TEMA 1. EL UNIVERSO PARTE 1: LOS MODELOS DEL UNIVERSO

Transcripción

1 TEMA 1. EL UNIVERSO PARTE 1: LOS MODELOS DEL UNIVERSO

2 QUIÉN PREGUNTA? La humanidad NEOLÍTICO H.NEANDERTHAL LA CIVILIZACIÓN H. HABILIS LAS PREGUNTAS -Quiénes somos? -De dónde venimos? Porqué estamos aquí? NUEVAS PREGUNTAS: Grecia, Alejandría... RELATIVIDAD ASTROFÍSICA EL TRIUNFO DE LAS RESPUESTAS: Roma y Edad Media Einstein y Minkowsky LA REVOLUCIÓN COPERNICANA Telescopio, Newton, Kepler y Galileo...

3 Modelos de universos en las primeras civilizaciones Míticos e imaginarios (Griegos: Dioses, Titanes y humanos. Egipcios y asirios: Dioses para cada cosa). DAN SENTIDO A LAS PREGUNTAS DE LA HUMANIDAD. ATLAS CERBERO

4 Primeros intentos: babilónicos Al mundo lo sostienen elefantes, a los elefantes una tortuga gigante...

5 El Cosmos grecolatino Los filósofos adoptan 2 modelos Anaximandro (s. V a.c.) Aristóteles MODELO GEOCÉNTRICO DESPUÉS MODELO PTOLOMEO EPICICLOS (s. I a.c.)

6 El Cosmos grecolatino Los filósofos adoptan 2 modelos Aristarco (s. III a.c.) MODELO HELIOCÉNTRICO CONTINÚA UTILIZANDO EPICICLOS

7 Geocentrismo o Heliocentrismo?

8 Vencedor por unos siglos Geocentrismo de Ptolomeo ( d.c): Apoyado por la Iglesia Católica.

9 Revolución Copernicana (siglo XVI) 1400 años después Los personajes Copérnico Kepler Tycho Brahe Bruno Galileo

10 Heliocentrismo Copérnico En medio de todo mora el Sol...En este bellísimo templo quién pondría esta lámpara en otra posición mejor desde la cual iluminar todas las cosas al tiempo? Ocupa el trono real, desde donde gobierna a sus hijos, los planetas que giran alrededor de él... Copérnico La solución a las estaciones tenía forma de elipse : Kepler Primera ley de Kepler: Las órbitas de los planetas son elípticas y el Sol está en uno de sus focos.

11 Leyes de Kepler Segunda: Una línea entre un planeta y el Sol barre áreas iguales de una elipse en tiempos iguales. Notas: no hay nada en el otro foco o en el centro. La Segunda Ley quiere decir que los planetas giran alrededor del Sol mas rápido cuando están mas cerca de él. Estas leyes valen para cualquier cosa que esté orbitando alrededor de cualquier cosa debido a la gravedad. 11

12 Segunda Ley de Kepler Animada 12

13 Segunda ley de Kepler: el radio vector de un planeta (segmento que une al Sol con el planeta) barre áreas iguales de la elipse en tiempos iguales. Tercera ley de Kepler: los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas alrededor del Sol son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas elípticas. T 2 / r 3 = K Vídeo LEYES KEPLER Leyes KEPLER: Santillana.

14 Galielo Galilei ( ) 1609 Galileo Galilei ( ) observa el cielo con el telescopio e inicia la etapa de la astronomía instrumental. En los años siguientes observó: montañas en la Luna, manchas en el Sol, fases en el planeta Venus. De manera similar detectó que la Vía Láctea estaba compuesta por numerosas estrellas. Uno de los primeros en usar experimentos para deducir leyes físicas: leyes de movimiento, velocidad, aceleración, inercia, péndulo, cuerpos cayendo. Usó telescopios para la astronomía. Después de su excepticismo inicial, adoptó el modelo de Copérnico ya que las evidencias empíricas lo apoyaban. 14

15 Descubrimientos de Galileo Los cuerpos celestes no son perfectos: montañas sobre la luna, manchas solares. La Tierra no es solamente el centro de rotación (p.ej. Lunas de Jupiter). Venus pasa por el frente y por detrás del Sol (no puede ocurrir si el sistema de Tolomeo es correcto). 15

16 Ley de Gravitación Universal Conociendo el comportamiento básico de los planetas a partir de las leyes de Kepler, Newton pudo determinar una ley de fuerzas apropiada, la Ley de la Gravitación Universal: F es la fuerza gravitacional M y m son las masas de los dos objetos R es la separación entre los dos objetos G es la constante de gravitación universal 16

17 El Universo de Newton Ley de la Gravitación Universal Una misma ley: para los cielos y para la Tierra La causa que impulsa a la manzana a caer verticalmente hacia el centro de la Tierra, es la misma causa que haría caer a nuestro planeta hacia el centro de nuestro sistema. Newton, 1752.

18 V cir GM R Velocidad de Escape La velocidad de escape depende de la masa y del tamaño del cuerpo. Para la Tierra es cerca de 11 km/s. Cuando la velocidad de escape es la velocidad de la luz, el cuerpo central será un agujero negro. Es importante notar que ninguna de estas velocidades depende de la masa del cuerpo que está orbitando o escapando. 18

19 SITUACIÓN DE LA CIENCIA A FINALES DEL S.XIX (1890) - TODO puede ser explicado mediante las leyes de NEWTON (fuerzas) y de GALILEO (estudio de los movimientos) Excepción: La electricidad y el magnetismo, que pudieron ser explicados a parte por otras leyes distintas (LEYES DE MAXWELL). Y QUÉ PASA CON LA LUZ???

20 LA LUZ. ANTINATURAL? 1.- El efecto fotoeléctrico. 2.- La catástrofe ultravioleta. 3.- El experimento de MICHELSON-MORLEY.

21 Experimento de Michelson-Morley (1887) ES COMO SI LA DISTANCIA DE UNO DE LOS DOS SE ACORTARA O QUE EL TIEMPO SE DILATA PARA EL BRAZO MÁS CORTO

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23 El Universo de Newton y Galileo. Espacio, tiempo y materia son independientes. Espacio, tiempo y materia son absolutos (sus medidas se hacen por separado Y NO DEPENDEN DEL OBSERVADOR)

24 Una filosofía diferente: El Universo de Einstein y Minkowski Espacio, tiempo y materia-energía no son independientes sino que estan unidos. Espacio, tiempo y materia-energía son relativos (sus medidas dependen del punto de vista)

25 El tiempo: la cuarta dimensión Minkowski Einstein El espacio y el tiempo estan relacionados por la velocidad: Cuanto más alta es, más fuerte es esta relación. Sin embargo, para nosotros los hombres suceden las cosas tan lentamente que no vemos relación alguna entre el tiempo y el espacio.

26 Las ideas de la Teoría de la Relatividad de Einstein. PARA UN OBSERVADOR EN REPOSO: -LA LUZ PARECERÁ TARDAR MÁS TIEMPO EN LLEGAR. Ó -EL ESPACIO SE CONTRAE (se acorta) VER VIDEO RELATIVIDAD

27 LA ESTRELLA DEFORMA EL ESPACIO CON SU MASA ENORME!! LA LUZ DE LA ESTRELLA SE CURVA AL PASAR CERCA DEL SOL POR EL PESO (razón por la que tarda más tiempo en llegar q en linea recta).

28 CURVATURA DEL ESPACIO (TIEMPO) EN 1918, SIR ARTHUR EDDINGTON COMPRUEBA ESTE EFECTO DURANTE UN ECLIPSE DE SOL.

29 MERCURIO Y SU PERIHELIO

30 MERCURIO y su perihelio

31 Un Universo lleno de galaxias que se expanden a la velocidad de la luz. v=h D E. Hubble

32 PRUEBA EXPERIMENTAL DE LA LEY DE HUBBLE: CORRIMIENTO HACIA EL ROJO