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1º BACHILLERATO
TEMA 1
CIENCIAS PARA EL MUNDO CONTEMPORÁNEO
EL UNIVERSO Y LA TIERRA
1.1 Conceptos de astronomía.
-Estrellas. Son cuerpos celestes (astros) que emiten luz propia. Están
formadas fundamentalmente por hidrógeno. Emiten gran cantidad de energía
en forma de luz y calor debido a las reacciones termonucleares donde se
transforma el hidrógeno en helio. Ejemplos: el Sol, la estrella Polar, α-Centauri,
Sirio, etc.
- Planetas. Son astros que no poseen luz propia pero que pueden reflejarla.
Las características más importantes de un planeta es que orbita (da vueltas)
alrededor de una estrella debido a la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce
la estrella sobre él y que tiene forma casi circular. Ejemplos: la Tierra, Marte,
Saturno, Urano, etc.
- Satélites. Son cuerpos celestes que orbitan alrededor de un planeta debido a
la atracción gravitatoria que ejerce éste sobre ellos. Exceptuando a Mercurio y
a Venus todos los planetas del sistema solar tienen satélites. Ejemplos: la
Luna, Io, Europa, Titán, etc.
- Sistema solar. Conjunto de objetos celestes y polvo que orbitan alrededor
del Sol. Constituyen el sistema solar los planetas y sus satélites, los asteroides,
los cometas y los planetas enanos.
- Constelación. Agrupación de estrellas (no más de 20), que proyectadas
sobre la bóveda celeste forman figuras que reciben diferentes nombres. Las
estrellas de las constelaciones están muy alejadas unas de otras y entre ellas
no existe atracción gravitatoria. Ejemplos: La osa mayor, escorpio, géminis,
orión, etc.
- Galaxia. Conjunto de estrellas, nebulosas, gas y polvo que orbita alrededor
de lo que se denomina el centro galáctico. Una galaxia típica está formada por
alrededor de unos 100 000 millones de estrellas. Pueden tener distintas formas:
espirales, elípticas, irregulares. Se conocen alrededor de 100 000 millones de
galaxias. Las galaxias son los ladrillos del Universo. Ejemplos: la Vía Láctea,
Andrómeda, M 31, etc.
- Cúmulo de galaxias. Conjunto de galaxias – entre 50 y 1000 - que giran
alrededor de un centro común. Ejemplo: El grupo Local al que pertenece la Vía
Láctea.
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- Supercúmulo de galaxias. Son grandes agrupaciones de cúmulos de
galaxias que están atraídos gravitatoriamente, y que se encuentran entre las
estructuras más grandes del Universo. Ejemplo: Supercúmulo Local al que
pertenece el grupo Local.
- El año-luz. Es la distancia que recorre la luz en un año viajando a 300 000
Km/s. Aproximadamente 9,5 billones de kilómetros. Ejemplos: La luz del Sol
tarda 8 minutos en llegar a la Tierra (la distancia es de 8 minutos-luz). La luz
tarda 1 hora en llegar desde Saturno a la Tierra (la distancia es de 1 hora-luz ).
El diámetro del Sistema Solar es de unos 11 horas – luz. La luz de la estrella
más cercana al Sol llamada α – Centauri tarda 4,2 años en llegar a la Tierra (la
distancia es de 4,2 años-luz). El tamaño de nuestra galaxia es de unos 100 000
años-luz. La distancia desde la Tierra a la galaxia más cercana a la nuestra
(galaxia de Andrómeda ) es de 2,5 millones de años-luz. La galaxia más
alejada de nosotros se encuentra a 13 200 millones de años-luz.
1.2. La idea de Universo.
1.2.1. La idea de los griegos
Los primeros que se plantearon y dieron respuestas a la idea de
Universo fueron los griegos. Platón (siglo V a.C.) defendía los siguientes
postulados: a) la Tierra es esférica y está inmóvil en el centro del Universo
(geocentrismo). b) Todos los movimientos alrededor de la Tierra de los demás
astros deben ser circulares y uniformes (velocidad constante). Aristóteles (siglo
IV a.C.), discípulo de Platón, creó un modelo basado en las ideas de su
maestro, el modelo de las esferas. La Tierra inmóvil ocupaba el centro del
Universo y estaba rodeada de esferas transparentes concéntricas - donde
estaban engarzados la Luna, el Sol y los planetas conocidos en esa época –
que giraban alrededor de ella. La esfera más alejada era la de las estrellas
fijas.
1.2.2. El modelo de Ptolomeo
El modelo de las esferas, propuesto por Aristóteles, fallaba
estrepitosamente a la hora de hacer predicciones de las posiciones de los
planetas. Tampoco podía explicar las variaciones en el tamaño y el brillo de los
planetas. En el siglo II de nuestra era Ptolomeo, manteniendo los principios del
modelo anterior, introduce una seria de modificaciones (epiciclos) que llevan a
un nuevo modelo que hace predicciones de la posición de los planetas mejores
que el modelo de Aristóteles. El modelo de Ptolomeo era enormemente
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complicado y además tampoco describía con precisión el movimiento
planetario. Aun así se mantuvo en vigor durante 1400 años.
1.2.3. El modelo de Copérnico
Nicolás Copérnico a principios del siglo XVI propuso un modelo
alternativo al modelo de Ptolomeo. La Tierra no está en el centro del Universo,
en el centro del Universo está, inmóvil, el Sol ( heliocentrismo ). Los planetas,
incluida la Tierra, giran alrededor del Sol en órbitas circulares. La Luna no gira
alrededor del Sol, sino alrededor de la Tierra. La esfera de las estrellas fijas no
se mueve y es la más alejada.
El modelo de Copérnico, además de ser mucho más sencillo que el
modelo de Ptolomeo, explicaba mejor el movimiento de los planetas y la
variación de brillo y tamaño de estos.
1.2.4. Síntesis de Newton
A lo largo del siglo XVII Kepler, basándose en el modelo heliocéntrico de
Copérnico, establece las leyes que gobiernan el movimiento de los planetas y
Newton demuestra que la causa que obliga a los planetas a moverse alrededor
del Sol es la fuerza de atracción gravitatoria. También concluye Newton que la
fuerza de atracción gravitatoria que ejerce el Sol sobre los planetas es la
misma fuerza que hace caer una piedra hacia la superficie de la Tierra cuando
la dejamos caer.
1.2.5. Período de observaciones y descubrimiento.
Durante los siglos XVIII y XIX, con la utilización de telescopios cada vez
más potentes y aplicando las leyes de Newton, se realizan una serie de
descubrimientos de nuevos cuerpos celestes fuera del sistema solar y se
emplean nuevos métodos para medir distancias estelares. Todos estos
avances llevan a la idea de un Universo estático, eterno, de tamaño infinito y
con infinitos astros.
1.2.6. La idea de Universo en el siglo XX
A principios del siglo XX se producen dos acontecimientos claves para
cambiar drásticamente la idea de Universo que se tenía en ese momento. Uno
de ellos es el descubrimiento de las galaxias, que se encuentran muy alejadas
de nuestra propia galaxia (Vía Láctea), y el otro es la publicación, por parte de
Einstein, de la teoría de la relatividad general.
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Por otro lado, se descubre que todas las galaxias se alejan de nosotros,
de tal forma que la velocidad de alejamiento aumenta con la distancia (ley de
Hubble). Esto quiere decir, en primer lugar, que nuestro Universo debió de
tener un comienzo donde toda la materia y energía estaba muy apretada; en
segundo lugar, que su tamaño por tanto no debe ser infinito, ni tampoco estar
formado por infinitos astros y en tercer lugar, que está en continua evolución y
por tanto es dinámico. De este razonamiento surge la idea de que el Universo
comenzó con una gran explosión, hace unos 13 400 millones de años, que dio
lugar al Universo actual en expansión. El nombre del modelo que sintetiza
todas estas ideas se le conoce como el modelo de la Gran Explosión ( Big
Bang en inglés).
Es evidente que si se está expandiendo, puede ocurrir que llegue un
momento que la cantidad de materia del Universo frene por atracción
gravitatoria la expansión y se derrumbe sobre si mismo (Universo cerrado),
también puede ocurrir que no exista suficiente materia para frenar la expansión
y por tanto su expansión será infinita (Universo abierto); existe una última
posibilidad para el caso en el que la cantidad de materia iguale la fuerza de
atracción gravitatoria a la fuerza de la expansión, en este caso, el Universo
también tendría expansión infinita pero sin aceleración ( Universo abierto y
plano).
1.2.7. Nuevos conocimientos sobre el Universo en el siglo XXI.
Para comprobar en cuál de los Universos posibles nos encontramos,
solamente se debe medir la aceleración de la expansión actual del Universo.
Los resultados más recientes de mediciones astronómicas, realizadas en los
últimos años, nos indican que la expansión del Universo se está acelerando,
luego estamos en un Universo abierto de expansión infinita.
Por otro lado, a partir de la aceleración de expansión del Universo
podemos saber que cantidad de materia debe haber en este. Los resultados
obtenidos no coinciden con la cantidad de materia observada. Del total
esperado solamente se ha observado el 4% de materia que llamamos visible,
otro 26% que se sabe que está ahí por sus efectos gravitatorios pero que no se
ve (materia oscura), y un 70% de lo que se denomina energía oscura de la cual
no se sabe nada. Es decir, en este momento solamente tenemos una idea clara
del 4% de lo que constituye nuestro Universo.
La situación no parece, pues, muy satisfactoria. Sin embargo estos
nuevos retos están estimulando a físicos y astrónomos a mejorar nuestro
modelo de Universo. En los próximos años vamos a vivir una de las eras más
apasionantes del estudio del Universo, e incluso podríamos ser testigos del
nacimiento de nuevos modelos de Universo o de la revisión de las teorías
físicas actuales.
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1.3. Diferencias entre ciencia y seudociencia.
La ciencia, es aquella actividad humana que utiliza como medio para
adquirir nuevos conocimientos lo que se conoce como el método científico
.Ejemplos: la física, la medicina, la astronomía, la biología, etc.
La seudociencia, (del griego pseudo, falso) es aquella actividad humana
que no se basa en ningún método comprobable para hacer sus predicciones.
Ejemplos: la parapsicología, la astrología, la homeopatía, la ufología, etc.
Para poder diferenciar entre ciencia y seudociencia podemos seguir los
siguientes criterios:
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CIENCIA
SEUDOCIENCIA
Pretende
explicar
fenómenos,
interpretar la realidad. Por ejemplo:
Por qué los planetas giran alrededor
del Sol.
Su campo de intervención está
fuera de la realidad o entre lo real y
lo irreal. Por ejemplo: Cuál será el
futuro de una persona.
Propone hipótesis que pueden
contrastarse. Por ejemplo: Los
cuerpos se atraen con una fuerza que
es directamente proporcional al
producto
de
sus
masas
e
inversamente
proporcional
al
cuadrado de la distancia que hay
entre ellos.
Sus
enunciados
no
son
verificables. Se creen o no, pero no
pueden contrastarse. Por ejemplo:
Los
astros
influyen
en
las
características de las personas.
Utiliza un lenguaje preciso y claro.
Por ejemplo: El Universo está en
expansión como consecuencia de una
gran explosión inicial.
Utiliza un lenguaje ambiguo, con
doble significado o impreciso. Por
ejemplo: Tu acercamiento a cierta
persona te proporcionará bienestar.
Sus conclusiones se basan
hechos,
observaciones
experiencias.
Por
ejemplo:
desplazamiento de las rayas
espectro de la luz de las galaxias
indica que se están alejando
nosotros.
en
y
El
del
nos
de
Sus conclusiones se basan en
creencias, valoraciones o reglas
propias. Por ejemplo: La vida de las
personas está regida por su carta
astral.
Es crítica, somete sus propuestas a
comparaciones. Por ejemplo: La
teoría de la gran explosión explica
mejor los hechos observacionales que
la teoría del Universo estacionario.
Es dogmática. Sus supuestos
básicos se consideran inmutables.
Por ejemplo: Los aries están regidos
por el planeta Marte, agresivos,
inteligentes, aventureros, intolerantes.
Considera que sus conclusiones Sus conclusiones son definitivas.
son provisionales y pueden ser Por ejemplo: los astros influyen en las
modificadas en el futuro. Por características de las personas.
ejemplo: Considera que la teoría de la
gran explosión puede ser revisada o
modificada en un futuro.
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DEBATE
¿ ES LA ASTROLOGÍA UNA CIENCIA ?
COMPOSICIÓN
-
Dos grupos de 6 alumnos.
-
Un grupo defiende que la astrología es una ciencia y otro grupo defiende
que la Astrología no es una ciencia.
ARGUMENTACIÓN
-
Buscar en libros, revistas, Internet…, qué estudia la Astrología y en qué
principios se basa.
-
Buscar predicciones del horóscopo en varios periódicos o revistas de
un mismo día.
-
Preguntar a gente conocida si cree en lo que predice su horóscopo.
-
Preguntar a gente conocida cuál es su signo del zodiaco y si coincide su
personalidad con lo que predice su signo del zodiaco.
-
Investiga lo que es una carta astral.
-
Argumentar si la astrología es una ciencia o no.
DISTRIBUCIÓN DE TAREAS
-
Los alumnos de cada grupo deben repartirse el trabajo y deben
presentar un informe sobre lo realizado.
-
La distribución del trabajo para cada equipo podría ser:
a) 1 alumnos buscan lo que estudia la Astrología y en que principios se
basa.
b) 2 alumnos buscan predicciones del horóscopo en varios periódicos o
revistas.
c) 1 alumno realiza la encuesta a gente conocida sobre si cree en lo
que predice el horóscopo.
d) 1 alumno realiza la encuesta a gente conocida sobre cuál es su signo
del zodiaco y si coincide su personalidad con lo que predice su signo
del zodiaco.
e) 1 alumno investiga lo que es una carta astral y para qué sirve.
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