La ciencia (del latín scientia `conocimiento`) es el

EL UNIVERSO Y LA TIERRA
Introducción
El universo es, sobre todo, espacio libre de materia (“vacío”) y esto es debido a que
la materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos
como por ejemplo las galaxias, las estrellas, los planetas…, separados unos de otros a
distancias enormes en las que prácticamente no hay materia (“vacío”). Nuestro mundo, la
Tierra, es minúsculo comparado con el Universo. Formamos parte del Sistema Solar, perdido
en un brazo de una galaxia (llamada Vía Láctea) que tiene 100.000 millones de estrellas, pero
sólo es una entre los centenares de miles de millones de galaxias que forman el Universo.
Entre los elementos que podemos encontrar en el Universo destacar:
¤ Las Estrellas: son masas de gases, principalmente hidrógeno y helio, que emiten luz
debido a reacciones de fusión nuclear, como nuestro Sol. Los cúmulos de estrellas son un
grupo de estrellas relacionadas que se mantienen juntas por efecto de la gravitación. Algunas
estrellas como nuestro sol tienen planetas (y otros astros como asteroides o cometas) que
describen órbitas alrededor de la estrella por efecto de la gravitación.
¤ Las Galaxias: son acumulaciones enormes de estrellas (generalmente cientos de
miles de millones de estrellas), gases y polvo, por efecto de la gravitación los elementos de las
galaxias giran alrededor del centro de la galaxia. En el Universo hay millones de galaxias. La
Vía Láctea es nuestra galaxia. También existen concentraciones de galaxias (cúmulos de
galaxias y supercúmulos).
Imagen de la Vía Láctea vista desde La Tierra
En noches serenas podemos ver una franja blanca que atraviesa el cielo de lado a lado,
con muchas estrellas (la Vía Láctea). Los romanos la llamaron "Camino de Leche", que es lo
que significa Vía Láctea en latín. Observa en la imagen inferior como nuestro Sistema Solar
está en uno de los “brazos” de la Vía Láctea, la cual tiene forma de espiral, aunque nosotros al
estar dentro de ella lo que vemos es una franja blanca (imagen superior)
Imagen de la Vía Láctea
¤ Los Agujeros negros: son cuerpos con un campo gravitatorio tan grande que no
escapa ni la luz.
¤ En el Universo hay también “materiales dispersos”, dentro y fuera de las galaxias: la
materia interestelar, la luz, la radiación de fondo, la materia oscura y la energía oscura.
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Origen del Universo
Se ha descubierto que el Universo se encuentra en expansión porque las galaxias se
alejan, y cuanto más lejanas a más velocidad se alejan. Además, se ha comprobado que cada vez se
alejan a más velocidad en contra de lo esperado, ya que la atracción gravitatoria debería hacer que cada vez se
alejen a menor velocidad. Se ha sugerido la existencia de la llamada energía oscura que provoca que se aleje
cada vez más rápido.
Como el Universo está en expansión se hace más grande, frío y difuso, si
retrocediéramos en el tiempo el Universo debería estar más pequeño y caliente, hasta que
toda la materia apareciera comprimida en un punto diminuto de enorme densidad. Así surgió
la idea del Big Bang o Gran Explosión. La teoría del BIG BANG o gran explosión, supone
que, hace miles de millones de años (entre 12.000 y 15.000 millones de años), toda la materia del
Universo estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña del espacio, y explotó.
La materia salió impulsada con gran energía en todas direcciones.
Los choques, un cierto desorden y la atracción gravitatoria de la materia que quedó
próxima entre sí, hicieron que la materia se agrupara y se concentrase más en algunos lugares
del espacio, se formaron las primeras estrellas y las primeras galaxias. Desde entonces, el
Universo continúa en constante movimiento y evolución.
Nuestro Sistema Solar
El Sol contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar. Ejerce una fuerte
atracción gravitatoria sobre los planetas y los hace girar a su alrededor. El Sol se formó hace
4.650 millones de años y tiene combustible para 5.000 millones más. El Sol (todo el Sistema
Solar) gira alrededor del centro de la Via Láctea, nuestra galaxia (da una vuelta cada 200 millones
de años).
La superficie del Sol tiene una temperatura de unos 6.000 ºC, con zonas más frías
que llamamos manchas solares. La energía solar se genera en el interior del Sol,
donde la temperatura llega a los 15 millones de grados, con una presión altísima, que provoca
reacciones nucleares de fusión (union de átomos de H para formar He). La energía generada
en el centro del Sol tarda un millón de años para alcanzar la superficie solar.
(4.000 ºC)
Los planetas tienen diversos movimientos. Los más importantes son dos: el de
rotación y el de translación. Por el de rotación, giran sobre sí mismos alrededor del eje. Ésto
determina la duración del día del planeta. Por el de translación, los planetas describen órbitas
alrededor del Sol. Cada órbita es el año del planeta. Cada planeta tarda un tiempo diferente
para completarla. Cuanto más lejos, más tiempo.
Los planetas interiores: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte son planetas pequeños y
rocosos, con densidad alta. Tienen un movimiento de rotación lento, pocos satélites (o
ninguna) y forma bastante redonda. Mientras que los planetas exteriores: Júpiter, Saturno,
Urano y Neptuno, los gigantes gaseosos, son enormes y ligeros, hechos de gas y hielo. Estos
planetas giran deprisa, tienen muchos satélites, anillos (no directamente visibles excepto el de
Saturno) y más abultamiento ecuatorial. Estas diferencias entre los planetas interiores
(sólidos) y los exteriores (gaseosos) son debidas a que durante la formación del Sistema Solar
los materiales ligeros (gaseosos) que no se quedaron formando el Sol se alejaron más del Sol
que los materiales pesados, los ligeros formarían los planetas exteriores y los más pesados los
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planetas interiores (la gravedad y las colisiones llevaron más materia a estas zonas y el
movimiento rotatorio las redondeó formando los planetas).
Planetas
Radio
ecuatorial
Mercurio
2.440 km.
Venus
6.052 km.
La Tierra
6.378 km.
Marte
3.397 km.
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
71.492
km.
60.268
km.
25.559
km.
24.746
km.
Distancia
al Sol
(km.)
57.910.0
00
108.200.
000
149.600.
000
227.940.
000
778.330.
000
1.429.40
0.000
2.870.99
0.000
4.504.30
0.000
Planetas interiores
Son Mercurio, Venus, Tierra y Marte
Son planetas pequeños y rocosos
Con densidad alta
Rotación lenta
Forma más redondeada que exteriores
Pocos o ningún satélite
Sin anillos
Satélites
0
0
1
2
63
33
27
13
Periodo Órbita
de
Rotación
58,6 dias
87,97
dias
-243 dias
224,7
dias
23,93
365,2
horas 56 dias
24,62
686,9
horas
8 dias
9,84
11,86
horas
años
10,23
29,46
horas
años
17,9
84,01
horas
años
16,11
164,8
horas
años
Inclinación
del eje
0,00 º
177,36 º
23,45 º
25,19 º
3,13 º
25,33 º
97,86 º
28,31 º
Planetas exteriores
Son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno
Son planetas grandes y gaseosos (gas y
hielo)
Con densidad baja
Rotación rápida
Con mayor abultamiento ecuatorial
Muchos satélites
Con anillos (solo visible el de Saturno)
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El cinturón de asteroides: Los asteroides son cuerpos rocosos o metálicos, la mayoría
se encuentran entre Marte y Júpiter formando el llamado cinturón de asteroides. Entre las
órbitas de Marte y Júpiter orbitan más de 18.000 asteroides. Algunos asteroides tienen incluso
satélites que orbitan a su alrededor. Estos asteroides no llegaron a agregarse durante los comienzos del
Sistema Solar para formar un planeta, posiblemente debido a la enorme fuerza gravitatoria del cercano Júpiter.
El asteroide más grande se llama Ceres.
El impacto de asteroides en la superficie de planetas y satélites produce cráteres. En la
Tierra impactó uno hace 65 millones de años que se piensa que fue responsable de la
extinción los dinosaurios.
Cometas: Parecen manchas de luz, a menudo borrosas, que van dejando un rastro o
cabellera. Un cometa consta de un núcleo, de hielo y roca, rodeado de una atmósfera nebulosa
llamada cabellera. Cuando los cometas se acercan al Sol y se calientan, los gases se evaporan,
desprenden partículas sólidas y forman la cabellera. Cuando se vuelven a alejar, se enfrían, los
gases se hielan y la cola desaparece. En cada pasada pierden materia. Finalmente, sólo queda
el núcleo rocoso. Se cree que hay asteroides que son nucleos pelados de cometas.
En general, la órbita de los cometas es mucho más alargada que la de los planetas. Los
hay que no superan nunca la órbita de Júpiter y otros que se alejan mucho, hasta que
abandonan el Sistema Solar y ya no vuelven.
La nube de Oort: es un hipotético conjunto de pequeños cuerpos astronómicos, sobre todo asteroides y
cometas, situados más allá de Plutón en el extremo del sistema Solar. Los núcleos de los cometas de largo
periodo (los que tardan mucho tiempo en volver a aparecer) proceden de esta nube esférica que rodea el Sistema
solar mas allá de la órbita de Plutón.
Ejercicio: Busca información sobre aplicaciones de la exploración espacial en la
sociedad (todos los aspectos como aplicaciones en medicina, seguridad, información,
materiales…)
Formación del Sistema Solar y la Tierra
El Sistema Solar comenzó con la llamada nebulosa solar, una gran nube de polvo y
gases que giraba sobre sí misma y que, por acción de la gravedad comenzó a colapsarse. El
centro de la nube se fue contrayendo y la temperatura fue en aumento hasta que se inicio la
fusión nuclear originando nuestra estrella: el Sol. El entorno de gas y polvo alrededor del Sol
había adquirido forma de disco aplanado debido a la fuerza centrífuga del giro. Los planetas
se formaron a partir del disco por acreción gravitatoria, las partículas unidas por gravedad
atraían a más partículas, generándose un proceso en cadena hasta formar los planetas. Como
el Sol se quedó con casi toda la masa de la nube de gas y polvo, ningún planeta tuvo
suficiente masa para producir fusión y formar otra estrella.
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Así se formo la Tierra hace unos 4.500 millones de años (la Luna parece haberse
formado por un fragmento desprendido de la Tierra al colisionar un meteorito), inicialmente
estaba extremadamente caliente y en estado fundido, al estar líquida los materiales más
densos como el hierro se hundieron y los menos densos permanecieron en la superficie, dando
lugar a una diferenciación en capas de densidad creciente (núcleo, manto y corteza). El núcleo
contiene gran proporción de hierro (muy denso) que gira provocándo el campo magnético
terrestre, el manto contiene abundantes silicatos (densidad intermedia) y la corteza materiales
más ligeros.
Con el tiempo la corteza se enfrió y se volvió sólida. En las partes mas bajas se
acumuló el agua mientras que, por encima de la corteza terrestre, se formaba una capa de
gases, la atmósfera. Actualmente, aunque el manto está en estado sólido, sus altísimas
temperaturas lo hacen plástico y le permiten fluir. Sus lentos movimientos convectivos del
orden de varios centímetros al año producen el desplazamiento de la parte superficial del
planeta sólida y rígida, llamada litosfera formada por la corteza y una pequeña parte del
manto superior. El movimiento de la litosfera es responsable de la deriva de los continentes,
la formación de montañas, los terremotos y volcanes…todo esto se estudia en la tectónica de
placas.
Tectónica de placas y sus consecuencias
La litosfera se encuentra dividida en grandes fragmentos llamados placas litosféricas.
Las más importantes son 7 la placa pacífica, la norteamericana, suramericana, euroasiática,
africana, antártica e indoaustraliana:
Las zonas de contacto entre 2 placas se llama bordes de placa o límites de placa.
Todas estas placas se están desplazando varios
centímetros al año, debido al movimiento convectivo
situado debajo de las placas en el interior del manto.
En los bordes de placa se producen movimientos
(chocando, separándose o rozándose) estos movimientos
darán lugar a la deriva de los continentes (que se unan o
se separen los continentes a lo largo del tiempo) y son
también responsables de la formación de terremotos y
volcanes.
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Si nos fijamos en un mapa de las placas tectónicas y otro mapa de los lugares con
terremotos y de los lugares con volcanes activos, se observan que los volcanes y terremotos
coincieden con los bordes de las placas. Esto es lógico, ya que al separarse dos placas
tectónicas (zona llamada borde divergente) deja una depresión en el centro donde puede salir
magma y originar un volcán, a su vez el movimiento de separación puede estirar la roca
produciendo su rotura lo que hará vibrar el terreno provocando un terremoto, si las placas
chocan (borde convergente) las roturas de rocas serán más intensas y por tanto habrán más
terremotos y la presión y fricción del choque puede calentar las rocas y fundirlas formando
volcanes, si las placas rozan (borde pasivo) también tenemos fricción, calor y rotura de rocas.
Otras consecuencias de la tectónica de placas son la formación de océanos al separar
dos continentes o la formación de montañas ya que al chocar 2 placas una se hunde (la más
densa) y la otra se eleva (la menos densa) formando montañas, si el choque sucede en un
océano la elevación de la placa puede originar montañas submarinas o islas.
En la imagen de la izquierda una placa oceánica choca contra el continente
provocando cadenas montañosas, el mejor ejemplo sería en América del Sur la formación de
los Andes.
En la imagen central el choque se produce en el océano formando islas, un buen
ejemplo sería Japón o las islas de Indonesia.
En la imagen derecha chocan dos placas continentales dando grandes montañas, el
mejor ejemplo sería el choque de la placa indoaustralina (India) con la placa euroasiática
(China) originando el Himalaya.
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Ejercicio: Nombra todas las cosas que pueden suceder al chocar dos placas tectónicas ¿y al
separarse dos placas tectónicas?
Pruebas de la deriva de los continentes
A principio del siglo XX un científico alemán llamado Alfred Wegener se sorprendía
por la manera en que parecen encajar las costas sudamericanas y africanas, por las
coincidencias en los fósiles de ambos lugares y por otras similitudes de tipo geológico. Todo
esto le llevó a elaborar en 1912 su teoría de la Deriva Continental en la que proponía que
ambos continentes se estaban separando. Tres años después también propuso que todos los
continentes se habían formado a partir de un único supercontinente primitivo al que llamó
Pangea, que se fue fracturando dando los continentes actuales. Pese al rechazo inicial de sus
ideas, las evidencias científicas demostraron que los continentes se mueven. Dichas pruebas
son:
- Pruebas paleontológicas. Se hallaron fósiles de un mismo helecho en Sudamerica,
Sudafrica Antártida, India y Australia (todos del hemisferio sur). Así como fósiles
de un mismo reptil en Sudáfrica, India y Australia , lo que indican que estas zonas
estaban juntas en el pasado.
-
Pruebas geográficas: Las costas africana y sudamericana tienen forma
complementaria, como dos piezas de un puzle.
-
Pruebas geológicas: Algunas cadenas montañosas y algunos tipos de rocas del
continente americano continúan en continentes africano y europeo, separados hoy
por el Atlántico.
-
Pruebas paleomagnéticas: Cuando se enfría la lava de un volcán, los minerales
metálicos de estas rocas volcánicas se quedan orientados hacia los polos
magnéticos. La coincidencia en los trazados magnéticos de las rocas antiguas
demuestran que los continentes estaban muy juntos.
-
Pruebas paleoclimáticas: Lugares de diversos continentes sufrieron un mismo
fenómeno climatológico (por ejemplo una glaciación) en la misma época.
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