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EL PLANETA TIERRA
Una de las preguntas que se hace el ser humano desde que empezó la evolución
se refiere al mundo que nos rodea. A medida que aumentan los conocimientos,
este mundo se va ampliando. La educación en astronomía contribuye a un mejor
conocimiento sobre el Universo. El Universo ha sido un misterio hasta hace pocos
años, de hecho, todavía lo es, aunque sabemos muchas cosas. Desde las
explicaciones mitológicas o religiosas del pasado, hasta los actuales medios
científicos y técnicos de que disponen los astrónomos, hay un gran salto
cualitativo que se ha desarrollado, sobre todo, a partir de la segunda mitad del
siglo XX.
El Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño
llamadas supercúmulos, además de materia intergaláctica. Todavía no sabemos
con exactitud la magnitud del Universo, a pesar de la avanzada tecnología
disponible en la actualidad.
La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares
concretos: galaxias, estrellas, planetas. Sin embargo, el 90% del Universo es una
masa
oscura,
que
no
podemos
observar.
Quedan muchísimas cosas por descubrir, pero es que el Universo es enorme, o
nosotros demasiado pequeños. En todo caso, vamos a hacer un viaje, en lenguaje
sencillo y sin alardes, por lo más significativo que nos ofrece el conocimiento
actual del Universo.
1.2.1 EL ORIGEN DE NUESTRO UNIVERSO
Existen diversas teorías sobre el origen de nuestro universo, a continuación
mencionaremos algunas:
1.2.1.1
1
El cosmos
llega a una
"inflación"
súperrápida
expandida
desde
el
tamaño de
un
átomo
hasta el de
una toronja
en
una
pequeña
fracción de
segundo.
La teoría del Big Bang
2
Postinflación
el
universo
es
una
sopa
caliente
de
electrone
s, quarks
y
otras
partículas
.
3
Un rápido
enfriamie
nto
del
cosmos
permite
que los
quarks se
aglutinen
en
neutrone
s
y
protones.
4
Todavía,
demasiado
caliente
para formar
átomos, los
electrones
cargados y
los protones
evitan que
la luz brille;
el universo
es
una
niebla súper
caliente.
5
Los
electrone
s
se
combinan
con
los
protones
y
neutrone
s
para
formar
átomos,
mayorme
nte
de
hidrógen
o y helio.
La
luz
puede
brillar.
6
La
gravedad
hace que el
hidrógeno y el
gas
helio
colisionen
y
formen
las
nubes
gigantes que
se convertirán
en
galaxias;
pequeñas
aglutinaciones
de
gas
colisionan
y
forman
las
primeras
estrellas.
7
A medida que
las galaxias
se agrupan
gracias a la
gravedad, las
primeras
estrellas
mueren
y
dispersan
elementos
pesados en
el
espacio;
éstos
eventualment
e,
van
a
formar
las
nuevas
estrellas
y
planetas.
Esta teoría fue propuesta por el astrónomo belga George Henri Leimatre en 1931.
Este nombre de Bin Bang fue acuñado en los años cuarentas por el astrónomo
Fred Hoyle, dicha teoría supone que toda la materia y el universo, en un
comienzo, estuvo concentrada en un mismo lugar del espacio. Esta masa, llamada
por el científico ruso-estadounidense Goerge Gamow. Huevo cosmético o átomo
primitivo por Leimatre, por su gran densidad y temperatura (100 mil millones de
C0) exploto, y la energía fue transformándose poco a poco en materia, la cual se
aleja o expandía en todas direcciones. Posteriormente la temperatura comenzó a
descender gradualmente y la materia del huevo cósmico se fue condensando, así
hasta formar lo que son las galaxias, estrellas, planetas, y demás cuerpos celestes
que forman el universo. Así mismo, la teoría señala que el impulso de la gran
explosión aun está presente, por lo cual el universo esta en un proceso de
continua expansión.
La Teoría Nebular
Esta teoría fue propuesta por Emmanuel Kant (1755) , matemático y astrónomo
francés, el cual dijo que una enorme nube de gas esférica y difusa, se extendía
cuando menos hasta donde se sitúa el planeta más lejano. Esta nube giraba
lentamente y al enfriarse y contraerse aumento su velocidad y al contraerse formo
el sol, luego se desprendieron anillos de gas, que al solidificarse se originaron los
planetas.
La teoría del estado estacionario
Esta teoría surgió a principios del siglo XX y su creador fue el astrónomo ingles
Edward Milne, en 1948 los astrónomos Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle,
retomaron este concepto y agregaron algunos datos. Ellos plantearon que el
cosmos no tiene un origen ni un final (es un ente estático), pues se dice que la
materia siempre ha existido y se ha mantenido con una densidad constante y así
permanecerá, pues el espacio dejado por galaxias que se alejan será ocupado por
nueva materia creada a partir de nada. Esta teoría ha sido abandonada pues
hasta el momento, ningún artefacto creado por el hombre ha sido capaz de de
detectar la creación de materia, a partir de átomos de hidrogeno, de la nada.
Aunque actualmente existen dudas acerca del origen del universo, los
conocimientos generados hasta hoy nos permiten tener una nueva idea
aproximada de cómo debió ser y que pautas sigue en su evolución, lo que se
acepta en general es que el universo está en expansión, y que a partir de la
materia inicial se fueron formando las galaxias y las estrellas. Es estudio de la
evolución de las estrellas permite deducir cuál es el proceso evolutivo del cosmos
La teoría de las pulsaciones
Esta teoría o modelo es una de mayor aceptación, aquí se considera al Cosmos
como entidad eterna, que experimenta con una periodicidad de unos mil millones
de años, procesos de concentración seguidos por otros de expansión, para
explicar lo anterior el modelo sostiene que en un futuro la fuerza de gravedad
resultante del universo será capaz de detener su expansión y comenzar su
contracción (Big-crunch), así todos los cuerpos celestes del universo se
encontraran en un punto de constituir el huevo cósmico. Este huevo, después de
un tiempo se cree que volverá a explotar resultando un nuevo universo en
expansión. Así el ciclo se repetirá eternamente y nuestro actual universo será el
ultimo de muchos surgidos en el pasado. El big crunch marcaría el fin de nuestro
universo y el inicio de otro nuevo, si esto llegara a suceder sería dentro de unos
150 mil millones de años, si nos remitimos al calendario cósmico de Sagan, este
proceso seria dentro de unos 10 años a partir del 31 de diciembre.
Componentes que constituyen al universo
El universo es todo lo que nos rodea en el espacio y está constituido por una
enorme cantidad de astros, que reciben diferentes nombres, según sus
características. Existen diferentes tipos de astros:
Galaxias, son acumulaciones enormes de estrellas, gases y polvo, tienen un
movimiento de rotación en torno a su eje. De acuerdo a su forma estas se
clasifican en tres grandes grupos:
1) Elípticas: estas presentan formas de elipse ya que los agregados de estrellas se
colocan en dicha forma; tienen núcleo, pero no brazos. En su mayoría están
integradas por estrellas viejas, estas constituyen un 17 % de las galaxias.
2) Espirales: estas tienen forma aplanada semejante a un disco achatado y con
dos o más brazos que parten de su región central. Están formadas tanto como
estrellas viejas como por estrellas jóvenes, gas y polvo, nubes moleculares de las
cuales nacen las estrellas. Las estrellas jóvenes que la componen son cuerpos
celestes dotados de un gran brillo y estas forman un 80% de las galaxias, de la
cual nuestro planeta forma parte.
3) Irregulares: son todas aquellas que presentan una forma desordenada ya que
los agregados de estrellas están revueltos y rodeados por abundantes nebulosa.
Constituidas por gas, polvo y estrellas jóvenes, y se forman un 3% de las galaxias.
Las estrellas, son astros incandescentes que irradian luz y calor, con una
estructura y procesos generadores de energía en su interior similares a los del sol.
Estas tienen un movimiento de rotación, alrededor de sí mismas, y de translación
en torno al centro de la galaxia; además estas se forman, emiten energía durante
millones de años y finalmente se extinguen.
Se cree que estos cuerpos celestes se forman continuamente por concentración
de gas y del polvo interestelar, y que comienzan a hacerse luminosas cuando la
temperatura, debida a la concentración, ha alcanzado un valor suficiente.
Las estrellas están integradas por hidrogeno con un 55% del total de su masa,
helio con un 44 y el 1% corresponde a otros elementos.
Estas son de colores y tamaños diversos; el color está en función de la
temperatura y esta ultima en función de la edad, así las estrellas de color azul son
las de mayor temperatura, mientras que las rojas son las frías.
Los planetas, no tienen luz propia y giran alrededor de una estrella.
Los planetoides, son pequeños planetas que también giran alrededor de las
estrellas.
Los satélites, son de menor tamaño que los planetas y giran alrededor de ellos.
Los cometas son astros luminosos y veloces que viajan a través del espacio.
Asteroides, son fragmentos de materia cósmica, probablemente restos de un
planeta que se extiende en una amplia orbita entre Marte y Júpiter, y no tienen luz
propia
En el Universo hay centenares de miles de millones. Cada galaxia puede estar
formada por centenares de miles de millones de estrellas y otros astros. En el
centro de las galaxias es donde se concentran más estrellas.
Cada cuerpo de una galaxia se mueve a causa de la atracción de los otros. En
general hay, además, un movimiento más amplio que hace que todo junto gire
alrededor del centro.
El sol, la estrella del sistema solar
El sol es la estrella que se puede observar que su tamaño y luminosidad son algo
mayores que el promedio, este es de color amarillento, la alta temperatura del sol
lo hace un cuerpo gaseoso o, más exactamente, un plasma cuarto estado de la
materia (Figura 1). 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.
Tabla 2: Características del Sol
Figura 1: El Sol
El Sol se formó hace 4.650 millones de años y tiene combustible para 5.000
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 trillón de años en enfriarse (
Tabla 2).
La cromosfera está sobre la
fotosfera. La energía solar pasa a
Superficie
6.09 X 1012 km2
través de ésta región en su
trayectoria de salida del Sol. Las
Volumen
1408 X 1015 km3
Fáculas y destellos se levantan a la
27
Masa
199 X 10 ton
cromosfera. Las Fáculas son nubes
de hidrógeno brillantes y luminosas
Densidad
1.41 g/cm3
las cuales se forman sobre las
Temperatura
Entre 6,000 y 6,500 regiones donde se forman las
0
manchas solares. Los destellos son
superficial
C
Temperatura interna Alrededor de 15 filamentos brillantes de gas caliente
y emergen de las regiones de
millones de 0C
manchas solares. Las manchas
solares son depresiones obscuras en la fotosfera con una temperatura promedio
de 4,000°C (7,000°F).
Diámetro Radio
696 mil Km.
La corona es la parte exterior de la atmósfera del Sol. Es en ésta región donde
aparecen las erupciones solares. Las erupciones solares son inmensas nubes de
gas resplandeciente que se forman en la parte superior de la cromosfera. Las
regiones externas de la corona se estiran hacia el espacio y consisten en
partículas que viajan lentamente alejándose del Sol. La corona se puede ver sólo
durante los eclipses totales de Sol.
El sol aparentemente ha estado activo por 4,600 millones de años y tiene
suficiente combustible para permanecer activo por otros cinco mil millones de años
más. Al fin de su vida, el Sol comenzará a fundir helio con sus elementos más
pesados y comenzará a hincharse, por último será tan grande que absorberá a la
Tierra. Después de mil millones de años como gigante rojo, de pronto se colapsará
en una enana blanca -- será el final de una estrella como la conocemos. Puede
tomarle un trillón de años para enfriarse completamente.
LA LUNA
La Luna es el único satélite natural que posee la Tierra.
No tiene luz propia, sino que refleja la luz que recibe del
Sol. Realiza,
como
todos los
astros,
dos
movimientos: rotación y traslación. Debido a que
demora el mismo tiempo en completar ambos
movimientos, desde nuestro planeta siempre vemos la
misma cara. Sin embargo no siempre la vemos de la
misma forma.
La Luna es uno de los cuerpos más grandes del sistema Solar. Su órbita es casi
circular (excentricidad ε=0.05) y el plano de su órbita está inclinado 5º respecto del
plano de la órbita de la Tierra (Tabla 3).
La distancia media entre el centro de la Tierra y la Luna es de 384 400 km. Su
periodo de rotación alrededor de la Tierra es de 27.322 días. El cambio de la
posición de la Luna con respecto del Sol da lugar a las fases de la Luna.
La Luna siempre presenta la misma cara al observador terrestre, debido al efecto
de las fuerzas de marea que ejerce la Tierra sobre la Luna. Lo cual significa, que
coincide el periodo de rotación de la Luna alrededor de su eje y el tiempo que
tarda en completar una órbita alrededor de la Tierra.
La Luna es el objeto celeste que más ha fascinado a la especie humana. La
antigua Unión Soviética envió por primera vez una nave automática que se posó
en la superficie de la Luna el año 1959. El 20 de Julio de 1969 Neil Armstrong
acompañado de Edwin Aldrin fueron los primeros hombres que caminaron sobre la
superficie de la Luna en el marco de la misión Apolo 11. La última vista de los
astronautas americanos a la Luna fue en el año 1972.
El origen de la Luna parece incierto, hay varias teorías:




Que se formó al mismo tiempo que la Tierra con el material procedente de
una nebulosa.
Que un cuerpo celeste se dividió en dos partes dando origen a la Tierra y a
la Luna.
Que la Luna se formó en otro lugar y fue capturada por la Tierra
Que la Tierra colisionó con un objeto celeste de gran tamaño (del tamaño
de Marte o mayor) y que la Luna se formó con el material expulsado de esta
colisión.
Las fases de la luna
La figura muestra la Luna en diferentes posiciones de su órbita alrededor de la
Tierra. El Sol está muy alejado iluminando a ambos cuerpos celestes (en la parte
superior de la figura)( Figura 2).
La mitad de la Luna está iluminada por el Sol (en color blanco), y la mitad de la
Luna más cercana a la Tierra es visible por observador terrestre. A medida que la
Luna se mueve alrededor de la Tierra podemos ver distintas fracciones de la parte
iluminada por el Sol (las zonas en color amarillo).



Cuando la Luna está entre la Tierra y el Sol,
la parte de la Luna más cercana a la Tierra
está oscura, por lo que no podemos ver la
Luna, a esta fase se denomina Luna Nueva.
Cuando la Tierra está entre el Sol y la Luna,
la parte de la Luna más cercana a la Tierra
es la mitad iluminada, se denomina a esta
fase Luna Llena.
Cuando la Luna está en posiciones
intermedias, solamente la mitad de la parte
más cercana a la Tierra está iluminada. Por
Figura 2: Fases de la luna
tanto, solamente vemos un cuarto de la
Luna, a estas dos fases se le denominan Cuartos, Creciente o Menguante
dependiendo si la parte iluminada que es visible desde la Tierra tiende a
crecer o a decrecer.
7.349·1022
Masa (Kg.)
Radio (Km.)
1737. 4
3
Densidad media (g/cm )
3.34
Distancia media a la Tierra (Km.)
384 000
Periodo de orbital (días)
27.32166
2
Aceleración de la gravedad en el ecuador (m/s )
1.62
Excentricidad de la órbita
0.0549
Inclinación de la órbita (grados)
5.1454
Tabla 3: Datos de la Luna
Eclipses de la Luna
Los eclipses de Luna se producen siempre que la Luna esté en fase Llena y
siempre que el Sol, la Tierra y la Luna estén en línea recta. Entonces la Luna se
encuentra en la sombra producida por la Tierra tal como se muestra en la figura 3.
Figura 3: Eclipses de la Luna
Hay otros tipos de eclipse lunares, que dependen del alineamiento de los tres
cuerpos celestes. La Luna puede encontrase en zona no iluminada (sombra) o
parcialmente iluminada (penumbra).
El eclipse Solar se produce cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra, la
Luna está en fase Nueva. La Luna es 400 veces más pequeña que el Sol pero la
Luna está 400 veces más cercana a la Tierra, por tanto, el tamaño aparente de
ambos cuerpos vistos desde la Tierra es casi el mismo. La Luna puede de esta
manera, producir un eclipse total del Sol, si es observado en la zona de sombra
proyectada por la Luna sobre la Tierra.