Unidade 1: O NOSO LUGAR NO UNIVERSO

Ciencias Mundo Contemporáneo 1º Bach.

UN POUCO DE HISTORIA

Esfera de estrelas fixas

Sol

Terra

Lúa

Marte

Venus

Primeiras ideas sobre o Universo:MODELO XEOCÉNTRICO--> A Terra no centro

do UniversoPTOLOMEO (S. II)

Esfera de estrelas fixas

Terra

SolLúa

Venus

Mercurio

MarteXúpiter

Cambio na concepción do Universo:MODELO heliocéntrico (O sol no centro

de Universo) de Copérnico S.XVI

Galileo GalileiNo ano 1609 publica a súa obra

Sidereus Nuncius na que baseandose en datos

experimentais extraídos da observación dos astros demostraba

a validez da teoría heliocéntrica.

O Universo

É todo o que existe fisicamente: a totalidade do espazo e do tempo, todas as formas de materia e enerxía e as leis e as constantes físicas que as gobernan.

1 – DE QUÉ ESTÁ FEITO O UNIVERSO

» 75% Hidróxeno

• Materia coñecida 10% 20 % Helio» 5% Resto dos elementos

• Materia escura.90%Non emite radiaciónDetectada por atraccións gravitatorias

Como sabemos de que está feita unha estrela?

• Espectro de luz

• Espectro absorción

Espectro contínuo/absorción e emisión

Se analizamos o espectro da luz que nos chega do Sol e as galaxias e o comparamos co obtido no laboratorio a partir do H e He observamos que coinciden polo que podemos deducir

que están formados por estes elementos

Outras ondas electromagnéticas:a luz é unda onda electromagnética como outras moitas, a diferenza entre ellas é a amplitude de onda (frecuencia) e a

enerxía que posúe que será maior a menor lonxitude de onda

2 – Organización Universo

As galaxias

• O Universo está formado por billóns ou trillóns de galaxias

• As galaxias son enormes agrupacións de:– Estrelas: poden conter trillóns de estrelas que en moitas

ocasións posúen sistemas planetarios

– Gas

– Pó cósmico

Todo o que non e materia ou enerxía é baleiro cósmico

Distintos tipos de galaxias

As galaxias póden agruparse nos chamados

cúmulos de galaxias

CÚMULO DE COMA o Abell 1656

A súa vez dentro dos cúmulos de galaxias poden existir pequenas agrupacións, a nosa galaxia atópase no chamado

Grupo local de galaxias

A galaxia de Andrómeda é a mais próxima á Vía Láctea

É o obxecto visible a primeira ollada máis afastado da Terra (aínda que algúns afirman poder ver a primeira ollada a Galaxia do Triángulo, que está un pouco máis lonxe). Está a 2,5 millóns de anos luz en dirección á constelación de Andrómeda. É a máis grande e brillante das galaxias do Grupo Local, que consiste en aproximadamente 30 pequenas galaxias, máis tres grandes galaxias espirais: Andrómeda, a Vía Láctea e a Galaxia do Triángulo.

A galaxia está a achegarse a nós a uns 300 quilómetros por segundo, e crese que de aquí a aproximadamente 3.000 a 5.000 millóns de anos podería chocar coa nosa e fusionarse ambas formando unha galaxia elíptica xigante.

GALAXIA DE ANDRÓMEDA:A máis próximas a nosa (2.000.000 anos luz), supoñemos que a nosa galaxia A Vía Láctea é similar a ela

Nas galaxias podemos atopar:

• Nebulosas:Concentracións de gas

(H e He principalmente)

e pó cósmico

• Cúmulos estelares

Agrupacións compactas de estrelas

Nebulosa de OriónNebulosa de Orión Cúmulo PléyadesCúmulo Pléyades

GALAXIAS DE CANTONGC 4594 (M 104) (Sa)

A Vía Láctea: a nosa galaxia

Diámetro aproximado 100.000 anos luz

Vista de parte da Vía Láctea dende a Terra

O sistemna solar

As Constelacións

• As estrelas vistas dende a Terra forman unhas figuras xeométricas chamadas constelacións

Constelación Orión

3 – O UNIVERSO EN MOVEMENTO

• O universo está en movemento, e xeralmente uns corpos xiran arrededor doutros. Dúas teorías explican estes movementos:

• Forza gravidade--> Isaac Newton S. XVIII

Os corpos se atraen máis canto máis próximos estean e maior masa teñan

--> Explicaría o movemento circular pola forza resultante entre a forza da gravidade e a forza centrífuga do corpo en movemento unha vez que están igualadas ambas forzas

3 – O UNIVERSO EN MOVEMENTO

• Teoría relatividade xeral--> Alfred Einstein S. XXAs grandes masa deforman o espazo ao seu arrededor

Explicaría o movemento circular polo movemento dos corpos sobre este espazo deformado

3 – O UNIVERSO EN MOVEMENTO

• Buratos negrosConcentracións de materia de alta densidade que non deixan escapar nin a luz

Os gases acelerados antes de caer ao burato negro emiten raios X

4 O BIG BANG: A formación do Universo

O Big Bang

O Universo actual formouse fai 13,7 billóns de anos a partir dunha gran explosión de materia que se atopaba altamente concentrada

Tralo Big-bang formouse nun principio as partículas subatómicas que interferían cos fotóns de luz, polo que a luz non podía viaxar polo Universo, as partículas

subatómicas uníronse posrteriormente para formar os átomos máis sinxelos de H e He, entón a luz poido viaxar e o Universo fíxose transparente

Pola atracción gravitatoria a materia (átomos de H e He) comezou a agruparse en galaxias primitivas

A primera xeración de estrelas formouse a partir dos elementos lixeiros, H e He, orixinados no Big Bang

Nalgúns corpos celestes, a gran

acumulación destes átomos

fixo que se iniciaran

reaccións de fusión nuclear

(se fusionan estes átomos formando outros de maior

tamaño) liberando gran cantidade de

enerxía orixinando as

primeiras estrelas

Evolución do Big-bang

A partir do Big Bang o Universo está en continua expansión

Probas Big bang

• Efecto Doppler: os corpos en movemento emiten ondas, a súa frecuencia varía segundo estes corpos se acheguen ou afasten

As ondas que recibimos das galaxias en forma de luz, están desviadas cara a cor vermella (lonxitude de onda mais ampla) polo que podemos deducir que están afastándose

EfectoDoppler

As bandas do espectro de absorción da luz que nos chega do Universo están desviadas cara o vermello ou o azul segundo o corpo que as emita estea

afastándose ou achegándose respectivamente

En 1929, Edwin Hubble observou que na maioría dos obxectos do universo os espectros de luz que emitían desviánanse cara o vermello (deixando a parte un "grupo local" de galaxias cercanas). Todas as

nebulosas extragalácticas se estaban afastándose e, canto máis lonxe se atopaban, máis rapidamente se afastaban. Isto só tiña sentido e o propio universo, incluído o espazo entre galaxias, se estaba expandindo.

Isto levou ao astrónomo a elaborar xunto a Milton Humason o postulado da Ley de Hubble sobre a expansión do universo.

Probas Big bang

• Radiación cósmica de fondo

Radiación débil que se recibe dende todos os puntos do Universo, sería o eco da explosión do Big bang

Evolución Big-bang

• Big Rip “gran picado”Na actualidade observouse que

unha enerxía de orixe descoñecida chamada ENERXÍA

ESCURA, contraria á forza da gravidade acelera na actualidade

a expansión do Universo.

De continuar así podería desmembrar as galaxias, e acabaría incluso separando dos átomos as partículas subatómicas cos constitúen

Posibles evolucións do Universo:

5 – A ORIXE DOS ELEMENTOS

• Hidróxeno e Helio--> orixináronxe no Big -bang

• Estrelas As reaccións de fusión nuclear: forman o resto dos elementos a partir do H e He

Evolución das distintas estrelas segundo a súa masa

Dependendo do seu tamaño pode variar a evolución final das estrelas, pero moitas delas ao final da súa vida finalizan explotando e liberando parte da materia que conteñen ao espazo

Formación dos elementos (átomos) pesados nunha estrela

1º- Na estrela mediante reaccións de fusión nuclear* a partir do H e He, fórmanse o resto de átomos mais pesados ata a formación do ferro (Fe)

2º – Ao formarse o Fe, xa non é posible a fusión nuclear, polo que esta se detén. Pero debido á maior masa dos átomos de Fe, que son atraídos con maior forza pola gravidade cara o núcleo da estrela, prodúcese a contracción da estrela (Colapso gravitatorio)

3º Nestas novas condicións de maior presión iníciase de novo a fusión nuclear dos átomos existentes de forma casi instantánea formándose o resto de átomos máis pesados, e liberando gran cantidade de enerxía de forma violenta orixinando unha gran explosión coñecida polo nome de SUPERNOVA

4º Está explosión lanza ao espazo a maioría dos elementos formados na estrela

*Non confundas as reaccións de fusión nuclear que acontecen nas estrelas coas de fisión nuclear das centrais nucleares

6 – ORIXE DO SISTEMA E SOLAR E OS PLANETAS1º Fai 4570 millóns de anos prodúcese a contracción dunha nebulosa pola explosión dunha supernova cercana

2º Fórmase entón un disco en cuxo interior sitúase a maioría da materia composta polo H e He existente na nebulosa. Nesta zona central fórmase un protosol no que pola forte atracción gravitatoria chocan ós seus átomos a gran velocidade e inícianse reaccións de fusión nuclear formándose unha estrela: O Sol.

3º No resto do disco emigran cara o exterior os elementos máis lixeiros que son atraídos con menos forza pola gravidade do Sol e que procedían na súa maioría da nebulosa inicial; no interior sitúanse os átomos mais pesados, aportados pola supernova, que son atraídos con maior forza pola gravidade do Sol

4º Pola atracción gravitatoria se unen nas distintas órbitas do disco os materiais existentes formando:- Na zona interna os planetas rochosos, de tamaño mais pequeno debido a que se formaron a partir dos átomos máis pesados que estaban en menor cantidade (ao ser aportados pola supernova)- Na zona externa os planetas gasosos de maior tamaño debido a que se formaron a partir dos elementos máis lixeiros e abundantes, en su maioría procedentes da nebulosa

Formación protoplanetas

Nas zonas onde a acumulación de

materia é menor non existen as condicións

de temperatura e presión suficientes non chegando a producirse

reaccións de fusión nuclear orixinando os

planetas

O SISTEMA SOLAR

O Sistema Solar é o conxunto de planetas, planetas ananos, satélites, asteroides e cometas que orbitan de forma regular en torno o Sol

O SISTEMA SOLAR

Está formado por:

- unha estrela mediana: o Sol

-8 planetas e 166 satélites coñecidos

- Planetas ananos como Plutón

- Un cinto de asteroides

- Cometas, procedentes das zonas mais exteriores do cinto de Kuiper ou da nube de Oort

O SISTEMA SOLAR

A maioría da masa do Sistema Solar atópase na estrela central, o Sol (99,85%)

O SISTEMA SOLAR

O SISTEMA SOLARÓrbitas a escala dos planetas

interiores

O SISTEMA SOLARÓrbitas a escala dos planetas exteriores(Fíxate na órbita de Plutón ¿é un planeta igual cos outros?)

É unha estrela mediana (diámetro 1.400.000 km)

A súa temperatura superficial é de 5.500 ºC.

Se compón, aproximadamente, dun 75% de hidróxeno, un 25% de helio, e un pequeno porcentaxe de osíxeno, carbono, ferro e outros elementos.

No núcleo solar, onde prodúcese a fusión nuclear, a temperatura é duns 15 millóns de graos centígrados.

O Sol xira sobre sí mesmo en sentido contrario ao das agullas do reloxo e tarda de 25 a 30 días en dar unha volta completa.

O SOL

Tipos de estrelas(O Sol é unha estrela de tamaño

medio)

Evolución das estrelas segundo o seu tamaño

Evolución do Sol:

Antes de converterse nunha débil anana branca pasará a ser

unha xigante vermella engulindo

os planetas rochosos máis cercanos

protoestrela

Anana branca

Xigante vermella

O Sol transformado en Xigante vermella

Planetas terrestres ou rochosos

Planetas gasosos ou xigantes

Son os planetas mais próximos o Sol.

Son pequenos e rochosos no seu aspecto externo

Tamén chámaseslle planetas terrestres. Son:

PLANETAS INTERIORES

É o planeta que está máis preto do Sol, a uns 58 millons de kilómetros polo que ten altas temperaturas

É máis pequeno ca Terra polo que a súa gravidade é pequena comparada coa terrestre.

A pouca gravidade e as altas temperaturas fixeron que non teña atmosfera ao escapar os gases cara o espazo

Ao non ter atmosfera os asteroides chegan sen desintegrarse á súa superficie polo ten moitos cráteres, como a Lúa.

. Non ten lúas

Qué planeta é?

Fotografía tomada en 1974 polo Mariner 10, a primeira sonda espacial que estudió este planeta en

detalle.

Mercurio

Vista de Mercurio en contraste sobre o Sol

•O tamaño e a densidade deste planeta son semellantes aos da Terra.

•Ten unha atmosfera moi densa composta por dióxido de carbono e nubes formadas por gotitas de ácido sulfúrico.

•Esta atmosfera tan densa fai que teña un alto efecto invernadoiro sendo a súa temperatura moi alta de media 480º C

•Xira en sentido contrario ao resto dos planetas.

•Non ten satélitesQué planeta é?

Venus

Vista de Venus sobre o Sol

• Este planeta ten un diámetro de 12.756 km e unha masa aproximada de 6.1024 kg.

• A súa atmosfera está composta principalmente por nitróxeno e osíxeno.

• Ten un satélite de gran tamaño.

Qué planeta é?

A Terra

...e o seu satélite a Lúa

A Terra no Universo

O 7 de decembro de 1972, a tripulación da nave espacial Apollo 17 tomou unha das imáxenes mais espectaculares e coñecidas da Terra

cando se encontraba a unha distancia duns 45.000 kilómetros. Os astronautas a bautizaron como a "canica azul".

Vista da Terra dende a superficie lunar polos astronautas do Apolo

A Terra no UniversoAmanecer da Terra (distancia: 380.000 kilómetros)

O 24 de decembro de 1968 o astronauta William Anders, a bordo da nave Apolo 8, inmortalizou o máis extraño dos amaneceres: a Terra

emerxindo sobre ohorizonte lunar

A Terra no UniversoA Tierra dende Saturno (distancia: 1.500 millóns de kilómetros)

O 15 de setembro de 2006,a sonda Cassini fotografiou unha mota de po entre os aneis de Saturno. A Terra vista a mais de 1.500 millóns de quilómetros

A Terra no UniversoUn punto azul pálido (distancia: 6.000 millóns de quilómetros)

O 14 de febreiro de 1990, a nave espacial Voyager 2 realizou a fotografía mais distante do noso planetaata o momento: unha imaxe tomada a 6.000 millóns

de quilómetros

Imaxe da Terra e a Lúa dende a sonda Galileo

• É o planeta que garda maior parecido có noso: a súa superficie lembra os desertos pedregosos da Terra.

• A súa delgada capa atmosférica é irrespirable porque está formada por un 95% de dióxido de carbono.

• Posúe o maior volcan do sistema planetario: o Monte Olimpo de 12000 m de altitude

• Posúe 2 lúas (Fobos e Deimos)

Qué planeta é?

Marte

O monte Olimpo é o maior volcan do Sistema Solar

A superficie de Marte aparece erosionada tal vez pola existencia de auga líquida no pasado

Logo sigue o Cinto de Asteroides, entre Marte e Xúpiter

Corpos de kilómetros a centos de kilómetros.

A súa forza de gravidade non é o suficientemente grande para facelos esféricos.

Suponse que son os restos dun planeta situado entre Marte e Xúpiter

Imaxe de ciencia ficción do Cinto de Asteroides

Versión Científica del Cinto de Asteroides

800 millóns de 800 millóns de kilómetroskilómetros

Millóns deMillóns de asteroides … asteroides …

Separados millóns de Separados millóns de kilómetros entre síkilómetros entre sí

Son os planetas máis lonxanos ao Sol, localizados a partir do cinto de asteroides.Son grandes e están formados por gas.Posúen numerosos satélites de características similares aos planetas rochososTamén chámaseslle planetas xovianos. Son:

OS PLANETAS EXTERIORES

• É o máis grande de todos os planetas do Sistema Solar

• Está formado por un 90% de hidróxeno e un 10% de helio

• Conten por sí só o 71% de toda a materia planetaria do sistema solar.

• Ten catro grandes lúas rochosas e outras doce máis pequenas.

Qué planeta é?

Xúpiter

Impacto dun asteroide na superficie de Xúpiter (por sorte non chegou á Terra)

• Á vista está que é “el señor de los anillos”

• É un planeta moi frío

• Ten dezanove satélites coñecidos.

Qué planeta é?

Saturno

O sistema planetario de Saturno

• É un planeta gasoso, formado por hidróxeno, helio e metano.

• O seu eixe de rotación está moi inclinado debido, posiblemente, a un choque contra algún corpo de grandes dimensións.

• Ten cinco lúas coñecidas.

• O teu peso neste planeta sería 1’17 veces o da Terra.

O seu nome é…

Urano

• É un planeta gasoso, formado por hidróxeno, helio e metano.

• A súa temperatura superficial é moi fría xa que está moi lonxe do Sol.

• Ten dúas lúas coñecidas.

• O teu peso neste planeta sería 1’18 veces o da Terra.

O seu nome é…

Neptuno

• É o corpo planetario menos coñecido do Sistema Solar debido a que é o máis pequeño e o que está máis lonxe.

• Se pensa que posúe un núcleo rochoso e unha superficie cuberta de xeo.

• A súa órbita é moi excéntrica.

• O teu peso neste planeta sería 0’025 veces o da Terra có que, de un salto, te elevarías 40 veces máis que aquí.

O seu nome é…

Plutón

Planeta Plutón

1930 O descubre Clyde Tombaugh: Placa fotográfica na que aparece Plutón

ÓRBITA EXCÉNTRICA DE PLUTÓN

Órbita excéntrica de Plutón

Órbita de Plutón en distinto plano

Plutón e Charón (satélite)

TAMAÑO DE Plutón e o seu satélite comparado con USA

Pero podemos considerar Plutón un planeta?

•É moi pequeno e rochoso pero está situado no exterior do Sistema Solar onde todos os planetas son xigantes e gasosos

•A súa órbita é moi excéntrica e non está no mesmo plano que o resto dos planetas

Antes de ver que pasa con Plutón vexamos que outros corpos existen o seu redor

OS COMETAS

NÚCLEO COMETA

Son corpos formados por rochas, xeo e po procedentes do cinturón de Kuiper ou a nube de Oort

OS COMETAS

NÚCLEO COMETA HALLEY

COMETA HALLEY e

GALAXIA DE ANDRÓMEDA

Na década dos 1950s, Gerald Kuiper predixo que máis aló da órbita de Plutón habería un “novo” cinto de asteroides.

CINTO DE KUIPER

Pola mesma época que Kuiper, Jan Oort propuso a existencia dunha nube ainda máis externa, da cal vendrían os cometas de longo período.

NUBE DE OORT

En 1992, co incremento na potencia dos telescopios, se comezaron a detectar asteroides do Cinto de Kuiper…

Cinto de

Kuiper

2005: Se decubren outras dúas lúas arredor de Plutón

Plutón é extraño como planeta:– Tamaño (é pequeno, cando está na zona dos

planetas xigantes)– Composición (é rochoso e está na zona dos

planetas gasosos)

– Órbita (é elíptica e fora do plano mentres que os outros planetas teñen órbitas case circulares e no mesmo plano)

Está ademais situado no cinturon de Kuiper onde orbitan numerosos cometas

Cinto de Kuiper (cometas)

Obxectos maiores no Cinto de Kuiper

Ata hace uns anos, Plutón era ainda o máis grande, aunque non por moito

¡O obxecto 2003 UB313 é máis grande que Plutón!

Agora surde un problema será este o décimo planeta ou se debe reclasificar Plutón

Nótese que Plutón, clasificado como un planeta, é máis pequeno que a nosa Lúa, clasificada como un satélite.

2003 UB313 recibiu tentativamente o nome de Xena.

Xena e a súa lúa Gabrielle.

PLANETAS ANANOS

• CORPOS PLANETARIOS DE PEQUEÑO TAMAÑO QUE NON LIMPIARON A SÚA ÓRBITA DOUTROS CORPOS: PLUTON, CERES, ERÍS....

...no ano 2006 decídese considerar estes corpos incluído Plutón como....

A LÚA

A Lúa

• Posúe numerosos cráteres na súa superficie ao igual que Mercurio ao carecer de atmosfera

• Os mares da Lúa son grandes masas de basalto procedente de antigas erupcións volcánicas

Apolo XVII Decembro 1972

última expedición á Lúa

Apolo XI Xullo 1969

Armstrong e Aldrin chegan á Lúa

“A Terra e a Lúa dende Marte”

384.000 Km

A Lúa e a Terra

Para ser un satélite ten un tamaño moi grande en comparación co da Terra de ahí a gran influencia da forza gravitatoria da Lúa

8 - EXOPLANETAS

Panetas exteriores ao noso Sistema SolarDetección: como non emiten luz deben detectarse por métodos indirectos- Tránsito do planeta diante da súa estrela: como o planeta é opaco cando pasa por diante da estrela tapa parte dela diminuíndo a luz que recibimos dela

- Bambeo da estrela arredor da cal xiran: polo efecto Doppler pode observarse como a estrela afástase e achégase cambiando o espectro de luz que recibimos

Condicións para a vida nos planetas

- Distancia planeta – estrela: ten que existir unha temperatura adecuada para a existencia de auga líquida

- Tamaño do planeta para que este teña unha gravidade suficiente para reter os gases e ter atmosfera que posibilita a existencia de auga (se non o vapor de auga escaparía ao espazo) e a protección contra as radiacións solares

- Núcleo metálico fundido: que xere un campo magnético que protexa contra as radiacións emitidas pola estrela

- Satélite grande que fixa o eixe de rotación evitando os cambios nos climas

- Tamaño da estrela medio: son máis estables

- Planetas xigantes próximos: protexen contra impactos de meteoritos

- Lonxe do centro da galaxia: onde existen estrelas maiores que morren liberando gran cantidade de enerxía de forma violenta en forma de supernovas.

Para saber máis:

Non entra na unidade pero se queres saber algo máis de:

- Estacións producidas pola inclinación do eixe da Terra

- Mareas pola atracción gravitatoria da Lúa e o Sol podes ver as seguintes imaxes

MOVEMENTOS DA TERRA

• ROTACIÓN (24 HORAS)

Orixina o día e a noite

• TRASLACIÓN (365 DÍAS e 6 HORAS)

Orixina as estacións

VERÁN

INVERNO

PRIMAVERA

OUTONO

• TRASLACIÓN (365 DÍAS e 6 HORAS) Orixina as estacións

VERÁN

INVERNO

PRIMAVERA

OUTONO

A traslación As estacións

Solsticio inverno

22 decembro

Solsticio verán

22 xuño

Equinocio primavera

21 marzo

Equinocio outono

21 setembro

A rotación O día e a noite

Nova

Crecente

Minguante

Chea

Fases da Lúa

Nova

Crecente

Minguante

Chea

As eclipses

ECLIPSE DE SOL

ECLIPSE DE LÚA

Mosaico eclipse lunar

Eclipse de sol “anular” Madrid

Eclipse anular

AS MAREAS

Son variacións periódicas do nivel dos océanos debido a atracción gravitatoria da Lúa principalmente.

O tempo aproximado entre unha pleamar e a baixamar é de 6 horas

Forza centrífuga

Forza atracción

Marea alta

Marea alta

Marea baixa

Marea baixa

AS MAREAS

• VIVAS: con Lúa chea e nova

• MORTAS: nos cuartos

Poden ser:

Rotación da Terra

LO

Xira de oeste a leste polo que o Sol sae polo leste e ponse polo oeste

Por onde sae o Sol?

N

S

LO

ALTURA DO SOL

VERÁN

INVERNO

SOMBRAS

VERÁN

INVERNO