El Universo y el Sistema Solar
- 1. Cultura Científica 4º ESO
- 2. Probablemente desde que existe, el ser humano levantó la vista hacia el firmamento en busca de respuestas a sus preguntas.
- 3. En las civilizaciones primitivas, la Tierra era plana
- 4. Otras ideas en la cosmología antigua… Y no tan antigua: “Sociedad de la Tierra plana”.
- 5. Las primeras explicaciones racionales sobre el sistema solar las dieron los Griegos. En el siglo V a.C. los griegos conocían un pequeño grupo de astros: el Sol, la Luna, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, y habían dibujado en el cielo nocturno las constelaciones del zodíaco. A Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno se les denominó planetas, que en griego quiere decir “errantes”, debido a su aparente movimiento caótico en el cielo. Pronto empezaron a surgir modelos del movimiento de las estrellas y planetas. Entre ellos, surge la teoría geocéntrica de Platón.
- 6. Para Platón todos los movimientos celestes eran “circulares y uniformes”, el movimiento más perfecto. El modelo geocéntrico de Platón no explica la trayectoria aparente de las errantes. Surgen otros modelos como el de Aristóteles, también geocéntrico o el de Aristarco de Samos, que propuso un modelo heliocéntrico, el primero en la historia de la humanidad. El que más éxito tuvo fue el de geocéntrico de Ptolomeo
- 7. Fue compilado por Ptolomeo en el año 150 D.C. Aplicó al modelo las construcciones de epiciclo y deferente. Utilizó hasta 80 trayectorias circulares para explicar el movimiento de los planetas Era un modelo muy complicado, pero permitía predecir el movimiento de los planetas, por lo que fue plenamente aceptado durante siglos.
- 8. Aristarco de Samos (s. III a.c.) adelantó el sistema de Copérnico, pero sus teorías encontraron dura oposición entre los filósofos griegos. Copérnico, basándose en el mayor tamaño del Sol y en que ilumina al resto de los planetas, piensa que el Sol, y no la Tierra, el centro del Universo. Construye un modelo heliocéntrico basado en dos supuestos: • El sol está inmóvil en el centro del Universo • Los planetas, incluida la Tierra, giran alrededor del Sol, y la Luna alrededor de la Tierra, en órbitas circulares.
- 9. La Tierra tiene tres movimientos: rotación sobre sí misma, traslación alrededor del Sol, y su eje se desplaza con gran lentitud. Copérnico no llegó a ver su obra publicada (“De las Revoluciones de las Esferas Terrestres”), lo que le ahorró algunos problemas con la inquisición.
- 10. Es el inventor del telescopio Contempló las estrellas y los planetas, descubriendo cráteres y montañas en la Luna, manchas solares, las fases de Venus, los satélites principales de Júpiter. Sus observaciones eran cualitativas. Fue llevado a la Inquisición por herejía, y condenado a reclusión domiciliaria.
- 11. Fue discípulo del astrónomo Tycho Brahe Si bien Brahe no apoyaba el modelo Copernicano, acumuló miles de mediciones sobre posiciones de planetas a lo largo de su vida Kepler, estudiando estas mediciones, estableció sus tres Leyes: Los planetas describen órbitas elípticas, en uno de cuyos focos está el Sol. La velocidad areolar de los planetas alrededor del Sol es constante. Los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas alrededor del Sol, son proporcionales a los cubos de sus distancias medias
- 12. Newton trabajó en descubrir la causa física de los movimientos planetarios Comprobó, que la fuerza que mantiene a la luna en órbita es la misma que provoca la caída de los cuerpos, unificando la mecánica Celeste y la mecánica Terrestre https://www.youtube.com/watch?v=IGsuSsi xMbo
- 13. Se calcula que en el Universo existen unos 100.000 millones de galaxias, y que cada una de ellas contiene unos 100.000 millones de estrellas. La estrella más cercana al Sol es Próxima Centauri. Alrededor de ella orbita Próxima b, el exoplaneta más cercano a nosotros, potencialmente habitable.
- 14. El AÑO LUZ es la unidad más utilizada para medir distancias en el Universo. Corresponde a la distancia que recorre la luz en un año (9 460 730 472 580,8 km). La luz del Sol tarda unos ocho minutos en llegar hasta nosotros. Esto significa que si el Sol se apagase ahora, tardaríamos 8 minutos en enterarnos. De la misma manera, si una estrella se encuentra a 500 años luz, lo que nosotros vemos cuando la observamos es cómo era la estrella hace 500 años. En astronomía, mirar a lo lejos es como mirar al pasado.
- 15. Otra unidad más pequeña que el año luz, y que utilizamos para referirnos a distancias en el Sistema Solar, es la UNIDAD ASTRONÓMICA. Equivale a la distancia media existente entre la Tierra y el Sol. Esto es, 150 millones de km.
- 18. https://www.youtube.com/watch?v=NUx2QmL33vY Partículas Elementales: Quarks (u y d) Electrones. Neutrinos Y otros... Como los bosones. https://www.youtube.com/watch?v=jz-OHaWFHwA Fuerzas fundamentales: Interacción electromagnética. Interacción gravitatoria. Interacción fuerte. Interacción débil. https://www.youtube.com/watch?v=_lNF3_30lUE
- 19. Materia Oscura https://www.youtube.com/watch?v=F86nBOsGr5M La materia visible no puede justificar las trayectorias que siguen las galaxias. También las estrellas se desplazan dentro de las galaxias de un modo que no puede explicar la interacción gravitatoria de sus masas. Por eso se postuló la existencia de una nueva clase de materia. Se la denominó “oscura” porque no revela su presencia mediante ninguna interacción electromagnética. En otras palabras, no parece emitir ni absorber luz, ondas de radio, rayos gamma o microondas.
- 20. Materia Oscura No puede ser explicada por el Modelo Estándar de Partículas, tenemos que ir más allá. En los últimos años se han emprendido diversos experimentos, con el propósito de detectar partículas oscuras (WIMP). También se considera la posibilidad de crear materia oscura en los aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones de Ginebra. https://www.youtube.com/watch?v=vHeAufiAOno
- 21. Supercúmulo de Virgo Grupo Local Vía Láctea (galaxia) Sistema Solar
- 23. LAS ESTRELLAS La gravedad tiende a comprimir al máximo la materia. Su acción provoca que una tenue nube de polvo y gas de hidrógeno se concentre en volúmenes cada vez más pequeños. Cuanto más se comprime la nube, más se calienta. Llega un momento en que se alcanzan temperaturas tan elevadas que los núcleos de hidrógeno vencen su repulsión eléctrica y chocan, iniciando la fusión nuclear.
- 25. LOS AGUJEROS NEGROS Los agujeros negros representan el grado más extremo al que puede llegar la gravedad en su afán por comprimir la materia. Concentran tal cantidad de masa que se convierten en “trampas gravitatorias” de las que ni siquiera escapa la luz. Entonces, ¿cómo los detectan los astrónomos? Igual que la materia oscura, su presencia afecta gravitatoriamente al resto de masas del entorno. Se observan estrellas, por ejemplo, que rotan en torno a lo que parece el vacío.
- 27. Nuestro Sistema Solar está formado por el Sol, nuestra estrella, los planetas conocidos, sus satélites, los cometas, y los demás astros que, de alguna manera u otra, se encuentran sometidos al campo de atracción gravitatoria del Sol. Planeta: Tienen la suficiente masa como para que su gravedad les proporcione una forma aproximadamente esférica y con el paso del tiempo han barrido cualquier otro cuerpo de tamaño relevante. Planetas enanos: También tienen suficiente masa como para ser esféricos pero comparten su órbita con otros muchos similares. Cuerpos menores: Son tan ligeros que su gravedad no ha logrado conferirles forma esférica.
- 28. Los planetas se dividen en dos grupos separados por un anillo de asteroides: Planetas interiores: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Tienen semejantes masas, densidades y composición química. Mercurio es el único que no tiene atmósfera. Planetas exteriores: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Tienen bajas temperaturas, por lo que tienen una gran cantidad de hidrógeno y helio y baja densidad. ¿Estamos solos? http://www.elconfidencial.com/alma-corazon- vida/2014-08-14/los-cuatro-lugares-del-sistema-solar- donde-es-mas-posible-que-haya-vida- extraterrestre_174690/
- 30. Asteroides: pequeños cuerpos rocosos, la mayoría situados en el cinturón de asteroides, entre Marte y Júpiter. Meteoroides: cuerpos sólidos más pequeños que los anteriores. La mayoría son fragmentos de cometas y asteroides, aunque también pueden ser rocas de satélites o planetas que han sido lanzadas en grandes impactos o simplemente restos de la formación de sistema solar. Si entran en la atmósfera de un planeta se ioniza y se desintegran parcial o totalmente, formando lo que conocemos como estrellas fugaces. Si impacta contra el planeta hablamos de un meteorito. Cometas: pequeños astros formados por rocas y hielo. Proceden del cinturón de Kuiper y de la nube de Oort. Órbitas muy elípticas, con una cola que apunta en dirección contraria al Sol.
- 31. A comienzos del s. XX lo poco que se sabía del Universo parecía sugerir que existía desde siempre. En 1929 Hubble, midiendo distancias a galaxias cercanas, encontró que la mayoría de ellas se alejaban de nosotros (efecto Doppler). https://www.youtube.com/watch?v=A-agV-vsetI Esto sugería que el Universo está en expansión. Si el Universo está en expansión, es que alguna vez debió estar unido en un estado de densidad y temperatura altísimas, por lo que surge la teoría del Big Bang.
- 35. La existencia del Big Bang propone una nueva pregunta: ¿estamos ante un Universo en expansión indefinida? O ¿puede haber una contracción antes de empezar a contraerse nuevamente? La teoría del Universo Pulsante afirma que si el universo tiene una densidad crítica superior a 3 átomos por metro cúbico, la expansión del universo, producida en teoría por la Gran Explosión (o Big Bang) irá frenándose poco a poco hasta que finalmente comiencen nuevamente a acercarse todos los elementos que conforman el universo, volviendo al punto original en el que todo el universo se comprimirá y condensará destruyendo toda la materia en un único punto de energía como el anterior a la Teoría de la Gran Explosión. Stephen Hawking demostró que la teoría del Universo Pulsante no es factible, por lo que prácticamente todos los tratados actuales en Cosmología tratan de extender o refinar la teoría del Big Bang
- 36. El espacio-tiempo es el modelo matemático que combina el espacio y el tiempo en un único continuo como dos conceptos inseparablemente relacionados. En este continuo espacio-temporal se desarrollan todos los eventos físicos del Universo, de acuerdo con la Teoría de la Relatividad Especial formulada por Einstein en 1905. Las perturbaciones en el espacio-tiempo son las denominadas ondas gravitacionales. CIENCIA CLIP: https://youtu.be/J6Aov7tDpbo
- 37. El espacio-tiempo es plano, pero se ve deformado por las masas de los objetos. Esta deformación es precisamente la gravedad. Las ondas gravitacionales son ondas en el tejido espacio-tiempo, producidas por el movimiento de grandes masas. La interferometría láser es la revolucionaria técnica que nos ha permitido localizarlas.
- 38. 2012: 50 años de exploración espacial
- 39. Defensores y detractores de la exploración espacial: ¿nos sale caro? La Carrera Espacial
- 40. Principales hitos de la Carrera Espacial: Primer satélite puesto en órbita: Sputnik (URSS). Primer ser vivo en el espacio: perra Laika (URSS). Primer astronauta: Yuri Gagarin (URSS) Primera mujer astronauta: Valentina Tereshkova. Primer paseo espacial: Alekséi Leónov (URSS). Llegada del hombre a la Luna: misión Apollo XI. Astronautas Neil Armstrong, Buzz Aldrin y Michael Collins (EEUU).
- 41. FKA: Agencia Espacial Federal Rusa. NASA: National Aeronautics and Space Administration (USA). ESA: Agencia Espacial Europea. CNSA: Administración Espacial Nacional China. JAXA: Agencia Japonesa de Exploración Espacial.
- 42. El Programa Sputnik, fue una serie de misiones espaciales no tripuladas lanzadas por la Unión Soviética (1950) para demostrar la viabilidad de los satélites artificiales en órbita terrestre. El proyecto Mercury fue la respuesta de la NASA ante el liderazgo de ese momento de la Unión Soviética, enfrentada a Estados Unidos durante la Guerra Fría. El Programa Apollo comenzó en julio de 1960 cuando la NASA anunció un proyecto a continuación de las misiones Mercury. Permitió la llegada del hombre a la Luna. El programa Voyager permitió la exploración de los planetas exteriores.
- 43. La Estación Espacial Internacional (International Space Station o ISS) es un centro de investigación en la órbita terrestre, cuya administración, gestión y desarrollo está a cargo de la cooperación internacional. El proyecto funciona como una estación espacial permanentemente tripulada, en la que rotan equipos de astronautas e investigadores de las cinco agencias del espacio participantes. http://www.estacionespacial.com/ Telescopio espacial Hubble: es un telescopio que orbita en el exterior de la atmósfera. Fue puesto en órbita en 1990 como un proyecto conjunto de la NASA y de la Agencia Espacial Europea.
- 44. Imágenes tomadas por el Hubble: http://www.rtve.es/noticias/telescopio-hubble/imagenes/
- 45. Los más recientes... Rosetta fue una sonda espacial de la ESA que fue lanzada en 2004. Tras un viaje de 10 años llegó al cometa 67P. Su misión fue orbitar alrededor del mismo y enviar un módulo de aterrizaje a su superficie. En 2016 acabó su misión aterrizando sobre el cometa y apagándose. Curiosity es una misión de la NASA centrada en situar sobre la superficie de Marte un vehículo explorador (2011-2012). New Horizons es una misión espacial no tripulada de la NASA destinada a explorar Plutón, sus satélites y probablemente el cinturón de Kuiper. La sonda se lanzó en 2006 y alcanzó el punto más cercano a Plutón en 2015.
- 47. Y los que están por venir... Exo-Mars (ESA y FKA): pretende determinar si hay o hubo vida en Marte. Misión de Redirección de Asteroides (NASA): quiere capturar y trasladar un asteroide a la órbita lunar. La ESA quiere enviar una nave para explorar los satélites de Júpiter, concretamente posándose en Ganímedes. Solar Orbiter (ESA): será el primero en acercarse al Sol (a 42 millones de km). Orión (NASA): su misión será llevar a seis astronautas al espacio, con el objetivo final de pisar Marte a mediados de 2030. Telescopio James Webb: para reemplazar al Hubble. http://www.bbc.com/mundo/noticias/2015/07/150720_proximos_proyectos_espaciales_lp