1.2.1 EL ORIGEN DE NUESTRO UNIVERSO. Existen diversas teorías sobre el origen de nuestro universo, a continuación mencionaremos algunas:

Transcripción

1 EL PLANETA TIERRA Una de las preguntas que se hace el ser humano desde que empezó la evolución se refiere al mundo que nos rodea. A medida que aumentan los conocimientos, este mundo se va ampliando. La educación en astronomía contribuye a un mejor conocimiento sobre el Universo. 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 Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño llamadas supercúmulos, además de materia intergaláctica. Todavía no sabemos con exactitud la magnitud del Universo, a pesar de la avanzada tecnología disponible en la actualidad. La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas. Sin embargo, el 90% del Universo es una masa oscura, que no podemos observar. Quedan muchísimas cosas por descubrir, pero es que el Universo es enorme, o nosotros demasiado pequeños. En todo caso, vamos a hacer un viaje, en lenguaje sencillo y sin alardes, por lo más significativo que nos ofrece el conocimiento actual del Universo.

2 1.2.1 EL ORIGEN DE NUESTRO UNIVERSO Existen diversas teorías sobre el origen de nuestro universo, a continuación mencionaremos algunas: La teoría del Big Bang El cosmos Postinflación Un rápido Todavía, Los La gravedad A medida que llega a una enfriamie demasiado electrone hace que el las galaxias "inflación" el nto del caliente s se hidrógeno y el se agrupan súperrápida universo cosmos para formar combinan gas helio gracias a la es una permite átomos, los con los colisionen y gravedad, las expandida sopa que los electrones protones formen las primeras desde el caliente quarks se cargados y y nubes estrellas tamaño de de aglutinen los protones neutrone gigantes que mueren y un átomo electrone en evitan que s para se convertirán dispersan hasta el de s, quarks neutrone la luz brille; formar en galaxias; elementos una toronja y otras s y el universo átomos, pequeñas pesados en en una partículas protones. es una mayorme aglutinaciones el espacio; pequeña. niebla súper nte de de gas éstos fracción de caliente. hidrógen colisionan y eventualment segundo. o y helio. forman las e, van a La luz primeras formar las puede brillar. estrellas. nuevas estrellas y planetas.

3 Esta teoría fue propuesta por el astrónomo belga George Henri Leimatre en Este nombre de Bin Bang fue acuñado en los años cuarentas por el astrónomo Fred Hoyle, dicha teoría supone que toda la materia y el universo, en un comienzo, estuvo concentrada en un mismo lugar del espacio. Esta masa, llamada por el científico ruso-estadounidense Goerge Gamow. Huevo cosmético o átomo primitivo por Leimatre, por su gran densidad y temperatura (100 mil millones de C 0 ) exploto, y la energía fue transformándose poco a poco en materia, la cual se aleja o expandía en todas direcciones. Posteriormente la temperatura comenzó a descender gradualmente y la materia del huevo cósmico se fue condensando, así hasta formar lo que son las galaxias, estrellas, planetas, y demás cuerpos celestes que forman el universo. Así mismo, la teoría señala que el impulso de la gran explosión aun está presente, por lo cual el universo esta en un proceso de continua expansión. La Teoría Nebular Esta teoría fue propuesta por Emmanuel Kant (1755), matemático y astrónomo francés, el cual dijo que una enorme nube de gas esférica y difusa, se extendía cuando menos hasta donde se sitúa el planeta más lejano. Esta nube giraba lentamente y al enfriarse y contraerse aumento su velocidad y al contraerse formo el sol, luego se desprendieron anillos de gas, que al solidificarse se originaron los planetas. La teoría del estado estacionario Esta teoría surgió a principios del siglo XX y su creador fue el astrónomo ingles Edward Milne, en 1948 los astrónomos Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle, retomaron este concepto y agregaron algunos datos. Ellos plantearon que el cosmos no tiene un origen ni un final (es un ente estático), pues se dice que la materia siempre ha existido y se ha mantenido con una densidad constante y así permanecerá, pues el espacio dejado por galaxias que se alejan será ocupado por nueva materia creada a partir de nada. Esta teoría ha sido abandonada pues hasta el momento, ningún artefacto creado por el hombre ha sido capaz de de detectar la creación de materia, a partir de átomos de hidrogeno, de la nada. Aunque actualmente existen dudas acerca del origen del universo, los conocimientos generados hasta hoy nos permiten tener una nueva idea aproximada de cómo debió ser y que pautas sigue en su evolución, lo que se acepta en general es que el universo está en expansión, y que a partir de la materia inicial se fueron formando las galaxias y las estrellas. Es estudio de la evolución de las estrellas permite deducir cuál es el proceso evolutivo del cosmos

4 La teoría de las pulsaciones Esta teoría o modelo es una de mayor aceptación, aquí se considera al Cosmos como entidad eterna, que experimenta con una periodicidad de unos mil millones de años, procesos de concentración seguidos por otros de expansión, para explicar lo anterior el modelo sostiene que en un futuro la fuerza de gravedad resultante del universo será capaz de detener su expansión y comenzar su contracción (Big-crunch), así todos los cuerpos celestes del universo se encontraran en un punto de constituir el huevo cósmico. Este huevo, después de un tiempo se cree que volverá a explotar resultando un nuevo universo en expansión. Así el ciclo se repetirá eternamente y nuestro actual universo será el ultimo de muchos surgidos en el pasado. El big crunch marcaría el fin de nuestro universo y el inicio de otro nuevo, si esto llegara a suceder sería dentro de unos 150 mil millones de años, si nos remitimos al calendario cósmico de Sagan, este proceso seria dentro de unos 10 años a partir del 31 de diciembre. Componentes que constituyen al universo El universo es todo lo que nos rodea en el espacio y está constituido por una enorme cantidad de astros, que reciben diferentes nombres, según sus características. Existen diferentes tipos de astros: Galaxias, son acumulaciones enormes de estrellas, gases y polvo, tienen un movimiento de rotación en torno a su eje. De acuerdo a su forma estas se clasifican en tres grandes grupos: 1) Elípticas: estas presentan formas de elipse ya que los agregados de estrellas se colocan en dicha forma; tienen núcleo, pero no brazos. En su mayoría están integradas por estrellas viejas, estas constituyen un 17 % de las galaxias. 2) Espirales: estas tienen forma aplanada semejante a un disco achatado y con dos o más brazos que parten de su región central. Están formadas tanto como estrellas viejas como por estrellas jóvenes, gas y polvo, nubes moleculares de las cuales nacen las estrellas. Las estrellas jóvenes que la componen son cuerpos celestes dotados de un gran brillo y estas forman un 80% de las galaxias, de la cual nuestro planeta forma parte. 3) Irregulares: son todas aquellas que presentan una forma desordenada ya que los agregados de estrellas están revueltos y rodeados por abundantes nebulosa. Constituidas por gas, polvo y estrellas jóvenes, y se forman un 3% de las galaxias.

5 Las estrellas, son astros incandescentes que irradian luz y calor, con una estructura y procesos generadores de energía en su interior similares a los del sol. Estas tienen un movimiento de rotación, alrededor de sí mismas, y de translación en torno al centro de la galaxia; además estas se forman, emiten energía durante millones de años y finalmente se extinguen. Se cree que estos cuerpos celestes se forman continuamente por concentración de gas y del polvo interestelar, y que comienzan a hacerse luminosas cuando la temperatura, debida a la concentración, ha alcanzado un valor suficiente. Las estrellas están integradas por hidrogeno con un 55% del total de su masa, helio con un 44 y el 1% corresponde a otros elementos. Estas son de colores y tamaños diversos; el color está en función de la temperatura y esta ultima en función de la edad, así las estrellas de color azul son las de mayor temperatura, mientras que las rojas son las frías. Los planetas, no tienen luz propia y giran alrededor de una estrella. Los planetoides, son pequeños planetas que también giran alrededor de las estrellas. Los satélites, son de menor tamaño que los planetas y giran alrededor de ellos. Los cometas son astros luminosos y veloces que viajan a través del espacio. Asteroides, son fragmentos de materia cósmica, probablemente restos de un planeta que se extiende en una amplia orbita entre Marte y Júpiter, y no tienen luz propia En el Universo hay centenares de miles de millones. Cada galaxia puede estar formada por centenares de miles de millones de estrellas y otros astros. En el centro de las galaxias es donde se concentran más estrellas. Cada cuerpo de una galaxia se mueve a causa de la atracción de los otros. En general hay, además, un movimiento más amplio que hace que todo junto gire alrededor del centro. El sol, la estrella del sistema solar El sol es la estrella que se puede observar que su tamaño y luminosidad son algo mayores que el promedio, este es de color amarillento, la alta temperatura del sol lo hace un cuerpo gaseoso o, más exactamente, un plasma cuarto estado de la

6 materia (Figura 1). El Sol contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar. Ejerce una fuerte atracción gravitatoria sobre los planetas y los hace girar a su alrededor. Tabla 2: Características del Sol Figura 1: El Sol El Sol se formó hace millones de años y tiene combustible para millones más. Después, comenzará a hacerse más y más grande, hasta convertirse en una gigante roja. Finalmente, se hundirá por su propio peso y se convertirá en una enana blanca, que puede tardar un trillón de años en enfriarse ( Tabla 2). Diámetro Radio 696 mil Km. Superficie 6.09 X km 2 Volumen 1408 X km 3 Masa 199 X ton Densidad 1.41 g/cm 3 Temperatura superficial Entre 6,000 y 6,500 C Temperatura interna Alrededor de 15 millones de 0 C La cromosfera está sobre la fotosfera. La energía solar pasa a través de ésta región en su trayectoria de salida del Sol. Las Fáculas y destellos se levantan a la cromosfera. Las Fáculas son nubes de hidrógeno brillantes y luminosas las cuales se forman sobre las regiones donde se forman las manchas solares. Los destellos son filamentos brillantes de gas caliente y emergen de las regiones de manchas solares. Las manchas solares son depresiones obscuras en la fotosfera con una temperatura promedio de 4,000 C (7,000 F). La corona es la parte exterior de la atmósfera del Sol. Es en ésta región donde aparecen las erupciones solares. Las erupciones solares son inmensas nubes de gas resplandeciente que se forman en la parte superior de la cromosfera. Las regiones externas de la corona se estiran hacia el espacio y consisten en

7 partículas que viajan lentamente alejándose del Sol. La corona se puede ver sólo durante los eclipses totales de Sol. El sol aparentemente ha estado activo por 4,600 millones de años y tiene suficiente combustible para permanecer activo por otros cinco mil millones de años más. Al fin de su vida, el Sol comenzará a fundir helio con sus elementos más pesados y comenzará a hincharse, por último será tan grande que absorberá a la Tierra. Después de mil millones de años como gigante rojo, de pronto se colapsará en una enana blanca -- será el final de una estrella como la conocemos. Puede tomarle un trillón de años para enfriarse completamente. LA LUNA La Luna es el único satélite natural que posee la Tierra. No tiene luz propia, sino que refleja la luz que recibe del Sol. Realiza, como todos los astros, dos movimientos: rotación y traslación. Debido a que demora el mismo tiempo en completar ambos movimientos, desde nuestro planeta siempre vemos la misma cara. Sin embargo no siempre la vemos de la misma forma. La Luna es uno de los cuerpos más grandes del sistema Solar. Su órbita es casi circular (excentricidad ε=0.05) y el plano de su órbita está inclinado 5º respecto del plano de la órbita de la Tierra (Tabla 3). La distancia media entre el centro de la Tierra y la Luna es de km. Su periodo de rotación alrededor de la Tierra es de días. El cambio de la posición de la Luna con respecto del Sol da lugar a las fases de la Luna. La Luna siempre presenta la misma cara al observador terrestre, debido al efecto de las fuerzas de marea que ejerce la Tierra sobre la Luna. Lo cual significa, que coincide el periodo de rotación de la Luna alrededor de su eje y el tiempo que tarda en completar una órbita alrededor de la Tierra. La Luna es el objeto celeste que más ha fascinado a la especie humana. La antigua Unión Soviética envió por primera vez una nave automática que se posó en la superficie de la Luna el año El 20 de Julio de 1969 Neil Armstrong acompañado de Edwin Aldrin fueron los primeros hombres que caminaron sobre la superficie de la Luna en el marco de la misión Apolo 11. La última vista de los astronautas americanos a la Luna fue en el año 1972.

8 El origen de la Luna parece incierto, hay varias teorías: Que se formó al mismo tiempo que la Tierra con el material procedente de una nebulosa. Que un cuerpo celeste se dividió en dos partes dando origen a la Tierra y a la Luna. Que la Luna se formó en otro lugar y fue capturada por la Tierra Que la Tierra colisionó con un objeto celeste de gran tamaño (del tamaño de Marte o mayor) y que la Luna se formó con el material expulsado de esta colisión. Las fases de la luna La figura muestra la Luna en diferentes posiciones de su órbita alrededor de la Tierra. El Sol está muy alejado iluminando a ambos cuerpos celestes (en la parte superior de la figura)( Figura 2). La mitad de la Luna está iluminada por el Sol (en color blanco), y la mitad de la Luna más cercana a la Tierra es visible por observador terrestre. A medida que la

9 Luna se mueve alrededor de la Tierra podemos ver distintas fracciones de la parte iluminada por el Sol (las zonas en color amarillo). Cuando la Luna está entre la Tierra y el Sol, la parte de la Luna más cercana a la Tierra está oscura, por lo que no podemos ver la Luna, a esta fase se denomina Luna Nueva. Cuando la Tierra está entre el Sol y la Luna, la parte de la Luna más cercana a la Tierra es la mitad iluminada, se denomina a esta fase Luna Llena. Cuando la Luna está en posiciones intermedias, solamente la mitad de la parte más cercana a la Tierra está iluminada. Por tanto, solamente vemos un cuarto de la Figura 2: Fases de la luna Luna, a estas dos fases se le denominan Cuartos, Creciente o Menguante dependiendo si la parte iluminada que es visible desde la Tierra tiende a crecer o a decrecer. Masa (Kg.) Radio (Km.) Densidad media (g/cm 3 ) 3.34 Distancia media a la Tierra (Km.) Periodo de orbital (días) Aceleración de la gravedad en el ecuador (m/s 2 ) 1.62 Excentricidad de la órbita Inclinación de la órbita (grados) Tabla 3: Datos de la Luna Eclipses de la Luna Los eclipses de Luna se producen siempre que la Luna esté en fase Llena y siempre que el Sol, la Tierra y la Luna estén en línea recta. Entonces la Luna se encuentra en la sombra producida por la Tierra tal como se muestra en la figura 3. Figura 3: Eclipses de la Luna

10 Hay otros tipos de eclipse lunares, que dependen del alineamiento de los tres cuerpos celestes. La Luna puede encontrase en zona no iluminada (sombra) o parcialmente iluminada (penumbra). El eclipse Solar se produce cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra, la Luna está en fase Nueva. La Luna es 400 veces más pequeña que el Sol pero la Luna está 400 veces más cercana a la Tierra, por tanto, el tamaño aparente de ambos cuerpos vistos desde la Tierra es casi el mismo. La Luna puede de esta manera, producir un eclipse total del Sol, si es observado en la zona de sombra proyectada por la Luna sobre la Tierra.