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Soluciones "El origen del Universo" 13-14
 

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    Soluciones "El origen del Universo" 13-14 Soluciones "El origen del Universo" 13-14 Document Transcript

    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo ACTIVIDAD Nº 1 MECÁNICA CELESTE Desde la Antigüedad el hombre observó que existían astros en el cielo que, con el paso de los días, describían trayectorias irregulares. Estas trayectorias las realizaban con una velocidad variable. En el siglo VI, a estos cuerpos el filósofo griego Anaxímenes los denominó Planetas, para diferenciarlos de las estrellas. Grecia antigua Las primeras teorías sobre el movimiento las realizó otro matemático, filósofo y astrónomo griego, Eudoxio, en el siglo V a.C. Consistían en unas esferas cristalinas concéntricas que con sus movimientos regulares representaban los movimientos de los planetas. Para reproducir los movimientos del Sol necesitaba tres esferas, al igual que para la Luna; para los planetas entonces conocidos utilizaba cuatro, formando un total de 27 esferas. 1 Siguiendo en la Grecia Antigua, el filósofo Aristóteles se encargó de modificar el sistema de Eudoxio. Lo convirtió en un modelo compacto mecánico que utilizaba 55 esferas para representar los movimientos planetarios. Tanto en los modelos de Eudoxio como en el de Aristóteles la Tierra ocupaba el centro del universo conocido. Aristarco e Hiparco Fue el astrónomo griego Aristarco de Samos el primero que formuló uno teoría heliocéntrica. Su tratado se basaba en la hipótesis de que tanto las estrellas como el sol permanecían inmóviles, mientras que la tierra giraba alrededor del sol según una circunferencia, siendo el sol el centro de esa órbita. Las aportaciones de Hiparco de Nicea han sido trascendentales para la Astronomía, y en especial para la mecánica celeste. A él se debe el primer catálogo que se realizó de las estrellas; la división del día en 24 horas de igual duración; el descubrimiento de los equinoccios; distinguió entre año sidéreo y año trópico; fijó con mayor precisión la distancia entre la Tierra y la Luna y fue el inventor de la trigonometría y de los conceptos de longitud y latitud geográficas. * Período Sidério es el tiempo que un planeta tarda en completar una vuelta en torno al Sol, también se lo conoce como año del planeta. Aquí se dan unidades de días y años terrestres.
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo En tiempos de los romanos Ya en los primeros tiempos del Imperio Romano, el astrónomo greco-egipcio Ptolomeo realizó una revisión de algunas de las teorías de Hiparco, pero basándose en la teoría geocéntrica. A pesar de ello realizó un magnífico trabajo empírico estudiando una gran cantidad de datos existentes sobre el movimiento de los planetas. Con ellos construyó un modelo geométrico que explicase sus posiciones en el pasado y fuese capaz de predecir sus posiciones futuras. Su legado más importante fue el Almagesto, que sigue siendo el libro más destacado en la astronomía geométrica predictiva. Explica los movimientos de los planetas dentro de un sistema geocéntrico, en el que el Sol, la Luna y los planetas giran alrededor de la Tierra en círculos epicíclicos (círculos cuyos centros, a su vez, se mueven en círculos; demasiado complicado para ser cierto). ¿Cómo se movían los astros en la Edad Media? La traducción al árabe de la obra cumbre de Ptolomeo, el Almagesto, que desarrollaba su teoría del sistema geocéntrico, siguió vigente durante toda la Edad Media. Otras obras trascendentales en esta época fueron las Tablas Toledanas, escritas por el toledano Azarquiel y las Tablas Alfonsinas de Alfonso X El Sabio. Pero la Edad Media, debido al peso de la iglesia católica, fue en realidad una época de oscurantismo para el avance de la Astronomía, en general, y de la mecánica celeste de manera particular, sobre todo en Europa. Cualquier teoría que no girase en torno al geocentrismo era denostada, y toda explicación o desarrollo incluía la mano de Dios. 2
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo El mayor debate que tuvo lugar fue el relacionado con la dinámica de las esferas celestes. Averroes, Ibn Bajjah y Tomás de Aquino desarrollaron teorías sobre la inercia de las esferas celestes, mientras que Avicena y Jean Buridan trabajaron en la teoría del impulso de las esferas celestes. Nuevas teorías en Oriente Los principales avances en la mecánica celeste de la Edad Media provinieron de astrónomos persas, árabes e indios. Es el caso de los modelos planetarios desarrollados por el astrónomo indio Aryabhata, o el modelo heliocéntrico del matemático, astrónomo y astrólogo persa Albumasar, fuertemente cuestionado en esta estéril época. Otra teoría originada en Oriente fue la del físico, matemático y astrónomo persaAbu Ja'far Muhammad ibn Musa Al-Khwarizmi. Su teoría se basaba en la hipótesis de que los cuerpos celestes y las esferas celestes se encuentran sujetos a las mismas leyes de la física que operan en la Tierra. Era todo lo contrario a lo hasta ahora pensaban los astrónomos antiguos, que consideraban que las esferas celestes se basaban en unas leyes físicas totalmente diferentes a las de la Tierra. Hacia el heliocentrismo Ya en el siglo XIV, el astrónomo árabe Ibn al-Shatir diseñó el primer modelo de movimiento lunar basado en observaciones físicas, modelo que más tarde fue desarrollado por Copérnico. Pese a que Ibn al-Shatir creó un modelo del cosmos geocéntrico, sus estudios y teorías tuvieron una gran influencia en el Renacimiento. No sólo construyó nuevos instrumentos para el estudio de la astronomía, también realizó grandes avances en el campo de la teoría planetaria. 3 Gran parte de las teorías y estudios realizados en Arabia, Persia o India llegaron a España y al resto de Europa durante la Edad Media gracias al religioso y político castellano Raimundo de Toledo. Fue el responsable de la traducción al latín de gran parte de estos textos y de proteger el legado astronómico durante muchos años. Finalizando la Edad Media, el astrónomo polaco Nicolás Copérnico formuló la revolucionaria teoría heliocéntrica del Sistema Solar, considerada una de las teorías más importantes en la historia de la ciencia occidental y, por supuesto, el inicio de la Astronomía Moderna. La mecánica celeste según Kepler Al astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler se deben, en el siglo XVII, la creación de las leyes sobre el movimiento de los planetas en su órbita alrededor del Sol. Tras haber estudiado la mayor parte
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo de las teorías existentes, desde Pitágoras a Copérnico, pasando por el geocentrismo de Ptolomeo, Kepler desarrolló con sus propios principios físicos unas leyes modernas de las órbitas planetarias. Colaboró estrechamente con el astrónomo oficial del imperio alemán Tycho Brahe, que poseía uno de los mejores centros de observación astronómica de la época. Tras la muerte de Brahe, Kepler se hizo con todos sus escritos. Fue entonces, a partir de los datos recopilados por Brahe, cuando Kepler tuvo que desdeñar su adhesión a las teorías de las esferas celestes y probar nuevas combinaciones geométricas que explicaran los movimientos de los planetas, especialmente el movimiento retrógrado de Marte. Tras probar y rechazar todo tipo de combinaciones con círculos, intentó explicar la mecánica celeste con óvalos, pero fue inútil. Finalmente se decantó por las elipses, que por fin le llevaron a definir sus tres famosas leyes. Las tres leyes de Kepler La primera ley de Kepler aseguraba que "cada planeta se mueve alrededor del Sol en una órbita que es una elipse, en la cual el Sol es uno de sus focos". Con esta ley Kepler consiguió que los hechos científicos se antepusieran a sus deseos y prejuicios religiosos sobre la naturaleza del mundo. A partir de entonces Kepler se dedicó únicamente a observar los datos y a sacar conclusiones sin ideas preconcebidas. Tras comprobar la velocidad y el movimiento de los planetas a través de las órbitas llegó a su segunda ley: "Una línea recta que una al Sol y un planeta cubre áreas iguales en tiempos iguales". La tercera y última ley de Kepler hace una relación cuantitativa entre los periodos orbitales de los planetas y el tamaño de sus orbitas elípticas: "Los cuadrados de los periodos de los planetas están en proporción directa con los cubos del semieje mayor de sus órbitas". Gran parte del trabajo realizado por Kepler no hubiera sido posible sin las aportaciones de Galileo, que gracias a su rudimentario telescopio descubrió los satélites de Júpiter, las fases de Venus o las manchas solares, ente otros grandes hitos de la Astronomía. 4
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo Newton, el cálculo y la gravedad Isaac Newton fue el responsable de arrojar luz sobre las leyes de Kepler. Para ello desarrolló nuevos métodos matemáticos, como el cálculo diferencial y el cálculo integral. De esta forma puedo trabajar con cantidades variables, como la distancia o la velocidad de los planetas alrededor del sol. Gracias a la aplicación de estos nuevos cálculos a las teorías de Kepler, Newton dedujo que los planetas se mueven alrededor del Sol bajo el influjo de una fuerza denominada gravedad. Surgía así su famosa teoría: "entre dos cuerpos existe una fuerza gravitacional recíproca, que es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos". La Gravitación Universal Con la ley de la Gravitación Universal y la aplicación de los nuevos métodos matemáticos, Newton pudo explicar los principios razonados por Kepler. Quedaba establecido que todos los cuerpos materiales, y no sólo los planetas, poseen una fuerza gravitacional de atracción. Esta fuerza le sirvió para explicar otros fenómenos hasta entonces desconocidos, como que la órbita de un objeto alrededor del sol no sólo podía ser circular, también una elipse, una parábola o una hipérbole. Isaac Newton unificó la dinámica celeste y la terrestre. Precisó que la órbita de un objeto celeste alrededor del sol siempre depende de la energía que el objeto posea. De ello dedujo que los objetos con poca energía, como los planetas, se mueven con órbitas circulares o elípticas alrededor del sol. Por su parte, los objetos que poseen una gran cantidad de energía, como los cometas, pueden tener órbitas parabólicas. Todas las grandes aportaciones de Isaac Newton a la mecánica celeste quedaron recogidas en su obra "Philosophia Naturalis Principia Mathematica" (Los Principios Matemáticos de la Filosofía Natural), considerada una de las obras más importantes en la historia de la ciencia. http://www.astromia.com/biografias/index.htm 5
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo ACTIVIDAD Nº 2 http://www.astromia.com/fotohistoria/fotosprehistoria.htm STONEHENGE Stonehenge es un monumento ritual prehistórico situado en Wiltshire, en la llanura de Salisbury, al suroeste de Inglaterra, fechado entre los últimos periodos del neolítico (finales de la edad de piedra) y los primeros de la edad del bronce. Es el más famoso de los monumentos megalíticos de Inglaterra y la estructura prehistórica más importante de Europa. Es muy probable que hubiera sido un lugar de reunión tribal o un centro religioso relacionado con la observación astronómica. Las piedras están alineadas siguiendo patrones astronómicos. Señala las direcciones de salida y puesta de sol en determinados días del año, así como las posiciones de la luna, y sirve para determinar el inicio del verano. Fue construido en varias fases a lo largo de unos seiscientos años, entre 2200 y 1600 a.C., y la mayoría de sus grandes piedras están colocadas en relación con la Luna y el Sol, y no con las posiciones de las estrellas. Se adoptó ese plan probablemente ya que las declinaciones del Sol y de la Luna tienen ciclos predecibles. PIRÁMIDES DE EGIPTO La pirámide de Jufu, generalmente conocida como la "Gran Pirámide", es tal vez uno de los monumentos más famosos del mundo. Su majestuosa mole y la perfección de su estructura le han convertido en el centro de atención de quienes visitan la zona de Menfis desde tiempo inmemorial. Aunque al parecer la astronomía en Egipto no fue tan detallada como en la Mesopotamia, se llegaron a realizar detalladas observaciones de la salida heliaca de al parecer treinta y seis estrellas cercanas al ecuador celeste, que dividían el año en períodos iguales (decas), de la cual sobresale la estrella Sirio (Sothis), considerada la principal de todas, a la cual se le llamó Sothis. Es mucho lo que se ha especulado alrededor de las pirámides, y en realidad contienen detalles de interés astronómico; por ejemplo, la Gran Pirámide presenta un fenómeno denominado del rayo, el cual se produce al momento del atardecer en el día del equinoccio y consiste en que el sol ilumina de forma rasante las caras norte y sur, notándose que éstas no son totalmente planas, sino que poseen una cierta oblicuidad que hace que la mitad de las caras quede iluminada mientras la otra no. Otro detalle interesante refiere a la disposición de las pirámides, relativas las unas de las otras como la disposición de las tres estrellas del cinturón de Orión. MACHU PICCHU. Templo del sol, Templo de la Luna, el Intihuatana y la plaza sagrada. http://cuadernodeobservaciones.bligoo.es/observatorio-de-machu-picchu Machu Picchu es el más famoso bastión inca en los Andes, situado a unos 130 km al noroeste de Cuzco, en Perú. Está emplazado a gran altitud en una cima entre dos picos, a 600 m aproximadamente sobre el río Urubamba, a unos 2.045 m de altitud. Machu Picchu significa "Cerro Viejo". Los restos de la ciudad cubren unos 13 kilómetros cuadrados de terrazas construidas en torno a una plaza central y conectadas entre sí mediante numerosas escaleras. La mayoría de los edificios, se calcula un total de más de 150 viviendas, son casas de una sola habitación (en la actualidad sin su correspondiente techo), dispuestas en torno a patios interiores. Algunas de las estructuras más grandes fueron utilizadas para ceremonias religiosas. Dos de los edificios más destacados de Machu Picchu son la Casa de la Ñusta, que pudo ser una zona de baños y de la que se conservan varias puertas trapezoidales con enormes dinteles; por otro lado, es famoso el Intihuatana, u observatorio astronómico que se levantó en uno de los lugares más estratégicos, desde donde los incas pudieron estudiar los movimientos del Sol. PIEDRA DEL SOL También llamada Calendario Azteca porque sus relieves son alusivos a los cultos solares y conocimientos astronómicos de los aztecas. Este gigante monolito es el resultado de siglos de observación astronómica 6
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo de nuestros antepasados. La Piedra del Sol es, probablemente, el monolito más antiguo que se conserva de la cultura prehispánica, cuya fecha de construcción fue alrededor del año 1479. Los motivos escultóricos que cubren su superficie parecen ser un resumen de la compleja cosmogonía azteca. Este monumento está labrado en bajo relieve en un monolito basáltico. Tiene un diámetro de 3.60 metros y pesa 25 toneladas. En la Plaza Mayor de la Gran Tenochtitlán, ocupaba un destacado lugar colocado sobre uno de los templos llamado Quauhxicalco. Fue derribado al consumarse la conquista española, permaneció enterrado 270 años hasta ser descubierto el 17 de diciembre de 1790. Actualmente preside la sala Mexica del Museo Nacional de Antropología e Historia en Chapultepec. LÍNEAS DE NAZCA Las misteriosas líneas se extienden en un perímetro de 50 kilómetros de longitud y 15 kilómetros de ancho. El suelo de la región, que es una de las más secas y desérticas del mundo, es de color marrón, pero bajo esta primera capa se esconde otra de color amarillo. Cuando se camina, una pisada deja una duradera mancha blanca. Nazca es una ciudad del Perú, capital de la provincia homónima situada en el departamento de Ica, bañada por el río Nazca. Es mundialmente famosa por haber acogido en su territorio a la cultura Nazca, una cultura preincaica cuyo máximo apogeo se produjo entre los siglos II a.C. y VI d.C. Esta cultura destacó por su cerámica de figuras simbólicas y estilizadas, en la que el colorido domina al dibujo. Las líneas de Nazca sólo son apreciables desde el aire. La matemática alemana Maria Reiche fue la más persistente investigadora de estos enormes dibujos. Durante más de medio siglo investigó las figuras de Nazca, y lejos de hipótesis sobre civilizaciones extraterrestres, la investigadora afirmó que las líneas de Nazca son un gigantesco calendario sobre los movimientos del sol, la luna y las constelaciones. Las misteriosas líneas se extienden en un perímetro de 50 kilómetros de longitud y 15 kilómetros de ancho. El suelo de la región, que es una de las más secas y desérticas del mundo, es de color marrón, pero bajo esta primera capa se esconde otra de color amarillo. Cuando se camina, una pisada deja una duradera mancha blanca. Nazca es una ciudad del Perú, capital de la provincia homónima situada en el departamento de Ica, bañada por el río Nazca. Es mundialmente famosa por haber acogido en su territorio a la cultura Nazca, una cultura preincaica cuyo máximo apogeo se produjo entre los siglos II a.C. y VI d.C. Esta cultura destacó por su cerámica de figuras simbólicas y estilizadas, en la que el colorido domina al dibujo. Las líneas de Nazca sólo son apreciables desde el aire. La matemática alemana Maria Reiche fue la más persistente investigadora de estos enormes dibujos. Durante más de medio siglo investigó las figuras de Nazca, y lejos de hipótesis sobre civilizaciones extraterrestres, la investigadora afirmó que las lineas de Nazca son un gigantesco calendario sobre los movimientos del sol, la luna y las constelaciones. CHICHEN ITZA Chichén Itzá una de las grandes ciudades de la cultura maya, situada al suroeste de Valladolid (México), en el norte de la península del Yucatán. El nombre, que significa 'La boca de los Cenotes de Itzá', deriva de la tribu itzá que ocupaba el territorio y de los dos pozos o cenotes naturales que suministraban agua a la ciudad y en torno a los cuales estaba centrada la vida religiosa y cultural. Los Mayas son famosos por sus brillantes y avanzados conocimientos astronómicos. 7
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo Chichén Itzá fue fundada a inicios del siglo VI d.C. por la presencia de numerosas peregrinaciones al gran Cenote Sagrado, donde se ofrecían sacrificios al dios de la lluvia Chac, y abandonada hacia el año 670. Reconstruida unos trescientos años más tarde, cuando los itzaes regresaron a la región, se convirtió en la ciudad más importante de todo el norte de Yucatán y en el centro de la cultura maya. En torno al año 1200 la ciudad fue conquistada por los toltecas, invasores procedentes del norte de México, quienes promovieron su desarrollo aún más. Fue abandonada un siglo antes de la llegada de los españoles. La civilización maya sigue siendo un misterio. Durante la conquista, los evangelizadores prácticamente acabaron con todo el conocimiento escrito de este pueblo. El pueblo maya tenía códices o libros que lamentablemente fueron quemados. ASTROLABIO El astrolabio es un instrumento astronómico que sirve para calcular la posición de los astros. Se trata de un círculo dividido en grados con un brazo móvil montado en el centro. Cuando el punto cero del círculo se orienta con el horizonte, la altura de cualquier objeto celeste se puede medir observando el brazo. El astrolabio se utilizó ya en la antigua grecia, siendo Hiparco de Nicea el primer astrónomo que sabemos que lo utilizó. Hasta ser sustituidos por los sextantes, en el siglo XVIII, los astrolabios fueron los instrumentos fundamentales que utilizaron los navegantes. ACTIVIDAD Nº 3 A. Almagesto. Almagesto es el nombre árabe de un tratado astronómico escrito en el siglo II por Claudio Ptolomeo de Alejandría, Egipto. Contiene el catálogo estelar más completo de la antigüedad que fue utilizado ampliamente por los árabes y luego los europeos hasta la alta Edad media, y en el que se describen el sistema geocéntrico y el movimiento aparente de las estrellas y los planetas. 8
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo B. Afelio y perihelio De hecho, no es la distancia al Sol la que es relevante a la hora de que se produzcan las estaciones, sino la inclinación del eje de la Tierra lo que influye en ello, pues hace que en el hemisferio norte en verano la luz del Sol incida de forma más perpendicular sobre la Tierra y por tanto la caliente más; en el hemisferio sur ocurre lo contrario porque la orientación del polo sur es la opuesta a la del polo norte. 9 C. Años bisiestos Es 29 de febrero, un día extra, que añadimos cada cuatro años al calendario para ajustarlo con la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Estos años que duran 366 días se llaman años bisiestos. La Tierra tarda en dar una vuelta al Sol 365 días y un cuarto de día. Estas seis horas no se contabilizan en los años normales. Se agrupan y se suman cada cuatro años formando un nuevo día y, por ende, un año de 366 días. Si el desajuste no se corrigiera, el error se acumularía con los años y se haría muy significativo. Por ejemplo, en 100 años el calendario estaría desfasado 25 días. Poco a poco, las estaciones ya no coincidirían con los meses en los que estamos habituados a vivirlas. Julio podría llegar a ser el mes más frío del año en el hemisferio norte, cuando estamos acostumbrados a que sea un mes de intenso calor veraniego. Así, el seguimiento del ciclo natural de la estaciones sería un jaleo. Esta corrección se lleva haciendo desde la época del Imperio Romano, pero en 1582 se creó el calendario gregoriano, que es el que se utiliza en casi todo el mundo actualmente. Lo instauró el papa Gregorio XIII y su asistente, el astrónomo y matemático alemán Christopher Clavius afinó aún más las cuentas y tuvo en cuenta que la Tierra tarda exactamente en dar una vuelta al Sol 365,2422 días y no 365,25, que es la cifra que se había usado para redondear.
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo Con el redondeo, cada mil años el error se acumulaba y el calendario se desajustaba. Para evitarlo puso como condición que solo fueran bisiestos los años que acabaran en 00 que fueran divisibles entre 400. Este es el método que usamos hoy en día para elegir años bisiestos. De esta manera la lista de los últimos años bisiestos y algunos de los futuros queda así: 1892 1896 1904 1908 1912 1916 1920 1924 1928 1932 1936 1940 1944 1948 1952 1956 1960 1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008 2012 2016 2020 2024 2028 2032 2036 2040 2044 2048 2052 2056 2060 2064 2068 2072 2076 2080 2084 2088 2092 2096 2104 2108 2112 2116 2120 2124 2128 2132 2136 2140 2144 2148 2152 Podéis observar que el año 2000 fue bisiesto porque es divisible entre 400, pero 1900 no fue bisiesto. Nombre de los meses del año Originariamente, el calendario primitivo de Roma se dividía solamente en 10 meses. Fue Numa Pompilio, el segundo rey de Roma (715-672 a. de C.), quien adaptó el calendario al año solar y le agregó los 2 meses restantes. ENERO. Éste fue el primer mes añadido. Su nombre antiguo era Ianuro, en honor al dios Iano, que era el protector de puertas y entradas. A esta divinidad se la representaba con una vara y una llave. FEBRERO. Incorporado en segundo lugar por Numa Pompilio, lo dedicó a Plutón o Februo, para que éste aplacara sus iras. MARZO. Proviene de Marte, dios de la guerra, porque en este mes se iniciaban las campañas bélicas. ABRIL. Procede del término griego afros, que significa espuma, de la que surgió Venus. Se dedicó a la fertilidad. MAYO. Es un homenaje a los ancianos o protectores del pueblo, ya que deriva de la palabra latina majorum, que significa mayores. Otros atribuyen su nombre a la diosa Maya, la esposa de Vulcano. JUNIO. Representado como un segador de heno, supone un homenaje a los jóvenes, ya que proviene del término latino junior. JULIO. Julio César le dio su nombre, ya que él nació en este mes. Debido a que era la época en que se llevaba a cabo la recolección del trigo, se representaba con un segador practicando esta faena agrícola. AGOSTO. Rinde homenaje al emperador Augusto. Inicialmente constaba de 30 días y se llamabaSextilis; Numa Pompilio le quitó 1 día y Julio César le añadió 2 más. SEPTIEMBRE. Como al principio ocupaba el séptimo lugar (septem, en latín), conservó su originaria denominación a pesar de ser el noveno. Diferentes escenas de vendimia representan este mes, dedicado al dios Vulcano. OCTUBRE. En este caso, ha conservado también su nombre original de la época de Rómulo, del término latino october: octavo. Tanto la vendimia como la siembra, tareas de la época que marca, servían para simbolizarlo. NOVIEMBRE. Mientras que su denominación ha perdurado desde que ocupaba el noveno lugar (november), sus días sufrieron cambios hasta llegar Augusto, quien los dejó en 30. DICIEMBRE. A pesar de estar en el último puesto, sigue conociéndose por la posición décima originaria. D. Astrología La astrología (estudio de los astros) es un conjunto de conocimientos que intentan relacionar las características de una persona con su signo zodiacal (la posición de los astros en el momento de su nacimiento). Supone el llegar a ese conocimiento mediante la observación de la posición de los astros y las características comunes de muchas personas con fechas de nacimiento idénticas. 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. 10
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo E. Constelaciones Una constelación es una agrupación de estrellas imaginaria creada por el hombre para guiarse por el cielo o para representar a sus dioses.. La Unión Astronómica Internacional (UAI) en 1928 decidió dividir la bóveda celeste en 88 sectores o porciones, todas las estrellas que están en cada uno de los sectores forman una constelación; así que en la actualidad existen 88 constelaciones. Desde el punto de vista astronómico las estrellas que forman una constelación no están necesariamente asociadas, algunas pueden tener un mismo origen y estar más o, menos próximas, pero otras aunque se vean juntas, es posible que estén a millones de años luz de distancia entre ellas. 11 Las constelaciones, según su localización en la bóveda celeste se dividen en los siguientes grupos: * Constelaciones del Hemisferio Norte. * Constelaciones del Hemisferio Sur. * Constelaciones Circumpolares del Hemisferio Norte. Circumpolar significa alrededor del polo, así pues estas son las constelaciones que están cerca del polo norte. Parecen desplazarse alrededor de la estrella Polar, dando una vuelta completa en un día, este efecto se produce por la rotación de la Tierra. Las constelaciones circumpolares son visibles durante todo el año, para los observadores del Hemisferio Norte ya que en su giro alrededor de la estrella Polar no se llegan a ocultar en el horizonte. Pero para que una constelación sea circumpolar depende de la latitud del observador, para nosotros (40º norte, Valencia, España) todas las constelaciones que tengan una declinación menor de 40º dejarán
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo de ser circumpolares. Según esto para un observador situado en el Polo Norte, es decir, a 90 de latitud, todas las estrellas y constelaciones son circumpolares y, para uno situado en el Ecuador, ninguna es circumpolar. 12 * Constelaciones Circumpolares del Hemisferio Sur. *Constelaciones Zodiacales. La palabra zodíaco proviene del griego zoon-diakos (círculo de animales), las constelaciones zodiacales provienen de la cultura babilónica aquellos primeros observadores del cielo nocturno ya se dieron cuenta que el Sol, la Luna y los planetas viajaban por una misma franja celeste que los babilónicos llamaron zodiaco. Los babilónicos creían que las estrellas estaban fijas en una esfera situada más allá de Saturno, de ahí que las llamasen "estrellas fijas" a las estrellas y "estrellas errantes" a los planetas. Fueron los primeros en definir las 12 constelaciones del zodiaco, que transitaban en 12 periodos que sumados conformaban un año solar. De ahí que el año fuera dividido en 12 meses y en cuatro estaciones de tres meses cada una.
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo Aunque en realidad el Sol transitaba por 13 constelaciones, la olvidada es Ofiuco, el motivo aparente es por el poco tiempo que duraba esta transición. * Constelaciones Ecuatoriales. Constelaciones ecuatoriales: son las que se encuentran sobre la línea del ecuador celeste. Sabemos que hay constelaciones circumpolares que dan vueltas alrededor de la polar y se ven siempre o casi siempre en el hemisferio norte y las circun- australes que son las que dan vueltas igual pero en el sur. Existen algunas que se han quedado en el medio y no dan vueltas ni en uno ni en el otro. Estas constelaciones si nos ubicáramos en el ecuador las veríamos pasar en el cenit mientras que desde zonas de los trópicos más o menos las vemos pasar por el meridiano. Lo bueno es que estas son constelaciones neutras que se ven en el hemisferio norte y sur. 13 Mapa Estelar Global
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo CONSTELACIONES MUY CHULO http://spaceplace.nasa.gov/starfinder/sp/ http://spaceplace.nasa.gov/starfinder2/sp/ ¿Qué es el zodiaco y qué tienen de especial estas constelaciones? Imagina una línea recta dibujada desde la Tierra a través del Sol y que continúe hacia el espacio, más allá de nuestro Sistema Solar, donde se encuentran las estrellas. Ahora, imagínate a la Tierra siguiendo su órbita alrededor del Sol. Esta línea imaginaria giraría, apuntando a estrellas diferentes a lo largo de un viaje completo alrededor del Sol—o sea, un año. Se dice que todas las estrellas que se encuentran cerca del disco plano imaginario barrido por esta línea imaginaria forman parte del zodiaco. Las constelaciones del zodiaco son simplemente las constelaciones a las que apunta esta línea recta imaginaria durante su viaje de un año de duración. En la Antigüedad, los astrónomos no comprendían plenamente cómo se movían la Tierra, el Sol y las estrellas. Ni tampoco tenían idea de que el Universo fuera tan vasto. Pero eran perspicaces observadores del cielo y trataron mucho de encontrarle algún sentido. Las personas ya habían imaginado que las constelaciones podrían ser símbolos importantes, contando historias de sus dioses y otros mitos. No fue un paso grande suponer que las posiciones cambiantes de las constelaciones en momentos diferentes del año podrían ser importantes para las personas y los sucesos de la Tierra. Los babilonios vivieron hace más de 3,000 años. Dividieron el zodiaco en 12 partes iguales--como cortar una pizza en 12 porciones iguales. Eligieron 12 constelaciones del zodiaco, una para cada una de las 12 "porciones". De modo que, a medida que la Tierra realiza su órbita alrededor del Sol, el Sol parecería pasar por cada una de las 12 partes del zodiaco. Dado que los babilonios ya tenían un calendario de 12 meses (basado en las fases de la Luna), cada mes recibió una porción del zodiaco para sí. Pero incluso según las historias antiguas de los mismos babilonios, hubo 13 constelaciones en el zodiaco. (Otras culturas y tradiciones han reconocido tantas como 24 constelaciones en el zodiaco.) De modo que los babilonios optaron por no incluir una de ellas, Ofiuco. Incluso así, algunas de las 12 elegidas no encajaban prolijamente en su porción asignada de la torta y se desparramaban hacia la siguiente. Cuando los babilonios primero inventaron los 12 signos del zodiaco, un cumpleaños entre aproximadamente el 23 de julio y el 22 de agosto significaba que se había nacido bajo la constelación Leo. Ahora, 3,000 años 14
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo después, el cielo se ha desplazado porque el eje de la Tierra (el Polo Norte) ya no apunta en la misma dirección. Ahora, el cumpleaños de Mimi del 4 de agosto significaría que nació "bajo el signo" de Cáncer (una constelación "antes"), y no Leo. Las constelaciones tienen formas y tamaños diferentes, de modo que el Sol pasa cantidades diferentes de tiempo alineado con cada una de ellas. La línea desde la Tierra a través del Sol apunta hacia Virgo durante 45 días, pero apunta hacia Escorpio durante sólo 7 días. Para que coincida prolijamente con su calendario de 12 meses, los babilonios no prestaron atención al hecho de que el Sol en realidad se mueve a través de 13 constelaciones, y no 12. Y luego le asignaron a cada una de esas 12 constelaciones cantidades equivalentes de tiempo. Además de las 12 constelaciones conocidas del zodiaco, el Sol también está alineado con Ofiuco durante aproximadamente 18 días cada año. Si quieres determinar cuál es tu "signo" realmente (¡y no es que tenga importancia!),éstas son las 13 constelaciones tradicionales del zodiaco y las fechas en que el Sol "pasa a través de" ellas. Si contamos todas las constelaciones tradicionales, hay 13, y no 12, en el zodiaco. Por lo tanto, aquí están las fechas (con la aproximación de un día más o menos cada año) cuando el Sol está entre la Tierra y cada una de estas 13 constelaciones. Constelación Fechas Número de días Sagitario Dic 18 - Ene 18 32 Capricornio Ene 19 - Feb 15 28 Acuario Feb 16 - Mar 11 24 15 Piscis Mar 12 - Abr 18 38 Aries Abr 19 - May 13 25 Tauro May 14 - Jun 19 37 Géminis Jun 20 - Jul 20 31 Cáncer Jul 21 - Ago 9 20 Leo Ago 10 - Sep 15 37 Virgo Sep 16 - Oct 30 45 Libra Oct 31 - Nov 22 23 Escorpio Nov 23 - Nov 29 7 Ofiuco Nov 30 - Dic 17 18
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo ACTIVIDAD Nº 4 - EL BING BANG En el big bang, nuestro universo entero nació repentinamente cuando un solo punto, más pequeño y más caliente de lo que podemos imaginar, estalló con una tremenda furia de potencia y trascendencia inconcebibles. La idea del big bang está íntimamente relacionada con la del universo en expansión. De hecho, fue la idea del universo en expansión la que condujo a los científicos marcha atrás, por así decir, hasta el big bang. En los años 20, Edwin Hubble descubrió que hay millones de galaxias en el universo y que éstas están alejándose de nosotros a velocidades enormes. En 1929 demuestra experimentalmente la expansión del Universo. Observaciones posteriores mostraron que las galaxias más lejanas se estaban alejando de nosotros con más rapidez, y que las galaxias próximas se alejaban mucho más lentamente. Esto es exactamente lo que uno esperaría ver si el universo hubiera comenzado en una explosión suprema y gigantesca: un «big bang». Los fragmentos expulsados a más velocidad por la explosión habrían tenido tiempo de alejarse más en el espacio que los fragmentos más lentos. Hubble descubrió también que la razón entre la distancia y la velocidad de una galaxia es constante V=H·D (este valor se conoce como la constante de Hubble). Esto significaba que en algún instante en el pasado -en el comienzo de todas las cosas- todas las galaxias del universo estaban amontonadas en el mismo lugar al mismo tiempo. Pero ¿cuánto tiempo hace que tuvo lugar este atasco celeste, y la explosión que le siguió? Un paso lógico que debió darse para que los científicos llegaran a determinar la edad del universo era medir la velocidad y la distancia de diversas galaxias. Muchos científicos coinciden en que la edad del universo está entre ocho y trece mil millones de años. Algunos investigadores han estimado la edad de las estrellas más viejas de la Vía Láctea en catorce mil millones de años. Esto hace que los escépticos respecto a la teoría señalen la paradoja de que las estrellas más viejas podrían ser más viejas que el propio universo. Pero, los científicos están afinando constantemente sus datos y sus teorías, y con el tiempo pueden limarse las asperezas numéricas. Parte de la importancia de determinar la edad del universo reside en que los científicos utilizan dicho conocimiento para intentar comprender cómo se formaron las estrellas y las galaxias. ¿Qué sucedió inmediatamente después del big bang? Se formaron los primeros quarks y leptones, las unidades constituyentes de las partículas elementales. Además, la única fuerza unificada original se separó en las cuatro fuerzas que hoy conocemos: gravedad, electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. ¡Y esto fue sólo en la primera diezmilmillonésima de segundo! Las siguientes en formarse fueron las propias partículas, incluyendo los protones, los neutrones y los electrones. Luego se formaron los primeros núcleos a partir de protones y neutrones; y luego los núcleos y los electrones sueltos se mezclaron en un gas llamado plasma (cuarto estado de la materia). Finalmente, los electrones, los neutrones y los protones se unieron en átomos, los familiares bloques constituyentes del mundo tal como hoy lo conocemos. En un instante, este «material» se había extendido hasta proporciones cósmicas. ¿Existe alguna evidencia del big bang? La primera evidencia importante, descubierta 16
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo en 1965 por Wilson y Penzias, fue la existencia de una radiación de microondas procedente del espacio profundo (el mismo tipo de radiación que calienta el café) Esta radiación sería el eco del Big Bang. El universo nació a partir de un punto muy caliente y ha estado expandiéndose y enfriándose desde entonces, ahora debería estar a una temperatura de aproximadamente -270 grados Celsius (7 K), precisamente la temperatura de la radiación de microondas de los cuerpos celestes. Nuevas mediciones de la radiación de fondo, fueron realizadas con el satélite COBE (Cosmic Background Explorer) en 1992 y por la sonda WMAP (sonda anisotrópica de microondas Wilkinson) lanzada por la NASA en el 2001 midió la radiación cósmica de fondo de microondas y nos dio una imagen con las “arrugas” de Universo primitivo, estas mediciones se mejorarán con el nuevo satélite Planck de la Agencia espacial Europea (ESA), lanzado en mayo del 2009. Pero, se estarán preguntando, ¿qué había antes del big bang? Muy probablemente, nada, una nada inestable parecido a un vacío. Por azar, como es teóricamente posible, una sola partícula densa de materia brotó repentinamente a la existencia. ¿Y cuál es el final de la historia? Los científicos están divididos al respecto. El universo puede seguir expandiéndose… http://elrincondelacienciaytecnologia.blogspot.com.es/2011/09/teoria-delbig-bang.html ENLACE MUY BUENO     Eso ocurrió a una distancia de la Tierra de unos 1,37.1026 m. El Universo desde el origen hasta el presente ha crecido de forma continua. En su evolución se formaron primero las partículas subatómicas, los núcleos atómicos y después se empezaron a formar los primeros grumos de materia, por evolución se forman estrellas y galaxias y desde el Big Bang hasta la época actual el Universo no ha dejado de expandirse. Estas dos hipótesis fundamentales han permitido la construcción del denominado "modelo estándar" de la historia del Universo: Primera: La hipótesis del Big Bang o de la gran explosión inicial. Segunda: La hipótesis de la expansión continua y generalizada del Universo implícita en la ley de Hubble. La velocidad de expansión es directamente proporcional a la distancia: V=H-D El Modelo de expansión indefinida: Sostiene que las fuerzas expansivas, impresas desde el Big Bang superan a la fuerzas de atracción gravitatorias, que no es capaz de frenar la expansión. Implica un Universo progresivamente menos denso de energía y cada vez más frío.   El Universo observable no es más que el 10 % de toda la materia del universo. Junto con la materia visible u ordinaria que es minoritaria, también existe en el Universo en grandes proporciones, un 90 % de materia oscura y energía oscura, que no son visibles, pero que se manifiestan o ponen en evidencia indirectamente. La materia oscura se evidencia por sus efectos gravitacionales sobre las galaxias y la energía oscura por actuar como fuerza 17
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo repulsiva en contra de la gravedad, contribuyendo a acelerar la expansión del Universo a que se alejen de nosotros los cúmulos de galaxias. D. ANTIMATERIA Como la misma palabra dice, es lo opuesto de la materia, es decir: una materia cuyas partículas elementales tienen carga eléctrica opuesta a la normal. Así, en un átomo de antimateria encontramos en lugar de protones (positivos), antiprotones (negativos) y, en lugar de electrones (negativos), antielectrones o positrones (positivos). Cuando una partícula y una anti-partícula entran en contacto, se produce el fenómeno de la aniquilación o sea de la transformación de la materia en energía. La antimateria, prevista teóricamente por los físicos de los años 30, ha sido producida en laboratorios desde mediados los años 50, gracias a los potentes aceleradores de partículas. Según una teoría cosmológica, en el Universo existen cantidades iguales de materia y de antimateria confinada, obviamente, en regiones distantes entre sí. Sin embargo, en los puntos de encuentro, se producirían grandes fenómenos de aniquilación. Los rayos Gamma, que se observar como radiación de fondo del Universo, son interpretados por algunos como el producto secundario de esta aniquilación. 18
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo E. SIGNIFICADO DE H0 Y 1/H0. La constante de Hubble significa la velocidad de expansión del Universo y la inversa la edad del Universo. You can actually calculate an estimate for the age of the Universe from Hubble's Law. The distance between two galaxies is D. The apparent velocity with which they are separating from each other is v. At some point, the galaxies were touching, and we can consider that time the moment of the Big Bang. If you take the separation between the two galaxies (D) and divide that by the apparent velocity (v), that will leave you with how long it took for the galaxies to reach their current separation. The standard analogy here is to consider that you are now 300 miles from home. You drove 60 mph the entire time, so how long did it take you to get here? Well, 300 miles / 60 mph = 5 hours.      So the time it has taken for the galaxies to reach their current separations is t = D / v. But from Hubble's Law, we know that v = H0 x D. So, t = D / v = D / (H0 x D) = 1 / H0. So you can take 1/H0 as an estimate for the age of the Universe. The best estimate for H0 = 73 km/s/Mpc. To turn this into an age, we'll have to do a unit conversion. 19 19 -18 Since 1 Mpc = 3.08 x 10 km, H0 = (73 km/s/Mpc) x (1 Mpc/3.08 x 10 km) = 2.37 x 10 1/s. -18 17 So the age of the Universe is t = 1/H0 = 1 / 2.37 x 10 1/s = 4.22 x 10 s = 13.4 billion years. F. CUCURUCHO GALÁCTICO.  19
    • Soluciones Tema 2: El origen del Universo H. Corrimiento al rojo para calcular la distancia. NO LO HEMOS HECHO Los científicos utilizaron el gran telescopio Yepún, ubicado en el cerro de Paranal, Chile, para medir la distancia a la que se encuentra la galaxia, midiendo mediante una espectroscopia el conocido como "corrimiento hacia el rojo" de la luz. Cuando la luz de un objeto viaja hacia la tierra, la expansión del universo extiende su densidad de onda, haciendo que se vuelva más roja. En el caso de la galaxiaUDFy38135539, se detectó un nivel de corrimiento hacia el rojo que alcanzó los 8,55 puntos, una cifra que supera el récord anterior de 8,2 generado por una gran explosión de rayos gamma situada a 13.000 millones de años luz de la Tierra. ACTIVIDAD Nº5. El mapa más preciso de la radiación cósmica de fondo. NO LO HEMOS HECHO La imagen más detallada de la historia de la radiación cósmica de fondo – es decir, de los vestigios del Big Bang – ha sido obtenida gracias al telescopio espacial Planck de la ESA y se acaba de hacer pública. El nuevo mapa, basado en datos recogidos a lo largo de quince meses y medio, es un retrato de la primera luz del cosmos, que quedó grabada en el firmamento cuanto este tenía una edad aproximada de 380.000 años. La radiación cósmica de microondas (CMB, por sus siglas en inglés) es un telón de fondo cubre todo el cosmos, responsable de una pequeña parte de la "nieve" que aparece en las pantallas de los televisores analógicos al sintonizar un canal en blanco. A medida que el universo se continúa expandiendo, la señal CMB se desplaza hacia las longitudes de onda de las microondas, el equivalente a una temperatura de apenas 2.7 grados por encima del cero absoluto. Los patrones moteados representan pequeñas variaciones de temperatura, que se corresponden con regiones que, en los primeros instantes de la historia del universo, presentaban una densidad ligeramente diferente. Estas regiones fueron las semillas de todas las estructuras que vemos hoy en día: las galaxias y las estrellas actuales. Nueva receta del cosmos De acuerdo con el modelo cosmológico estándar, estas fluctuaciones aparecieron inmediatamente después del Big Bang y son las que ahora recoge en un mapa de todo el cielo Planck, con una resolución y sensibilidad sin precedentes. Analizando la naturaleza y la distribución de las "semillas" de la imagen de la radiación cósmica de fondo, podemos determinar la composición y la evolución del universo desde sus orígenes hasta la actualidad. Entre otros hallazgos sorprendentes, los científicos de la ESA han identificado una asimetría bastante evidente en las temperaturas medias de los dos hemisferios de la bóveda celeste, además de un punto frío mucho más grande de lo esperado. A esto se suma que, si antes se consideraba que el universo estaba compuesto en un 4,5% por materia ordinaria, en un 22,7% por materia oscura y que el resto era energía oscura, gracias a Planck sabemos que las proporciones son ligeramente distintas. Así, el cosmos contendría un 4,9% de materia normal, un 26,8% de materia oscura y un 68,3% de energía oscura. La imagen del telescopio Planck ofrece, además, un nuevo valor para la velocidad de expansión del universo, la constante de Hubble: se "estira" 67,15 kilómetros por segundo por megaparsec. Y eso implica que el universo debería tener una edad de 13.820 millones de años. 20