Unidad 1: EL UNIVERSO Y Unidad 1: EL UNIVERSO Y EL SISTEMA SOLAREL SISTEMA SOLAR

IES CARLOS ÁLVAREZ. CHURRIANA (MÁLAGA)

El Universo, el Cosmos, todo lo que existe, materia y energía. Espacio y tiempo.

Perfectamente ordenado y armonioso.

A lo largo de la unidad estudiaremos cómo se organiza toda la materia que hay en el Universo, composición, movimientos...

Diferencia entre astronomía y astrología.

Astronomía: ciencia que estudia todos los cuerpos que forman el universo. Astrología: no es una ciencia.

Las personas que estudian la astrología sostienen que las posiciones de los astros tendrían relación con los rasgos de la personalidad de una persona, con los sucesos importantes de su vida y con sus características físicas.

Origen del UniversoEl universo surgió hace unos quince mil millones de años a partir de una gran explosión, el Big Bang o teoría de la gran explosión.

Toda la materia y la energía estaban concentradas en un punto, más pequeño que un átomo, a una temperatura de millones de grados y con una gran densidad. A partir de esa explosión, la materia se fue enfriando y expandiendo hasta que se formaron los átomos, fundamentalmente de hidrógeno y helio

A partir de esto átomos surgieron el resto de los elementos químicos en las estrellas, que pueden considerarse como «fábricas de elementos».Progresivamente se fueron produciendo agrupaciones de estrellas, nubes de polvo y gas, formándose las galaxias que se alejan unas de otras a gran velocidad. El universo actual continúa en expansión.

El astrónomo Edwin Hubble, en 1929, pudo demostrar que las galaxias se alejan unas de otras a enormes velocidades y que el Universo aumenta de tamaño con el tiempo.

Stephen Hawking, en su estudio del Universo augura que la expansión del Universo continuará, hasta un punto a partir del cual volverá a contraerse, hasta que tenga lugar una nueva explosión y se forme un nuevo Universo.

Componentes del universo

La materia que existe en el universo se encuentra

en forma de estrellas, planetas y otros cuerpos

menores, como los planetas enanos, los

satélites, los asteroides, los cometas y los

meteoros. Todos ellos se agrupan formando

gigantescas estructuras denominadas galaxias.

Definición: La Astronomía es la ciencia que se ocupa del estudio del universo, del origen, composición, movimientos y evolución de todos los cuerpos celestes.

Galaxias

Las estrellas que hay en el firmamento no se encuentran aisladas, sino que se mantienen unidas formando las galaxias.

Definición: Una galaxia es una agrupación enorme de estrellas, planetas, gases y polvo.

Se estima que el universo puede contener unos 5 mil millones de galaxias.

Según su forma se clasifican en tres grupos: elípticas , espirales e irregulares .

Si la galaxia espiral tiene una banda de estrellas en el centro, se denomina espiral barrada .

Tipos de galaxias

Nuestra galaxia: La Vía Láctea

Nuestra galaxia, de tipo espiral, se llama Vía Láctea . La Tierra y el conjunto de planetas que giran alrededor del Sol están en un brazo de esa espiral, el Brazo de Orión . Vista de perfil, parece un disco con un abultamiento en el centro. Desde la Tierra se observa como una estela blanca que cruza el firmamento.

Todas las estrellas que vemos de noche pertenecen a la Vía Láctea y se cree que puede estar formada por entre unos doscientos y unos cuatrocientos mil millones .Las galaxias no están solas. Se agrupan formando cúmulos y estos, a su vez, forman grupos llamados supercúmulos . Nuestra galaxia, junto con aproximadamente otras treinta como la galaxia deAndrómeda y las Nubes de Magallanes , forman un cúmulo denominado Grupo Local .

Andrómeda Dimensiones de la Vía Láctea

Las estrellas

Una estrella es una gran bola de gas. En su núcleo se producen constantemente reacciones químicas (atómicas) en las que átomos de hidrógeno se unen entre sí para formar helio ; debido a ello se genera una enorme cantidad de energía en forma de luz y calor.

Definición: Las estrellas son astros que tienen luz propia.

Las estrellas están en constante evolución. Unas acaban de aparecer y otras son muy viejas. Todas las estrellas nacen de la misma forma. Una nebulosa, que es una nube de gas y polvo, se contrae de tal forma que la densidad del núcleo aumenta muchísimo y, en ese momento, comienzan las reacciones.A lo largo de la vida de una estrella se va gastando el hidrógeno y se va agotando su combustible. Cuando esto ocurre, la estrella se apaga o explota.

Fotografía de una estrella desde el Hubble

Aunque parecen iguales, las estrellas tienen una serie de características que las diferencian unas de otras:•Tamaño . Pueden ser gigantes , medianas o enanas .•Color . Depende de la temperatura. La estrellas jóvenes tienen una temperatura elevada y son azules y blancas. Cuando envejecen se van enfriando y se convierten en amarillas, naranjas y rojas.•Brillo . Depende de su luminosidad y de su distancia a la Tierra. Aparentemente , la estrella que más brilla del cielo es Sirius , pero en realidad la más brillante es Rigel , lo que ocurre es que está mucho más lejos de la Tierra. 

Arcturus: Gigante roja , comparada con el Sol.

Nuestra estrella: el Sol

El Sol se formó hace 4.650 millones de años y tiene combustible para 5.500 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 billón de años en enfriarse. Tiene una masa mediana,

aproximadamente 300 000 veces mayor que la masa terrestre, y es de color amarillo, lo cual nos indica que está justo a la mitad de su vida.Su composición es idéntica al resto de las estrellas y la inmensa cantidad de energía que genera hace que se alcancen temperaturas de unos quince millones de grados en su interior.

Protuberanciassolares

Manchassolares

Los planetas, los planetas enanos y los satélitesExisten otros cuerpos celestes, los planetas, los planetas enanos y los satélites, que solo se hacen visibles por la luz que reflejan.

Definición: Los planetas son astros que no tienen luz propia; se hacen visibles porque reflejan la luz que recibe de otras estrellas.Tienen forma casi esférica y han limpiado la vecindad de su órbita, es decir, se encuentran solos en su zona orbital.

Los planetas parecen estrellas a simple vista, pero se diferencian de ellas en dos hechos: no parpadean y cada noche se mueven un poco sobre el fondo de estrellas fijas (planeta en griego significa 'errante').

Los planetas enanos son astros que orbitan alrededor de una estrella, con  forma prácticamente esférica y que no han limpiado la vecindad de su órbita; es decir, no están solos en su zona orbital.Los planetas y los planetas enanos pueden tener o no satélites.Los satélites o lunas son astros de tamaño variable, que giran alrededor de los planetas y que, como ellos, no emiten luz propia.

Nuestro planeta: La Tierra

Es un planeta privilegiado, siete de cada diez partes de la superficie terrestre están cubiertas de agua y además, su atmósfera es rica en oxígeno. Estas dos condiciones son imprescindibles para la existencia de vida. Es el mayor de los planetas rocosos. Eso hace que pueda retener una capa de gases, la atmósfera, que dispersa la luz y absorbe calor. De día evita que la Tierra se caliente demasiado y, de noche, que se enfríe.

La Tierra vista desde la Luna

Nuestro satélite: La Luna

La Luna es el único satélite natural de la Tierra. Fue visitada por el hombre el 21 de julio 1969. Llegó el Apolo 11 tripulada por Neil Alden Armstrong

Sistema Planetario

Un sistema planetario está formado por una estrella y un conjunto de cuerpos celestes orbitando (girando en órbita elíptica) a su alrededor.

Los astros son cuerpos celestes con forma definida.

Los astros poseen dos tipos de movimientos:

Movimiento de rotación

Es el giro del astro sobre sí mismo.Se produce alrededor del eje de rotación del astro. Es una línea imaginaria que recorre el astro a lo largo de su diámetro y todos los puntos que lo forman permanecen inmóviles.Este giro determina la duración del día y la noche Movimiento de traslación

Es el desplazamiento de un astro que da vueltas alrededor de otro.

Eje de rotación de la Luna

Eje de rotaciónde la Tierra

Órbita terrestre

Órbita lunar

Plano de la eclíptica

Nuestro sistema planetario :El Sistema Solar

Nuestro sistema planetario es el Sistema Solar, llamado así porque la estrella alrededor de la cuál orbitan los demás astros es el Sol. El sistema solar está localizado en el llamado brazo de Orion de la Vía Láctea y se encuentra constituido por una estrella central, el Sol, y ocho planetas girando en torno a él: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, además de otros astros de menor tamaño, como planetas enanos, satélites, cometas y asteroides. La mayor parte de los asteroides se encuentran localizados en un anillo entre Marte y Júpiter; el denominado cinturón de asteroides.Los astros del sistema solar se mueven alrededor del Sol en órbitas elípticas, con una pequeña excentricidad en el caso de los planetas.

Planetas

En el Sistema Solar hay ocho planetas, los cuales se pueden dividir en dos grupos:

Planetas interiores: Son aquellos que se encuentran más cercanos al Sol. Todos ellos tienen superficie rocosa, corteza, manto y un núcleo metálico.

Planetas exteriores: Son aquellos más alejados del Sol. Son de mayor tamaño que los interiores y formados por gas. Por ello se les llama también gigantes gaseosos.

Planetas interiores. Planetas rocosos

Mercurio

Tres veces más pequeño que la

Tierra. No tiene satélites, ni

atmósfera

Su temperatura oscila entre 425 ºC

y –170 ºC.

Venus

Tamaño parecido al de la Tierra. No

tiene satélite. Atmósfera de CO2.

Temperatura de 480 ºC.

Tierra

Atmósfera compuesta

principalmente por nitrógeno y

oxígeno. Su satélite es la Luna.

Marte

Su tamaño es aproximadamente la

mitad de la tierra. Su atmósfera es

principalmente dióxido de carbono.

Dos satélites: Fobes y Deimos. Su

temperatura –50 ºC.

Planetas exteriores. Planetas gaseosos

Jupiter

Once veces mayor que la Tierra.

Tiene más de 60 satélites. El

planeta más grande del Sistema

Solar.

Saturno

Diez veces mayor que la Tierra.

Tiene más de 30 satélites. Presenta

un sistema de anillos de polvo y

fragmentos de rocas.

Urano

Cuatro veces mayor que la Tierra.

Tiene más de 25 satélites. Posee un

sistema de anillos de polvo y rocas,

aunque menor que en saturno.

Neptuno

Tamaño unas cuatro veces mayor

que la Tierra. Un poco más pequeño

que Urano. Tiene más de 10

satélites.

Planetas enanos

Plutón

Caronte

Destaca Plutón. Es el planeta más alejado del Sol. Fue considerado planeta hasta el año 2006.

Otros planetas enanos son:

Caronte

Orbita conjuntamente con Plutón.

Ceres

Situado entre Marte y Júpiter.

Eris

Situado más allá de Plutón

Los cometas

Son cuerpos formados de hielo mezclado con fragmentos de roca. Se encuentran en un cinturón llamado Nube de Oort

Cuando los cometas están cerca de la órbita de Marte se pueden ver en el cielo nocturno. Se observan como un núcleo formado por hielo y rocas y una cola larga formada por vapor de agua y partículas de hielo.

Cometa Halley

Asteroides

Son cuerpos rocosos de diversos tamaños.

Se encuentran formando dos cinturones alrededor del Sol:-El cinturón de asteroides Situado entre la órbita de Marte y Júpiter. Su tamaño es de unos pocos metros de diámetro.

-El cinturón de KuiperSe encuentra más allá de la órbita de Neptuno. En este cinturón hay asteroides mucho mayores.

Actividad por parejas

En una cartulina tamaño 50x 60 dibujar y colorear el Sistema Solar con todos sus componentes.

Reproduce la imagen de abajo y rellena con los nombres correspondientes.

El lugar de la Tierra en el Universo. Del Geocentrismo al Heliocentrismo

Cuando aún no existían telescopios para observar el Universo se desarrollaronDos teorías para explicar cómo es el Universo:

-Teoría geocéntrica

Los antiguos griegos afirmaban que la Tierra estaba quieta en el centro del Universo. Las estrellas, el Sol, los planetas y la Luna giraban a su alrededor.Esta teoría fue propuesta por Aristóteles (384- 322 a .C.).

-Teoría heliocéntrica

Esta teoría propuesta por Aristarco de Samos (siglo III a.C) y publicada en 1543 por el astrónomo Nicolás Copérnico, proponía el Sol quieto en el centro del Universo y los planetas, incluida la Tierra giraban a su alrededor.

En 1610 Galileo Galilei inventó el telescopio y pudo observar el movimiento de los planetas y sus lunas, dando la razón a Copérnico. La Tierra no es el centro del Universo.

Actividad. 18 de la página 18

Desde Nicolás Copérnico hasta nuestros días

El estudio del Universo ha avanzado mucho gracias al avance de la Tecnología y de las matemáticas.

Actualmente ya se sabe que el Sol no es el centro del Universo como proponía la teoría heliocéntrica. El Sol es simplemente la estrella de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Ni siquiera está en el centro de nuestra galaxia. Alrededor de él sólo giran los planetas y lunas de nuestro sistema planetario, el Sistema Solar.

En nuestra galaxia La Vía Láctea hay millones de estrellas, las cuales a su vez están rodeadas de planetas y lunas. Y en el Universo hay millones de galaxias.

Fueron muchos los astrónomos y científicos que contribuyeron a la explicación del Universo.

Actividad 1. Lee la página 15 del libro de texto y por parejas elaborar una tabla de astrónomos y científicos que contribuyeron al estudio del Universo. Indica la aportación de cada uno.Actividad 2. Realiza la actividad 21 de la página 18

No somos el centro del Universo

Tamaños y distancias en el Universo

Dado el tamaño del Universo, no es posible emplear las unidades de longitud que usamos en nuestra vida cotidiana, la escala métrica.

Por ello para poder manejar distancias tan gigantescas, los astrónomos utilizan principalmente dos unidades:

-La unidad astronómica

-El año-luz

-La unidad astronómica

Es la distancia entre la Tierra y el Sol

Equivale a 150 millones de Km

Ejemplo:

Si Plutón está a 0,4 unidades astronómicas del Sol, significa que estaría a 0,4x150= 60 millones de Km

Actividades

Ejercicio 5 de la página 10.

Ejercicio 17 de la página 17

-El año-luz

Es la distancia que recorre la Luz en un año.

La velocidad de la luz es de 300.000 Km cada segundo.

Ejemplo:

Si la estrella más próxima al Sol está a 4 años-luz, significaría que tardaríamos 4 años en llegar a esa estrella si nuestra velocidad fuese la de la luz.

Para calcular a cuántos kilómetros equivale un año-luz

Tendríamos que multiplicar la velocidad de la luz por un año expresado en segundos.

1 año = 365 días x 24 h/día X 60 min/h x 60 s/ min = 31.536.000 s

Velocidad de la luz = 300.000 Km/s

1 año-luz = 300.000 x 31.536.000 = 9.460.800.000.000 Km

(nueve billones cuatrocientos sesenta mil ochocientos millones)

Actividad

Lectura de la página 17 y ejercicio 16 de dicha página.

Observación del cielo

Los pueblos primitivos notaron que los

astros del cielo seguían una trayectoria

muy regular. El Sol marcaba el límite

entre el día y la noche. Por la mañana

salía por el Este y se ponía en el Oeste.

Las estrellas tenían un comportamiento

similar. El movimiento cíclico de los

astros sirvió para la predicción de

actividades tan importantes como la

caza y la siembra de las cosechas.

El cielo diurno

La posición del Sol en el cielo cambia durante el día debido al movimiento de rotación de la Tierra.

Este desplazamiento aparente y la altura máxima que alcanza el Sol varía según la estación del año.

La posición del Sol en el cielo cambia durante el día debido al movimiento de rotación de la Tierra.

Este desplazamiento aparente y la altura máxima que alcanza el Sol varía según la estación del año.

El cielo nocturnoEn su máximo brillo, el orden de los cuerpos celestes, la magnitud aparente, es: Sol, Luna, Venus, Júpiter, Marte, Mercurio, Sirio (primera estrella), Canopus (segunda estrella, situada en el hemisferio sur) y Saturno.Venus, es el llamado lucero del alba. Aparece al atardecer cuando las estrellas aún no pueden verse o antes del amanecer, cuando la claridad del Sol no deja ver las estrellas. Júpiter se le conoce por su intenso brillo y por su tamaño mayor que cualquier estrella o planeta.Marte se conoce pos su color rojizo, poco brillo y poco tamaño.Los planetas tienen brillo más intenso que las estrellas y no parpadean. Varían su posición respecto a los demás astros.

4

1

5

6

32

Júpiter(1). Se le conoce por su brillo intenso y por su tamaño mayor que cualquier estrella o planeta

Venus (2). Lucero del alba. Aparece al atardecer y al amanecer. Se ve antes que ningún planeta o estrella.

Marte (3). Color rojizo. Pequeño tamaño y poco brillo. Los romanos por su color rojo le dieron el nombre de dios de la guerra.

Satélite artificial (4). Se mueve muy lentamente y en dirección norte-sur

Estrella fugaz(5).Son fragmentos de rocas que caen a la Tierra. El rozamiento con el aire los vuelve incandescentes y brilla, dejando una estela luminosa.

Aviones (6).Algunos vuelan tan alto que no oímos los motores. Se conocen por las luces parpadeante y su rápido movimiento.

La estrella más brillante de la noche: Sirio

Sirio es una estrella 20 veces más brillante que nuestro Sol, y más de dos veces más masiva. Sirio está a 8.7 años-luz de nosotros.Forma parte de la constelación de Can Mayor.

El cielo nocturno. Las constelaciones

Desde el principio de los tiempos, el ser humano ha creído ver

dibujadas en el cielo figuras de animales, seres mitológicos, etc.

Definición: Las constelaciones son agrupaciones de

estrellas inventadas por los seres humanos.

Estos grupos no son reales, ya que estrellas de la misma

constelación pueden distar entre sí varios años luz. Las

constelaciones que son visibles en un punto determinado de la

Tierra varían según la época del año. Si miramos hacia el norte es

fácil identificar la Osa Mayor , la Osa Menor , que contiene a la

Estrella Polar , y Casiopea que es una constelación que tiene forma

de «M» o de «W», según cuando la observemos.

Constelaciones del hemisferio norte12 de la noche del 1 de enero en Madrid

Doce de estas constelaciones constituyen lo que se conoce como el Zodiaco formando un cinturón imaginario que se extiende en la esfera celeste. El Sol permanece en cada una de las constelaciones, aproximadamente, un mes hasta completar toda su trayectoria durante un año. En ese mes, la constelación en la que se encuentra el Sol no se ve, ya que en esa zona el cielo está demasiado brillante para que se aprecien las estrellas. Pero por el movimiento de presesión de los equinoccios que tiene la Tierra, hoy en día no se corresponden con lo que había hace más de 2000 años, el Sol atraviesa una constelación anterior a la que propone la astrología que no es una ciencia, sino una superstición.

Constelaciones del Zodiaco

La observación del universo

Con el descubrimiento del telescopio en el Renacimiento (hace 450 años), esta ciencia alcanzó un gran desarrollo. Galileo descubrió en 1610 las cuatro lunas mayores de Júpiter.Los avances en la investigación científica han propiciado la fabricación de telescopios cada vez más potentes, que se colocan en observatorios astronómicos , en zonas elevadas sin contaminación lumínica y con baja nubosidad, este es el caso del observatorio Roque de los Muchachos en la isla de la palma Gran Canarias tendrá el telescopio más grande del mundo comenzó a funcionar en 2009. El GTC (Gran Telecopio de Canarias) GRANTECAN.El telescopio espacial Hubble orbita alrededor de la Tierra y obtiene unas imágenes del espacio muy nítidas, con gran poder de resolución, ya que se evita la distorsión de la luz estelar que provoca la atmósfera terrestre.

Telescopio Hubble

GRANTECAN

Actividad

Con las indicaciones de la profesora construir por parejas un planisferio.

Ver los documentales: “El Universo más allá del Big-Bang”

Cómo nació el sistema solar y la tierra