Nuestro Lugar En El Universo I Astronomia

Nuestro lugar en el universo El origen del universo. El sistema solar

Los primeros astrónomos

ASTRONOMÍA VS ASTROLOGÍA
Astronomía es el estudio de los astros que integran el universo a partir de la radiación electromagnética que estos producen.
Astrología es el estudio de la influencia de los astros sobre los seres humanos -> Horóscopos. Es una pseudeciencia, es decir una superstición.

¿Quién fue el primero en proponer el modelo heliocéntrico?
Aristarco de Samos (310-230 a.C.)
1. El Universo. Un poco de historia

Eratóstenes (276-194 a.C.)
Llegó a la conclusión de que la Tierra era esférica y calculó el radio terrestre.

Ptolomeo (100-270 d.C.)
Ptolomeo, en su obra Almagesto , propuso un modelo geocéntrico según el cual la Tierra era el centro del universo y los demás astros giraban a su alrededor.

Nicolás Copérnico (1473 – 1543) fue el primer científico moderno en defender un modelo heliocéntrico, según el cual la Tierra giraba alrededor del Sol.

A principios del s. XVII, J. Kepler explicó el movimiento de los planetas mediante la formulación de unas leyes que definían matemáticamente la forma de sus trayectorias y sus velocidades.

Galileo Galilei (1564 -1642) utilizó por primera vez un telescopio para observar el firmamento y estudiar la Vía Láctea, los satélites de Júpiter, los anillos de Saturno, las fases de Venus o las manchas solares.
Defendió el modelo heliocéntrico, lo que provocó enfrentamientos con la Iglesia (tuvo que retractarse ante el tribunal de la Santa Inquisición)

Isaac Newton (1643 – 1727) propuso la Ley de Gravitación Universal, válida para explicar los movimientos de caída en la Tierra, y las órbitas de la Luna y los planetas.

Friedrich Bessel (1838) midió por primera vez la distancia a un astro lejano y supo que la estrella 61 de la constelación del cisne está situada a 11 años luz de nosotros.

Edwin Hubble (1929) midió la distancia a algunas galaxias cercanas, mostrando que la mayoría de ellas se alejaban de nosotros, y lo hacían a más velocidad cuanto más lejos se encontraban. Parecía que una fuerza que contrarrestaba la atracción gravitatoria estuviera dispersando las galaxias.
Sólo se podría explicar indicando que el universo se expande.

La expansión del universo
La radiación procedente de los astros sufre un desplazamiento hacia el rojo -> Alejamiento.

Modelo del Big Bang
Este modelo se basa en:
El universo está en expansión.
Existe radiación cósmica de fondo.
El 25% de la materia del universo es helio, una cantidad mayor de la que habrían podido crear las estrellas por sí solas.
La gran explosión pudo ocurrir hace unos 13.700 millones de años.

No sabemos qué pasó en los primeros instantes tras el Big Bang, pero un segundo más tarde, las leyes de la física ya eran las mismas que ahora.
Todo permaneció a oscuras hasta que al cabo de 300.000 años, la materia se dispersó lo suficiente como para liberar la luz en un fogonazo que inundó todo el universo.

Los primeros segundos Neutrón Protón Hadrones Generación de quarks La energía se transforma en materia E=mc 2 Fuerza Nuclear Fuerza electromagnética Hidrógeno (p+n) Helio (2p+2n)

George Gamow (1948) calculó que los vestigios de aquella explosión luminosa deberían encontrarse en forma de microondas; hallazgo que hicieron los científicos Arno Penzias y Robert Wilson, habían encontrado la radiación cósmica de fondo, el eco luminoso del Big Bang.

El universo se tornó transparente cuando la materia se organizó en átomos.
A los 20 minutos ya se había formado prácticamente toda la materia.
Se formó una nebulosa primordial que dio lugar a esferas de gas muy caliente  Estrellas que se agrupan en galaxias por efecto de la fuerza gravitatoria.
Las galaxias se reúnen en cúmulos y estos en supercúmulos y éstos en filamentos . -> Aspecto esponjoso.

La materia oscura
Sólo el 4% del total de la masa-energía del universo corresponde a las galaxias.
Es posible que las zonas que se muestran oscuras a los telescopios no estén vacias -> materia oscura.
Su naturaleza es desconocida.
No emite ni absorbe radiación electromagnética.

La energía oscura
Es una misteriosa energía de naturaleza desconocida.
Actúa como fuerza repulsiva en contra de la gravedad que acelera la expansión del universo.

El futuro del universo

LHC (Large Hadron Collider)
Es un anillo de 27 Km situado a 100 m bajo tierra.
Su misión es acelerar partículas para conseguir la temperatura que tenía el universo justo después del Big Bang.
Entre sus metas está comprender la naturaleza de la materia oscura y experimentar la creación de microagujeros negros.

En el universo hay unos 100.000 millones de galaxias, con diferentes formas: elípticas, lenticulares, espirales o irregulares.

En el brazo de Orión de nuestra galaxia está el sistema solar moviéndose alrededor del centro de la galaxia.

Las nebulosas
Son nubes de gas(hidrógeno, helio), polvo cósmico (elementos químicos pesados) y compuestos orgánicos.

Las estrellas
Son esferas de gas ( hidrógeno y helio ) que se encuentran a elevadas temperaturas (millones de grados centígrados).
En ellas se dan las reacciones termonucleares en las que el hidrógeno se transforma en helio y posteriormente en el resto de elementos químicos.
H -> He -> C -> N -> O

Evolución estelar

Estrellas gigantes
La más luminosa -> LBV 1806-20 (38 millones de veces más brillante que el sol y 150 veces su tamaño. Está a 50.000 millones de años luz.
La más grande descubierta es VY Canis Majoris y su tamaño es unas 2000 veces el sol.
Suelen producir supernovas que dan lugar a estrellas de neutrones o incluso agujeros negros.

Nuestro sistema solar se formó hace 4500 millones de años a partir de la condensación gravitatoria de una nebulosa de polvo y gas rica en elementos pesados.

Cada planeta se formó en pocos millones de años por acumulación de los planetésimos situados en un anillo alrededor del Sol.
Cerca del sol los planetas rocosos y pequeños (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y más allá, los gigantes gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno)
Origen del sistema solar

El cinturón de radiación de Van Allen

Las auroras

Mercurio

Tierra
Durante algún tiempo, la Tierra recibió el bombardeo de objetos procedentes del exterior, que aportaron grandes cantidades de agua, nitrógeno y compuestos de carbono, indispensables para el desarrollo de la vida.

Características de la Tierra
Atmósfera -> N 2 (78 %), O 2 (21 %), CO 2 Ar y otros (1%) -> Efecto invernadero
Agua líquida -> 75 %
Campo magnético
Vulcanismo activo y Téctonica
Inclinación eje rotación -> 21,5º ↔ 24,5º
Tª media -> 15ºC/Glaciaciones 30-40%t
Gran satélite -> LUNA

Luna
Cara visible Cara oculta
Distancia a la Tierra -> 384.000 Km
Mismo periodo de rotación que de traslación -> 28 días
Tª=-20ºC, F.G=1,62g, Cráteres de impacto y llanuras llamadas “mares”.
Exploración de cara oculta por sonda rusa Lunik 3 en 1959
Alunizaje en 1969 por Apollo 11

Misiones lunares
Proyecto Apolo realizó exploraciones tripuladas entre 1968 y 1972.
Apolo XI, XII, XIV, XV, XVI y XVII -> Éxito.

¿Cómo se originó la Luna?

Marte
Atmósfera -> CO 2 (95%), N 2 (2,7 %), Ar (1,6 %), O 2 y CO (0,4%)
Inclinación eje rotación -> 25,2º
Polos fríos con nieve carbónica, agua y polvo.
Rotación 24,6 h, traslación 687 días
Tª -125ºC ↔ 22ºC
No tectónica y vulcanismo reciente
Satélites -> Fobos 26km y Deimos 16km

Monte Olimpo de Marte

¿Que paisaje corresponde a la Tierra?
Principales sondas:
Mariner 9 -> 1971
Viking -> 1976
Mars global surveyor -> 1996
Beagle2 -> 2003
Spirit -> 2004,
Opportunity -> 2006
Phoenix -> 2008

Júpiter
Planeta más grande del sistema solar
Bandas de vientos huracanados (650 km/h)
Rotación  9,93 h /Traslación  11,87 años
Gran mancha roja  Huracán (3T)
Atmósfera H 2 (89,8%) y He,Ch 4 ,NH 3 (10,2%)
Tª  -110ºC /16 Satélites (Io)

Saturno
Posee anillos de polvo, hielo y rocas
Bandas de vientos huracanados
Rotación  10,66 h /Traslación  29,46 años  Abombamiento ecuatorial
Atmósfera H 2 (96,3%) y He y otros(3,7%)
Tª  -140ºC /18 Satélites

Los anillos de Saturno

Urano
Inclinación del eje de rotación 98º
Rotación  17 h /Traslación  84 años
Atmósfera => H 2 (82,5%), He (15%), CH 4 (2,3 %)
Gran campo magnético
17 satélites

Neptuno
Rotación  16,11 h /Traslación  164,8 años
Atmósfera => H 2 (80%), He (19%), CH 4 y otros (1 %)
Tª  -200ºC
Color azulado debido al metano
Gran mancha oscura  Huracán (2000Km/h)
8 satélites (Tritón)

Io 250 km de altura

Tritón Geiser de Nitrógeno líquido de 8Km de altura

Planeta: tienen la suficiente masa como para que su gravedad les proporcione una forma esférica y han barrido de sus órbitas cualquier otro cuerpo de tamaño relevante.
Planetas enanos: poseen suficiente masa como para tener forma esférica, pero comparten su órbita con otros similares. Ej: Ceres, Eride y Plutón.
Cuerpos menores: son ligeros por lo que su gravedad no les da forma esférica, muestran formas irregulares típicas de cometas y asteroides

Astrobiología
Se ocupa de la búsqueda de vida fuera de la Tierra.
Integra conocimientos de Física, Geología, Química, Biología, Ingeniería.
Proyecto SETI (Search for extra terrestrial intelligences)
-El telescopio de Arecibo emitió un mensaje en 1974 de ondas de radio en dirección a la galaxia M13
Se rastrea el universo en busca de ondas de radio.

Telescopio de Arecibo

La señal WOW
El 15 de agosto de 1977 a las 23:16, el radiotelescopio Big Ear recibió una señal de radio de origen desconocido durante exactamente 72 segundos proveniente de la zona oeste de la constelación de Sagitario y alcanzando una intensidad 30 veces superior al ruido de fondo.
Es el único mensaje con posible origen extraterrestre.

La exploración del espacio
Instrumentos de observación
Telescopios ópticos
Radiotelescopios
Telescopios de rayos X, UV, IR.
Telescopio Hubble -> En órbita

La exploración del espacio
Se requiere superar los 40.000 Km/h para escapar a la atracción gravitatoria terrestre.
Cohete -> Combustible es hidrógeno y oxígeno líquido.
Sondas espaciales -> 1ª Sputnik 1 (1957)
Pioneer 10 y 11 (1970) -> fuera s.s.
Voyager 1 y 2 (1977) -> fuera s.s.
Transbordadores -> Tripulados. Gracias a ellos se reparan satélites o realizan experimentos.

La exploración del espacio: Estación espacial internacional
Situada en órbita a 400 km de altitud.
Viaja a 26.000 Km/h.
Lleva casi 11 años orbitando.
En el proyecto de la ISS trabajan 16 países : EEUU, Canadá, Rusia, Japón, Italia, Bélgica, Holanda, Dinamarca, Noruega, Francia, España, Alemania, Gran Bretaña, Suecia, Suiza y Brasil.
Se realizan experimentos en microgravedad.
Futuros viajes a Marte
Construcción de una base permanente en la Luna.

Los satélites artificiales Poseen diferentes fines: Comunicaciones -> Hispasat Metereología -> Meteosat Vigilancia de incendios Busqueda de recursos minerales -> Landsat Usos militares (espionaje y vigilancia) Sistema de navegación -> GPS Investigación astronómica

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Nuestro Lugar En El Universo I Astronomia

by Joaquin Luceno on Oct 05, 2009

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