionistas cristianos señalan como pruebas
irrefutables de una Creación:
-El hecho de que todo esté perfectamente posicionado y que todo en la naturaleza
funcione correctamente, de modo que la Tierra –y con ella el ser humano– tuvo que
ser creada necesariamente por un «diseñador inteligente». Asimismo, se acentúa la
creencia injustificada en suponer que el mundo es tan singular, que simplemente no
pudo ser producto de una causalidad.
-Se alude al físico Isaac Newton, quien dijo: ―No hay reloj sin relojero‖, para
subrayar la convicción de que la Tierra no pudo surgir de la nada y que fue creada
por Dios, de la misma manera que el reloj es fabricado por el relojero.
-Las supuestas similitudes y exactitudes históricas de la Biblia, alegando que el
libro sagrado es verdaderamente la Palabra de Dios, pues carece de errores
históricos y científicos. Siendo esto último refutado por muchas voces.
2) Argumento científico –teoría de la gran explosión–: Según la teoría del Big Bang,
el Universo se originó en una singularidad espaciotemporal de densidad infinita y
matemáticamente paradójica. Se dice que el espacio se ha expandido desde
entonces, por lo que los objetos astrofísicos se han alejado unos respecto de los
otros. Ahora bien, con las partículas subatómicas que se desprendieron de la gran
explosión, se formaron lo que hoy conocemos como ―elementos químicos‖, los cuales
contribuyeron en la formación de los planetas del sistema solar –entre ellos la
Tierra, el cual gracias a su abundante cantidad de bioelementos, permitió el origen
de la vida–. Los teóricos del Big Bang indican como evidencias irrefutables del Big
Bang:
-La expansión del Universo que se expresa en la Ley de Hubble (ν = H0 • D), y que
se puede apreciar en el corrimiento hacia el rojo de las galaxias.
-Las medidas detalladas del fondo cósmico de microondas.
-La abundancia de elementos ligeros (nucleosíntesis primordial).
-El hecho de que la función de correlación de la morfología y la estructura a gran
escala del Universo encaja con la teoría del Big Bang.
3) Argumento filosófico –cosmología aristotélica–: Aristóteles señala que la forma
está íntimamente unida a la materia, de modo que la materia es ―potencia‖ y la
forma es ―acto‖; decía que la sustancia de las cosas era la unión de la materia y la
forma, mientras el movimiento es el paso de la potencia al acto. Distinguió entre el
mundo celeste y el mundo sublunar, según él, formado por los cuatro elementos,
mientras que en el celeste había un quinto elemento, el «éter». Afirmo que los
cuerpos celestes están arrastrados por esferas, y la última esfera es la de las
estrellas fijas, la cual es movida por el motor inmóvil: Dios. Las implicaciones
filosóficas de la metafísica de Aristóteles son las siguientes:
-La realidad está perfectamente ordenada: Todo tiene su fin y todo está
relacionado entre sí.
-La realidad es totalmente cognoscible a través de la razón humana: Conociendo en
qué términos están cifrados los misterios se puede revelar todo.
-Los cielos son divinos e influyen en la Tierra: El esquema aristotélico es adaptable
al ámbito escolástico, siendo así aceptado, y haciendo así que esta implicación sea
validada por la crítica y la sociedad.
-Perspectiva antropocéntrica: Metafóricamente, al poner a la Tierra en el centro
del Universo, se le da al ser humano la cualidad de supremacía frente a lo demás.
-El fin de la vida humana es el conocimiento: Como todos los seres vivos, siempre
tienen una finalidad. En el ser humano es llegar a conocer el Primer Motor Inmóvil,
ligado a la razón, con la cual se puede llegar a donde el hombre se proponga.
Además, proporciona seguridad y confianza, lo que facilita la realización de la vida
humana en determinados momentos.
ORIGEN Y EVOLUCION DEL UNIVERSO GALAXIAS SISTEMA SOLAR
PLANETAS Y SUS SATELITES
El Universo Nociones elementales sobre estrellas, galaxias, nebulosas, quásares, púlsares, agujeros
negros ... las leyes del Universo, sus medidas, su observación, su origen y su evolución.
El Sistema Solar Esta sección trata sobre el Sol, los planetas y sus satélites, cometas, asteroides,
meteoritos y la exploración del espacio. Contiene explicaciones sencillas, imágenes y tablas
de datos.
La Tierra y la Luna Un poco de geografía física para conocer mejor nuestro planeta y su satélite, desde su
formación y movimientos hasta los procesos (pliegues, volcanes, erosión) que le dan su
aspecto.
Historia de la Astronomía Desde el principio, los humanos hemos mirado al cielo. Aquí se explica, a grandes rasgos,
cómo se ha visto en cada época y cultura, desde los monolitos de piedra a las naves
espaciales.
Artículos astronómicos Una serie de artículos monográficos sobre diversos aspectos interesantes relacionados con
la astronomía: hechos, fenómenos, teorías, opiniones y comentarios variados.
SOBRE EL UNIVERSO Y EL SISTEMA SOLAR
En el Universo existen diversos tipos de ―objetos‖, entre otros:
nebulosas, Galaxias, asteroides, estrellas, constelaciones, pulsars, planetas,
quasars, Cometas, meteoritos, agujeros negros, satélites,... Indica sus
características, Incluyendo consideraciones sobre su tamaño y/o masa.
NEBULOSAS.-
Las nebulosas son estructuras de polvo y gas interestelar. Según su
densidad, son visibles, o no, desde la Tierra y se puede encontrar en
cualquier lugar del espacio interestelar. Se pueden clasificar en dos grandes
grupos:
1.- Asociadas a estrellas evolucionadas, como las nebulosas planetarias y
los remanentes de supernovas.
2.- Asociadas a estrellas muy jóvenes, algunas incluso todavía en proceso
de formación, como los objetos Herbig-Haro y las nubes moleculares.
También se pueden clasificar según su luz, como nebulosas de emisión,
nebulosas oscura y nebulosas de reflexión:
1.-Emisión: cuya radiación proviene del polvo y los gases ionizados como
consecuencia del calentamiento a que se ven sometidas por estrellas
cercanas muy calientes.
2.-Oscuras: son nubes poco o nada luminosas, que se representan como una
mancha oscura, a veces rodeada por un halo de luz.
3.-Refexión: reflejan y dispersan la luz de estrellas poco calientes de sus
cercanías.
GALAXIAS.-
Son enormes agrupaciones de estrellas y otros materiales. Nuestro Sistema
Solar forma parte de una galaxia, La Vía Láctea.
Galaxias elípticas:
Contienen una gran población de estrellas viejas, normalmente poco gas y
polvo, y algunas estrellas de nueva formación. Las galaxias elípticas tienen
gran variedad de tamaños, desde gigantes a enanas.
En las galaxias elípticas la concentración de estrellas va disminuyendo desde
el núcleo, que es pequeño y muy brillante, hacia sus bordes.
Galaxias espirales:
Las galaxias espirales son discos achatados que contienen algunas estrellas
viejas y también una gran población de estrellas jóvenes, bastante gas y
polvo, y nubes moleculares que son el lugar de nacimiento de las estrellas.
Generalmente, un halo de débiles estrellas viejas rodea el disco, y suele
existir una protuberancia nuclear más pequeña que emite dos chorros de
materia energética en direcciones opuestas.
Galaxias irregulares:
Se engloban en este grupo aquellas galaxias que no tienen estructura y
simetría bien definidas. Se clasifican en irregulares de tipo 1 o magallánico,
que contienen gran cantidad de estrellas jóvenes y materia interestelar, y
galaxias irregulares de tipo 2, menos frecuentes y cuyo contenido es difícil
de identificar. Las galaxias irregulares se sitúan generalmente próximas a
galaxias más grandes, y suelen contener grandes cantidades de estrellas
jóvenes, gas y polvo cósmico.
ASTEROIDES:
Son una serie de objetos rocosos o metálicos que orbitan alrededor del Sol,
la mayoría en el cinturón principal, entre Marte y Júpiter. Algunos
asteroides, tienen órbitas que van más allá de Saturno, otros se acercan
más al Sol que la Tierra. Algunos han chocado contra nuestro planeta y
cuando entran en la atmosfera, se encienden y se transforman en
meteoritos. A los asteroides también se les llama planetas menores. El más
grande es Ceres, con 1.000 Km. de diámetro. La masa total de todos los
asteroides del Sistema Solar es mucho menor que la de la Luna. Se pueden
clasificar en varios tipos:
Tipo C: Condritos carbonáceos, que son los materiales más antiguos del
Sistema Solar, con una composición que refleja la de las primitivas
nebulosas solares.
Tipo S: Relacionados con los meteoritos pétreos-ferrosos.
Tipo M: Corresponden a los meteoritos ferrosos, compuestos de una
aleación de hierro y níquel.
Los acondritos: Parecen tener en su superficie una composición semejante a
la lava terrestre.
ESTRELLAS:
Son masas de gases, principalmente hidrógeno y helio, que emiten luz. Se
encuentran a temperaturas muy elevadas. En su interior hay reacciones
nucleares (El Sol es una de ellas).
Las diversas etapas en la secuencia de los espectros, designadas con las
letras O, B, A, F, G, K y M, permiten una clasificación completa de todos los
tipos de estrellas:
Clase O: Líneas del helio, el oxígeno y el nitrógeno, además de las del
hidrógeno. Comprende estrellas muy calientes, e incluye tanto las que
muestran espectros de línea brillante del hidrógeno y el helio como las que
muestran líneas oscuras de los mismos elementos.
Clase B: Líneas del helio alcanzan la máxima intensidad en la subdivisión B2
y palidecen progresivamente en subdivisiones más altas. La intensidad de las
líneas del hidrógeno aumenta de forma constante en todas las subdivisiones.
Clase A: Comprende las llamadas estrellas de hidrógeno con espectros
dominados por las líneas de absorción del hidrógeno.
Clase F: En este grupo destacan las llamadas líneas H y K del calcio y las
líneas características del hidrógeno.
Clase G: Comprende estrellas con fuertes líneas H y K del calcio y líneas del
hidrógeno menos fuertes. También están presentes los espectros de
muchos metales, en especial el del hierro. El Sol pertenece a este grupo y
por ello a las estrellas G se les denomina "estrellas de tipo solar".
Clase K: Estrellas que tienen fuertes líneas del calcio y otras que indican la
presencia de otros metales.
Clase M: Espectros dominados por bandas que indican la presencia de
óxidos metálicos, sobre todo las del óxido de titanio. El final violeta del
espectro es menos intenso que el de las estrellas K.
CONSTELACIONES:
Las estrellas forman determinadas figuras que llamamos "constelaciones", y
que sirven para localizar más fácilmente la posición de los astros. En total,
hay 88 agrupaciones de estrellas que aparecen en la esfera celeste y que
toman su nombre de figuras religiosas o mitológicas, animales u objetos.
Este término también se refiere a áreas delimitadas de la esfera celeste
que comprenden los grupos de estrellas con nombre.
PULSARS:
Púlsar es una estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad. Las
pulsares son estrellas de neutrones fuertemente magnetizadas. La rápida
rotación, por tanto, las hace poderosos generadores eléctricos, capaces de
acelerar las partículas cargadas hasta energías de mil millones de millones
de Voltios. El campo magnético, muy intenso, se concentra en un espacio
reducido. Esto lo acelera y lo hace emitir un haz de radiaciones que aquí
recibimos como ondas de radio. Su densidad es tan grande que, en ellos, la
materia de la medida de una bola de bolígrafo tiene una masa de cerca de
100.000 toneladas. Emiten una gran cantidad de energía. Estas partículas
cargadas son responsables del haz de radiación en radio, luz, rayos-X, y
rayos gamma. Su energía proviene de la rotación de la estrella, que tiene por
tanto que estar bajando de velocidad. Esta disminución de velocidad puede
ser detectada como un alargamiento del período de los pulsos.
PLANETAS:
Los planetas giran alrededor del Sol. No tienen luz propia, sino que reflejan
la luz solar. Los planetas tienen diversos movimientos. Los más importantes
son dos: el de rotación y el de translación.
Por el de rotación, giran sobre sí mismos alrededor del eje. Esto determina
la duración del día del planeta.
Por el de translación, los planetas describen órbitas alrededor del Sol. Cada
órbita es el año del planeta.
Cada planeta tarda un tiempo diferente para completarla. Cuanto más lejos,
más tiempo. Giran casi en el mismo plano.
Los planetas tienen forma casi esférica, como una pelota un poco
aplanada por los polos. Los materiales compactos están en el núcleo. Los gases, si hay, forman una atmosfera sobre la superficie. Mercurio,
Venus, la Tierra, Marte y Plutón(Plutón se considera planeta enano) son
planetas pequeños y rocosos, con densidad alta. Tienen un movimiento
de rotación lento, pocas lunas (o ninguna) y forma bastante redonda.
Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, los gigantes gaseosos, son enormes
y ligeros, hechos de gas y hielo.
Estos planetas giran deprisa y tienen muchos satélites, más
abultamiento ecuatorial y anillos.
QUASARS:
Los Cuásares son objetos lejanos que emiten grandes cantidades de energía,
con radiaciones similares a las de las estrellas. Los cuásares son centenares
de miles de millones de veces más brillantes que las estrellas. Posiblemente,
son agujeros negros que emiten intensa radiación cuando capturan estrellas
o gas interestelar.
La luz que percibimos ocupa un rango muy estrecho en el espectro
electromagnético y no todos los cuerpos cósmicos emiten la mayor parte de
su radiación en forma de luz visible. Con el estudio de las ondas de radio, los
radio astrónomos empezaron a localizar fuentes muy potentes de radio que
no siempre correspondían a objeto visibles.
COMETAS:
Los cometas son cuerpos frágiles y pequeños, de forma irregular, formados
por una mezcla de substancias duras y gases congelados. Cuando los cometas
se acercan al Sol y se calientan, los gases se evaporan, desprenden
partículas sólidas y forman la cabellera. Cuando se vuelven a alejar, se
enfrían, los gases se hielan y la cola desaparece. Hay cometas con periodos
orbitales cortos y, otros, largos. Los hay que no superan nunca la órbita de
Júpiter y otros que se alejan mucho, hasta que abandonan el Sistema Solar
y ya no vuelven.
METEORITOS:
La palabra meteorito significa fenómeno del cielo y describe la luz que se
produce cuando un fragmento de materia extraterrestre entra a la
atmosfera de la Tierra y se desintegra. Hay tres clases de meteoritos: los
litosideritos están formados por materiales rocosos y hierro. Constituyen
apenas un uno por ciento de los meteoritos. Los meteoritos rocosos,
formados solamente por rocas, son los más abundantes. Los meteoritos
ferrosos, un 6% del total, contienen gran cantidad de hierro.
AGUJEROS NEGROS:
Son cuerpos con un campo gravitatorio extraordinariamente grande.
No puede escapar ninguna radiación electromagnética ni luminosa, por eso
son negros. Están rodeados de una "frontera" esférica que permite que la
luz entre pero no salga.
Hay dos tipos de agujeros negros: cuerpos de alta densidad y poca masa
concentrada en un espacio muy pequeño, y cuerpos de densidad baja pero
masa muy grande, como pasa en los centros de las galaxias.
Si la masa de una estrella es más de dos veces la del Sol, llega un momento
en su ciclo en que ni tan solo los neutrones pueden soportar la gravedad. La
estrella se colapsa y se convierte en agujero negro.
SATELITES:
El término satélite se aplica en general a aquellos objetos en rotación
alrededor de un astro, este último es de mayor dimensión que el primero;
ambos cuerpos están vinculados entre sí por fuerzas de gravedad recíproca.
Un satélite natural, es cualquier astro que se encuentra desplazándose
alrededor de otro; no es factible modificar sus trayectorias
artificialmente. En general, a los satélites de los planetas principales se les
llama lunas, por asociación con el nombre del satélite natural de la Tierra.
Los diferentes planetas poseen distinta cantidad de lunas. El número total
en el Sistema Solar es alto y aún se considera incompleto, ya que se
continúa encontrándose nuevas lunas. No se conocen lunas en Mercurio ni en
Venus y tampoco ningún satélite que posea una luna.
Datos de los Satélites más importantes
Planeta Satélite PS(días) D(km)
Tierra Luna 27,32 3.476
Marte Fobos 0,31 21
Deimos 1,26 12
Júpiter Ganímedes 7,15 5.262
Io 1.77 3.630
Europa 3.55 3.140
Calixto 16,69 4.800
Leda 239 16
Saturno Atlas 0,60 40
Titán 15,95 5.150
Urano Cordelia 0,33 15
Titania 8,71 1.590
Neptuno Naiad 0,3 60
Nereida 360,2 340
Plutón Caronte 6,38 1.200
El período sidéreo PS está dado en días y fracciones de día (terrestres) y el
diámetro D en kilómetros.
Los astrónomos hablan de ―años-luz‖ y de ―unidades astronómicas‖ ¿Qué
significan ambas expresiones?
AÑO LUZ:
Es una unidad de longitud empleada en astronomía para medir grandes
distancias. Es igual a la distancia recorrida por la luz en un año solar medio,
o más específicamente, la distancia que recorrería un fotón en el vacío a una
distancia infinita de cualquier campo gravitacional o campo magnético, en un
año Juliano (365.25 días de 86400 segundos).
El año luz no es una unidad de tiempo, sino de distancia. La luz tarda 8
minutos en viajar desde el Sol hasta la Tierra. Nuestra galaxia, la Vía
Láctea, tiene 100 000 años luz de diámetro.
Tomando para la velocidad de la luz un valor de 300.000 km/s, un año luz
equivale en números redondos a 9.461.000.000.000 km, o bien a 63.240
Unidades Astronómicas (UA), o también a 0,3066 parsecs.
UNIDADES ASTRONOMICAS:
Distancia media Tierra-Sol, equivalente a 149.597.910 km., elegida como
unidad de medida en el ámbito del sistema solar. Es la unidad de distancia
utilizada en la medición de órbitas y trayectorias dentro del Sistema Solar.
Expresadas en UA (forma abreviada), las distancias de los planetas del Sol
son: Mercurio 0,387; Venus 0,723; Tierra 1,00; Marte 1,524; Júpiter 5,203;
Saturno 9,539; Urano 19,192; Neptuno 30,058; Plutón 39,44.
Esta medida se obtuvo midiendo distancias con radar de los objetos
celestes próximos como Venus o asteroides; estos estudios han permitido
determinar la escala del Sistema Solar con una gran precisión.
La Nebulosa del Águila se encuentra a 7.000 años luz de la Tierra;
expresa la distancia en kilómetros. Por otra parte, Neptuno se encuentra a
una distancia aproximada del Sol de 4500 millones de kilómetros; ¿cuánto
tarda en llegarle la luz del Sol? ¿a qué distancia se encuentra en unidades
astronómicas (UA)?
*La Nebulosa del Águila se encuentra a : 66.227.000.000.000.000 km.
1 año luz = 9.461.000.000.000 km;
7.000x9.461.000.000.000= 66.227.000.000.000.000
*Neptuno se encuentra a 30,058 UA
1.5--------- 8 min
45--------- x
360 : 1.5 = 240
¿Cómo ―nacen‖ las estrellas? ¿En qué se diferencia esencialmente una
estrella de un planeta? ¿Qué procesos se producen en los núcleos estelares?
Las estrellas nacen en las nebulosas que se encuentran en grandes
concentraciones de gas conocidas como regiones HII en las galaxias. En un
proceso que tarda millones de años y que aún no se comprende
completamente, grandes concentraciones de gases comienzan a colapsarse y
comprimirse hasta dar lugar a una protoestrella. Si esta concentración
alcanza una masa crítica, puede dar lugar a los procesos de fusión nuclear en
el centro de la estrella que permitirá su nacimiento. Otras concentraciones
de gases menores pueden convertirse en los planetas.
Una de las regiones más fáciles de observar donde se encuentran en
formación nuevas estrellas, es la Gran Nebulosa en la constelación de Orión.
A una distancia de 1500 años luz, la Gran Nebulosa es incluso visible a
simple vista en una noche sin Luna y lejos de las luces de la ciudad como una
estrella borrosa ubicada al sur del trío de estrellas brillantes del cinturón
de la constelación de Orión, también conocidas como los tres reyes. Con
unos binoculares es posible percibir algo de nebulosidad en torno a estrellas
débiles. Cualquier telescopio revela una estructura de gases compleja con
aparentes "huecos" oscuros que son en realidad regiones donde el gas es
muy denso. El telescopio espacial Hubble ha obtenido excelentes imágenes
de los capullos donde se están formando nuevas estrellas.
Diferencia entre estrella y planeta:
Una estrella es un astro que cuenta con una luz propia, como el Sol, pueden
estar formados de helio, etc. Existen 3 tipos de estrellas, rojas (chica),
amarillas (mediana) y azules (grande), el sol es una amarilla. En la noche, las
estrellas se distinguen por los puntitos que parpadean.
En cuanto a los planetas, solo son astros, que no cuentan con luz propia al
igual que los satélites (Luna). La Tierra y los otros 7 planetas son ejemplos
de planetas, éstos pueden estar formados de gas o roca, y en la noche se
distinguen como los puntitos que sí aluzan, pero no parpadean, que tiene una
luz fija.
En los núcleos estelares se producen grandes concentraciones de gases
comienzan a colapsarse y comprimirse hasta dar lugar a una protoestrella.
Si esta concentración alcanza una masa crítica, puede dar lugar a los
procesos de fusión nuclear en el centro de la estrella que permitirá su
nacimiento. Otras concentraciones de gases menores pueden convertirse en
los planetas.
La composición química del Universo cambia constantemente, aunque sea
un cambio lento. ¿Cómo ocurre? ¿Cómo han ido apareciendo en el Universo
cada vez más elementos químicos? Indica la composición química actual.
La transformación del gas de hidrógeno (H) en helio (He) en el interior de
las estrellas, se realiza básicamente a través de uno de los dos procesos
siguientes: la reacción protón-protón [PP], o bien el ciclo del carbono [CC];
con cualquiera se obtiene el mismo resultado. También debe tenerse en
cuenta una tercera reacción de gran importancia, denominada proceso triple
alfa.
Mediante la reacción "proton-proton", 4 átomos de hidrógeno se convierten
directamente en 1 de helio. A través del "Ciclo de carbono" se arriba a un
resultado similar, sólo que además de los átomos de hidrogeno es necesaria
la presencia del carbono como elemento catalizador. Este ciclo tiene lugar
cuando se superan los 15 millones de grados, es decir en estrellas donde su
temperatura central es mayor que la correspondiente al Sol.
Finalmente sucede que la suma de la masa de los núcleos de los átomos de
hidrogeno que participan en la transformación, es mayor a la masa total del
núcleo resultante helio. Esa diferencia de masa es la que se convierte en
energía y que luego, en forma de luz y calor, emergerá en todas las
direcciones posibles, desde el centro de la estrella hacia su superficie.
Después de la formación de helio, el proceso de las transformaciones
nucleares continúa con la creación sucesiva de otros elementos, más pesados
que el hidrogeno, como el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, etc., hasta
finalizar en el hierro; en este fenómeno participa el proceso triple alfa. La
producción de los elementos más pesados que el hierro no es resultado de
reacciones termonucleares; se producen sólo por captura de neutrones en
etapas muy violentas de la evolución de la estrella (por ejemplo, en los
eventos de supernova.
Se puede asimilar el núcleo de las estrellas a una caldera donde se originan
los elementos químicos desde el hidrogeno al hierro, todo lo que compone el
universo.
A través del análisis de los espectros, se ha podido comprobar que todas las
estrellas (incluido el Sol), tienen aproximadamente la misma abundancia
relativa de los diferentes elementos químicos. Siguen en abundancia al
hidrógeno y al helio: silicio, magnesio, hierro y aluminio. Esto indica que la
abundancia de los elementos presentes en la superficie de la Tierra,
comparados con los observados en las estrellas, es completamente
diferente.
Pero no todas las estrellas presentan exactamente la misma composición
química. En el caso de las estrellas frías (con temperaturas menor que 2.000
ºC) se verifica que entre las mismas, existen sensibles diferencias en las
abundancias del carbono, el nitrógeno y el oxígeno. Los astrónomos también
hallaron que en las estrellas más viejas existe una menor abundancia de
elementos de mayor peso atómico a más pesados en comparación con las
estrellas más jóvenes. Esta evidencia confirmaría la hipótesis que las
estrellas son el lugar donde se originan los elementos que siguen al
hidrógeno y al helio en la tabla periódica.
Pero las estrellas, simultáneamente con la formación de los elementos
siguientes al helio, experimentan otras mutaciones: aumentan de tamaño al
comienzo y luego disminuyen. Esos cambios son el resultado de que la
cantidad de energía emitida es variable, y que por consiguiente el astro
cambia de brillo; es decir, se convierte en lo que se ha denominado una
estrella variable.
En ocasiones, las estrellas sufren cambios violentos y expulsan parte de sus
capas exteriores a su espacio circundante; en esas circunstancias, se
producen los elementos químicos que siguen al hierro y terminan en el
uranio. El gas expulsado por la estrella, junto con las partículas de polvo
diseminados en el espacio, conforman nuevos astros con una composición
química diferente a las estrellas de la generación anterior. De este modo,
mediante un lento proceso de recomposición de elementos, el universo
recicla y modifica su composición química, aumentando gradualmente la
proporción de elementos más pesados que el hidrógeno en las estrellas que
se van formando.
A veces se dice que somos ―hijos de las estrellas‖ ¿Tiene algún
fundamento
científico esta expresión?
Si porque nosotros hemos ―nacido‖ de ellas y dependemos de ellas para
nuestra supervivencia, como puede ser la luz del Sol entre muchas otras.
¿Cómo obtenemos actualmente información de lo que sucede en el
Universo? Indica los medios/instrumentos de los que disponemos en la
Actualidad para ello.
Esencialmente, de la misma manera en que obtenían información acerca del
Universo todas las culturas anteriores a la nuestra desde quizás la edad de
piedra, observando los cielos.
La diferencia es que en tanto la mayoría de las culturas antiguas sólo
contaban con sus ojos para hacer esto nosotros tenemos algunos cuantos
instrumentos más sofisticados como los telescopios y otras clases de
instrumentos.
Ciertamente los telescopios ÓPTICOS más famosos, desde el telescopio de
Galileo con el que descubrió las 4 lunas más grandes de Júpiter hasta el
ultramoderno Telescopio Espacial Hubble, son instrumentos que
literalmente "agrandan la imagen" para que podamos ver fenómenos y
objetos muy lejanos con mayor detalle.
Pero el telescopio evolucionó mucho, pues con los avances en nuestros
conocimientos globales de electromagnetismo, se pudo empezar a inventar
una forma "diferente" de telescopio: el RADIOTELESCOPIO... Un
telescopio que no "ve" la luz visible ordinaria, sino que capta frecuencias
electromagnéticas en otros espectros, tales como las ondas de radio (de ahí
su nombre original), las microondas, la luz infrarroja, la luz ultravioleta, los
rayos X, etc.
Actualmente por tanto una gran cantidad de la información que obtenemos
del Universo procede de estos dispositivos radiotelescópicos, capaces de
"ver" cosas que ni siquiera el Hubble podría ver si fuera sólo espejos y
lentes: Podemos ver las emisiones de rayos X de las galaxias y el núcleo de
nuestra propia galaxia, podemos saber la composición química y edad
aproximada de estrellas a miles de años luz de nosotros, podemos percibir
ligeras fluctuaciones en las estrellas cercanas que nos indican que
probablemente tienen planetas. También hemos podido ver (con un
radiotelescopio especial orbital llamado COBE) el Universo como era cuando
estaba prácticamente "recién nacido".
También tenemos sondas y naves espaciales robóticas que se acercan a ellos
para estudiarlos a mejor detalle.
Los instrumentos son muchos; todos aquellos que tengan aplicación por el
ingenio humano a explorar el Universo: telescopios, antenas de radio,
cámaras fotográficas y de video, robots, e incluso, todavía, "los propios ojos
de los astrónomos".
Actualmente se habla de materia normal y materia oscura ¿Por qué? ¿Qué
es la materia oscura?
La materia oscura es aquella que no emite radiación electromagnética. Es
decir, no emite ni en radio, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X o
radiación gamma. Por lo tanto no puede ser detectada por ningún equipo que
observe en esos rangos. Sean telescopios ópticos, de infrarrojos, gamma,
etc. Su existencia se infirió indirectamente y no se conoce totalmente su
naturaleza. El modo de inferirla fue a través de su influencia gravitatoria.
La materia oscura tiene masa; Un modo de determinar su existencia por
ejemplo es a través del fenómeno de lente gravitatoria o a través de
modelos de rotación de galaxias. En el primer caso la distorsión provocada
por la lente gravitacional indica que hay presente una cantidad de masa
superior a la que se observa y en el segundo los efectos dinámicos no
coinciden con los predichos teóricamente, tiene que haber más masa de la
que se ve para explicar los resultados observados.
La materia que sí emite radiación electromagnética: estrellas, material
interestelar, nosotros, etc., sería lo que llamas materia normal.
¿Cuál es el modelo aceptado actualmente con respecto al origen del
Universo? Considera tanto la estructura como la composición química. ¿Qué
hipótesis se han propuesto sobre la futura evolución del mismo?
El Big Bang. La idea central del Big Bang es que la teoría de la relatividad
general puede combinarse con las observaciones de isotropía y
homogeneidad a gran escala de la distribución de galaxias y los cambios de
posición entre ellas, permitiendo extrapolar las condiciones del universo
antes o después en el tiempo.
El universo en sus primeros momentos estaba lleno homogénea e
isótropamente de una energía muy densa y tenía una temperatura y presión
concomitantes. Se expandió y se enfrió, experimentando cambios de fase
análogos a la condensación del vapor o a la congelación del agua, pero
relacionados con las partículas elementales.
Aproximadamente 10-35 segundos después de la época de Planck un cambio
de fase causó que el Universo se expandiese de forma exponencial durante
un período llamado inflación cósmica. Al terminar la inflación, los
componentes materiales del Universo quedaron en la forma de un plasma de
quarks-gluones, en donde todas las partes que lo formaban estaban en
movimiento en forma relativista. Con el crecimiento en tamaño del Universo,
la temperatura descendió. A cierta temperatura, y debido a un cambio aún
desconocido denominado bario génesis, los quarks y los gluones se
combinaron en bariones tales como el protón y el neutrón, produciendo de
alguna manera la asimetría observada actualmente entre la materia y la
antimateria. Las temperaturas aún más bajas condujeron a nuevos cambios
de fase, que rompieron la simetría, así que les dieron su forma actual a las
fuerzas fundamentales de la física y a las partículas elementales.
El conocimiento sobre el Cosmos ha cambiado continuamente a lo largo de
la historia. ¿Puedes indicar brevemente los momentos principales y las
causas de estos cambios ideológicos?
El Universo ha sido un misterio hasta hace pocos años, de hecho, todavía lo
es, aunque sabemos muchas cosas. Desde las explicaciones mitológicas o
religiosas del pasado, hasta los actuales medios científicos y técnicos de
que disponen los astrónomos, hay un gran salto cualitativo que se ha
desarrollado, sobre todo, a partir de la segunda mitad del siglo XX.
El modelo propuesto por Ptolomeo dominó durante toda la Edad Media
¿Cómo era el modelo tolemaico?
Planteó un modelo del Universo muy semejante al de Aristóteles. En el
modelo, la Tierra permanece en el centro mientras los planetas, la Luna y el
Sol describen complicadas órbitas alrededor de ella. A Tolomeo le
preocupaba que el modelo funcionara desde el punto de vista matemático, y
no tanto que describiera con precisión el movimiento planetario. Aunque
posteriormente se demostró su incorrección, pero pese a esto fue admitido
durante catorce siglos hasta que fueron aceptadas las teorías de Copérnico.
¿Cuál fue la hipótesis planteada en el Renacimiento? ¿En qué se
diferencia
esencialmente de la actual?
El universo es el conjunto de todas las cosas que existen (la Tierra, el sol,
las estrellas, los planetas y todos los astros) ordenados y sometidos a las
leyes de la naturaleza. Las teorías cosmológicas más antiguas que datan del
4000 a. C., dicen que la Tierra era el centro del Universo y que todos los
demás cuerpos celestes giraban alrededor de ella (Sistema Geocéntrico).
El concepto de que la Tierra era el centro del Universo permaneció
inamovible hasta 1543, cuando el astrónomo Nicolás Copérnico propuso un
sistema en el que los planetas giraban en órbitas circulares alrededor del
Sol, el cual estaba situado en el centro del Universo (Sistema
Heliocéntrico).Con el perfeccionamiento de los instrumentos de
investigación, y el descubrimiento de nuevas Leyes de la Física, las teorías
cosmológicas fueron evolucionando hasta la del Universo en Expansión,
formado por galaxias, nebulosas, cúmulos estelares, estrellas, planetas, etc.
EXPLICACIONES CIENTIFICAS EXPLICACIONES RELIGIOSAS
Las explicaciones científicas se basan
en el desarrollo del ―método
científico‖ y se caracterizan por ser:
Inciertas: las hipótesis
científicas deben ser
confirmadas por la
experimentación.
Provisorias: van cambiando con
el tiempo.
Relativas: son válidas para los
que sostienen esa hipótesis.
Lo que proclaman las explicaciones
religiosas tienen como
características comunes el ser:
Dogmáticas: lo que proclaman
no se puede negar ni discutir.
Permanentes: no varían con el
tiempo.
Absolutas: son aceptadas
incondicional- mente por los
creyentes, por su fe.
Explica brevemente la estructura del Universo según el modelo aceptado
actualmente.
El universo se compone de miles de millones de Galaxias una de las cuales es
la Vía Láctea. Se intenta atribuir un modelo geométrico al Universo, el cual
responda a las leyes física y matemáticas establecidas. No se ha definido el
centro del Universo, ya que no se ha determinado su forma.
¿Cómo dedujo Hubble que el Universo se estaba expandiendo? ¿Qué
significa que el universo se expande? ¿Qué relación existe entre el
descubrimiento de la expansión del Universo y el modelo del Big Bang?
En 1929 Hubble comparó las distancias que había calculado para diferentes
galaxias con los desplazamientos hacia el rojo fijados por Slipher para las
mismas galaxias. Descubrió que cuanto más lejos estaba la galaxia, más alta
era su velocidad de recesión. A esta relación se la conoce como la ley de los
desplazamientos hacia el rojo o ley de Hubble; determina que la velocidad
de una galaxia es proporcional a su distancia. La relación entre la velocidad
de recesión de una galaxia y su distancia es la constante de Hubble. El valor
de esta constante se calcula que está entre los 50 y los 100 km/s por
megaparsec (1 megaparsec equivale a 1 millón de parsecs), aunque los datos
más recientes apuntan a un valor comprendido entre los 60 y 70 km/s por
megaparsec.
Como parece que las galaxias retroceden en todas direcciones desde la Vía
Láctea, se podría pensar que nuestra galaxia es el centro del Universo. Sin
embargo, esto no es así. Imaginemos un globo con puntos uniformemente
separados. Al inflar el globo, un observador en un punto de su superficie
vería cómo todos los demás puntos se alejan de él, igual que los
observadores ven a todas las galaxias retroceder desde la Vía Láctea. La
analogía también nos proporciona una explicación sencilla de la ley de
Hubble: el Universo se expande como un globo.
Si los componentes del Universo se están separando, esto significa que en el
pasado estaban más cerca, y retrocediendo lo suficiente en el tiempo se
llega a la conclusión de que todo salió de un único punto matemático (lo que
se denomina una singularidad), en una bola de fuego conocida como Gran
Explosión o Big Bang. El descubrimiento en la década de 1960 de la radiación
de fondo cósmica, interpretada como un ―eco‖ del Big Bang, fue considerado
una confirmación de esta idea y una prueba de que el Universo tuvo un
origen.
Explica la formación del Sistema Solar según la teoría planetesimal.
Teniendo en cuenta la misma, ¿se puede esperar la existencia de otros
sistemas planetarios en el Universo?
Las teorías actuales conectan la formación del Sistema Solar con la
formación del Sol, ocurrida hace unos 4.700 millones de años. La
fragmentación y el colapso gravitacional de una nube interestelar de gas y
polvo, provocada quizá por las explosiones de una supernova cercana, puede
haber conducido a la formación de una nebulosa solar primordial. El Sol se
habría formado entonces en la región central, más densa. La temperatura es
tan alta cerca del Sol que incluso los silicatos, relativamente densos, tienen
dificultad para formarse allí. Este fenómeno puede explicar la presencia
cercana al Sol de un planeta como Mercurio, que tiene una envoltura de
silicatos pequeña y un núcleo de hierro denso mayor de lo usual. (Es más
fácil para el polvo y vapor de hierro aglutinarse cerca de la región central
de una nebulosa solar que para los silicatos más ligeros.) A grandes
distancias del centro de la nebulosa solar, los gases se condensan en sólidos
como los que se encuentran hoy en la parte externa de Júpiter.
La evidencia de una posible explosión de supernova de formación previa
aparece en forma de trazas de isótopos anómalos en las pequeñas
inclusiones de algunos meteoritos. Esta asociación de la formación de
planetas con la formación de estrellas sugiere que miles de millones de
otras estrellas de nuestra galaxia también pueden tener planetas. La
abundancia de estrellas múltiples y binarias, así como de grandes sistemas
de satélites alrededor de Júpiter y Saturno, atestiguan la tendencia del
colapso de la nube de gas, fragmentándose en sistemas de cuerpos
múltiples.
¿Cómo se formaron los planetas del Sistema Solar? Cita los planetas
exteriores e interiores del Sistema Solar, e indica algunas características
que los diferencian. ¿Por qué los llamados planetas interiores son rocosos,
mientras los exteriores son planetas gaseosos y líquidos?
Cerca de una estrella joven, el material más ligero del disco
(fundamentalmente hidrógeno y helio gaseosos) sale despedido debido al
calor de la estrella. El material que queda está compuesto por miles de
millones de pequeños granos de polvo que colisionan y se agrupan formando
partículas mayores. Cuando la estrella empieza a brillar (convirtiendo
hidrógeno en helio por fusión nuclear en su interior), las partículas de
materia pueden tener unos cuantos milímetros de tamaño, y se empiezan a
concentrar en un disco más fino alrededor de la estrella. El proceso de
acreción —la acumulación de partículas que se van quedando `pegadas'—
avanza hasta que los granos de polvo originales se han convertido en
pedazos de roca de aproximadamente 1 km de anchura, similares a los
numerosos asteroides que orbitan en la actualidad en torno al Sol entre las
órbitas de Marte y Júpiter.Cuando los pedazos de roca alcanzan este
tamaño, empiezan a atraerse entre sí por gravedad de forma significativa,
lo que los reúne en grupos que orbitan juntos alrededor de la estrella,
chocando ocasionalmente entre sí. La gravedad agrupa más y más los
pedazos, y los trozos más grandes (los que ejercen una mayor atracción
gravitatoria) atraen cada vez más material, y crecen convirtiéndose en
planetas y lunas.
En la actualidad se conocen ocho planetas principales. Normalmente se
dividen en dos grupos: los planetas interiores (Mercurio, Venus, Tierra y
Marte) y los planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno ). Los
interiores son pequeños y se componen sobre todo de roca y hierro. Los
exteriores son mayores y se componen, principalmente, de hidrógeno, hielo y
helio.
Mercurio es muy denso, en apariencia debido a su gran núcleo compuesto de
hierro. Con una atmósfera tenue, Mercurio tiene una superficie marcada por
impactos de asteroides. Venus tiene una atmósfera de dióxido de carbono
(CO2) 90 veces más densa que la de la Tierra; esto causa un efecto
invernadero que hace que la atmósfera venusiana conserve mucho el calor.
La temperatura de su superficie es la más alta de todos los planetas: unos
477 °C. La Tierra es el único planeta con agua líquida abundante y con vida.
Existen sólidas pruebas de que Marte tuvo, en algún momento, agua en su
superficie, pero ahora su atmósfera de dióxido de carbono es tan delgada
que el planeta es seco y frío, con capas polares de dióxido de carbono sólido
o nieve carbónica. Júpiter es el mayor de los planetas y el que más satélites
conocidos tiene orbitando a su alrededor. Su atmósfera de hidrógeno y helio
contiene nubes de color pastel y su inmensa magnetosfera, sus anillos y sus
satélites, lo convierten en un sistema planetario en sí mismo. Saturno
rivaliza con Júpiter, con una estructura de anillos más complicada y con un
gran número de satélites, entre los que se encuentra Titán, con una densa
atmósfera. Urano y Neptuno tienen poco hidrógeno en comparación con los
dos gigantes; Urano, también con una serie de anillos a su alrededor, se
distingue porque su eje de rotación forma un ángulo de 8° con el plano de su
órbita.
(Los interiores son rocosos por incidencia del sol que es mayor que la de los
exteriores).
¿Cuándo y cómo se formaron los asteroides de los que proceden la
mayoría de los meteoritos que impactan en la Tierra?
Una de las teorías que mantienen algunos científicos es que los asteroides
sean los restos de un planeta que resultó destruido. La gran mayoría opta
por la teoría que mantiene que los asteroides ocupan un lugar en el Sistema
Solar donde se podría haber formado un planeta de tamaño considerable, lo
que no ocurrió por las influencias disruptivas de Júpiter. Quizá en un
principio existieran unas pocas docenas de asteroides que posteriormente
se fragmentaron por colisiones mutuas hasta producir el número actual.
¿Por qué ya no se denomina a Plutón el noveno planeta del Sistema Solar?
¿Qué tipo de objeto es considerado? Por otra parte, si se descubriera en el
Cinturón de Kuiper un cuerpo celeste del tamaño de Marte, ¿debería
Considerarse un planeta? Justifica tu respuesta.
Porque Plutón es mucho más pequeño que la Tierra (12.750 kilómetros) pero
también que la Luna terrestre (3.480 kilómetros). Otro argumento en
contra de Plutón es la forma poco ortodoxa de su órbita, cuya inclinación no
es paralela a la de la Tierra y a los otros siete planetas del Sistema Solar y
otras de las razones es porque tiene que reunir tres categorías para que se
considere un planeta:
Primera categoría: "Un planeta es un cuerpo celeste que está en órbita
alrededor del Sol, que tiene suficiente masa para tener gravedad propia
para superar las fuerzas rígidas de un cuerpo de manera que asuma una
forma equilibrada hidrostática, es decir, redonda, y que ha despejado las
inmediaciones de su órbita".
Segunda categoría: "Un planeta enano es un cuerpo celeste que está en
órbita alrededor del Sol, que tiene suficiente masa para tener gravedad
propia para superar las fuerzas rígidas de un cuerpo de manera que asuma
una forma equilibrada hidrostática, es decir, redonda; que no ha despejado
las inmediaciones de su órbita y que no es un satélite."
Tercera categoría: "Todos los demás objetos que orbitan alrededor del Sol
son considerados colectivamente como 'cuerpos pequeños del Sistema
Solar'".
Por estas razones no es considerado planeta y pasa a la categoría de planeta
enano.
Si se encontrase un cuerpo de mayor tamaño que Plutón, puede que, en su
origen Plutón tal vez pudo haber sido un planeta "normal" como puedan serlo
Urano o Neptuno.
Explica las pruebas que apoyan la hipótesis de formación de la Luna a
partir del impacto de un objeto contra la Tierra primitiva.
La Luna no se formó, como los demás mundos sólidos, como consecuencia de
la acreción de materiales en un Sistema Solar, sino a causa del gigantesco
impacto de un cuerpo del tamaño del planeta Marte contra la Tierra en
plena formación y que aún no había terminado el proceso que la llevaría a
convertirse en un cuerpo sólido. Dicho impacto, sería responsable del último
10% de materia que forma nuestro propio mundo. Por esa razón, conocer con
exactitud la edad de la Luna sería la mejor manera de saber, el momento
exacto de formación de la Tierra
La superficie de la Luna está llena de cráteres producidos por impactos
meteoríticos, mientras que en la Tierra son poco frecuentes. ¿Cuál puede
ser la causa?
Porque cuando un meteorito entra en contacto con la atmosfera de la
Tierra, se desintegra.
Por el momento no se conoce la existencia de Vida en otros puntos del
Sistema Solar. Se dice que la Tierra ocupa una posición privilegiada para
ello. ¿Puedes explicar por qué?
Es una posición privilegiada porque se encuentra a una distancia del Sol
suficiente para que no haya una temperatura demasiado alta ni demasiada
baja para que sea posible la vida. Pero hay otro hecho que es determinante
para que haya vida en la Tierra, la inclinación del eje de la Tierra (66
grados, 33 minutos). Esta inclinación y la distancia del Sol, así como el
movimiento de rotación y traslación hacen posible la vida en nuestro planeta.
EDAD Y EXTRUCTURA DE LA TIERRA
El origen de la Tierra y la vida
Los científicos estiman el origen del Universo entre hace 10 a 20 mil
millones de años. La teoría actualmente mas aceptada es la del Big Bang (La
Gran Explosión), la idea es que toda la materia en el Universo existió en un
huevo cósmico (más pequeño que el tamaño de un átomo moderno) que
explotó formando el Universo Moderno. Las evidencias para el Big Bang
incluyen:
El corrimiento hacia el Rojo: cuando las estrellas o galaxias se mueven alejándose
de nosotros, la energía que emiten se corre hacia la zona roja del espectro de luz
visible, es decir la longitud de onda de la luz que viaja entre las galaxias se alarga
como consecuencia de la expansión del universo, la luz procedente de objetos
remotos, al haber viajado mas tiempo, tiene un corrimiento hacia el rojo
maspronunciado. Esto suele asociarse con el efecto Doppler, el fenómeno del
cambio de tono del silbato agudo de un tren que se acerca, que se convierte en
grave cuando se aleja. Edwin P.Hubble (en cuyo honor se nombró al gigantesco
telescopio espacial que orbita la Tierra) fue el primero en señalar que las
Galaxias se alejan de nosotros.
Una imagen profunda del Telescopio Espacial Hubble
Cuanto mas lejos están, mas tiempo toma en llegar a nosotros la luz de otras
galaxias. Por lo tanto cuando miramos a las galaxias de gran corrimiento al rojo,
miramos a los principios de los tiempos; viendo el Universo como era hace miles
de millones de años. De acuerdo a la teoría del Big Bang la temperatura del
Universo se debería incrementar en proporción directa al corrimiento al rojo
(cuanto mas atrás en el tiempo miramos, mas cerca de la gran explosión estamos
y mas alta la temperatura del Universo). Srianad y sus colaboradores( ) midieron
los limites superiores e inferiores de temperaturas en estas galaxias y
encontraron que las mediciones caen dentro de lo previsto.
Radiación de fondo: en 1964 ArnoPenzias y Robert Wilson, dos científicos del
laboratorio Bell descubrieron (por accidente) que en el espacio interestelar
existe una ligera radiación de fondo cósmica (CMBR) que se observa
cualesquiera fuere la dirección a la cual se apunten los radiotelescopios (por ello
recibieron el premio Nobel de Física), se piensa que la misma es un residuo de la
Gran Explosión.
Este mapa, hecho con datos obtenidos por la nave espacial COBE, muestra la
intensidad de la radiación remanente de un período corto después del Big Bang
Inmediatamente después del Big Bang se diferenciaron las fuerzas
principales (gravedad, fuerza nuclear débil, fuerza nuclear fuerte etc.). Y,
si bien en el huevo cósmico la materia y la energía tal como hoy la
entendemos no existían, se formaron rápidamente después de la explosión.
Luego (el luego aquí son 1 o 10 miles de millones de años) la materia comenzó
a acumularse en sistemas solares. Uno de esos sistemas solares, el nuestro,
comenzó a formarse hace unos 5 mil millones de años con una gran
"protoestrella" en el centro. Los planetas quedaron en órbita a diferentes
distancias de la estrella y su campo gravitatorio atrajo "restos de materia
espacial" aumentando sus masas.
Los procesos de desintegración radioactiva y la energía liberada por los
impactos de materia proveniente del espacio calentaron la Tierra, que
comenzaba a diferenciarse en una costra que se enfriaba y un núcleo que
incrementaba su temperatura. Los impactos en la superficie, y el comienzo
de fenómenos volcánicos liberaron vapor de agua, anhídrido carbónico,
metano, amoníaco y otros gases en la atmósfera en desarrollo.
¿Existe vida en Marte, Venus o en cualquier otro lugar?
La distancia de la Tierra al Sol, el material que conforma la corteza
terrestre (mezclas de silicatos, agua etc.) y el tamaño de la misma sugieren
que somos únicos, por lo menos, en nuestro propio sistema solar.
Marte es más pequeño, esta más lejos del sol, tiene un campo gravitacional
(que impide que la atmósfera se escape al espacio) menor y presenta
evidencias de desplazamientos de agua en algún momento del su pasado. Si
la vida empezó en Marte, no sería sin embargo vida como la que conocemos
actualmente.
Venus, el segundo planeta estamas cercano al Sol y parece similar a la
Tierra en muchos aspectos. De todos los planetas del Sistema Solar Venus
es la que podría tener alguna forma basada en el Carbono.
Los otros planetas no se conocen tanto, pero parece imposible que Júpiter o
Saturno tengan vida tal como la que conocemos. Pero, cabe destacar, que la
información proveniente de la sonda espacial Galileo, revela que uno de los
satélites de Júpiter, Europa podría presentar agua en estado líquido, por lo
menos en forma temporal, deducción que resulta de la observación por parte
de la sonda de una superficie con grandes bloques de hielo sin "cráteres de
impacto", indicativo de la continua emergencia de hielo nuevo, lo que avala la
existencia de fenómenos volcánicos en el interior del núcleo. He aquí
nuevamente el "cóctel" de donde podría emerger vida.
En resumen " Venus es demasiado caliente, Marte demasiado frío, la Tierra
es lo correcto!"
Y sin embargo........
Marte: En Agosto de 1996 en base a los hallazgos en el
meteorito marcianoALH84001 se señalo la existencia de
evidencias de vida en Marte (o al menos de la química de la
vida) lo cual llevo a un no terminado debate (véase: La
evidencia de vida en Marte sufrió un golpe crítico)
Y ya por marzo del 2004 uno de los robots que la NASA puso en la
superficie de Marte, amén de confirmar la existencia de agua ya
indicada por experiencias previas y por la sonda europea de la ESA,
nos muestra algo intrigante: un objeto de apariencia artificial.
Quizás un futuro chasco, pero, que extraordinaria esta misión a
Marte, esférulas, sales y por si algo faltara......OVNIS,
masii..........quizás el mismo que un par de días después anduvo por el
Río de la Plata.
La vida parece haber comenzado prematuramente en la historia de la Tierra
aparentemente construida con "extrema facilidad" a partir de componentes
básicos, por lo tanto del sondeo del universo deberíamos, en términos probabilísticos, encontrarla en los lugares donde se dan las hipotéticas condiciones que la originaron o bien, en caso de no encontrarla replantear la hipótesis (y esto no sería ni la primera ni la última vez que se haga.....)
La edad de la Tierra
Los métodos de datación radiométrica, basados en la velocidad de
desintegración de los isótoposradioactivos (descubiertos en los fines del
siglo 19), sugieren que la tierra tiene una antigüedad de alrededor de 4.500
millones de años, la roca más antigua que se conoce tiene alrededor de
3.960 millones de años.
La historia de la Tierra se divide por convención en tres eones:
Arcaico, abarca desde el origen del planeta hasta hace unos 2.500 millones de
años,
Proterozoico, duró hasta hace unos 2.000 millones de años
Fanerozoico, comenzó hace unos 570 millones de años
Se sabe relativamente poco de lo ocurrido antes de 570 millones de años,
por lo que este período se denomina generalmente como PRECÁMBRICO.
Desde entonces, hasta el presente el registro es abundante y se subdivide
entonces en tres ERAS, que a sus vez se vuelven a dividir en Períodos y
estos a su vez en Épocas.
Conceptos sobre la materia y la energía
Todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, está formado por un
componente común: la materia. Normalmente, para referinos a los objetos
usamos términos como materia, masa, peso, volumen. Para clarificar los
conceptos, digamos que:
Materia es todo lo que tiiene masa y ocupa un lugar en el espacio;
Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo;
Volumen es el espacio ocupado por la masa
Cuerpo es una porción limitada de materia
Estados físicos de la materia
En términos conceptuales, materia se puede definir como cualquier
sustancia que posee masa y ocupa un lugar en el espacio (volumen); la cual
como cualquier otro componente de la naturaleza reacciona a factores
ambientales como la presión y la temperatura, manifestándose en tres
estados:
· Gaseoso.
· Líquido.
· Sólido.
Estos estados obedecen fundamentalmente a la energía cinética o energía
de movimiento de las moléculas que conforman dicha materia y a la forma de
agregación de las mismas.
Los estados de
la materia
dependen de
Factores del
ambiente como
presión y
temperatura.
Estados de la materia en relación a cambios de la temperatura del
ambiente
Los diferentes estados de la
materia se caracterizan por la
energía cinética de las moléculas
y los espacios existentes entre
estas.
Estados de la materia en relación a cambios de la energía cinética de
las moléculas
Cada uno de los estados le confiere a la materia características propias, a
pesar de no cambiar su composición.
La figura siguiente complementa los conceptos aquí formulados, obsérvelo
haciendo énfasis en las relaciones y diferentes vías existentes:
Los estados de la materia: efecto de las condiciones del medio
Aunque la materia en sus diferentes estados, no varía en su composición,
puede variar en sus características
Principales Características de los estados de la materia
SÓLIDOS LÍQUIDOS GASES
Poseen forma definida.
No poseen forma
definida, por lo tanto
adoptan la forma del
recipiente que los
contiene.
No poseen forma
definida, por lo tanto
adoptan la forma del
recipiente que los
contiene.
Poseen volumen fijo. Poseen volumen fijo. Poseen volumen
variable.
Baja compresibilidad. Compresión limitada. Alta Compresibilidad.
Cambios físicos y cambios químicos
Las modificaciones en la presión, la temperatura o las interrelaciones
de las sustancias, pueden originar cambios físicos o químicos en la
materia.
Cambios físicos de la materia:
Son aquellos cambios que no generan la creación de nuevas sustancias, lo que
significa que no existen cambios en la composición de la materia, como se ve
en la figura siguiente.
El cambio físico se caracteriza
por la no existencia de reacciones
químicas y de cambios en la
composición de la materia.
Cambio físico de la materia: cambio de estado sólido (hielo) a estado
líquido del agua, mediante el aumento en la temperatura del
sistema.
Cambios químicos:
Son aquellos cambios en la materia que originan la formación de nuevas
sustancias, lo que indica que existieron reacciones químicas.
El cambio Químico de
la materia se
caracteriza por la
existencia de
reacciones químicas,
de cambios en la
composición de la
materia y la
formación de nuevas
sustancias.
Cambio Químico de la materia: Formación de Ácido Clorhídrico,
mediante la reacción de Cloro e Hidrógeno.
Observe que en los cambios químicos la materia sometida al cambio posee
unas características diferentes a la materia inicial.
Composición y propiedades de la materia
Como se vio anteriormente, la materia presenta tres estados físicos,
dependiendo de factores ambientales como la presión y la temperatura;
independiente de ello, el aspecto de la materia está determinado por las
propiedades físico-químicas de sus componentes, encontrándose materia
homogénea y materia heterogénea.
Materia homogénea
Es aquella que es uniforme en su composición y en sus propiedades y
presenta una sola fase, ejemplo de ello sería un refresco gaseoso, la
solución salina, el Cloruro de Sodio o sal de cocina; este tipo de materia se
presenta en formas homogéneas, soluciones y sustancias puras.
Materia heterogénea
Es aquella que carece de uniformidad en su composición y en sus
propiedades y presenta dos o más fases, ejemplo de ello sería la arena, el
agua con aceite; este tipo de materia es también conocida como mezcla y se
caracteriza por el mantenimiento de las propiedades de los componentes y
la posibilidad que existe de separarlos por medio de métodos físicos.
Sustancias puras, elementos y compuestos
Sustancia pura
Una sustancia es pura cuando se encuentra compuesta por uno o más
elementos en proporciones definidas y constantes y cualquier parte de ella
posee características similares, definidas y constantes; podríamos decir que
una sustancia es pura cuando se encuentra compuesta en su totalidad por
ella y no contiene cantidades de otras sustancias; ejemplos de ello serían la
sacarosa, el agua, el oro.
Elemento:
Sustancia pura imposible de descomponer mediante métodos químicos
ordinarios, en dos o más sustancias, ejemplo: el Hidrógeno (H), el Oxígeno
(O), el Hierro (Fe), el Cobre (Cu).
Compuesto:
Sustancia pura posible de descomponer mediante métodos químicos
ordinarios, en dos o más sustancias, ejemplos: El agua (H2O), la sal (NaCl), el
ácido Sulfúrico (H2SO4).
Mapa conceptual que muestra la categorización de la materia, dependiendo
de las características y composición de las sustancias constituyentes.
Energía
El movimiento de los constituyentes de la materia, los cambios químicos y
físicos y la formación de nuevas sustancias se originan gracias a cambios en
la energía del sistema; conceptualmente, la energía es la capacidad para
realizar un trabajo o transferir calor; la energía a su vez se presenta como
energía calórica, energía mecánica, energía química, energía eléctrica y
energía radiante; estos tipos de energía pueden ser además potencial o
cinética. La energía potencial es la que posee una sustancia debido a su
posición espacial o composición química y la energía cinética es la que posee
una sustancia debido a su movimiento.
Tipos de energía
Manifestaciones de la energía
Energía Mecánica: El movimiento de
las hélices del molino de viento es
transferido a un sistema mecánico de
piñones, para producir energía
eléctrica o lograr la ascensión de
agua de un pozo subterráneo
Energía Calórica o radiante: El calor
o la luz emitida desde el sol es
aprovechada por las plantas para
producir energía química en forma de
carbohidratos.
Energía Eléctrica: El movimiento de
electrones libres, produce la energía
eléctrica, usada para hacer funcionar
electrodomésticos, trenes, y
artefactos industriales.
Energía Química: La combustión de
hidrocarburos como el petróleo,
liberan gran cantidad de energía.
Formas de medición de la energía
Poseer un referente de la cantidad de energía que se intercambia en las
diferentes interacciones de la materia requiere de patrones de medición.
Como la forma de energía que tiene mayor expresión es la energía calórica,
entendida ésta como la energía que se intercambia entre dos sustancias
cuando existe diferencias de temperatura entre ambas, trataremos las
unidades de medida de esta.
La cantidad de energía cedida o ganada por una sustancia se mide en
calorías o joules.
Una caloría (cal) es igual a la cantidad de calor necesario para elevar de
14,5o C a 15,5o C 1 gramo de agua. Como factor de conversión diremos que
una caloría equivale a 4,184 joules.
1 cal = 4,184 J
Es necesario diferenciar la caloría utilizada como herramienta de medición
de la energía calórica en química, de la caloría utilizada en nutrición, ya que
la caloría contenida en los alimentos (Cal) o gran caloría, equivale a 1.000
calorías o 1 Kilocaloría (Kcal).
2 cubos de azúcar ( 10 g),
contienen 37,5 Cal nutricionales, lo
que equivale a 37,5 Kcal, 37.500
cal químicas y 156.900 j.
Calor especifico
¿Has sentido que unas sustancias se calientan con mayor rapidez que otras?,
el calor especifico se relaciona con ello; conceptualmente, el calor
específico es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de
una sustancia determinada; desde el punto de vista químico, es la cantidad
de calorías requeridas para elevar en un grado centígrado la temperatura de
un gramo de una sustancia, o es el número de joules requeridos para elevar
en un grado kelvin la temperatura de un kg de una sustancia.
Calor Específico del agua: 1 cal/g o C
Este valor significa que para elevar
1 grado centígrado la temperatura
de 1 g de agua, se requiere 1
caloría.
Calor Especifico del Aluminio: 0,217
cal/g o C
Este valor significa que para elevar
1 grado centígrado la temperatura
de 1 g de Aluminio se requieren
0,217 calorías.
Valores comparativos del calor especifico del agua en estado líquido y el
aluminio en estado sólido.
Ley de la conservación de Masa-Energía
Para concluir esta parte temática, abordemos una pregunta: en el momento
de ocurrir un cambio físico o químico (reacción química) en una sustancia,
¿existe perdida de masa y/o energía?
Antoine Laurent Lavoiser (743-1749) y James Prescott Joule (1818-1889),
dedicaron parte de su trabajo científico en la solución de este problema,
llegando a la conclusión de que en las reacciones químicas y en los cambios
físicos las masas de las sustancias participantes no se crean ni destruyen,
solo se transforman; esta conclusión se conoce con el nombre de Ley de la
conservación de la masa.
En este ejemplo de
reacción química,
4.032 g de Hidrógeno
gaseoso, reaccionan
con 141.812 g de
cloro gaseoso, para
formar 145.844 g de
ácido clorhídrico.
La suma de los
reactivos es igual a la
suma de los
productos.
La masa de los
reactivos no se
destruyó, estos se
combinaron y se
transformaron en una
nueva sustancia.
Ejemplo de la ley de la conservación de la materia: formación del ácido
clorhídrico, mediante la reacción del Hidrógeno con el Cloro.