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NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO
SISTEMA GEOCÉNTRICO
Hoy en día, la mayor parte de las personas saben que el planeta Tierra no es plano y que no es el centro de todo lo que existe (modelo geocéntrico)
Sin embargo, durante mucho tiempo es lo que se pensó al resultar más intuitivo
Ptolomeo (100-170) llegó a desarrollar todo un sistema matemático para predecir los movimientos de los planetas y del Sol
MODELO DE PTOLOMEO
SISTEMA HELIOCÉNTRICO
Hubo que esperar hasta el s. XV para que Copérnico (1473-1543) desarrollara el modelo heliocéntrico y negara la aparente evidencia de que el Sol sale por el E y se pone por el O
Otros defensores del heliocentrismo fueron Kepler y Galileo, y por ello fueron perseguidos por la Inquisición
MODELO DE COPÉRNICO
LA CIENCIA NOS HA PUESTO EN NUESTRO
LUGAR YA QUE:
El Sistema Solar se encuentra en un brazo de la Vía
Láctea, entre los cien mil millones de estrellas
El planeta Tierra no es más que el tercero de un sistema de planetas que giran alrededor del Sol (Sistema Solar)
El Sol no es más que una estrella corriente entre los miles de millones que forman nuestra galaxia (Vía Láctea)
El Sistema Solar ocupa una posición alejada del centro de la Vía Láctea, en uno de sus brazos espirales
La Vía Láctea no es más que una entre las cientos de miles de millones de galaxias existentes
Todo esto, en realidad, solo es una pequeña parte de lo que existe
LA CIENCIA NOS HA PUESTO EN NUESTRO
LUGAR YA QUE:
La edad de la tierra es de 4500 millones a. y la especie
humana solamente lleva unos 100.000 años.
La evolución demostró que las especies cambian a lo largo
del tiempo, que todas están emparentadas, incluida la
nuestra.
NUEVA ESTRUCTURA DEL SISTEMA SOLAR
Nueva definición de planeta:
1. Su masa debe ser suficiente para ser casi
esférica
2. Debe haber despejado su órbita; es decir
domina su zona orbital
Plutón por tanto, deja de ser planeta
CINTURÓN DE KUIPER
EL SISTEMA SOLAR
El Sistema Solar está constituido por: Una estrella (el Sol)
Ocho planetas (con sus satélites)
Planetas enanos
Cuerpos pequeños (asteroides y cometas)
Todos giran a su alrededor atraídos por su potente fuerza de la gravedad
EL SISTEMA SOLAR (PLANETAS)
Los planetas son: Astros que orbitan alrededor del Sol
Son los únicos cuerpos en sus órbitas porque han barrido sus alrededores
Tienen la suficiente masa para que su propia fuerza de la gravedad les confiera forma esférica
Muchos de ellos tienen satélites o lunas
Se pueden dividir en dos grupos: Planetas interiores o rocosos
Planetas exteriores o gaseosos
EL SISTEMA SOLAR (PLANETAS)
Planetas interiores o rocosos Están cerca del Sol
Son rocosos y densos (formados por elementos pesados (Fe, Si, Mg, O,…)
Durante millones de años, los numerosos impactos contra asteroides produjeron tanto calor que los planetas permanecieron fundidos (en estado líquido)
En este estado se produjo una diferenciación geológica en distintas capas (atmósfera, corteza, manto y núcleo)
Son Mercurio, Venus, Tierra y Marte
EL SISTEMA SOLAR (PLANETAS)
Planetas exteriores o gaseosos
Están más lejos del Sol
Son gaseosos y gigantes
Realmente son grandes esferas de gases (H y
He) con núcleos de H líquido y rocas
Son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno
EL SISTEMA SOLAR (PLANETAS
ENANOS) Los planetas enanos son:
Astros que orbitan alrededor del Sol
No son los únicos cuerpos en sus órbitas porque no han barrido totalmente sus alrededores
Tienen una masa suficiente para que su propia fuerza de la gravedad les confiera forma casi esférica
Pueden tener satélites o lunas
Son Plutón (que tiene un satélite llamado Caronte), Eris (más allá de la órbita de Plutón) y Ceres (localizado en el cinturón de asteroides)
EL SISTEMA SOLAR (CUERPOS
PEQUEÑOS)
Los cuerpos pequeños son:
Astros que orbitan alrededor del Sol
No son los únicos cuerpos en sus órbitas
Tienen una masa insuficiente para que su propia fuerza de la gravedad les confiera forma esférica; son pues irregulares
Los cuerpos pequeños aparecen en tres lugares principales:
Cinturón de asteroides
Cinturón de Kuiper
Nube de Oort
EL SISTEMA SOLAR (CUERPOS
PEQUEÑOS)
Cinturón de asteroides:
Está situado entre las órbitas
de Marte y Júpiter
Los asteroides pueden ser
antiguos planetesimales que
no pudieron dar lugar a un
planeta por acreción por la
distorsión gravitatoria
ejercida por Júpiter
EL SISTEMA SOLAR (CUERPOS
PEQUEÑOS)
Cinturón de Kuiper:
Está situado entre las órbitas
de Neptuno y Plutón
Nube de Oort:
Está situada más allá de Plutón
Está formada por polvo
cósmico, fragmentos de roca y
hielo y moléculas orgánicas
(restos de la nebulosa
primigenia)
EL SISTEMA SOLAR (CUERPOS
PEQUEÑOS) Los cometas son fragmentos de hielo y rocas (junto
con moléculas orgánicas) procedentes de la nube de Oort que se dirigen al interior del Sistema Solar
Describen órbitas muy elípticas e inclinadas alrededor del Sol
Cuando se acercan al Sol, se calientan y es entonces cuando se distinguen dos elementos: Núcleo de roca y hielo
Cola de hielo vaporizado y pequeños fragmentos rocosos que refleja la luz del Sol
ANTIGUO Y NUEVO SISTEMA SOLAR
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
El modelo teórico que explica la formación del Sistema Solar es el de la teoría de la acreción.
Acreción significa crecimiento por adición. Se basa en la condensación de la materia y la fuerza de la gravedad.
Según la teoría, hace unos 5000 millones de años se produjo la explosión de una supernova en el extremo de uno de los brazos de la Vía Láctea.
La onda expansiva de la supernova pudo provocar el colapso y condensación de una nebulosa que, además, fue contaminada con el polvo cósmico de la supernova.
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Esta nebulosa comenzó a girar convirtiéndose en un inmenso disco.
El centro del disco se contrajo y comenzó a condensarse H y He hasta formarse una protoestrella.
Cuando en la protoestrella se alcanzó la temperatura adecuada empezaron a tener lugar las reacciones de fusión del H y, en este instante, el Sol se encendió.
El Sol comenzó a emitir una gran cantidad de energía radiante que expulsó a los elementos más ligeros (H, He, y, en menor medida, C y O) hacia el exterior del disco.
En la parte más cercana al Sol se concentraron elementos más pesados (C, O, Ne, Mg, Si, Fe)
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
El sistema solar se formó a partir de una nebulosa por condensación gravitatoria.
Protosol
Disco
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Los vientos solares (energía radiante) empujan a los elementos más ligeros
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Se forma un anillo de H, He, H2O
Los elementos pesados permanecen en el interior (C, O,
Ne, Mg, Si, Fe)
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR En la parte del disco más cercana al Sol se formaron
remolinos que irían atrapando al polvo cósmico desarrollándose 2 tipos de procesos: Coagulación: las partículas de polvo se fueron pegando unas a
otras hasta formar partículas mayores llamadas planetesimales.
Acreción: La fuerza de la gravedad actuó sobre los planetesimales y provocó el impacto de unos contra otros. Estos choques irían uniendo estos planetesimales formando estructuras cada vez mayores que irían ejerciendo mayor gravedad.
Fueron apareciendo protoplanetas que irían barriendo los fragmentos más pequeños que encontraban en su órbita (meteoritos).
Los protoplanetas irían creciendo y terminarían por dominar en su órbita constituyendo los planetas.
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Se forman planetesimales por coagulación
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Las colisiones de los planetesimales determinan la formación de los protoplanetas (acreción)
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
En la parte más externa del disco se produciría la condensación del H y He expulsados por la radiación del Sol.
Esta condensación daría lugar a la formación de los planetas gaseosos externos del Sistema Solar.
A su alrededor se formarían sistemas de satélites con los elementos más pesados.
FORMACION DE LA LUNA
LUNA:
VARIAS HIPÓTESIS
LA LUNA SE HABRIA FORMADO A LA VEZ QUE LA TIERRA
LA LUNA Y LA TIERRA SE HABIAN FORMADO A LA VEZ, PERO AL PRINCIPIO ESTABA MÁS ALEJADA Y SE VIO ATRAIDA POR LA GRAVEDAD DE LA TIERRA.
COLISION DE UN PLANETA CON LA TIERRA. LA ACRECIÓN DE LA NUBE DE RESIDUOS CREÓ LA LUNA.
LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
El Universo tiene aspecto esponjoso constituido por una serie de filamentos de materia oscura.
Sobre estos filamentos aparecen las galaxias pero no distribuidas de manera uniforme.
Las galaxias aparecen en grupos denominados cúmulos de galaxias.
Los cúmulos de galaxias se agrupan a su vez en supercúmulos.
La galaxia en la que nos encontramos forma un grupo junto con otras: Andrómeda, Nube de Magallanes Grande, Nube de Magallanes Pequeña, Dragón, el Sistema de la Osa Menor y otras más.
Este cúmulo se llama el Grupo Local.
LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
Las galaxias son enormes acumulaciones de polvo cósmico, nebulosas y cientos de miles de millones de estrellas.
En las galaxias, el espacio entre las estrellas no está vacío ya que contiene el medio interestelar.
Este medio interestelar está formado por una mezcla de gases (H y He) y polvo cósmico que contiene sustancias orgánicas sintetizadas por determinadas reacciones.
La galaxia a la que pertenecemos se llama Vía Láctea.
LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
La Vía Láctea es una galaxia espiral en la que se distinguen las siguientes partes:
Bulbo o núcleo: formado por un agujero negro y varios millones de viejas estrellas
Disco: formado por polvo cósmico, nebulosas y estrellas jóvenes distribuidas en 5 brazos.
Halo: formado por viejas estrellas agrupadas en cúmulos y estrellas aisladas
LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
En el brazo de Orión de la Vía Láctea se encuentra el Sol junto con un sistema de planetas que giran a su alrededor.
Estos constituyen el Sistema Solar.
El tercer planeta del Sistema Solar es la Tierra.
En la Tierra, gracias a un proceso evolutivo aparecimos nosotros con la conciencia suficiente como para plantearnos preguntas acerca de nuestra existencia.
LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
COMPOSICION DEL COSMOS
Elementos pesados 0.03%
Neutrinos 0.3%
Estrellas
0,5%
Hidrogeno
y helio 4%
Materia oscura 25%
Energía oscura 70%
EVOLUCIÓN DE LAS ESTRELLAS
BIG BANG
Hace aproximadamente 13.700 millones de
años toda la materia del Universo estaba
condensada en una esfera relativamente
pequeña (Huevo Cósmico).
Se produjo una gran explosión (Big-Bang) y
como consecuencia de ésta se formó el
actual Universo
BIG BANG
La teoría del Big-Bang se enunció
para explicar una observación: Los
espectros de las Galaxias más
lejanas estaban desplazadas,
presentaban un corrimiento hacia el
rojo.
BIG BANG
El fenómeno del desplazamiento hacia el rojo de la luz procedente de casi todas las galaxias implica que todas se están separando unas de otras a gran velocidad
El Universo se expande
Cada minuto que pasa se hace más grande
Hace una hora el Universo era más pequeño y hace un mes era mucho más pequeño
Si llevamos el razonamiento al límite, extrapolando hacia atrás, hace miles de millones de años debió existir un momento en que todo el Universo estaba contenido en un único punto
Ese sería el origen del Universo
El modelo del Big Bang induce que según el actual ritmo de expansión el t = 0 tuvo que ser hace 13700 millones de años
BIG BANG
En el instante t = 0 toda la materia del Universo, todas las fuerzas que actúan sobre ella, la energía, el espacio y el tiempo se encontraban bajo la forma de una singularidad
Una singularidad es un punto infinitamente denso y caliente, de radio nulo que se encuentra en unas condiciones que la física actual no puede describir
Esta singularidad es tan inestable que produjo una gran explosión a partir de la cual surgió el espacio y el tiempo
Así el Universo empezó a expandirse empujado por la energía oscura y enfriándose cada vez más
Durante el primer segundo de existencia del Universo sucedieron tantas cosas que los físicos han tenido que dividirlo en eras
BIG BANG
Durante el primer segundo Era de Planck
Era de la gran unificación
Era de la inflación
Era de los quarks
Era hadrónica
Era leptónica
Entre 1 segundo y 300000 años Era de la nucleosíntesis
Entre 300000 años y 1 millón de años Era de los átomos y de la radiación
Entre 1 millón de años y el presente Era de las galaxias
BIG BANG Era de Planck
La temperatura y la densidad eran tan altas que las 4 fuerzas que rigen el comportamiento de la materia estaban unidas en una única superfuerza
Toda la materia se encontraba en forma de energía
Era de la gran unificación Se separó la fuerza de la gravedad de las otras 3 restantes que
permanecieron unidas bajo la forma de la gran fuerza unificada
Era de la inflación La temperatura sería de 1012 ºC, pero lo suficientemente baja
como para que se separara la fuerza nuclear fuerte de las otras 2 (fuerza nuclear débil y electromagnética)
Esta separación desprendió una gran cantidad de energía que provocó un brusco aumento de tamaño del Universo
BIG BANG
Según la teoría de la inflación el crecimiento desmesurado e instantáneo del Universo fue la causa de que algunas regiones crecieran más rápidamente que otras
Se produjeron así irregularidades debidas a diferencias de temperatura y densidad entre unas zonas y otras
Estas irregularidades se llaman anisotropías y pudieron ser el germen de las galaxias
Estas anisotropías fueron detectadas por la sonda WMAP
BIG BANG
Era de los quarks Se produjo la separación de la fuerza nuclear débil y la
electromagnética
Esta separación liberó grandes cantidades de energía en forma de radiación fotónica
Ahora bien, según la ecuación de Einstein
E = mc2
E: energía
M: masa
C: velocidad de la luz
… la materia y la energía son intercambiables
Así, a partir de los fotones se producía la materialización de pares de partículas quark-antiquark
El choque de los quarks y los antiquarks volvía a producir fotones (energía)
BIG BANG
Era hadrónica En esta era la temperatura del Universo ha descendido lo
suficiente como para que la fuerza nuclear fuerte actuara sobre los quarks
La unión de 3 quarks producía protones y neutrones (llamados en general hadrones)
Era leptónica Ahora la temperatura es tan “baja” que la radiación fotónica no
puede materializarse en pares quark-antiquark pero si pueden aparecer otras partículas de menor masa: leptones-antileptones; estos son los electrones entre otras.
Sin embargo, la temperatura siguió descendiendo y llegó un momento en que los fotones ya no podían convertirse en materia
De aquí que sobrara una importante cantidad de energía fotónica sin convertir
BIG BANG
Era de la nucleosíntesis Cuando el Universo tenía 1 segundo de edad, la temperatura
alcanzó un valor suficientemente bajo como para permitir la unión entre protones y neutrones
Se fueron formado así núcleos de hidrógeno (H), helio (He) y algo de litio (Li)
Era de los átomos y la radiación Entre 1 segundo y 300000 años toda la materia del Universo se
encontraba en forma de plasma
El plasma es un estado físico en el que encontramos núcleos de átomos separados de los electrones y rodeado todo de fotones
Después de los 300000 años la temperatura llegó a2700º C de forma que la fuerza electromagnética pudo actuar uniendo los electrones a los núcleos formándose los primeros átomos
BIG BANG
Era de las galaxias Comenzó cuando el Universo tenía 1 millón de años y se
extiende hasta ahora
Los átomos de H, He y Li formaron una inmensa nebulosa primordial
La fuerza de la gravedad actuaría sobre las anisotropías de densidad y temperatura producidas durante la era de la inflación de forma que la nebulosa primordial se desgajó en filamentos y grumos
Sobre estos últimos se formaron las galaxias, organizadas en cúmulos, supercúmuos y filamentos.
PROFESOR: LUIS RIESTRA/ IES
JOVELLANOS.GIJÓN
Ahora
(13.700 millones de años)
Formación de las estrellas
(1 millón años)
Formación de atomos
(380000 años)
Formación de los núcleos
(180 segundos)
??? (¿Antes de eso?)
Formación de los nucleones
(10-10 segundos)
Diferenciación de quarks
(10-34 segundos?)
EL FUTURO DEL UNIVERSO
Tres son los posibles escenarios del futuro
del Universo:
Big Chill (el gran enfriamiento)
Big Crunch (la gran contracción)
Big Rip (el gran desgarramiento)
BIG CHILL
Si la materia-energía del Universo es
insuficiente no se alcanzará una densidad
crítica para que la fuerza de la gravedad
frene la expansión
El Universo se expandiría eternamente,
enfriándose cada vez más hasta que todo su
contenido se apagara
BIG CRUNCH
Si la materia-energía del Universo es suficiente para superar una densidad crítica, la fuerza de la gravedad frenaría la expansión
El Universo se expandiría hasta un punto en el que se produciría el proceso inverso, una gran contracción.
La gran contracción recorrería el camino inverso, la materia se iría juntando de nuevo y se llegaría de nuevo a concentrar en un único punto.
Aquí una posibilidad sería un Universo pulsante sometido a infinitos ciclos de expansión-contracción.
BIG RIP
Es la situación de un Universo próximo a la
densidad crítica pero en el que la energía
oscura superara con creces a la fuerza de la
gravedad
Esto provocaría una expansión muy
acelerada que en un instante determinado
provocaría una voladura en pedazos
(desgarramiento)
EL FUTURO DEL UNIVERSO
A. Big Crunch (Gran contracción)
B. Big Chill (Gran enfriamiento)
C. Big Rip (Gran desgarramiento)
CONDICIONES PARA LA VIDA EN LOS PLANETAS
Para que haya vida, tal y como la conocemos en La Tierra, se requiere: ENERGÍA, CARBONO, AGUA LÍQUIDA, ATMÓSFERA Y TIEMPO PARA EVOLUCIONAR HACIA FORMAS DE VIDA COMPLEJAS.
Para que esto sea posible se deben dar una serie de condiciones en los planetas que van a tener vida:
CONDICIONES DE VIDA EN LOS PLANETAS Distancia adecuada a la estrella para que la temperatura sea la adecuada
Una gravedad suficiente en el planeta para que la atmósfera sea retenida.
Un núcleo metálico fundido para que al girar cree un campo magnético que proteja al planeta de los rayos X y los emitidos por la estrella
Un satélite grande que fije el eje de giro del planeta e impida los grandes cambios asociados a las modificaciones de ese eje
El tiempo de vida de la estrella Sólo las estrellas medianas (como el Sol) tienen la estabilidad suficiente para permitir la evolución
Existencia de planetas gigantes cercanos que pueden servir de escudo evitando el impacto de asteroides
Situación dentro de la galaxia deben estar alejados del centro de la misma para evitar las radiaciones provenientes de las explosiones de novas y supernovas
FORMACIÓN DE LA TIERRA Y EL
ORIGEN DE LA VIDA
ORIGEN DE LA VIDA Síntesis prebiótica de Oparin:
1. Formación de moléculas orgánicas sencillas.
2. Formación de moléculas orgánicas complejas
3. Formación de coacervados.
Objeciones:
1. Atmósfera menos reductora
2. Sopa primordial más diluida
Chimeneas hidrotermales:
Ambiente más reductor; sopa más concentrada;
independiente de la energía solar.
Panspermia: La vida llegó a la tierra en un asteroide o
cometa
