Colegio Cumbres Masculino 8 º C 1) El Universo
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Colegio Cumbres Masculino EL UNIVERSO 8ºC Índice I Introducción II El Universo 1) El Universo 2) Big Bang 3) Escala del Universo 4) Agujeros Negros 5) Cometas − El Cometa Halley 6) Meteoros 7) Quasares 8) Asteroides III) Galaxias 1 1) Las galaxias − Vía Láctea 2) Clasificaciones de galaxias 3) Estrellas − Supernovas IV) El Sistema solar 1) el sistema solar 2) El sol 3) Eclipses de sol 4) Los planetas 5) La luna 6) Los meteoros V) Bibliografía Introducción El espacio y los astros constituyen el universo. Las dimensiones del universo, a la cual pertenece todo cuanto existe, son tan gigantescas, que a pesar de los progresos científicos recientes, conocemos solamente una parte mínima de su impresionante grandeza. Desde los comienzos de la civilización en Mesopotamia y en Egipto se inicio la observación metódica de muchos de los astros o cuerpos del espacio. Durante muchos siglos los astrónomos conocieron únicamente los astros observables a simple vista, q son relativamente muy pocos y pensaron q todos giraban en torno a la Tierra, que para ellos era el centro del Universo, y hace 400 años Copernico invento el telescopio que permitió ver mas allá de lo comun. EL UNIVERSO Muchos científicos consideran que el universo se originó hace quince mil millones de años como resultado de una explosión colosal llamada big bang. Nadie sabe exactamente los hechos pero está claro que el universo se originó a partir de un punto denso, intensamente caliente, el universo comenzó a expandirse y, al cabo de unos minutos se formaron pequeñas partículas de materia. A lo largo de millones de años se fueron creando las primeras galaxias. Big bang La relatividad general indica que hace aproximadamente 10 ó 20 mil millones de años el universo estaba infinitamente contraído: la distancia entre dos puntos cualesquiera era cero, la densidad de la materia era 2 infinita y el volumen del universo entero era cero. De acuerdo a este cuadro el universo pasó a estar en un estado muy singular, el momento de su origen, que es llamado el "big bang" ("gran explosión"). No sólo la materia se generó a causa del big bang, sino que también se formó la estructura espacio−tiempo. El espacio fue disminuyendo a cero su volumen en el momento del big bang, y antes del big bang no había un "antes". En el primer segundo después del big bang (aproximadamente) la materia en el universo era muy caliente y densa. Las partículas elementales sumamente enérgicas, estables e inestables, estaban presentes en gran número. Sin embargo, después de ese segundo la expansión y el enfriamiento del universo actuaron tan rápidamente que la mayoría de las partículas inestables se deterioraron. Durante los siguientes 15 minutos tuvieron lugar las reacciones nucleares. La teoría indica que aproximadamente un cuarto de la masa original en el universo se convirtió en helio en ese momento. Esta porción de helio está en buen acuerdo con su abundancia observada en el universo presente. Después de 15 minutos la densidad y la temperatura de la materia habían decaído tanto que ninguna reacción nuclear extensa pudo ocurrir hasta mucho después en la evolución del universo cuando las estrellas fueron formadas. Escala del universo Vivimos en un Universo inmenso. La tierra se halla a 150 millones de Km del sol; en nuestra experiencia cotidiana, esta distancia parece enorme, pero para un astrónomo parece insignificante. Más allá del Sistema Solar, nuestro hogar en el espacio, las distancias son tan enormes que medirlas en Km. o millas resultaría completamente inadecuado. Una unidad razonable es el año−luz, es decir, la distancia recorrida por un rayo de luz en un año (9,5 millones de millones de Km.) incluso la estrella más próxima al Sol se halla a más de 4 años−luz de distancia, y los objetos más remotos que conocemos distan de nosotros miles de millones de años−luz. Al principio, los hombres creían que la tierra era plana y que se encontraba en el centro del Universo. Tolomeo calculó que la distancia al Sol era de 8 millones de Km y hasta el año 1672 no se tuvo una estimación del orden de magnitud correcta gracias a G. D. Cassini. ¿Cuál es el tamaño del Universo? Es imposible de contestar con el lenguaje corriente, puesto que el Universo podría ser finito pero ilimitado tampoco sabemos si la expansión actual del Universo continuará indefinidamente o si será seguida por un largo periodo de contracción, que acabará con otro big−bang y el inicio de un nuevo siglo Agujeros Negros Los agujeros negros son todavía más extraños que las estrellas de neutrones y parece que se forman a partir de estrellas con una masa aún mayor. Cuando una estrella se colapsa, la gravitación se convierte en el fenómeno relevante; no hay explotación de supernova, y la estrella sigue contrayéndose y haciéndose cada vez más densa hasta que su velocidad de escape llega a ser de la luz. Por supuesto, es imposible ver un agujero negro, y la única forma de detectarlo es estudiar el efecto ejerce sobre algún objeto cercano que pueda ser identificado. Antes que el material sea absorbido por el agujero negro se calienta mucho y se produce un flujo de radiación de onda corta. Actualmente se cree que los quasares son alimentados por agujeros negros, y puede que haya agujeros negros en el centro de algunas galaxias activas. Otra posibilidad es que el centro de nuestra propia Galaxia haya un agujero negro. Ciertamente, todavía no disponemos de una prueba concluyente de la existencia de los agujeros negros, aunque casi todos los astrónomos no aceptan este hecho. Cometas 3 Los cometas son miembros como estrellas con largas colas. Aparecen en el cielo sin señales previas y a veces son muy grandes y brillantes. Antiguamente la gente pensaba que eran un presagio de muerte o desastres, pero ahora ya sabemos que el cometa propiamente dicho, su núcleo, es tan pequeño que ni si quiera puede ser visto desde la tierra. Está formado de hielo y polvo, como una bola de nieve sucia. Cuando se acerca al Sol, el calor forma una nube de polvo y de gases alrededor del núcleo. A esto se le llama la cabellera, y el viento solar al soplar la convierte en una enorme cola. El gas está incandescente y el polvo refleja la luz del sol, formando la vista que se aprecia desde la tierra. A veces los cometas tienen dos colas, una de gases recta y estrecha, y otra, más ancha y extendida, de polvo. Los astrónomos creen que el Sistema Solar puede estar rodeado por una nube de cometas más allá del último planeta. Sólo cuando un cometa sale de su nube y se aproxima mucho al Sol, puede verse desde la tierra. −El Cometa Halley El cometa Halley, sin duda el más famoso de todos los cometas, ha sido visto regularmente desde antes de la era cristiana. Tiene un período de 76 años; por tanto, a su paso por el perihelio en 1910 le corresponde otro en 1986 (19 de Febrero). Su último pasaje tuvo lugar en 1948. En 1682 apareció un cometa brillante. Uno de sus observadores fue Edmond Halley. En aquella época no se sabía con certeza si los cometas giraban alrededor del sol, pero cuando Halley calculó la órbita del cometa de 1682 descubrió que era extraordinariamente similar a la de los cometas de 1607 y 1531. Así pues, sugirió que debía de ser el mismo y se atrevió a predecir que el cometa regresaría en 1758. Para entonces Halley había muerto pero el astrónomo aficionado Palitzsch lo observó la noche de Navidad de 1758; el perihelio tuvo lugar en Marzo de 1759 Los cometas suelen recibir el nombre de su descubridor o (descubridores), pero sólo en muy pocos casos el del matemático que calculó por primera vez su órbita. Es justo que el único cometa periódico brillante halla sido bautizado en honor de Edmond Halley. Meteoritos Los primeros informes acerca de fenómenos meteoríticos fueron registrados sobre papiros egipcios, hacia el año 2000 A.C. Hasta que fue posible obtener muestras de la Luna, los meteoritos constituyeron el único material procedente del exterior de la tierra que podía ser estudiado. Son bastante comunes, muchos museos poseen colecciones de meteoritos, aunque son raros los de gran tamaño. Es importante señalar que un meteorito es, en realidad, el residuo de un meteoroide que alcanza la superficie terrestre después de atravesar la atmósfera. No todos los meteoroides están asociados con cometas, ya que algunos son residuos de la primitiva nebulosa solar, por lo que no hay una distinción real entre un meteorito grande y un asteroide pequeño. 4 Uno de los meteoritos mas grandes que se conocen es el Tent. Fue encontrado en Groenlandia, en 1897, y fue trasladado a Estados Unidos con bastante dificultad debido a su peso, superior a las 30 toneladas. El único meteorito conocido que le sobrepasa en tamaño y masa permanece enclavado en el lugar donde cayó en épocas prehistóricas, en el sur de África. Su peso es aproximadamente el doble del de Tent. Sin embargo, la mayoría de los meteoritos conocidos son mucho más pequeños que estos dos gigantes. Quasares Los quasares son los objetos más lejanos y luminosos que conocemos. El 5 de Agosto de 1962, La Luna ocultó esta fuente, lo cual permitió a los radioastrónomos de Australia, determinar su posición con gran exactitud. Se identificó con lo que parecía una estrella muy débil de color azulado. Los astrónomos de hoy creen que los quasares son los núcleos de galaxias muy distantes a la tierra. Asteroides Los asteroides también conocidos como planetas menores, son objetos pequeños situados principalmente entre las órbitas de Marte y Júpiter. Todos los asteroides juntos no llegaran a formar un cuerpo de masa igual a la de la Luna, y sólo uno de ellos (Vesta) es apenas visible a simple vista. El primer asteroide, Ceres, fue descubierto por Piazzi , en Palermo, el 1 de enero de 1801. Se había sugerido que podría existir un planeta entre las órbitas de Marte y Júpiter. Hoy en día están calculadas las órbitas de más de 2.500 asteroides. El número total puede exceder de 40.000, pero muy pocos tienen más de unos cuantos kilómetros de diámetro. Ceres (1.003 Km) es con mucho el mayor; de los restantes, sólo Palas y Vesta tienen diámetros superiores a los 500 Km. Vesta es el más brillante, pero apenas puede verse a simple vista cuando se encuentra en la mejor situación. El origen de los asteroides es todavía desconocido. Ya no se cree que constituyan fragmentos de un antiguo planeta (o planetas) destruido, ya que cualquier protoplaneta que hubiera empezado a formarse en esa región hubiera sido rápidamente disgregado por la fuerza gravitatoria de Júpiter. Este asteroide se llama ida y al lado esta su satélite LAS GALAXIAS El nombre de galaxia se le da a cada uno de los enormes conjuntos de cientos o miles de millones de estrellas, todas interactuando gravitatoriamente y orbitando alrededor de un centro común. Todas las estrellas visibles por el ojo humano desde la superficie terrestre pertenecen a la galaxia llamada Vía Láctea; el Sol únicamente es una estrella de esta galaxia. En 1912 el astrónomo estadounidense Vesto M. Slipher, trabajando en el Observatorio Lowell de Arizona (EEUU), descubrió que las líneas espectrales de todas las galaxias se habían desplazado hacia la región espectral roja. Su compatriota Edwin Hubble interpretó esto como una evidencia de que todas las galaxias se alejaban unas de otras y llegó a la conclusión de que el universo se expandía. No se sabe si continuará expandiéndose o si contiene materia suficiente para frenar la expansión de las galaxias, de forma que éstas, finalmente, se junten de nuevo 5 Esta es la Galaxia de Andrómeda, es la más grande de las que se conocen junto con la Vía Láctea; que es la galaxia en que se encuentra el sistema solar y la tierra. Estas dos galaxias contienen entre 100.000 y 200.000 millones de estrellas. −La vía láctea Vía Láctea es el nombre que le damos a la galaxia a la cual pertenecen la tierra y el sistema solar. La Vía Láctea esta formada por muchos millares de millones de estrellas. En las noches claras y sin luna es fácil observar una parte de la Vía láctea, que luce como una faja luminosa muy irregular que se extiende a través del cielo. Se supone que la Vía láctea gira en el espacio como una inmensa rueda, ancha y plana. Su forma ha sido también comparada como un reloj de bolsillo. La Vía láctea no pierde su forma redonda y plana debido a su movimiento de rotación en torno a un centro, cuya naturaleza desconocen los astrónomos. Esta es la Vía Láctea y esta compuesta por 100.000 millones de estrellas aproximadamente. Clasificación de Galaxias Las galaxias pueden ser de varios tipos. Hay galaxias espirales elípticas e irregulares. También existen las curiosas espirales barradas, cuyos brazos parece que surgen del extremo de una barra que cruza el plano 6 principal del sistema. Galaxia Espiral: Tipo de galaxia en el que las estrellas se disponen formando los brazos de una espiral. Las galaxias espirales tienen forma de disco. Cuentan con dos o más brazos espirales provistos de densos paquetes estelares provenientes del centro de la galaxia. La Vía Láctea es una galaxia espiral, y nuestro sistema solar se halla en uno de sus brazos Galaxia Elíptica: Galaxia de forma oval. Una galaxia elíptica es un conjunto de estrellas que toman la forma de un óvalo aplanado. Son las galaxias más comunes Galaxia Irregular: Tipo de galaxia sin forma definida. Las galaxias irregulares son las menos frecuentes. Tienen forma irregular y son relativamente pequeñas. En su interior hay estrellas en formación debido a la riqueza de gas y polvo. Galaxia Espiral Barrada: Tipo de galaxia cuyo centro está formado por una barra rígida de estrellas. Las galaxias espirales barradas son semejantes a las galaxias espirales, pero tienen un centro formado por una barra de estrellas rígidas. A partir de ésta se extienden brazos. Estrellas Las estrellas son astros que poseen luz propia. Puede decirse que son esferas relucientes constituidas por gases de altísima temperatura. Durante mucho tiempo se pensó que las estrellas estaban fijas en el espacio: pero hoy sabemos que se mueven. Lo que ocurre es que se encuentran tan distantes de nosotros que nos resulta imposible advertir cambios en sus posiciones relativas de un año a otro, ni aun durante siglos. (Nuestro sol es una de las millones de estrellas que existen en el espacio) A la autodestrucción de una estrella se le llama supernova Esta es la primera supernova que fue visible al ojo humano en 1987 y por eso fue llamada supernova 1987 A (La supernova es el punto rojo que se encuentra en el centro) 7 EL SISTEMA SOLAR Como el Sol se mueve a través del espacio a una velocidad de 240 kilómetros por segundo, arrastra consigo muchos cuerpos más pequeños. El Sol y sus compañeros más pequeños: los nueve planetas con sus satélites, los asteroides, cometas y meteoroides, y el polvo y gas interplanetario, forman en conjunto el Sistema Solar. Juntos, estos cuerpos hacen una revolución de 225 millones de años alrededor de la galaxia Vía Láctea. Los astrónomos no saben exactamente hasta dónde se extiende el Sistema Solar. Cuando está en su punto más lejano del Sol (afelio), a unos 7.200 millones de kilómetros, Plutón es el planeta conocido más distante. Sin embargo, muchos cometas tienen órbitas que los llevan aun más lejos, hasta varios cientos de veces la distancia de Plutón. EL sol Aunque el Sol es una estrella bastante común, es muy importante para los habitantes de la Tierra. El Sol es virtualmente la fuente de toda la energía terrestre. Aun así, la Tierra sólo recibe la mitad de un mil millonésimo de la energía que el Sol libera. Desde 1610, con la ayuda del telescopio, los científicos han podido describir la apariencia del Sol, observar el movimiento de las manchas solares y medir la rotación del Sol. Eclipses de Sol La luna gira alrededor de la Tierra, y ésta en torno al sol; por tanto. La Luna tiene que pasar a veces frente al Sol. A esto se le llama eclipse de Sol, aunque una denominación más correcta sería la de la ocultación del sol por la Luna. Por una afortunada coincidencia, el Sol y la Luna presentan prácticamente el mismo tamaño en el cielo, de modo que la Luna puede proyectar su sombra sobre la superficie de la Tierra. Los eclipses son de tres tipos: totales, parciales y anulares. En un eclipse total la ocultación del sol es completa, y su visión es probablemente el espectáculo más magnífico de la naturaleza; pueden verse la cromosfera, las protuberancias y la corona, y el cielo se oscurece lo suficiente como para que los planetas y las estrellas más brillantes se hagan visibles. La anchura de la superficie de la Tierra desde donde el Sol aparece totalmente oculto por la Luna nunca puede ser mayor de 272 Km y en general es menor; la oscuridad total no puede durar más de 7 minutos y 31 segundos, y a menudo el periodo de totalidad es de sólo un minuto o dos. Desde un lugar determinado de la Tierra, los eclipses totales son poco frecuentes. Por ejemplo, el último eclipse total visible desde Inglaterra ocurrió en 1972, mientras que el próximo no tendrá lugar hasta el 11 de Agosto de 1999. A cada lado de la zona de la tierra donde la ocultación del Sol es completa, el eclipse es 8 parcial, y la corona y las protuberancias no pueden verse. Muchos eclipses parciales no llegan a ser totales en ningún punto de la tierra. El tercer tipo de eclipse es el anular. La Luna aparece como menor que el sol cuando está cerca del apogeo (punto de máxima distancia a la tierra), de modo que, si el alineamiento es perfecto, puede observarse un anillo de la fotosfera solar alrededor del disco oscuro de la Luna; pero tampoco se dan los espectaculares fenómenos que acompañan al eclipse total. Este es un eclipse total del Sol y fue el día 8 de junio de 1918. Los planetas En el sistema solar además del Sol, podemos encontrar los planetas, estos son 9; Mercurio: Es el planeta más cercano al Sol, es difícil de observar desde la Tierra porque sale y se pone en dos horas de Sol. Además, dado que su superficie es abrupta, porosa y de roca oscura, Mercurio es un mal reflector de la luz solar. Por consiguiente, poco se supo acerca de este planeta hasta que la nave espacial 9 Mariner 10 hizo varios vuelos de reconocimiento en 1974 y 1975. Venus: Es el segundo planeta desde el Sol. Gira una vez cada 243 días en movimiento retrógrado, es decir, en el sentido de las agujas del reloj cuando se tiene una vista superior del planeta (encima del polo norte terrestre), que es una dirección opuesta a la dirección de rotación de la mayoría de los otros planetas (incluida la Tierra). Siempre es el mismo lado de Venus el que está mirando hacia la Tierra cuando los dos planetas están más cerca. La Tierra: Es el tercer planeta desde el Sol y el quinto en cuanto a tamaño entre los nueve planetas conocidos del Sistema Solar. La distancia promedio de la Tierra al Sol es de 149.503.000 kilómetros. Aunque de muchas maneras la Tierra es un típico planeta terrestre, ocupa un lugar especial en el Sistema Solar porque es el único planeta que se conoce que alberga la vida como la conocemos. Marte: desde tiempos remotos, ha sido objeto de gran interés para los astrónomos. A diferencia de Venus, Marte generalmente no tiene oscuras capas de nubes. Además, pasa relativamente cerca de la Tierra en su órbita. De esta manera es casi un material ideal para la observación telescópica. A través de los siglos los observadores han notado diversos fenómenos excepcionales en la superficie del planeta, incluyendo un desarrollo estacional, una disminución de las capas polares y una ola de oscuridad que parece alcanzar del polo al ecuador durante la primavera de cada hemisferio. 10 Júpiter: Es más grande que todos los otros planetas unidos. Éste emite casi dos veces tanta energía como la que recibe del calor del Sol, que fue adquirida durante la acreción del planeta, así como del calor que es generado cuando el planeta gradualmente se contrae. Júpiter también tiene el campo magnético más poderoso de todos los planetas. El campo se extiende a una distancia de diez veces el radio del planeta y es la fuente de intensas descargas de ruido radial. Saturno: al igual que Júpiter, es un gran planeta gaseoso compuesto principalmente de hidrógeno y helio. También irradia más de dos veces tanto calor como el que recibe del Sol. Este exceso de energía termal es en parte del calor primordial y en parte de la fricción creada por el elemento más pesado, helio, hundido gradualmente por el hidrógeno hacia el centro del planeta. Saturno tiene un campo magnético 1.000 veces más fuerte que el de la Tierra pero no tan fuerte como el de Júpiter. La densidad de Saturno es tan baja que podría flotar en un océano de agua. Urano: es otro de los grandes planetas gaseosos. Es más denso que Júpiter y Saturno y está compuesto de hidrógeno (H), helio (He), cantidades substanciales de agua y probablemente algo de metano, amoníaco, roca y metal. Los rastros de cantidades de metano en su atmósfera superior le dan un color azul verdoso. La temperatura en la atmósfera superior es de tan sólo 60°K aproximadamente. 11 Neptuno: Poco se conoció acerca del planeta de este planeta (descubierto en 1846) hasta el encuentro del Voyager 2 con el planeta en 1989. Su masa es comparable a la de Urano, y tiene una composición similar. Su atmósfera espesa de hidrógeno, helio y algo de metano le da un color azulado. Como los otros planetas gaseosos, Neptuno gira rápidamente (una vez cada 16,1 horas) y tiene un diámetro un poco más grande al ecuador que a los polos. Plutón: fue descubierto en 1930, y su satélite, Caronte, fue descubierto en 1978. Plutón es un diminuto planeta de baja densidad compuesto por 97% de nitrógeno y cantidades pequeñas de metano. Hasta que se hizo este hallazgo en 1992 se creyó que Plutón constaba de hielo y roca. Se estima que el diámetro del planeta es de aproximadamente 2.300 kilómetros. Caronte tiene cerca de 1.200 kilómetros. La combinación de las masas de Plutón y Caronte es aproximadamente 450 veces menor que la masa de la Tierra. Se pueden observar consistentes variaciones en brillo en Plutón, indicando que su superficie es irregular. Los astrónomos han usado estas variaciones como ayuda para determinar el período rotacional del planeta: 6 días, 9 horas y 17 minutos, en tiempo terrestre. La Luna La luna desde la tierra: A simple vista puede verse la luna con considerable detalle, y cuando se utiliza un pequeño telescopio la escena resulta entonces extraordinaria: hay mares, cráteres de todos los tamaños, montañas, picos, valles, domos y fallas conocidas como grietas y arroyos. El ángulo de iluminación cambia por completo el escenario; cerca de la luna llena no hay casi sombras, mientras que cuando un cráter se encuentra cerca del terminador aparece lleno de sombras y muy prominente. La cara visible de la Luna: Gracias a las misiones Orbiter y Apolo se han obtenido muchos miles de fotografías de la Luna de gran resolución. Además de mostrarnos la superficie con mayor detalle que desde la tierra, las diferentes estructuras no se ven deformadas por la perspectiva. 12 Por lo general, los mapas anteriores a la era espacial, confeccionados sobre todo por observadores aficionados, resultaron bastante precisos, aunque lógicamente deficientes en los pequeños detalles. Hoy en día hay tal cantidad de información disponible que muchas de las fotografías obtenidas no han sido aún estudiadas exhaustivamente. La cara oculta de la Luna: La cara oculta de la luna permaneció desconocida hasta 1959, cuando los rusos obtuvieron las primeras imágenes de ella desde el Luna 3. Se habían propuesto algunas curiosas teorías; por ejemplo, en el siglo XIX, el matemático danés Hansen sugirió que el centro de gravedad de la Luna estaba desplazado, por lo que todo el aire y el agua debían de haberse retirado hacia las regiones invisibles, que incluso podrían estar habitadas. Las especulaciones de este tipo no fueron tomadas en serio, pero se desconocía por completo la cara oculta. Las primeras imágenes, tomadas por el Luna 3 en octubre de 1959, aunque resultan muy pobres para los cánones modernos, confirmaron que la cara oculta es básicamente similar al hemisferio conocido, si bien hay importantes diferencias en cuestiones de detalles. Ahora que el conocimiento de la cara oculta es completo, gracias a las misiones Orbiter y Apolo, estamos en situación de comparar los dos hemisferios. Existen marcadas diferencias tal como manifestaron los únicos hombres que hasta el presente han visto la cara oculta. Meteoros Los meteoroides son muy abundantes en el Sistema Solar. Pueden penetrar en el aire a velocidades superiores a los 70 km por segundo y consumirse con gran rapidez, puesto que su masa es de unos pocos miligramos. Se creía en un principio que los meteoroides procedían del exterior del Sistema Solar, pero ahora son tantos los que hay en el sistema solar que son parte integrante de la familia del Sol. Existen dos tipos de meteoros distintos: los esporádicos y las lluvias. Los meteoros esporádicos pueden aparecer en cualquier momento y desde cualquier dirección, la mejor hora para observarlos es después de medianoche, cuando la región más oscura del cielo se encuentra en la dirección del movimiento orbital de la Tierra. Las lluvias de meteoros están relacionadas con los cometas, aunque no siempre se conoce el cometa asociado. Bibliografía • Yahoo • Microsoft Encarta 97 13 • Microsoft Encarta 98 • Altavista • El universo y sus maravillas(www.geocities.com/jf_ravelo/) − La Tierra y sus recursos 14