1. EL UNIVERSO
El universo es el conjunto de todo lo que existe bajo unas leyes físicas determinadas, que son las que nosotros conocemos. Es el conjunto de toda la materia y de toda la energía que existe en un espacio determinado y que se están intercambiando constantemente una entre otra.
- ORIGEN Y COMPOSICIÓN DEL UNIVERSO:
- La materia en forma de polvo, estrellas, planetas, etc.
- La energia de los cuerpos estelares.
- El vacío cósmico.
La materia y la energía son dos formas de la misma realidad, ya que la materia y la energía ni se crean ni se destruyen, sólo se transforman-
Según los conocimientos que se tienen hoy en día, el Universo surgió hace unos 13.000 millones de años, en una especie de explosión que los científicos han denominado big - bang, que dió origen al espacio- tiempo y al universo en que vivimos. Desde entonces, el Universo se halla en continua expansión.
En un principio, la energía debió transformarse en materia tras el big - bang, originando los objetos materiales que conocemos hoy. En el momento actual, es la materia la que está continuamente transformando en energía, proceso que acontece fundamentalmente en el interior de las estrellas, y que es responsable de las emisiones energéticas de las estrellas en forma de radiaciones de variadas longitudes de onda.
- Esquema de las radiaciones que emiten las estrellas. A menor longitud de onda, las radiacione tienen más energía, y son más dañinas para la vida. la luz que nosotros vemos son parte de las radiaciones.
2. OBJETOS QUE FORMAN NUESTRO UNIVERSO
Los objetos materiales que forman nuestro Universo son las galaxias, que, a su vez, están constituidas por estrellas, nebulosas, planetas y planetas menores.
2.1 LAS GALAXIAS
El universo estáconstituido por miles de millones de galaxias que se mueven a gran velocidad. Las galaxias se pueden denifir como grandes conjuntos de estrellas que están acompañadas de polvo y gases. Están diseminadas por el vacío cósmico y se hallan muy distanciadas entre sí. Las estrellas que las forman se encuentran muy separadas unas de otras y pueden tener girando a su alrededor planetas y planetiodes. Las estrellas permanecen en las galaxias por a atracción gravitatoria. Algunas poseen fofrmas muy variadas, pero las más frecuentes son las espiraless, las elípticas y las irregulares
- Galaxia espiral
- Colisión de galaxias
Las galaxias aparecen distrivuidas por el universo, constituyendo agrupaciones enormes que se desplazan juntas. Se conocen con el nombre de cúmulos o supercúmulos de galaxia, según el tamaño.
- LA VÍA LÁCTEA
Nuestra galaxia pertenece a un pequeño cúmulo denominado el Grupo local, que a su vez pertenece al llamado supercúmulo de Virgo.
2.2 LAS NEBULOSAS
Son nubes gases y polvo que existen en las galaxias. pueden estar formadas por nubes de gases muy calientes, como la nebulosa de lira, la gran nebulosa de Orión, etc., o por nubes de polvo oscuro y frío, como la de la Cabeza de caballo. Las nebulosas son el lugar donde se forman actualmente las estrellas. La nebulosa del cangrejo es el resto de una supernova o explosión de una estrella gigante.
2.2 LAS ESTRELLAS
Las estrellas son grandes masas de gases a temperaturas muy altas (entre 3.000 y 30.000ºC en su superficie, y varios millones de grados en su interior), que emiten energía en forma de radiaciones de todo tipo (luz interior), que emiten energía en forma de radiación de todo tipo (luz visible, calor, ondas de radio,etc.). Se pueden comparar con un horno en el que se quema un combustible y se libera energía. El combustible que consume las estrellas es principalmente hidrógeno: dos átomos de se libera gran cantidad de energía.
H + H = He + Energía
A medida que se agota el hidrógeno, las estrellas empiezan a fusionar otros elementos distintos del hidrógeno, produciendo cada vez menos energía.
- CICLO VITAL DE LAS ESTRELLAS:
Las estrellas más jóvenes y calientes son blancas, azuladas o verdosas. A medida que la estrella consume hidrógeno cambia de color y disminuye su temperatura, tornándose amarillas, como nuestro sol, o anaranjada. Cuando se agota el hidrógeno la estrella sufre un colapso y se dilata, aumentan enormemente de tamaño y se convierte en una gigante roja.
A partir de ese momento la estrella utiliza otros elementos como combustible y libera menos cantidad de energía. Según aunmenta el consumo de sus elementos va disminuyendo de tamaño y se va enfriando.
El final, las estrellas más pequeñas se van enfriando y se encogen hasta convertirse en enanas blancas o rojas. Finalmente se enfriarán del todo y dejarán de liberar energía, convirtiéndose en cuerpos sólidos y oscuros, como planetas. Las más grandes también se contraen pero, al tener tanta masa, la atracción gravitatiria es tan grande que sufren un colapso y se convierten en estrellas de neutrones, que a su vez pueden evolucionar hasta formar agujeros negros (objetos con tal campo gravitatorio que no dejan salir ni su propia luz), de manera se convierten en objetos invisibes que pueden atraer y "engullir" a otras estrellas.
Puede ocurrir también que un momento dado de su evolución, una estrella sufra una gran explosión, liberando gran cantidad de energía y arrojando al espacio parte de su masa. Se convierte así en una nova o supernova, y su núcleo se transforma en un púlsar (estrella pequeña que gira muy deprisa y libera ondas de forma puntual, como si fuera un faro).
- Ejemplo 1
- Ejemplo 2
2.3 LOS PLANETAS
Cuando las nubes de gases que se unen no alcanzan un tamaño mínimo, el cuerpo que se forma no se calienta lo suficiente y no se inician las reacciones de fusión, por lo que no se forma una estrella, sino un cuerpo más pequeño, que no libera energía y que recibe el nombre de planeta. Si es muy pequeño( como los asteroides o los cometas) se denomina planeta menor o planetoide. Suelen ser atraídos por alguna estrella cercana y quedan en órbitas a su alrededor.
3 EL SISTEMA SOLAR
Dentro de la Vía Láctea existen muchas estrellas; una de ellas, situada en uno de los brazos de la galaxia, es un sol. El sol es una estrella amarilla de edad y tamaños medios. Posee una serie de cuerpos de variado tamaño girando a su alrededor por efecto de su atracción gravitatoria: son los planetas y planetoides( satélites, asteroides y cometas). Este conjunto formando por el Sol y los diversos astros que giran a su alrededor se denomina solar.
3.1 ESTRUCTURA DEL SISTEMA SOLAR
El sol es el centro del sistema solar. A su alrededor giran ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Plutón se consideraba antaño el noveno planeta, pero hoy en día se considera un planetoide. Los planetas tienen a su vez planetoides que giran a su alrededor: son los satélites.
Entre Marte y Júpiter se encuentran los asteroides, que a veces son atraídos por los planetas y chocan contra su superficie( meteoritos). En órbitas muy alargadas procedentes de más allá de Plutón, se mueven los cometas.
A) Los planetas del sistema solar se clasifican en dos grandes grupos:
- Los planetas interiores o sólidos, están formados por materiales sólidos, rocosos, y su tamaño es relativamente pequeño. Son los que están entre el sol y el cinturón de asteroides: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.
- Los planetas exteriores o gaseosos que están constituidos fundamentalmente por gases( que pueden estar congelados) y son de gran tamaño comparados con los interiores. Se encuentran más allá del cinturón de asteroides y son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Plúton, junto con otros planetoides sel sistema Solar, se incluye en el grupo de los planetas enanos.
B) Los asteroides son fragmentos rocosos de tamaño muy variable( desde un grano de arena a un planetoide de centenares de km), que se encuentran orbitando generalmente entre Marte y Júpiter. Se supone que debe haber centenares de miles de ellos. Muchos son atraídos por la fuerza gravitatoria de los planetas y chocan contra sus superficie, convirtiéndose en meteoritos.
C) Los cometas son fragmentos rocosos rodeados de una capa de gases helados que se mueven en órbitas muy elípticas, lo que les lleva a acercan al sol su temperatura aumenta, por lo que los gases se descongelan, apareciendo la cola o caballera que se pueden tener centenares de miles de km. de longitud.
4 LA TIERRA Y LA LUNA
La tierra es nuestro planeta, el único en el que conocemos la existencia de vida. Es el tercero más próximo al sol, y su edad es la misma que la del Sistema Solar, unos 4.500 millones de años. Se originó a partir de una nube de materiales que se juntaron hasta formar una bola de materia fundida, muy caliente, rodeada de gases, que se empezó a enfriar. Al enfriarse, se formó la tierra sólida o lotisfera, y el vapor del agua que había alrededor se condensó y cayó sobre la superficie sólida formando los mares y océanos, es decir, la hidrosfera, mientras el resto de los gases formaban la atmósfera.
La luna es el satélite de la Tierra. Gira alrededor de nuestro planeta en aproximadamente 28 Días, que es exactamente lo mismo que tarda en girar alrededor de su eje, El hecho de que su traslación y su rotación duren lo mismo hace que siempre nos esté enseñando la misma cara, mientras que nunca vemos la cara opuesta( es a la que llamamos la "cara oculta de la luna"). La luna no posee atmósfera por lo que todos los meteoritos que le llegan chocan contra superficie formando cráteres.
4.1 MOVIMIENTOS DE LA TIERRA Y LA LUNA Y FENÓMENOS NATURALES RELACIONADOS
La tierra está sometida a gran cantidad de movimientos, propios o no. Por ejemplo, lo Tierra de desplaza en el Universo por que se desplaza su galaxia, la Vía Láctea. Además, la tierra se mueve en la Vía Láctea porque el Sol se desplaza en el remolino de la galaxia. Por último, la tierra tiene lo que podríamos llamar sus propios movimientos, que son el movimiento alrededor del sol y los que están relacionados con su eje, la rotación, la precisión y la nutrición. Por último veremos que las fases de la luna también tienen relación con el movimiento de la tierra.
4.2 LA TRASLACIÓN: LAS ESTACIONES, SOLSTICIOS Y EQUINOCCIOS
La traslación es el movimiento por el cual la tierra describe una vuelta completa alrededor del sol, es decir, una órbita completa.
El tiempo que tarda la Tierra en llevar a cabo una traslación completa es lo que nosotros llamamos un año, aproximadamente 365 días y unas 6 horas.
Debido a estas horas extras, cada cuatro años hay que añadir un día más:
son los que llamamos años bisiestos.
La órbita de la Tierra es ovalada o elíptica. En ella no se puede definir un radio, sino dos ejes, uno mayor y otro menor, de tal manera que dos veces al año la Tierra pasa por los extremos del eje mayor, y otras dos veces por los del eje menor.
El punto de la órbita de la Tierra que coincide con uno de los extremos del eje mayor recibe el nombre de solsticio. Hay dos solsticios, uno coincide con el inicio del verano (solsticio de verano) y el otro con el inicio del invierno (solsticio de invierno). El solsticio de verano también es el día que tiene la noche más corta del año, y el invierno tiene la noche más larga del año.
Los puntos de la órbita en los que la tierra coincide con los extremos del eje menor se llama equinoccios. También son dos, que coinciden con el inicio de la primavera (equinoccio de primavera) y el otoño (equinoccio de otoño).Los equinoccios son los días del año en los que el día y la noche duran lo mismo.
Desde el equinoccio de primavera hasta el solsticio de verano la duración de la noche es cada vez menor, y hay cada vez más horas de luz. A partir del solsticio de verano las horas de luz se van reduciendo, hasta que en el equinoccio de otoño se igualan las horas de luz y de oscuridad, y en el solsticio de invierno se alcanza el máximo de horas de oscuridad.
Los solsticios y los equinoccios son distintos en el hemisferio Norte y en el Sur de la tierra, ya que mientras en un hemisferio se da el solsticio de verano, en el otro es el de invierno y al revés, y lo mismo sucede con los equinoccios.¿Qué explicación tiene esto?
Como el eje de la tierra no es recto, sino que está inclinado con respeto al plano de su órbita, los rayos de Sol no llegan más rectos y durante más horas a uno de los hemisferios que al otro (hemisferio norte o sur) dependiendo del punto de la órbita terrestre en que se encuentre. Las temperaturas van a ser algo más altas en el hemisferio será verano. En el hemisferio opuesto de los rayos llegarán con una mayor inclinación y durante menos horas, por lo que allí será invierno. Esto constituye la base de las estaciones.
Por ejemplo, en diciembre, en el hemisferio norte los rayos del sol llegan más inclinados y durante menos horas; es invierno. En el hemisferio sur es verano, pues los rayos solares llegan más rectos y durante más horas, y por lo tanto hará más calor.
Por otro lado, en los polos de la tierra los rayos del sol siempre van a llegar más inclinados que en la zona ecuatorial, y además las diferencias de horas de luz son mayores entre verano e invierno. Todo esto implica que en general, conforme nos vamos alejando del ecuador y nos acercamos hacia los polos, el clima sea más frío.
4.3 LA ROTACIÓN: EL DÍA Y LA NOCHE
La rotación es el movimiento de la tierra alrededor de su eje, una línea imaginaria que atraviesa la tierra desde el polo norte hasta el polo sur. El tiempo que tarda la tierra en completar una rotación es lo que llamamos un día, y dura 24 horas.
Como consecuencia de la rotación terrestre, se da el fenómeno de la alternancia del día y la noche: en la cara iluminada por el sol es de día, y en la cara opuesta es de noche. En cada punto de la tierra, el día dará paso a la noche conforme pasemos del lado que mira al sol al lado opuesto.
El sol sale por el este y se pone por el oeste, lo que implica que la tierra rota hacia el este. La duración relativa del día y la noche depende de la situación de la tierra a lo largo de su órbita, tal y como hemos visto en el apartado de los solsticios y los equinoccios.
4.4 LOS ECLIPSES
Cuando el sol, la luna y la tierra se alinean, la luna puede hacerle sombra a la tierra o viceversa. Los eclipses son ocultaciones del sol por parte de la luna o por parte de la tierra, de tal manera que se producen sombras, bien en la tierra o bien en la luna. Hay dos tipos de eclipses:
- Eclipse de sol: Se produce cuando la luna se interpone entre el sol y la tierra y por tanto la luz del sol no llega hasta la tierra, sino que llega la sombra de la luna. Según la cantidad de superficie solar que quede oculta hablamos de eclipse parcial (sólo se oculta una parte del disco solar) eclipse total (desaparece todo el disco solar) , o eclipse anular , (el diámetro de la luna es menor que el del sol y queda al descubierto una especie de anillo solar).
Cuando la luz que llega a un cuerpo es parcial o totalmente oculto por otro se produce un eclipse.
- Eclipse de luna: Se produce cuando en la tierra se interpone entre el Sol y la Luna. La luna es la fase de Luna llena, muy brillante, se va oscureciendo a medida que avanza el eclipse, hasta que sólo le llega la luz reflejada por la propia tierra, lo que le da un tono rojizo muy característico.
Para que ocurra un eclipse, es imprescindible que la tierra, el sol y la luna estén alineados. Esto ocurre sólo en fase de luna llena o nueva. Así y todo, como el plano de traslación de la luna alrededor de la tierra está inclinado unos 5ºrespecto al plano de traslación de la tierra alrededor del sol, no siempre que hay luna llena o luna nueva se produce un eclipse. La mayoria de las veces la luna pasa por encima o debajo del plano que forman la tierra y el sol, por lo que no habrá alineamiento, ni por lo tanto eclipse.
4.5 LAS FASES DE LA LUNA
A medida que la luna gira alrededor de la tierra, y la Tierra gira alrededor del Sol, la zona de la luna iluminada va cambiando de posición de manera que unas veces vemos toda la cara visible de la luna iluminada por el sol, cuando la tierra está en alguna posición entre el sol y la luna, y otras veces vemos la cara visible oscura, ya que el sol se encuentra al otro lado de la luna e ilumina la cara oculta.
Esta variación en la cantidad de superficie lunar que vemos iluminada recibe el nombre de fases de la luna, y son cuatro que se van alternando a lo largo del período de translación de la luna, que dura unos 28 días:
- Luna llena: se da cuando vemos iluminada toda la cara visible de la luna. la luna refleja gran cantidad de luz que llega a iluminar notablemente las noches de la tierra.
- Cuarto menguante: se produce después de la luna llena, que en realidad dura apenas unas horas; consiste en que la superficie iluminada se va reduciendo a lo largo de unos 14 días, hasta llegar al momento en que no vemos ninguna franja iluminada.
- Luna nueva: es el momento en que toda la cara visible de la luna está a oscuras; también dura sólo unas horas, y a continuación la zona iluminada empieza a crecer.
- Cuarta creciente: tras la luna nueva, la parte iluminada va creciendo a lo largo de otros 14 días, hasta que se alcanza de nuevo la luna llena.
4.5 EFECTOS DE LA ATRACCIÓN GRAVITATORIA ENTRE LA LUNA Y LA TIERRA.
- Las mareas: La tierra y la luna se atraen mutuamente por efecto de sus masas, lo cuál provoca ciertos efectos en ambos cuerpos. De estos efectos algunos nos afectan más y son muy llamativos, como es el caso de las mareas; movimientos de grandes masas de agua cuando son atraídas por la luna: estos movimientos se ponen de manifiesto en las zonas costeras como una subida o retroceso del nivel del mar.
Cuando la luna y el sol aúnan sus efectos gravitatorios se producen las mareas vivas, mientras que si esos efectos se contrarrestan, habrá mareas muertas.
- Frenado de la rotación: Debido a la atracción gravitatoria, la tierra la luna se frenan mutuamente su rotación, lo cual implica dos cosas:
- Con el paso del tiempo la duración de la rotación es cada vez mayor, ahora el día dura 24 horas, pero hace unos 400 millones de años duraba unas 22 horas.
- Que la tierra y la luna se van separando; cuando se originó la luna estaba mucho más que hoy.
4.6 ¿POR QUÉ HAY VIDA EN LA TIERRA?
El planeta tierra, hoy por hoy, es el único lugar que nosotros conocemos en el que hay vida. Esto quiere decir que en la tierra se dan unas condiciones especiales para el desarrollo de la vida, que no se dan en otros lugares de nuestro Universo cercano. ¿Cuáles son esas condiciones?
- Distancia al sol: En el sistema solar, sólo hay dos planetas que por su distacia al sol entran en unos rangos de temperatura para poder albergar vida: la Tierra y Marte. Entonces, surge otra pregunta: ¿por que se cree que no hay vida en marte ?
- La atmósfera: Marte, como otros muchos planetas, perdío rápidamente su atmósfera original. debido en parte a que es un planeta más pequeño que la tierra y la atracción de la gravedad es menor. La tierra, en cambio, coservó la hidrosfera y una atmósfera que ha ido evolucionando a lo largo de su historia, y que hoy en día hace posible la vida, por dos razones principales:
- Tiene una composición que permite el desarrollo de la vida.
- Actúa como reguladora del clima, y protege de radiaciones dañinas del exterior.
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