CIENCIAS PARA EL MUNDO CONTEMPORÁNEO 1º BACHILLERATO. Profesora: Vanesa Sancho Esteban

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1 CIENCIAS PARA EL MUNDO CONTEMPORÁNEO 1º BACHILLERATO Profesora: Vanesa Sancho Esteban

2 CIENCIAS PARA EL MUNDO CONTEMPORÁNEO 1º BACHILLERATO Profesora: Vanesa Sancho Esteban 1ª EVALUACIÓN Tema 1- El origen del Universo. El Sistema Solar. Tema 2- Tectónica de placas. Tema 3- Origen y evolución de la vida. 2ª EVALUACIÓN Tema 4- La revolución genética: Biotecnología. Tema 5- Salud y Enfermedad. Tema 6- Medicina y salud pública. 3ª EVALUACIÓN Tema 7- Los recursos y el desarrollo sostenible. Tema 8- Riesgos y catástrofes naturales. Tema 9- Grandes problemas ambientales: Los impactos. *Tema 10- Nuevas necesidades: Nuevos materiales. *Tema 11 La aldea global.

3 TEMA 1. EL ORIGEN DEL UNIVERSO. EL SISTEMA SOLAR Contenidos: 1. Los primeros astrónomos 2. La cosmología moderna 3. La expansión del Universo 4. El Big Bang: la gran explosión 5. Recreación del Universo primitivo 6. Estructura del Universo 7. Las estrellas 8. La formación del Sistema Solar 9. La exploración del espacio

4 1. Los primeros astrónomos Necesidad de ampliar los conocimientos y explicar los fenómenos observables. Ejemplos: Consiguen: Repeticiones en la posición de las estrellas. Repeticiones de estaciones (duración del día y la noche) Influencia del Sol sobre la siembra, la caza o la navegación. Describir el movimiento del Sol, la Luna y los planetas. Inventar el sistema sexagesimal (360º) Establecer un calendario

5 1. Los primeros astrónomos ARISTÓTELES ( a.c) Defensor de un Universo geocéntrico, donde la Tierra se encontraba en el centro y el Sol, la Luna y los planetas giraban a su alrededor. ARISTARCO DE SAMOS ( a.c) Estableció por primera vez el modelo heliocéntrico. Afirmó que el Sol era mucho mayor que la Tierra y que ésta y todos los planetas giraban a su alrededor. PTOLOMEO ( d.c) Revisó la obra de Aristóteles y defendió el modelo geocéntrico. Esta idea se mantuvo durante la Edad Media. Fue aceptada por los poderes eclesiásticos, pues era coherente que las criaturas creadas por Dios habitaran en el planeta Tierra localizado en el centro del Universo.

6 1. Los primeros astrónomos COPÉRNICO ( ) Estableció, gracias a sus sólidos cálculos matemáticos, el modelo heliocéntrico. La Tierra no era más que uno de sus planetas que gira alrededor del Sol. No publicó sus descubrimientos hasta el final de su vida. KEPLER ( ) Estableció que las órbitas de los planetas eran elípticas. GALILEO GALILEI ( ) Construyó el primer telescopio y contribuyó a la astronomía con numerosos descubrimientos que le costaron su condena por herejía. NEWTON (1667) Explicó el movimiento de los astros mediante la teoría de gravitación universal

7 PRINCIPALES DEFINICIONES 2. Cosmología moderna COSMOLOGÍA: Es una parte de la astronomía que estudia la estructura, el origen y el desarrollo de la totalidad del Universo, el cosmos. ASTRONOMÍA: Es la ciencia que estudia los astros componentes del Universo a partir de la información que nos llega de ellos: luz visible, infrarrojos, rayos X, etc. ASTROFÍSICA: Es una parte de la astronomía que aplica las leyes de la física para estudiar la naturaleza de los astros y su comportamiento. PSEUDOCIENCIA. - ASTROLOGÍA: Intenta explicar las influencias malignas o benignas de los astros sobre los humanos. Zodíaco.

8 2. Cosmología moderna Modelos del Universo. Estático o infinito. Dinámico y finito: el Big Bang. Dinámico e infinito: el estado estacionario.

9 2. Cosmología moderna Modelos del Universo. Estático o infinito. Hace referencia al Universo eterno e infinito, que siempre ha existido y existirá. Sin comienzo ni fin. Albert Einstein tenía la idea de un cosmos eterno e inmóvil y en sus ecuaciones matemáticas introdujo un coeficiente o constante cosmológica para obligar a su modelo a permanecer estático. Luego reconoció que fue un error.

10 2. Cosmología moderna Modelos del Universo. Dinámico y finito: el Big Bang Hace referencia a un Universo que se creó en una explosión a partir de un punto inmaterial infinitamente denso y caliente, hace millones de años. Hubble demostró experimentalmente que unas galaxias se alejan unas de otras y que el Universo está en expansión. Si se expande quiere decir que hubo un momento inicial en que todas las galaxias estaban juntas, y que, por tanto, el Universo tuvo un origen. La mayoría de los cosmólogos actuales están de acuerdo con esta teoría también llamada modelo cosmológico del Big Bang o Gran Explosión.

11 2. Cosmología moderna Modelos del Universo. Dinámico e infinito: el estado estacionario. Concibe un Universo infinito, que no tiene un principio definido, en el que se genera materia de manera continua mediante mecanismos desconocidos. Hoyle fue quien bautizó despectivamente al modelo anterior con el nombre de Big Bang y defendió este otro modelo alternativo, el modelo cosmológico del estado estacionario, no sin controversia por parte de la mayoría de los cosmólogos.

12 Actividades 1,2 y 3 página 11. 4,5 y 6 página 13

13 3. La expansión del Universo El universo se expande. Hay métodos para calcular este hecho. Ley de Hubble Establece que la velocidad de alejamiento de una galaxia es directamente proporcional a su distancia. V = Ho D V es la velocidad de alejamiento de una galaxia (Km/s) D es la distancia entre la galaxia y la Tierra (Mpc, en megaparsec) Ho es la constane de proporcionalidad de Hubble (70 Km/s/Mpc)

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15 4. El Big Bang. La gran explosión Si el movimiento de alejamiento de las galaxias se invirtiese durante un tiempo igual a la edad del universo, se llegaría a la conclusión de que todas las galaxias se encontraban en un mismo punto en un mismo instante, que marcaría el origen del Universo. (Se estima a mill. de años). En este punto las cuatro fuerzas que actúan sobre la materia estarían unidas: Gravedad Fuerza electromagnéica Fuerza nuclear fuerte Fuerza nuclear débil. También estarían bajo la forma de una singularidad: Energía Espacio Tiempo Vacío

16 Actividades 7, 8 y 9 página , 11 y 12 página 17

17 5. Recreación del Universo primitivo Como consecuencia del enfriamiento progresivo del Universo debido a la continua expansión se produce: Aparición de las partículas elementales (quarks, leptones, fotones, etc.). Aparición de las cuatro fuerzas que rigen su comportamiento (la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil). 1. Superfuerza 2. Fuerza nuclear fuerte 3. Fuerza nuclear débil 4. Fuerza electromagnética 5. Fuerza gravitatoria

18 5. Recreación del Universo primitivo 1. Era de Planck. Instante inicial. Hasta los segundos. Difícil de describir. 2. Era de la gran unificación De los segundos a los segundos. Se separa la fuerza de la gravedad. 3. Era de la inflación De los segundos a los segundos. El Universo se expandió bruscamente. 4. Era electrodébil o de los quarks De los segundos a los segundos. Se separa la fuerza nuclear fuerte y se mantienen unidas las dos restantes. Aparecen partículas elementales. 5. Era hadrónica De los segundos a los 10-3 segundos. Se separa la fuerza nuclear débil. Se forman las partículas hadrónicas (protones más neutrones) 6. Era leptónica Entre los 10-3 segundos y 1 segundo. Se forman los leptones (electrones y neutrinos) 7. Era de la nucleosíntesis Entre 1 segundo y años. Protones y neutrones se asocian para formar núcleos de hidrógeno. Luego formarán helio al colisionar. 8. Era de los átomos y de la radiación Entre y 10 6 años. Se forman átomos de hidrógeno, helio y litio. 9. Era de las galaxias Entre 10 6 años y el presente. Se forman las galaxias a partir del hidrógeno, helio y litio. El Universo sigue en expansión.

19 5. Recreación del Universo primitivo MATERIA OSCURA Se supone que todo lo que es visible del Universo representa únicamente el 4%. Sin embargo, las regiones no visibles tienen un tipo de materia especial, la materia oscura. Su presencia es detectable por medio de sus efectos gravitacionales sobre las galaxias cercanas.

20 5. Recreación del Universo primitivo EL FUTURO DEL UNIVERSO 3 POSIBLES DESTINOS: Big Chill (Gran enfriamiento) Big Crunch (Gran contracción) Big Rip (Gran desgarramiento)

21 Actividades 13 página 19 16, 17 y 18 página 21 19, 20 y 21 página 23

22 6. Estructura del Universo El Universo se organiza de la siguiente manera: Materia oscura Universo Supercúmulos Cúmulos Galaxias Planetas Satélites Estrellas Nuestra posición en el Universo es la siguiente: Materia oscura y otros supercúmulos Universo Supercúmulo de Virgo Vía Láctea Grupo Local Otras galaxias ej. Andrómeda Planetas del Sist. Solar Sol Satélites de los planetas TIERRA

23 6. Estructura del Universo GALAXIAS: Enormes acumulaciones de materia en forma de polvo cósmico, nebulosas y estrellas, algunas de las cuales poseen sistemas planetarios. Nuestra galaxia es la Vía Láctea. CÚMULOS: Agrupaciones de galaxias. La Vía Láctea se encuentra en el cúmulo llamado Grupo Local, que está a su vez formado por otras galaxias como Andrómeda, Nube de Magallanes grande, Nube de Magallanes Pequeña, Dragón, el Sistema de la Osa Menor y otras. SUPERCÚMULOS: Agrupaciones de cúmulos galácticos formados a su vez de galaxias y nebulosas (nubes de gas y polvo), intercalados por filamentos de materia oscura. Nos encontramos en el Supercúmulo de Virgo.

24 6. Estructura del Universo GALAXIAS: Nuestra galaxia es la Vía Láctea. La Vía Láctea es una galaxia espiral que contiene nebulosas, polvo cósmico y entre y millones de estrellas, en uno de cuyos brazos se encuentra el Sistema Solar, formado por el Sol, la Tierra y los demás planetas y sus satélites. Está formada por: bulbo o núcleo disco halo

25 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos NEBULOSAS: Son nubes gaseosas de hidrógeno, helio y elementos químicos pesados en forma de polvo cósmico y cierta cantidad de compuestos orgánicos. ESTRELLAS: Son enormes esferas gaseosas de hidrógeno y helio. Esos gases están tan calientes que su interior actúan como una bomba termonuclear emitiendo gran cantidad de energía radiante. La era de la inflación dividió la primitiva nebulosa en otras nebulosas menores, dentro de las cuales se encuentran las galaxias, donde se formaron y se siguen formando las estrellas. Las elevadas temperaturas de las estrellas hace que se lleven a cabo reacciones de fusión termonuclear y que se formen, a partir del hidrógeno y del helio, los demás elementos químicos.

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27 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos LA HISTORIA DE UNA ESTRELLA DE PERDE DE SU MASA... Estos son los pasos que sigue una estrella como el Sol desde su nacimiento hasta su desaparición: 1. PROTOESTRELLAS 2. GIGANTE ROJA 3. NEBULOSA PLANETARIA 4. ENANA BLANCA 5. ENANA NEGRA

28 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos LA HISTORIA DE UNA ESTRELLA DEPENDE DE SU MASA PROTOESTRELLAS Aparecen a partir de la nebulosa inicial que se fragmenta. Cada uno de estos fragmentos empieza a girar sobre sí misma, se compacta y aumenta su densidad. Esto favorece las colisiones entre el hidrógeno y empieza a emitir radiación.

29 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos LA HISTORIA DE UNA ESTRELLA DE PERDE DE SU MASA GIGANTE ROJA Con el tiempo casi todo el hidrógeno se convierte en helio y las reacciones de fusión se desplazan a la periferia, donde todavía existe hidrógeno. Con la desaparición del hidrógeno se pierde masa y la estrella aumenta de tamaño convirtiéndose en una gigante roja.

30 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos LA HISTORIA DE UNA ESTRELLA DE PERDE DE SU MASA NEBULOSA PLANETARIA El helio se compacta en el núcleo de la estrella y se alcanza la temperatura crítica para poder formar carbono. He + He = C + energía Sus capas externas se desprenden formando un anillo de humo estelar conocido como nebulosa planetaria.

31 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos LA HISTORIA DE UNA ESTRELLA DE PERDE DE SU MASA ENANA BLANCA El núcleo de la antigua gigante roja se transforma en una estrella denominada enana blanca. El carbono se va acumulando en el interior de la enana blanca. Cuando se agote el helio se enfriará hasta apagarse por completo.

32 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos LA HISTORIA DE UNA ESTRELLA DE PERDE DE SU MASA ENANA NEGRA Es la estrella oscura y fría formada por el carbono originado en las etapas anteriores.

33 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos OTRO TIPOS DE ESTRELLAS DIFERENTES AL SOL SON: LAS ESTRELLAS GIGANTES O AZULES Son estrellas con una masa mucho mayor que la del Sol, por lo que emiten una mayor cantidad de energía y una luz intensa y azulada. Su evolución es la siguiente: 1. PROTOESTRELLAS 2. SUPERGIGANTE ROJA 3. SUPERNOVA

34 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos ESTRELLAS DIFERENTES AL SOL. ESTRELLAS AZULES. 1.PROTOESTRELLAS Se forman de manera parecida a las estrellas similares al Sol, a partir de una nebulosa que se fragmenta. En este caso la protoestrella es más grande y luminosa.

35 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos ESTRELLAS DIFERENTES AL SOL. ESTRELLAS AZULES. 2. SUPERGIGANTE ROJA Cuando la protoestrella consume todo el hidrógeno se hincha y se convierte en una supergigante roja con numerosas capas concéntricas resultantes de los distintos procesos de fusión termonuclear. Núcleo de una estrella supergigante roja.

36 7. Las estrellas: fraguas donde se forman los elementos químicos ESTRELLAS DIFERENTES AL SOL. ESTRELLAS AZULES. 3. SUPERNOVA La supergigante roja se colapsa. El núcleo sufre una implosión y más tarde la estrella sufre una tremenda explosión liberando enormes cantidades de energía. A esta fase se le llama supernova. En este momento es cuando se sintetizan los elementos químicos más pesado como el hierro. Los elementos llegarán a formar a los planetas y a nosotros. Somos polvo de estrellas

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38 8. Formación del Sistema Solar 1. Explosión de una supernova situada en uno de los extremos de la Vía Láctea. 2. Compactación de la primitiva nebulosa de gas, enriquecida con el polvo cósmico de la nebulosa. 3. Contracción hasta formar una enorme bola de gas. Comienzo de las reacciones nucleares. Aparición del Sol. 4. Aparición de discos formados por partículas de polvo cósmico. Aparición de planetesimales. 5. Acreción de planetesimales. Planetas cada vez mayores. Satélites.

39 8. Formación del Sistema Solar Nuestro Sistema Solar está formado por nuestra estrella, el Sol, que se encuentra en el centro y sus ocho planetas (con sus correspondientes satélites), los planetas enanos y los cuerpos pequeños (asteroides, meteoritos, cometas...). Giran a su alrededor atraídos por la fuerza de la gravedad que actúa como un gigantesco imán.

40 8. Formación del Sistema Solar PLANETAS: Astros que orbitan alrededor del Sol. Masa suficiente para que su gravedad les haga tener forma casi redonda. No emiten radiación como las estrellas. La mayoría posee uno o varios satélites o lunas que orbitan a su alrededor. Pueden ser: Planetas interiores o rocosos. Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Planetas exteriores o gaseosos. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

41 8. Formación del Sistema Solar PLANETAS ENANOS: Cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol. Masa suficiente para que su gravedad les haga tener forma casi redonda. Tienen otros cuerpos en sus órbitas. Órbitas muy elípticas e inclinadas. Ejemplos: Plutón. Ceres (localizado en el cinturón principal de asteroides). Eris (descubiero recientemente).

42 8. Formación del Sistema Solar CUERPOS PEQUEÑOS DEL SISTEMA SOLAR SATÉLITES: Qué orbitan alrededor de los planetas. COMETAS Y ASTEROIDES: Que orbitan alrededor del Sol y se localizan principalmente en tres lugares: Cinturón principal de asteroides. Entre las órbitas de Marte y Júpiter. Cinturón de Kuiper. Situado más allá de las órbitas de Neptuno y Plutón. Nube de Oort. Situada en la periferia del sistema Solar.

43 Actividades 30, 31, 32 página y 35 página 33

44 9. La exploración del Sistema Solar TELESCOPIOS, RADIOTELESCOPIOS Telescopio espacial Hubble VIAJES ESPACIALES Sputnik 1, Apolo 11 SONDAS ESPACIALES Voyager 1 y 2 ESTACIONES ESPACIALES Estación Espacial Internacional SATÉLIES ARTIFICIALES Meteosat, COBE

45 Actividades 41 página 37 1, 2, 3, 4, 6 y 10 página 39 Lazos con la literatura Recorte de prensa