Fichero

Desvelando el
Universo
Del microcosmos al
macrocosmos
Actividad complementaria:
VISITA AL OBSERVATORIO ASTRONÓMICO UCM
Jueves 21:00-22:30. Facultad de CC Físicas UCM
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Tema 0: Introducción
PROGRAMA
Curso 2012/13
Tema 1: La visión del mundo previa al siglo XX
Tema 2: La Teoría de la Relatividad
Tema 3: La Mecánica Cuántica
Tema 4: Átomos, moléculas y biomoléculas
Tema 5: Física nuclear
Tema 6: Física de partículas
Actividad Complementaria: “El mundo de las partículas y los aceleradores”
Tema 7: Historia de la Astronomía y Astronomía básica
Tema 8: Los instrumentos del astrónomo
Tema 9: El trabajo del astrónomo profesional
Tema 11: Las estrellas
Tema 10: El Sistema Solar
Tema 12: El medio interestelar y la Vía Láctea
Actividad Complementaria: “Visita al Observatorio UCM”
Tema 13: Las galaxias
Tema 14: Cosmología observacional
El Sistema Solar
•  El Sol
•  Ocho planetas
•  Planetas enanos
•  176 satélites (Abril 2013)
•  Cometas y asteroides
•  Medio interplanetario
El Sistema Solar
• 
• 
• 
• 
Hay ocho planetas en nuestro Sistema Solar
Mercurio está a 58,000,000-km del Sol
Plutón (planeta enano) está a 4,498,000,000-km del Sol
¡Estos números tan grandes son muy incómodos!
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La Unidad Astronómica (UA)
•  Usaremos las UA para medir
distancias en el Sistema Solar.
•  La Tierra está (en promedio) a
unos 150,000,000-km de
nuestro Sol.
•  Definimos esta distancia como
1 UA.
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Distancias planetarias
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Mercurio
Venus
Tierra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
Plutón
0.4 UA
0.7 UA
1.0 UA
1.5 UA
5.0 UA
10.0 UA
19.0 UA
30.0 UA
39.0 UA
•  La velocidad de la luz en el
espacio es de
300,000-km/s.
•  La luz tarda unos 8 minutos en
viajar desde 1 UA desde el Sol
hasta llegar a nosotros.
•  Cuanto tarda la luz desde Plutón?
•  39 x 8 = 312 minutos, o 5.2 horas!
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Masa en el Sistema Solar
•  Casi toda la masa está en el Sol
•  Reparto de masas:
–  Sol
99.80%
–  Júpiter 0.10%
–  Cometas 0.05%
–  Resto de planetas 0.04%
–  Total Sol + Planetas +
Cometas = 99.99%
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El Sol como estrella
•  Es una estrella de tamaño medio (enana amarilla). Su diámetro es
de !1.4 millones km
•  Para cubrir el diámetro solar se necesitarían:
–  10 Júpiters ó
–  109 Tierras
•  Proporciona luz y calor, haciendo posible la vida en nuestro planeta
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Composición
•  El Sol se compone
principalmente de hidrógeno y
helio.
•  90 % hidrógeno
•  9 % helio
•  Pequeñas cantidades de
elementos hasta el hierro.
•  La composición química del
Sol cambia según convierte
hidrógeno en helio.
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Fusión
•  Proceso de combinar núcleos
de átomos pequeños para
crear átomos mayores.
•  Este proceso genera enormes
cantidades de energía.
•  La energía proviene de una
pequeña parte de masa que se
convierte según E=mc2.
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Estructura
del Sol
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Manchas solares
•  Pequeñas áreas oscuras de la superficie.
•  Zonas un poco más frías que las circundantes.
•  Creadas por el campo magnético solar.
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Erupciones solares
•  Explosiones enormes en la
superficie solar.
•  Emisiones de partículas y
energía al espacio.
•  Provocan interferencias y
daños a los satélites
artificiales.
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Prominencias
•  Emisiones de gas ionizado que siguen al campo magnético.
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Actividad de las manchas
•  El número de manchas solares cambia de manera regular, alcanzando
un máximo cada 11.2 años.
•  Este fenómeno coincide con el cambio del campo magnético solar
cada 11.2 años.
•  Podría ser responsible de cambios climáticos a corto plazo en la Tierra
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Pequeña edad del hielo
•  Período de 60 años en el
siglo XVII sin manchas
solares.
•  Origen desconocido.
•  El clima en el Hemisferio
Norte fue más frio de lo
normal.
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Zonas planetarias
•  Primera Zona: Contiene
los planetas rocosos de
tipo terrestre. De Mercurio
a Marte.
•  Cinturón de asteroides.
•  Segunda zona: Contiene
los planetas gigantes tipo
Júpiter. De Júpiter a
Neptuno.
•  Tercera zona: Desde
Neptuno hasta las 50 UA.
Incluye Plutón y los
“enanos helados” del
cinturón de Kuiper.
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Los planetas internos
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Mercurio
•  Nombre romano del dios
griego mensajero.
•  Portaba sandalias aladas que
le permitían volar.
•  Apropiado a este planeta, pues
es el que se mueve a mayor
velocidad.
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MERCURIO
•  Órbita
–  Muy excéntrica
–  Perihelio 46 millones km
–  Afelio 70 millones km
•  El más cercano al Sol
•  El de movimiento aparente más rápido
•  El octavo mayor
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Datos sobre Mercurio
•  Distancia al Sol: 0.4 UA
•  1/3 del tamaño de la Tierra.
•  Cambios muy fuertes de
temperatura: 427°C durante el
día, -173°C durante la noche.
•  Rotación muy lenta: dos años
suponen tres días.
•  Sin atmósfera.
•  Superficie similar a la Luna,
con cráteres y explanadas
suaves. NASA MESSENGER
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VENUS
•  Diosa romana del amor y la belleza (Afrodita).
•  Segundo en distancia al Sol
•  El sexto mayor
•  El más brillante en el cielo
•  Planeta interior:
–  Muestra fases cuando se
observa desde la Tierra
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El lucero del alba
•  Superficie muy reflectante
•  El astro más brillante del cielo
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Efecto invernadero
•  La atmósfera de Venus es
rica en CO2
•  Demasiado caliente para
tener agua líquida, el vapor
contribuye.
•  El agua líquida y la vida
almacenan CO2 (plantas,
conchas)
•  Las rocas calientes liberan
mas CO2
•  Efecto invernadero se
retroalimenta
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Superficie de Venus
•  Estudiada mediante radar.
•  Rocas, montañas, cráteres, plataformas con
forma de cúpula.
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Misiones a Venus
•  Una veintena de sondas.
•  Aterrizajes de corta duración.
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La Tierra
•  Tercera desde el Sol
•  Luna con 16% de la masa
•  Rotación de 24 horas
•  Traslación de 365.35 días
•  Distancia: 1 UA
•  Atmósfera: 78% Nitrógeno
21% Oxígeno
•  Gran cantidad de agua líquida
presión y temperatura moderadas
•  Repleto de vida
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Dónde estamos?
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MARTE
•  Nombre latino del griego Ares,
dios de la guerra.
•  Cuarto desde el Sol
•  Hielo de CO2 en los polos
•  Planeta rojo
•  Enorme cantidad de
información en Internet
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Marte
•  Diámetro: 0.5 Tierra
•  Distancia: 1.5 AU
•  Dos lunas: Phobos y Deimos
•  Atmósfera: 96% CO2
0.01 atmósferas
•  Temperaturas -140° C a 20° C
•  Grandes cañones, volcanes
•  Antiguos rios, lagos, deltas
•  Vida?
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Volcanes y cañones
•  Superficie con muchos
accidentes geográficos
•  Monte Olimpo, el mayor volcán
del sistema solar
•  Tres veces la altura del
Everest
•  Ningún volcán parece activo
actualmente
•  Valles Marineris, 4000-km
long. (de costa a costa de los
EEUU)
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•  Valles Marineris, 4000-km long.
(de costa a costa de los EEUU)
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Paisajes
•  Lechos secos de rios y lagos.
•  Agua abundante en el pasado
remoto.
•  Vida?
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Misiones a Marte
•  Muchas, comenzando con
Vicking 1976
•  Dos orbitadores y dos rovers
•  Rover curiosity
•  Misión tripulada para 2030
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Los Gigantes gaseosos
•  Mas allá del cinturón de
asteroides
•  Elementos ligeros como:
hidrógeno, helio, carbono,
oxígeno, nitrógeno
•  Mucho mayores que la Tierra,
con 15-300 veces su masa y
4-11 veces el diámetro.
•  No tienen superficies sólidas
•  Presentan anillos y un gran
número de lunas
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Estructura
•  Su gran masa les permite retener
incluso los gases más ligeros.
•  Composición parecida a la solar
(75% H, 24% He, 1% otros).
•  Superficie mal definida. Densidad
creciente, gases en estado líquido
(campo magnético asociado).
•  Núcleos de roca, hielo, CO2 y
otros componentes.
•  Núcleos de gran tamaño
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Júpiter
•  Rey del panteón romano (griego Zeus)
•  Distancia al Sol 5 UA
•  70% masa del Sistema Solar que no es el Sol
•  330 veces el volumen de la Tierra
•  Rota en solo 10 horas. Rotación diferencial.
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Datos sobre Júpiter
•  Estrella fallida
•  Más de 60 lunas
•  Densidad 1.33g/cm3.
•  Traslación de 12 años
terrestres
•  Gravedad 2.5 veces la
terrestre
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40
Atmósfera
•  Climatología muy activa.
•  Bandas y torbellinos
de gran colorido.
•  Huracanes que duran
más de cien años.
•  Gran mancha roja.
2x la Tierra, vientos 400 km/h,
observable desde 400 Galileo
41
Lunas de Júpiter
•  Satélites galileanos:
Io, Europa, Ganimedes,Calisto
•  Europa tiene costra helada y
posibles océanos debajo
•  Io presenta varios volcanes
activos
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Shoemaker Levy 9
•  En Julio 1994, el Cometa
Shoemaker-Levy 9 choca
con Júpiter tras romperse en
numerosos pedazos.
•  Energías de varios
megatones
•  La Tierra podría sufrir uno
de estos choques
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SATURNO
•  Dios romano del tiempo
(griego cronos)#
•  Saturno: #
–  9 veces el tamaño de la Tierra#
–  Distancia 10 UA#
–  Saturn is a gas giant. #
–  Fuertes vientos (500 m/sec). #
–  Densidad menor que el agua#
–  Segundo mayor del Sistema Solar
–  Rotación de solo 10 horas
–  Traslación de 29 años
•  Anillos muy prominentes#
•  Numerosas lunas: #
–  Titan, mayor que Mercurio #
–  Mimas tiene un cráter gigante#
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Los anillos
•  Visibles con telescopio de
juguete. No son sólidos
•  Fragentos de hielo, polvo y
roca
•  Muy finos (1km grosor)
•  La sonda Cassini cruzó uno de
ellos sin sufrir daños
50
Lunas
•  Más de 40, con 15 de gran tamaño.
51
Titán
•  Atmósfera de 99% nitrógeno y
1% metano.
•  Presión 1.6 atmósferas
•  Cubierto de nubes
•  Mayor que Plutón o Mercurio
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Cassini-Huygens
•  Huygens entró en Titán el
14-I-2005.
•  Sobrevivió varias horas y
envió datos e imágenes
53
Mimas
54
Urano
•  Dios del cielo. Hijo de Gaia (la Tierra).
Cubrió a la Tierra con un escudo de
bronce (firmamento)
•  Distancia 19 UA, Diámetro de 4 tierras,
Masa 14.5 la Tierra
•  Traslación de 84 años
•  Día de 17 horas
•  Atmósfera sin detalles
•  Más de 20 lunas
•  Rotación inusual pues gira “tumbado”,
de manera que los polos apuntan al
Sol.
•  Posiblemente chocó con un objeto que
le alcanzó por el lateral.
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Lunas Urano
•  Cinco grandes y muchas
pequeñas.
•  Titania es la mayor (50%
Luna)
•  Aspectos muy diferentes
•  Ariel: la más brillantes. Muy
pocos cráteres, Grandes
valles y cañomes
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Neptuno
•  Dios romano del mar (griego
Poseidón)
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58
Datos sobre Neptuno
•  Distancia 30 UA
•  Rotación de 18 horas
•  Traslación de 165 años
•  Masa de 17 tierras
•  13 lunas
•  Diámetro de 4 tierras
•  Color verde-azulado por
atmósfera rica en metano
•  Vientos muy fuertes, tormentas y
nubes de hielo (gran mancha
oscura)
•  A veces, el más alejado del Sol
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Anillos de Neptuno
•  Muy oscuros
•  Roca y polvo
60
Tritón
•  La mayor luna del sistema solar
•  Cubierta de hielo pero con mucha
actividad: geisers…
•  Interior geológicamente activo
•  Océano subterráneo?
•  Vida?
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Plutón
•  Dios romano del infierno
(griego Hares)
•  Traslación de 248 años
•  Muy pequeño, 0.002 tierras
•  Órbita elíptica de 29 a 49 UA,
cruza la órbita de Neptuno
•  Órbita inclinada 17deg con la
eclíptica
•  Planeta enano doble (Caronte) y
dos lunas
•  Tan frío que el O y el N están
congelados. Sin atmósfera
estable
•  No visitado por ninguna sonda
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1979
1999
63
Caronte
•  Barquero que llevaba las almas al
inframundo
•  Superficie rica en hielo de agua
•  Muy grande, casi un planeta binario
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Debate sobre Plutón
• 
Es realmente un planeta?
• 
Se conocen otros “planetas
enanos” (mundos helados de la
tercera zona)
• 
En el cinturón de Kuiper debe
haber miles
• 
Julio 2005: Se descubre SEDNA,
un nuevo KBO mayor que Plutón.
Luego vinieron NIX e HIDRA.
• 
24 agosto 2006, IAU lo recalifica
como “planeta enano”
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Cometas
•  Cuerpos de hielo y polvo con
órbitas muy excéntricas
•  Bolas de “nieve sucia”
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Estructura cometaria
•  Núcleo
•  Cola: Gas y partículas de
polvo eyectadas por el cometa.
Empujadas por el viento solar.
•  Coma: Envoltorio de gases y
polvo que acompaña al núcleo
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Asteroides
•  Objetos metálicos o rocosos,
la mayor parte en el cinturón
de asteroides.
•  Sin masa para retener
atmósfera.
•  También conocidos como
planetoides o planetas
menores.
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Nubes cometarias
•  Casi todos los cometas
vienen de dos zonas:
Cinturón de Kuiper y
Nube de Oort
•  Cinturón de Kuiper cubre
desde 30 a 50 UA
•  La nube de Oort está a
100.000 UA y se formó
como residuo de la nube
original que dio lugar al
Sistema Solar.
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Cinturón de Asteroides
•  Concentración de asteroides
que forman una nube con
forma de toroide orbitando el
Sol entre Marte y Júpiter
(cercanos a Marte)
•  La mayor parte entre 2 y 4 UA
del Sol
•  Órbitas ligeramente elípticas
con períodos de entre 3 y 6
años terrestres.
Ceres, 1801
•  Se conocen 40.000 asteroides
con tamaño mayor que 1km.
Hay muchos más con tamaños
menores.
•  3.000 objetos se siguen de
manera contínua.
70
Tamaños
•  Los asteroides tienen tamaños
que varían entre cm y los
1.000 km.
•  Ceres es el mayor con 930 km.
•  16 objetos tienen tamaños
mayores que 240km
•  Algunos presentan satélites
Ida y Dactyl
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Meteoroides y meteoros
•  Pequeños fragmentos de polvo y hielo
presentes en el medio interplanetario
•  Tienen su origen en los cometas y los
asteroides
•  Son el origen de las estrellas fugaces.
Posibles lluvias de meteoros
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Meteoritos
•  Meteorito es aquel
meteoroide que llega
a impactar la
superficie terrestre
•  Aspecto de rocas
normales
•  Aspecto de negro
brillante (metálicos).
Son ricos en hierro o
niquel.
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Cráteres
•  Creados por el impacto de un
meteorito
•  La Luna conserva un gran
número
•  Meteor Crater en Arizona
ocurrió hace 500.000 años
•  Energía de 150 bombas
atómicas
•  En la Tierra se ven muy pocos
pues la erosión y otras fuerzas
(la vida) los hacen desaparecer
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Formación del Sistema Solar
•  Antiguedad de unos 4.500 millones
de años
•  Hipótesis nebular (Swedenborg,
Kant y Laplace): nube
(!20.000UA) que se condensa
para dar lugar a los diferentes
cuerpos. Captura posterior de
miembros menores
•  Hipótesis de las colisiones
cercanas
•  Teoría de la captura
•  Nebulosa protosolar: nube de gas
y polvo que da lugar a la estrella
central y a planetesimales
•  Los planetesimales dan lugar a los
protoplanetas y posteriormente a
los planetas
•  Fase de bombardeo pesado tardío
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