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Astronomía Astronomía Document Transcript

  • AstronomíaValentina Abalos cerda.Subsector: Educación Tecnológica.
  • Introducción.En este trabajo se invita a entrar en la historia de la astronomía.La astronomía es la ciencia que se ocupa del estudio de los cuerpos celestes delUniverso.El Universo está formado por todo lo que existe: la energía, el espacio, el tiempo, lamateria. Pese a su inmensidad, no es infinito; si lo fuera, habría infinita materia eninfinitas estrellas, y no es así.La mayor parte del Universo está constituida por espacio vacío, aunque también porelementos dispersos, dentro y fuera de las galaxias: materia interestelar, luz,radiación de fondo y materia oscura.
  • Expansión del Universo.Las dimensiones del Universo no son estables, ya que se encuentra en permanenteexpansión. Las distancias entre los cúmulos de galaxias van aumentando en eltiempo.Actualmente, se piensa que el cosmos se originó hace unos 15 mil millones de años yque, desde entonces, se ha ido expandiendo hasta alcanzar su tamaño y forma actual.Según la teoría de la gran explosión, al principio toda la materia y la energíaestaban concentradas en un solo punto. La materia estaba formada por partículaselementales con gran cantidad de energía. En este punto de materia y energía seprodujo una explosión que dio origen al miento que continúa hasta el presente.Las galaxias deben haberse formado entre 700 mil y dos mil millones de años despuésde la gran explosión. Su antigüedad varía entre 10 mil millones de años y 14 milmillones, aunque algunas galaxias pueden ser más recientes. La luz que emiten lasGalaxias lejanas, que hoy observamos como núcleos luminosos, ha estado viajandopor casi 13 mil millones de años antes de ser captada por telescopios en la tierra.Teorías sobre el origen.Las primitivas sociedades se explicaban el origen del Universo mediante la mitología.Los primeros en intentar explicaciones con fundamentos científicos fueron losgriegos. Desde entonces, comenzó a aplicarse la razón para hacer preguntas ybuscar respuestas sobre el tema. Existen algunas teorías más destacadas:Teoría heliocéntrica.De Aristarco de Samos. Astrónomo griego fue uno de los primeros en plantear que elsol se ubicaba en el centro de nuestro sistema planetario y que los demásplanetas giraban a su alrededor.Aristarco de Samos.Astrónomo griego.Fue el Primero en proponer el modelo heliocéntrico del sistema solar,colocando el sol y no la tierra en el centro del Universo conociendo.
  • Además, fue el primero en determinar la distancia de nuestro planeta a lalunaTeoría Geocéntrica.De Claudio Ptolomeo. En el Siglo II, sostuvo que la tierra estaba inmóvil y que sesituaba en el centro del Universo. También describió nuestro sistema planetarioafirmando que el astro más cercano a la tierra era la luna, seguida por Mercurio,Venus y el Sol; luego, se encontraban Marte, Júpiter, Saturno y las estrellas inmóviles.Astrónomos posteriores agregaron dos nuevos astros al sistema de Ptolomeo. Elmovimiento de todos estos astros se producía de oeste a este en órbitas circulares.Más adelante, los astrónomos árabes aportaron nuevos elementos al sistema dePtolomeo, el cual, a pesar de sus numerosas imperfecciones, se mantuvo vigentehasta el siglo xvI, cuando fue sustituido por el sistema de CopérnicoTeoría heliocéntrica.De Nicolás Copérnico. En 1542, el astrónomo alemán Nicolás Copérnico publicó suobra La Revolución de las Esferas Celestes, que provocó un gran vuelco en las teoríasastronómicas. Copérnico afirmó que el Sol se encontraba en el centro de nuestrosistema planetario y que los demás planetas, incluida la tierra, giraba en tornoa él. La tierra giraba también de oeste a este sobre su eje, completando unarotación por día. La publicación de Copérnico provocó una verdadera revolución enla astronomía y fue la base para los descubrimientos del astrónomo alemán JohannesKepler y del físico inglés Isaac Newton.Nicolás Copérnico.Es considerado el fundador de la astronomía moderna, ya que con laformulación de su modelo matemático heliocéntrico de sistema solar generó unaverdadera revolución científica. Esta cambió irreversiblemente la visión delcosmos que había prevalecido hasta entonces y sentó las bases para lostrabajos de Isaac Newton.Teoría del Universo estático y uniformeDe Isaac Newton. A principios del Siglo XVIII, el científico inglés Isaac Newton formuló lateoría de gravitación universal, según la cual todo cuerpo físico que posee masa también tieneun campo gravitacional, es decir, ejerce un cierto grado de atracción sobre otros cuerpos. A
  • partir de esto, planteó que los planetas se mueven alrededor del sol bajo la influencia de unafuerza llamada gravedad.Newton consideraba que el Universo era estático y sus dimensiones eran estables. De acuerdocon su teoría, en el Universo, la materia se encontraba esparcida en un espacio infinito sinposeer ningún centro. El Universo, por lo tanto, no podía expandirse o contraerse, puesto quese requería un centro, al igual que una explosión, para que se produjeran estos movimientosLa teoría del Big Bang, De Gamow yLemaître.En 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó lateoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow, señaló que el Universo se creó enuna gran explosiónDurante los primeros segundos, la temperatura era de más de un billón de grados ytoda la energía se hallaba en forma de radiación. Durante los primeros 10 segundosse formaron las partículas elementales y al cabo de 15 minutos se formaron núcleosde hidrógeno y helio, en proporción de cuatro a uno. Unos 10.000 años después, latemperatura había descendido a unos 100.000 grados y se formaron los primerosátomos de hidrógeno. Al cabo de unos 400.000 años, el hidrógeno empezó acondensarse en nubes (las futuras estrellas), las cuales a su vez se agrupaban encúmulos mayores (las futuras galaxias).Hace 11.000 millones de años, la temperatura del universo era de unos 3.000 grados,y se formaron las primeras estrellas: la gravedad hizo que los núcleos de muchasnubes de hidrógeno alcanzasen temperaturas elevadas, del orden de 15 millones degrados, lo que permitió la fusión del hidrógeno en helio, proceso que origina laemisión luminosa de las estrellas.Cuando las estrellas agotan el hidrógeno del núcleo, son capaces de seguir generandoenergía fundiendo a su vez el helio en materiales más pesados. De este modo, en losnúcleos de las primeras estrellas se formaron todos los elementos químicos que hoyexisten en la Tierra. En las estrellas más grandes, este proceso genera cada vez más
  • energía, hasta que llega un momento en que la gravedad no es capaz de contenerla yla estrella explota lanzando al espacio gran parte de su materia. Esto sucede a unaedad diferente según la masa de cada estrella.Las explosiones de estrellas llenaron el espacio de nuevas nubes de gas (esta vezrelativamente rico en toda la gama de elementos químicos), a partir del cual seformaron nuevas estrellas, las llamadas estrellas de segunda generación, entre lascuales se encuentra el Sol.Stephen Hawking.Investigó poderosos cambios gravitatorios, como los que se encuentran en lasproximidades de un agujero negro o en los mismos inicios del Universo.Alan Guth.En 1980, planteo la teoría inflacionaria, que afirma que en alguna zona del estadooriginal de la materia se pudo haber producido un abultamiento que permitió laexistencia de un Universo visible.El premio Nobel de Física Hannes Alfvén cuestiona la teoría del Bing Bang y proponela teoría del plasma. El plasma está compuesto de gases calientes conductores de laelectricidad, que constituyen el 99% de la materia del Universo. Según Alfvén, este nonacío repentinamente de la nada; siempre ha existido, siempre ha evolucionado,siempre existirá y evolucionará durante un tiempo infinito. La teoría de Alfvén aún esapoyada solo por una minoría de los físicos y astrónomos de la comunidad científica.¿Una infinitud sin límites?Según el matemático ruso Alexandre Friedman , actualmente se admiten dosposibilidades:Un universo cerrado, que se expande hasta cierto punto y luego se contrae.Un universo abierto, de volumen infinito, que se expande eternamente.Que sea abierto o cerrado depende de su densidad. La densidad es la relación entre lamasa y el volumen. Esto es, mientras mayor sea la cantidad de masa, más compactaes la materia.Para que el Universo fuera cerrado, su densidad debería sobrepasar un determinadovalor considerado como densidad crítica.La densidad crítica equivale a la existencia de aprox 10 átomos de hidrógeno pormetro cúbico.
  • Estructuras agregadas del Universo.Estrellas:Son masas de gases a altísimas temperaturas que irradian energía, especialmente luzy calor. El sol es una estrella. Las demás estrellas son visibles solo de noche, comopequeños puntos luminosos.De los cientos de miles de millones de estrellas que existen en nuestra galaxia, apenasunas ocho mil son visibles a simple vista de la tierra.Las estrellas están compuestas principalmente por hidrógeno y helio. Les siguen, enabundancia, silicio, magnesio, hierro y aluminio. Los materiales que forman unaestrella son producto de procesos que se desarrollan en su interior: a partir delhidrógeno se forma el helio; luego, el proceso continúa con la creación sucesiva deotros elementos, como el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, etc., hasta finalizar en elhierro, abarcando todos los elementos intermedios.Los planetas:Son cuerpos que giran en torno a una estrella y que, según la definición de la UniónAstronómica Internacional, deben cumplir además la condición de haber limpiado suórbita de otros cuerpos rocosos importantes, y de tener suficiente masa como paraque su fuerza de gravedad genere un cuerpo esférico. En el caso de cuerpos queorbitan alrededor de una estrella que no cumplan estas características, se hablade planetas enanos, planetesimales, o asteroides. En nuestro Sistema Solar hay 8planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte,Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno,considerándose desde 2006 a Plutón como un planeta enano. A finales de 2009, fuerade nuestro Sistema Solar se han detectado más de 400 planetas extrasolares, pero losavances tecnológicos están permitiendo que este número crezca a buen ritmo.Los satélites naturalesSon astros que giran alrededor de los planetas. El único satélite natural dela Tierra es la Luna, que es también el satélite más cercano al sol. A continuación seenumeran los principales satélites de los planetas del sistema solar (se incluye en ellistado a Plutón, considerado por la UAI como un planeta enano). Tierra: 1 satélite → Luna Marte: 2 satélites → Fobos, Deimos Júpiter: 63 satélites→ Metis, Adrastea, Amaltea, Tebe, Ío, Europa, Ganimedes, Calisto, Leda, Himalia,Lisitea, Elara, Ananké, Carmé, Pasífae, Sinope... Saturno: 59 satélites→ Pan, Atlas, Prometeo, Pandora, Epimeteo, Jano, Mimas, Encélado, Tetis, Telesto, Calipso, Dione, Helena, Rea, Titán, Hiperión, Jápeto, Febe...
  •  Urano: 15 satélites→ Cordelia, Ofelia, Bianca, Crésida, Desdémona, Julieta, Porcia, Rosalinda, Belinda, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, Oberón. Neptuno: 8 satélites→ Náyade, Talasa, Despina, Galatea, Larisa, Proteo, Tritón, Nereida Plutón: 3 satélites → Caronte, Nix, HidraAsteroides y cometas:En aquellas zonas de la órbita de una estrella en las que, por diversos motivos, no seha producido la agrupación de la materia inicial en un único cuerpo dominanteo planeta, aparecen los discos de asteroides: objetos rocosos de muy diversostamaños que orbitan en grandes cantidades en torno a la estrella, chocandoeventualmente entre sí. Cuando las rocas tienen diámetros inferiores a 50m sedenominan meteoroides. A consecuencia de las colisiones, algunos asteroides puedenvariar sus órbitas, adoptando trayectorias muy excéntricas que periódicamente lesacercan la estrella. Cuando la composición de estas rocas es rica en agua u otroselementos volátiles, el acercamiento a la estrella y su consecuente aumento detemperatura origina que parte de su masa se evapore y sea arrastrada por el vientosolar, creando una larga cola de material brillante a medida que la roca se acerca ala estrella. Estos objetos se denominan cometas. En nuestro sistema solar hay dosgrandes discos de asteroides: uno situado entre las órbitas de Marte y Júpiter,denominado el Cinturón de asteroides, y otro mucho más tenue y disperso en loslímites del sistema solar, a aproximadamente un año luz de distancia,denominado Nube de Oort.Las galaxias:A gran escala, el universo está formado por galaxias y agrupaciones de galaxias. Lasgalaxias son agrupaciones masivas de estrellas, y son las estructuras más grandes enlas que se organiza la materia en el universo. A través del telescopio se manifiestancomo manchas luminosas de diferentes formas. A la hora de clasificarlas, loscientíficos distinguen entre las galaxias del Grupo Local, compuesto por las treintagalaxias más cercanas y a las que está unida gravitacionalmente nuestra galaxia(la Vía Láctea), y todas las demás galaxias, a las que llaman "galaxias exteriores".Las galaxias están distribuidas por todo el universo y presentan características muydiversas, tanto en lo que respecta a su configuración como a su antigüedad. Las máspequeñas abarcan alrededor de 3.000 millones de estrellas, y las galaxias de mayortamaño pueden llegar a abarcar más de un billón de astros. Estas últimas puedentener un diámetro de 170.000 años luz, mientras que las primeras no suelen excederde los 6.000 años luz.Además de estrellas y sus astros asociados (planetas, asteroides, etc...), las galaxiascontienen también materia interestelar, constituida por polvo y gas en unaproporción que varia entre el 1 y el 10% de su masa.
  • Se estima que el universo puede estar constituido por unos 100.000 millones degalaxias, aunque estas cifras varían en función de los diferentes estudios.Formas de galaxiasLa creciente potencia de los telescopios, que permite observaciones cada vez másdetalladas de los distintos elementos del universo, ha hecho posible una clasificaciónde las galaxias por su forma. Se han establecido así cuatro tipos distintos: galaxiaselípticas, espirales, espirales barradas e irregulares.Galaxias elípticasEn forma de elipse o de esferoide, se caracterizan por carecer de una estructurainterna definida y por presentar muy poca materia interestelar. Se consideran lasmás antiguas del universo, ya que sus estrellas son viejas y se encuentran en una fasemuy avanzada de su evolución.Galaxias espiralesEstán constituidas por un núcleo central y dos o más brazos en espiral, que parten delnúcleo. Éste se halla formado por multitud de estrellas y apenas tiene materiainterestelar, mientras que en los brazos abunda la materia interestelar y hay grancantidad de estrellas jóvenes, que son muy brillantes. Alrededor del 75% de lasgalaxias del universo son de este tipo.Galaxia espiral barradaEs un subtipo de galaxia espiral, caracterizados por la presencia de una barra centralde la que típicamente parten dos brazos espirales. Este tipo de galaxias constituyenuna fracción importante del total de galaxias espirales. La Vía Láctea es una galaxiaespiral barrada.Galaxias irregularesIncluyen una gran diversidad de galaxias, cuyas configuraciones no responden a lastres formas anteriores, aunque tienen en común algunas características, como la deser casi todas pequeñas y contener un gran porcentaje de materia interestelar. Secalcula que son irregulares alrededor del 5% de las galaxias del universo.
  • La Vía LácteaLa Vía Láctea es nuestra galaxia. Según las observaciones, posee una masa de1012 masas solares y es de tipo espiral barrada. Con un diámetro medio de unos100.000 años luz se calcula que contiene unos 200.000 millones de estrellas, entre lascuales se encuentra el Sol. La distancia desde el Sol al centro de la galaxia es dealrededor de 27.700 años luz (8,5 kpc) A simple vista, se observa como una estelablanquecina de forma elíptica, que se puede distinguir en las noches despejadas. Loque no se aprecian son sus brazos espirales, en uno de los cuales, el llamado brazo deOrión, está situado nuestro sistema solar, y por tanto la Tierra.El núcleo central de la galaxia presenta un espesor uniforme en todos sus puntos,salvo en el centro, donde existe un gran abultamiento con un grosor máximo de16.000 años luz, siendo el grosor medio de unos 6.000 años luz.Todas las estrellas y la materia interestelar que contiene la Vía Láctea, tanto en elnúcleo central como en los brazos, están situadas dentro de un disco de 100.000 añosluz de diámetro, que gira lentamente sobre su eje a una velocidad lineal superior alos 216 km/s.Las constelacionesTan sólo 3 galaxias distintas a la nuestra son visibles a simple vista. Tenemosla Galaxia de Andrómeda, visible desde el Hemisferio Norte; la Gran Nube deMagallanes, y la Pequeña Nube de Magallanes, en el Hemisferio Sur celeste. El restode las galaxias no son visibles al ojo desnudo sin ayuda de instrumentos. Sí que lo son,en cambio, las estrellas que forman parte de la Vía Láctea. Estas estrellas dibujan amenudo en el cielo figuras reconocibles, que han recibido diversos nombres enrelación con su aspecto. Estos grupos de estrellas de perfil identificable se conocencon el nombre de constelaciones. La Unión Astronómica Internacional agrupóoficialmente las estrellas visibles en 88 constelaciones, algunas de ellas muy extensas,como Hidra o la Osa Mayor, y otras muy pequeñas como Flecha y Triángulo.Sistema SolarEl Sistema Solar es un sistema planetario de la Vía Láctea que se encuentra en unode los brazos de ésta, conocido como el Brazo de Orión. Según las últimasestimaciones, el Sistema se encuentra a unos 28 mil años luz del centro de la VíaLáctea.Está formado por una única estrella llamada Sol, que da nombre a este Sistema, másocho planetas que orbitan alrededor de laestrella: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno; más unconjunto de otros cuerpos menores: planetas
  • enanos (Plutón, Eris, Makemake, Haumea y Ceres), asteroides, satélitesnaturales, cometas, así como el espacio interplanetario comprendido entre ellos.Conclusión de lainformación.La Expansión del Universo.El Universo se encuentra en permanente expansiónAl principio toda la materia y la energía estaban concentradas en un solo puntoTeorías sobre el origen.Las primeras explicaciones con fundamentos científicos fueron los griegos, condiferentes teorías:Teoría heliocéntrica de Aristarco de Samos. El Sol se ubicaba en el centro denuestro sistema planetario y que los demás planetas giraban a su alrededorTeoría geocéntrica de Claudio Ptolomeo. La tierra se ubicaba inmóvil en el centrodel Universo. También describió un sistema planetarioTeoría heliocéntrica de Nicolás Copérnico. Afirmó que el sol se encontraba en elcentro de nuestro sistema planetario y que los planetas giraban en torno a él. Latierra giraba de oeste a este sobre su eje, completando una rotación por díaTeoría del Universo estático y uniforme de Newton. Todo cuerpo físico que poseemasa también tiene un campo gravitacional. Los planetas se mueven alrededor delsol bajo la gravedadNewton consideraba que el Universo era estático y sus dimensiones eran estables, deacuerdo con su teoría, en el Universo, la materia se encontraba esparcida en unespacio infinito sin poseer ningún centro. Por lo tanto, no podía expandirse ocontraerse, puesto que se requería un centroLa Teoría Del Big Bang de Lemaîtreer la teoría del Big Bang o teoría de la gran explosiónes un modelo científico que trata de explicar el origen del Universo y su desarrollo posterior apartir de una singularidad espaciotemporalEstructuras agregadas del UniversoEstrellas: masas de gases a altísimas temperaturas que irradian energía,especialmente luz y color. El sol es una estrella.Los planetas: cuerpos que giran alrededor del sol. No tienen luz propia.Satélites naturales: astros que giran alrededor de los planetas.
  • En aquellas zonas de la órbita de una estrella, que no se ha producido laagrupación de la materia inicial en un único cuerpo dominante o planeta,aparecen los discos de asteroides: corresponden a trozos de rocas que tienendiferentes formas y tamaño.Son astros astros pequeños, como polvo cósmico y giran alrededor del sol como unconjunto de rocas y piedrasEl tamaño del Universo es fantásticamente grande que resulta difícil formarse unaidea de su magnitud real. Más complicado es el tema del tiempo, porque, en realidad,cuando miramos el cielo no vemos las estrellas tal y como son ahora, sino tal comoeran cuando la luz salió de ellas, hace miles de años.Cometas: Cuerpos celestes que están formados por un núcleo brillante, constituidapor partículas de rocas y minerales de hierro.Galaxias: Acumulaciones gigantescas de acumulaciones de estrellas, gases y polvo.La Vía Láctea: Es Nuestra galaxiaSistema Solar: sistema planetario de la Vía láctea que se encuentra en uno de losbrazos de ésta, brazo de Orión.Está compuesto por el sol, 8 planetas y sus satélites, además de asteroides, cometas,meteoroides, polvo y gas interplanetario.Lo Aprendido.Ahora se sabe lo que es el Universo, es una palabra por explorar.La observación del cielo, que debe haber comenzado en la prehistoria, aún continúasiendo una fuente de nuevos fenómenos e interrogantes para nuestra época.Cada vez es más común el descubrimiento de nuevas estrellas y galaxias. También seha anunciado el hallazgo de posibles planetas que estarían dentro y fuera de nuestroSistema Solar. Son tantos los avances en materia tecnológica, que nadie puedequedar indiferente.En este trabajo se ha aprendido diferentes teorías de científicos muy importantes quedejaron una huella en la física, con estructuras que lo componen.