GUÍA: LA TIERRA EN EL UNIVERSO Nivel: 7°

GUÍA: LA TIERRA EN EL UNIVERSO
Nivel: 7°
La Tierra se encuentra en el Sistema Solar, y este a su vez está en una galaxia llamada Vía
Láctea. De los planetas que forman parte del Sistema Solar, hasta ahora se sabe que el
nuestro es el único que presenta condiciones aptas para la vida. Una de estas condiciones es
la presencia de agua, compuesto clave en el surgimiento de la vida en la Tierra y en su
mantención. El astrónomo Edwin Hubble (1889-1953), a partir de una serie de
observaciones, planteó una teoría según la cual las galaxias presentes en el Universo se
están distanciando entre sí. Según Hubble, el alejamiento de las galaxias entre sí es una
evidencia de que el Universo se encuentra en expansión.
El Universo corresponde a toda la materia, energía y espacio existentes. Desde tiempos
prehistóricos el ser humano ha contemplado el cielo, planteándose un sinnúmero de
interrogantes. Incluso, ha utilizado las estrellas como sistema de referencia.
Con el paso del tiempo, muchas de las civilizaciones antiguas comenzaron a preocuparse
por el estudio del Universo, dejando de lado, en parte, las ideas mitológicas que explicaban
los fenómenos naturales y astronómicos. Para los babilonios, por ejemplo, el Universo era
una gran sala en la que el firmamento correspondía al techo, y la Tierra, al piso. Ideas
similares tuvieron los egipcios, pero ubicaban a Egipto en el centro del piso y cuatro
columnas sostenían el techo, cuyas “lámparas” eran las estrellas.
Posteriormente, muchos filósofos y astrónomos postularon teorías más elaboradas acerca de
la estructura del Universo y la ubicación de la Tierra en él. Estos modelos se conocen como
teoría geocéntrica y heliocéntrica.
Con el paso de los años y la evolución del pensamiento del ser humano, se fueron creando
nuevas tecnologías que permitieron investigar y dar respuesta a las interrogantes acerca del
Universo. Es así como nació la astronomía, ciencia que se ocupa del estudio de las
estructuras cósmicas o cuerpos celestes (estrellas,
planetas y satélites naturales, entre otros), sus
movimientos, los fenómenos ligados a ellos, su
registro y su origen. Al comienzo, esta ciencia se
basaba solo en la percepción visual. Uno de los
inventos que amplió la capacidad de observación
del Universo fue el telescopio, instrumento creado
por Hans Lippershey en 1608 y utilizado por
Galileo Galilei en 1609, quien gracias a su uso
observó por primera vez cuatro satélites naturales
de Júpiter. Actualmente, y gracias a la evolución de los telescopios, se dispone de
tecnologías mucho más avanzadas, como los radiotelescopios, las sondas espaciales, los
satélites artificiales y los transbordadores espaciales, entre otros, lo que ha permitido
obtener mayor información del Universo (su origen, detección de planetas, investigación de
agujeros negros, estudiar nuestro Sol, etc.).
COMPONENTES DEL UNIVERSO?
Las principales estructuras cósmicas, cuyas características se conocen gracias a la
astronomía y a los instrumentos que han permitido su estudio, son las siguientes:
1.-Estrellas: Son masas de plasma, compuestas principalmente por hidrógeno y helio. En
su interior continuamente se producen reacciones que liberan gran cantidad de energía, la
que emiten al exterior en forma de luz y calor. La mayoría de las estrellas las vemos
durante la noche como puntos luminosos parpadeantes, debido a que se encuentran a
enormes distancias de nuestro planeta. Una excepción es el Sol, al que vemos durante el
día.
Las principales propiedades de las estrellas son:
Brillo: es la cantidad de luz que recibimos desde la Tierra. Esta característica depende de la
luminosidad y de la distancia a la que se encuentra la estrella de nuestro planeta.
Color: esta característica se relaciona, principalmente, con la temperatura de la estrella, la
que puede oscilar entre los 25.000 y los 3.500 ºC. En orden descendente de temperatura, las
estrellas pueden ser azules, blancas, amarillas, anaranjadas y rojas. Nuestro Sol es una
estrella amarilla.
Tamaño: según esta característica, y en comparación con el tamaño del Sol
(diámetro = 1.390.000 km, aproximadamente), las estrellas se clasifican en:
1.-Supergigantes
2.-Gigantes
3.-Medianas
4.-Enanas
Tamaño (en relación al diámetro del Sol)
130 a 400 veces mayor
16 a 60 veces mayor
Prácticamente el mismo
Menor
2.-Nebulosas: Son gigantescas agrupaciones de polvo y gas, que no emiten luz propia. Las
nebulosas absorben y reflejan la luz emitida por las estrellas que se encuentran próximas a
ellas. Algunas nebulosas se formaron por la explosión de estrellas brillantes, llamadas
novas, y otras corresponden a restos del material que dio origen a las estrellas.
3.-Galaxias: Son enormes agrupaciones de estrellas, polvo, gases, agujeros negros,
nebulosas, planetas, asteroides, cometas, etc. que se encuentran agrupados por la fuerza
gravitacional.
En 1926, el norteamericano Edwin Hubble, basándose en la forma y composición de las
galaxias, las clasificó en tres tipos:
a) Galaxias elípticas: son aquellas que no poseen brazos y tienen formas globulares
alargadas.
b) Galaxias espirales: son como discos achatados con brazos de tamaño variable. La Vía
Lactea es un ejemplo.
c) Galaxias irregulares: son las que no tienen una estructura ni una simetría bien
definidas.
La teoría de Hubble, plantea que las galaxias se van distanciando unas de otras, lo que
apoya la concepción actual del Universo, es decir, que este se encuentra expandiéndose
en todas direcciones. Según Hubble, mientras más lejana está una galaxia de la Tierra,
vemos que esta se aleja con mayor velocidad. Esta relación se conoce como ley de Hubble,
que establece que las galaxias se alejan de nuestro planeta con una velocidad proporcional a
la distancia a la que se encuentran de él.
4.-Planetas: Son cuerpos celestes que no emiten luz propia y giran alrededor de una estrella
en un movimiento que se denomina traslación. Mientras más alejado se encuentra un
planeta de la estrella, más tiempo demora en dar una vuelta completa a su alrededor.
5.-Satélites naturales: Son cuerpos celestes que no emiten luz propia. Los satélites
naturales giran alrededor de un planeta de mayor masa, acompañándolo en su movimiento
de traslación.
6.-Cometas: Son pequeños astros rocosos que describen órbitas elípticas, muy alargadas,
alrededor de una estrella. Generalmente, están formados por un núcleo central, en torno al
cual hay una esfera gaseosa que corresponde a la cabellera o corona, y una larga
prolongación de esta, denominada cola. Diversos estudios científicos han demostrado que
el núcleo de los cometas está formado por una mezcla de metano, hielo y amoníaco, la que
se evapora cuando el cometa se acerca a la estrella, formando la cola de este. Así, mientras
más cerca esté el cometa de la estrella, más larga será su cola. El tiempo que demoran los
cometas en dar una vuelta alrededor de una estrella se denomina período, el que puede
oscilar entre unos pocos y hasta miles de años.
7.-Asteroides: Son astros rocosos, más pequeños que los planetas, que también giran
alrededor de una estrella. Presentan diversas formas; algunos son esféricos y otros son
irregulares.
8.-Meteoritos: Son fragmentos de materia sólida, mucho más pequeños que los asteroides,
y también giran alrededor de una estrella. Por efecto de la atracción gravitatoria de los
planetas, pueden caer sobre su superficie. En el caso de los que caen en la Tierra, al
atravesar la atmósfera muchos se desintegran originando el fenómeno que nosotros
llamamos estrellas fugaces.
LA VÍA LÁCTEA
La Vía Láctea recibe ese nombre, porque se asemeja a una mancha luminosa de aspecto
lechoso. Está formada por alrededor de 100.000 millones de estrellas, una de las cuales es
el Sol. Tras una serie de estudios con telescopios ópticos y radiotelescopios, se determinó
que la Vía Láctea es de tipo espiral. En su centro se agrupa la mayoría de las estrellas,
formando un núcleo casi esférico, a partir del cual emergen brazos conformados por
estrellas. Nuestro Sistema Solar se encuentra en uno de estos brazos, denominado Brazo de
Orión, cerca de la zona exterior de la galaxia.
El Sistema Solar
Nuestro Sistema Solar corresponde a un conjunto de cuerpos celestes que se extienden, en
todas direcciones, hasta unos seis mil millones de kilómetros desde el Sol. Está formado
por una estrella, ocho planetas conocidos, planetas enanos, satélites naturales, asteroides,
cometas y meteoritos; además de gas y polvo cósmico en grandes cantidades.
La teoría más aceptada en la actualidad sobre el origen del Sistema Solar, postula que el Sol
y los planetas se formaron al mismo tiempo, a partir de una única nube de gas y polvo. A
esta explicación se le conoce como hipótesis nebular, y se basa en las ideas del filósofo
alemán Immanuel Kant, y de Laplace.
El Sol
Es una estrella constituida por plasma. La energía que produce el Sol es enorme, y es la
fuente de luz y calor para nuestro planeta.
El Sol se formó hace 4.650 millones de años y tiene combustible para 5.500 millones más.
Después, comenzará a hacerse más y más grande, hasta convertirse en una gigante roja.
Finalmente, se hundirá por su propio peso y se convertirá en una enana blanca, que puede
tardar un billón de años en enfriarse. Se formó a partir de nubes de gas y polvo que
contenían residuos de generaciones anteriores de estrellas. Gracias a la metalicidad de
dicho gas, de su disco circumestelar surgieron, más tarde, los planetas, asteroides y cometas
del Sistema Solar. En el interior del Sol se producen reacciones de fusión en las que los
átomos de hidrógeno se transforman en helio, produciéndose la energía que irradia.
Actualmente, el Sol se encuentra en plena secuencia principal, fase en la que seguirá unos
5000 millones de años más quemando hidrógeno de manera estable.
El sol contiene más del 99% de la materia constituyente del Sistema Solar, ejerciendo una
fuerte atracción gravitatoria sobre los planetas, la que los hace girar a su alrededor.
Durante varios siglos, el Sol fue considerado un astro inmóvil. Sin embargo, gracias a los
avances tecnológicos que han permitido su estudio, actualmente sabemos que presenta
movimientos de rotación (rota sobre sí mismo) y de traslación (se mueve alrededor del
centro de la galaxia). En la Tierra, la energía radiada por el Sol es aprovechada por los seres
fotosintéticos, que constituyen la base de la cadena trófica, siendo así la principal fuente de
energía de la vida. También aporta la energía que mantiene en funcionamiento los procesos
climáticos.
Planetas del Sistema Solar
El Sistema Solar está constituido por ocho planetas conocidos que, desde el más cercano al
más lejano al Sol, son: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Según su tamaño y composición, se clasifican en planetas interiores y planetas exteriores.
Planetas interiores: Son pequeños y rocosos. Los planetas interiores son:
Mercurio: Es el planeta más pequeño y el que se encuentra más cerca del Sol. No posee
atmósfera y tampoco satélites. Su superficie presenta numerosos cráteres, producto del
impacto de meteoritos.
Venus: Posee una atmósfera ácida, compuesta por dióxido de carbono y dióxido de azufre.
Presenta ríos de lava que atraviesan extensas llanuras, la cual proviene de los numerosos
volcanes que presenta. En su superficie también hay cráteres producidos por el choque de
grandes meteoritos. Su presión atmosférica es 90 veces superior a la terrestre; es por tanto
la mayor presión atmosférica de todos los planetas rocosos. A pesar de no estar más cerca
del Sol que Mercurio, Venus posee la atmósfera más caliente, pues ésta atrapa mucho más
calor del Sol, debido a que está compuesta principalmente por gases de invernadero, como
el dióxido de carbono. Este planeta además posee el día más largo del sistema solar: 243
días terrestres, y su movimiento es dextrógiro, es decir, gira en el sentido de las manecillas
del reloj, contrario al movimiento de los otros planetas. Por ello, en un día venusiano el sol
sale por el oeste y se oculta por el este. Igual que Mercurio, no posee satélites.
Tierra: Posee una atmósfera rica en oxígeno, gas fundamental para la sobrevivencia de la
mayoría de los seres vivos que lo habitan. Se le llama el “planeta azul”, debido a su color, y
las fotos captadas desde el espacio lo demuestran. Los responsables de estas tonalidades
son los océanos y los gases de la atmósfera. De los planetas conocidos, se sabe que la
Tierra es el único que posee las condiciones óptimas para el desarrollo y mantenimiento de
la vida.
Marte: Presenta una tenue atmósfera, compuesta principalmente de dióxido de carbono, y
pequeños casquetes de hielo en sus polos. La atmósfera es lo bastante densa como para
albergar vientos muy fuertes y grandes tormentas de polvo que, en ocasiones, pueden
abarcar el planeta entero durante meses. Este viento es el responsable de la existencia de
dunas de arena en los desiertos marcianos. Recientes estudios suponen que en este planeta
existió agua líquida.
Planetas exteriores: Son de mayor tamaño que los planetas interiores, y están formados
por gas. Los planetas exteriores son:
Júpiter: Es un planeta gaseoso y el más grande del Sistema Solar. Presenta una atmósfera
en bandas, compuesta por hidrógeno, helio, amoníaco y metano, entre otras sustancias.
Presenta tenues anillos a su alrededor, los que están formados por partículas de polvo que
son lanzadas al espacio cuando los meteoritos chocan con sus satélites naturales. Júpiter
también posee la velocidad de rotación más rápida de los planetas del Sistema Solar: gira
en poco menos de 10 horas sobre su eje.
Los principales satélites de Júpiter fueron descubiertos por Galileo Galilei el 7 de enero de
1610, razón por la que se los llama en ocasiones satélites galileanos. Ío, el más interior, es
un mundo volcánico con una superficie en constante renovación y calentado por efectos de
marea provocados por Júpiter y Europa. Europa, el siguiente satélite, es un mundo helado
bajo el cual se especula la presencia de océanos líquidos de agua e incluso la presencia de
vida. Ganímedes, con un diámetro de 5268 km, es el satélite más grande de todo el sistema
solar. Está compuesto por un núcleo de hierro cubierto por un manto rocoso y de hielo.
Calisto se caracteriza por ser el cuerpo que presenta mayor cantidad de cráteres producidos
por impactos en todo el sistema solar. Además de los mencionados satélites galileanos, las
distintas sondas espaciales enviadas a Júpiter y observaciones desde la Tierra han ampliado
el número total de satélites de Júpiter hasta 63.
Saturno: Este planeta gaseoso es el segundo más grande del Sistema Solar, y se caracteriza
por los anillos que lo rodean. Posee una atmósfera compuesta de hidrógeno, helio y metano.
Saturno tiene 60 satélites, el mayor de los cuales, Titán es el único satélite del Sistema
Solar con una atmósfera importante.
Urano: Es un planeta gaseoso. Su atmósfera está compuesta de helio, hidrógeno, metano y
otros hidrocarburos. El metano absorbe la luz roja, haciendo que Urano se vea de tonos
verdes y azules. Posee la atmósfera planetaria más fría del Sistema Solar, con una
temperatura mínima de 49 K (-224 °C). Asimismo, tiene una estructura de nubes muy
compleja, acomodada por niveles, donde se cree que las nubes más bajas están compuestas
de agua y las más altas de metano. En contraste, el interior de Urano se encuentra
compuesto principalmente de hielo y roca. Como los otros planetas gigantes, Urano tiene
un sistema de anillos y numerosos satélites. Urano tiene 27 satélites naturales conocidos.
Los cinco satélites principales son Miranda, Ariel, Umbriel, Titania y Oberón.
Neptuno: Es el planeta más distante del Sol. Su atmósfera, que está compuesta de metano,
amoníaco, hidrógeno y helio. Neptuno también está rodeado por tenues anillos. Neptuno es
un planeta azulado muy similar a Urano, es ligeramente más pequeño que éste, pero más
denso. Al orbitar tan lejos del sol, Neptuno recibe muy poco calor. Su temperatura en la
superficie es de -218 °C (55 K). En la actualidad, se conocen trece lunas de Neptuno. La
mayor de ellas es Tritón, que posee más del 99,5% de la masa en órbita alrededor de
Neptuno en sus 2.700 km de diámetro. Se destaca, no sólo por su gran tamaño, sino
también por poseer una órbita retrógrada, algo excepcional dentro de los grandes satélites.
En su superficie se han encontrado géiseres de nitrógeno. Posee forma esférica, mientras
los demás satélites de Neptuno tienen una forma irregular.
Satélites naturales en el Sistema Solar
Los planetas del Sistema Solar presentan un número variable de satélites naturales; también
hay algunos que carecen de ellos, como muestra la tabla.
La Luna: nuestro satélite natural
Gira alrededor de la Tierra, es su único satélite natural. Al igual que todos los satélites
naturales, es un astro opaco. La Luna refleja la luz proveniente del Sol. Sin embargo, esta
iluminación no es siempre la misma, lo que se debe al movimiento de traslación de la Luna
alrededor de nuestro planeta. Las fases de la luna corresponden a las diferentes
iluminaciones que presenta nuestro satélite natural durante un mes, aproximadamente, y
son: luna nueva, cuarto creciente, luna llena y cuarto menguante.
Tabla: Satélites naturales del Sistema Solar.
Planeta Cantidad de satélites naturales
Mercurio 0
Venus
0
Tierra
1
Marte
2
Júpiter
63 conocidos
Saturno
60 conocidos
Urano
27 conocidos
Neptuno
13 conocidos
DISTANCIAS EN EL UNIVERSO
En la vida diaria, tenemos una idea aproximada del tamaño y distancia a la que se
encuentran los objetos que nos rodean. Por ejemplo, podemos estimar si un objeto mide
centímetros, metros o kilómetros. Pero ¿cómo podemos determinar a qué distancia se
encuentra el Sol de la Tierra? o ¿qué distancia nos separa de la Luna? Para medir distancias
en el Universo, los científicos han establecido otras unidades de medida, como el año luz y
la unidad astronómica, entre otras.
El año luz
Corresponde a la distancia que recorre la luz en un año, a una velocidad de 300.000 km/s.
Para obtener el valor de un año luz en kilómetros, primero, se calcula la cantidad total de
segundos que hay en un año: 365x24x3600= 31.536.000 segundos en un año. Por lo tanto,
1 año luz = 31.536.000 s x 300.000 km/s = 9.460.800.000.000 km.
La unidad astronómica (UA)
Esta unidad de medida corresponde a la distancia media que describe la Tierra en su
movimiento de traslación en torno al Sol, es decir, a la distancia que existe entre estas dos
estructuras cósmicas. Su valor aproximado es de 149.600.000 km. La unidad astronómica
se utiliza, principalmente, para señalar distancias entre los componentes del Sistema Solar.
Notación científica
Para expresar de manera abreviada valores muy grandes, se utiliza la notación científica. La
notación científica expresa un valor, muy grande o muy pequeño, como el producto de un
número entre 1 y 10, multiplicado por una potencia de base 10. Por ejemplo:
Dato numérico
Expresado en notación científica
Velocidad de la luz = 300.000 km/s
3 x 105 km/s
Distancia Mercurio al Sol = 54.000.000 km 5,4 x 107 km
Un año luz = 9.460.800.000.000 km
9,46 x 1012 km
ACTIVIDAD
A) Formar grupos de 4 alumnos como máximo
B) Contestar en hoja ordenada, sin borrones y con una sola letra.
I) Conteste las siguientes preguntas
1.-Describe las siguientes estructuras cósmicas: cometa, asteroide, satélite natural, nebulosa
y galaxia.
2.-Indique 3 diferencias entre los llamados planetas interiores y los planetas exteriores.
3.-Indique tres diferencias entre Venus y la Tierra.
4.-Indique tres características que sean comunes a los llamados planetas exteriores
5.- Explica cómo se determinan las distancias a las que se encuentran los astros.
6.- ¿Qué es un año luz?, ¿y una unidad astronómica?
II) Selección Múltiple
1. “La Tierra es el centro del Universo”. ¿A qué teoría corresponde este enunciado?
A. Big Bang.
B. Geocéntrica.
C. Heliocéntrica.
D. Ley de Hubble.
2. ¿Cuál de los siguientes científicos formuló la teoría heliocéntrica?
A. Edwin Hubble.
B. George Gamow.
C. Claudio Ptolomeo.
D. Nicolás Copérnico.
3. ¿Qué es una nebulosa?
A. Una acumulación de estrellas, gas y polvo interestelar.
B. Un grupo de estrellas en un período tardío de evolución.
C. Una estructura compuesta de gas y polvo interestelar, que no emite luz.
D. Es una masa de gases, como el hidrógeno y el helio, que emite luz propia.
4. ¿Cuál de las siguientes es una característica de las galaxias espirales?
A. Su forma es globular y alargada.
B. Tienen forma de un disco achatado.
C. No tienen estructura ni simetría bien definidas.
D. Poseen pocas estrellas jóvenes y gran cantidad de estrellas viejas.
5. ¿Cuál de las siguientes no es una característica de la Vía Láctea?
A. En su centro se encuentra el Sistema Solar.
B. Posee unos 100.000 millones de estrellas.
C. Una de sus estrellas es el Sol.
D. Es grande y de tipo espiral.
6. ¿Cuál de las siguientes características presenta el Sol?
A. Posee una atmósfera rica en oxígeno.
B. Presenta temperaturas muy altas.
C. Es un astro inmóvil.
D. Está compuesto principalmente por hidrógeno y helio.
7. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
A. La Vía Láctea es una galaxia elíptica.
B. Los meteoritos giran alrededor de una estrella.
C. Los planetas son astros que emiten luz propia.
D. Actualmente, el Sistema Solar presenta nueve planetas.
8. ¿Cuáles de los siguientes planetas son interiores?
A. Marte y Urano.
B. Venus y Marte.
C. Venus y Saturno.
D. Mercurio y Urano.
III) Completa la siguiente Tabla
Unidad de medida
Descripción
Medida en km
astronómica
Año luz
Unidad astronómica
IV) Responde las siguientes preguntas
1.-¿Qué postula la ley de Hubble?
2.-¿Cómo se explica el origen del sistema solar?
3. ¿Cómo se miden las distancias astronómicas en el Universo? Explica.