Download Sistema solar. Formación y descripción

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INTRODUCCIÓN A LA ASTRONOMÍA
El Sistema Solar
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Introducción
El sistema solar en la actualidad
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Estrella
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Planetas
~50 Satélites
Asteroides
Cometas
P.I-P.
Algunas características del sistema solar
Órbitas casi en el mismo plano
Casi todos giran en el mismo sentido.
Los planetas interiores son rocosos y
pequeños, los exteriores grandes y con
exterior gaseoso.
Introducción
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El Sol y los
planetas gaseosos
Planetas rocosos
y lunas
La Nebulosa Solar
La gran nebulosa de Orión es una inmensa región de
nacimiento de estrellas cercana a nosotros. Está formada por
estrellas muy jóvenes y nubes de gas y polvo. (Foto HST)
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La Nebulosa Solar
• El sistema solar se formó cuando la
nube de gas y polvo fue distorsionada.
• Una explosión de supernova crea una
inmensa onda de choque capaz de viajar
enormes distancias.
Cuando la onda expansiva alcanza la
nube de gas y polvo, la comprime,
iniciando de este modo el proceso de
formación de un sistema solar.
Hace 4600 millones de años …
Hace 4600 millones de años …
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Formación de estrellas y planetas
1) La nube de gas molecular (nebulosa) gira
muy despacio y empieza a colapsar
2 millones de
años después
10 millones de
años después
100 millones de
años después
2) El gas central forma una “protoestrella”;
con el gas y el polvo del disco se crean
“planetesimales”. La nube condensa y toma
forma de disco
3) Cuando la protoestrella se enciende, se
convierte en estrella. El polvo cercano a ella
se evapora y, junto al gas de alrededor, es
empujado fuera
4) La nebulosa desaparece y lo único que
queda es la estrella, junto con los planetas.
Formación de estrellas y planetas
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Los planetas se forman en el disco a partir de un núcleo inicial (protoplaneta).
La fuerza de gravedad les hace crecer, capturando el material existente a su
alrededor.
Los grandes protoplanetas, fueron incluso capaces de atraer y retener gas.
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Formación de estrellas y planetas
Envoltura de hidrógeno y helio
Planetesimales de
roca e hielo
Protosol
Planetesimales rocosos
Línea helada
• El tamaño y composición de los planetas depende de su posición en la nebulosa solar.
Esto se debe a que la temperatura disminuye conforme nos alejamos del protosol.
• La línea azul muestra el lugar al cual la temperatura empieza a ser lo suficientemente
fría como para que los gases se conviertan en hielo. La retención de hielo implica que
los planetas puedan crecer mucho más.
Formación de estrellas y planetas
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Cuando la densidad en el interior del protosol alcanza un valor capaz de
producir la fusión del hidrógeno, nuestra estrella se “enciende”. Comienza a
radiar energía y partículas al espacio.
Al principio produce altas emisiones, fase T-Tauri, que barre el sistema solar
afectando gravemente la evolución de los planetas dependiendo de su distancia
al Sol.
Formación de estrellas y planetas
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Hace 4 500 millones de años …
Los planetas y lunas con superficie sólida fueron bombardeados con los
remanentes del material con el que fueron formados.
Este fue el último episodio en la formación de muchos planetas. La superficie
de alguno de ellos parece que no ha cambiado desde entonces.
Incluso en la actualidad, con un sistema solar totalmente formado existe una
gran cantidad de pequeños planetesimales orbitando al sol
Formación de estrellas y planetas
Simulación por ordenador
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Formación de lunas
Formación de Lunas
Existen tres teorías que explican la existencia de satélites alrededor
de un planeta:
1) Las lunas vienen del planeta que lo orbita, formaron parte de él y
en un momento dado se separaron
2) Las lunas son restos o planetesimales capturados por la fuerza de
atracción del planeta
3) El planeta y sus lunas se formaron a la vez a partir de la nebulosa
solar, de un modo similar al que se formó el planeta.
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Formación de lunas
Muchas de las lunas que orbitan otros planetas son en realidad
“asteroides” capturados. Un detalle que muestra claramente que es
un asteroide capturado es su forma no esférica. Lunas de este tipo
son Fobos y Deimos (Marte) y Nereida (Neptuno), que tiene la
peculiaridad de girar en sentido contrario
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Formación de lunas
Gas
ProtoPlaneta
Protoluna
Protoluna
Disminuye T
La teoría de la coformación explica el origen de las lunas como objetos que se
formaron de la nube de gas y polvo inicial a la misma vez que el planeta al que
están orbitando.
Las “protolunas” atraen material hacia sí mismas de la nube de gas y polvo
original. Esta teoría explica la existencia de satélites helados alrededor de los
planetas gigantes del sistema solar exterior.
La temperatura a la que se formaron las lunas decrece conforme te alejas del
planeta, y esta diferencia de temperatura explica las distintas características de los
satélites que orbitan un mismo planeta.
Formación de lunas
La Luna, algunas observaciones
• Ningún otro planeta tiene un satélite tan grande comparado
con su tamaño (excepto Plutón).
• Tiene un núcleo muy pequeño de hierro
• La densidad es aproximadamente la misma que la del
manto terrestre
• El oxígeno tiene la misma composición isotópica que la
Tierra
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Formación de lunas
Luna
Un caso único es el de la Luna, que se formó debido
al impacto de un planetesimal enorme, quizás del
tamaño de Marte.
La simulación muestra como tal impacto envió
a la órbita terrestre la cantidad suficiente de
material como para formar la Luna.
Esta teoría explica la composición de nuestro
satélite, muy parecida al del manto terrestre y
la misma composición isotópica de oxigeno.
Diferenciación
Diferenciación
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Cuando la formación de los planetas llegó a
su final. Los interiores de algunos planetas
se separaron en capas según sus
propiedades.
La temperatura del interior del cuerpo se
debió a la energía debida al bombardeo y a
la existencia de elementos radiactivos en su
interior.
Capas de la Tierra:
• Atmósfera e hidrosfera
• Corteza (baja densidad, 6-35 km)
• Manto (densidad intermedia ~3000 km)
• Núcleo (alta densidad ~3000 km)
– Capa externa líquida
– Capa interna sólida
Si el cuerpo estaba lo suficientemente
caliente, los elementos de su interior se
fundieron y se pudieron separar según su
densidad, de manera similar a la separación
entre agua y aceite.
Como diferenciación entendemos
separación en capas. Los elementos
planetarios en los que se separan son hierro
y silicatos de roca. El hierro cae al centro
del planeta y forma un núcleo.
Formación de la atmósfera
Formación de una atmósfera
Existen cuatro posibilidades para la formación de
una atmósfera:
1) La atmósfera se formó a la vez que el planeta por
agregación de planetesimales.
2) Los gases de la nube original fueron atraídos por el
planeta mientras se formaba, dando lugar a la
atmósfera.
3) El impacto de cometas ricos en volátiles depositó
gases en la atmósfera una vez que el planeta estaba
formado.
4) Erupciones volcánicas llevaron los gases a la
superficie provenientes del interior del planeta
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Formación de la atmósfera
Origen de la atmósfera terrestre
La atmósfera terrestre primigenia (H, He) fue eliminada totalmente durante la etapa TTauri. Por tanto la atmósfera actual, compuesta principalmente de N2, O2, H, He, H2O
y C02, no tiene nada que ver con la primigenia.
El origen de la actual atmósfera se debe a la acción conjunta de volcanes y cometas.
Volcanes emiten una gran cantidad de gases provenientes de los materiales fundidos
del interior de la Tierra. Sin embargo estos gases H2O, CO2, SO2,,, N2O , ... no son las
moléculas mayoritarias, ya que hubo una “evolución” atmosférica debida a la acción
del sol, la existencia de océanos y la aparición de la vida.
Cometas de entre 10 y 100
km de diámetro,
proporcionaron la mayor
parte del agua de la Tierra.
El proceso continúa en la
actualidad, aunque con
tamaños cometarios
mucho más modestos
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El Sol
Fuente de toda la energía en la Tierra, responsable de las estaciones, corrientes
oceánicas y el clíma. Obtiene su energía de convertir el hidrógeno (75% en peso)
en helio (25%)
Tiene el 99.8% de la masa del sistema solar
El interior tiene una temperatura de 15.6 millones de grados y una presión de 256
mil millones atmósferas
Presenta una rotación diferencial 25.4 días en el ecuador y 36 días en los polos
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Mercurio
Mariner 10 (1974-75)
•
Es el planeta más cercano al sol y muestra un
gran parecido a la luna. Completamente marcado
por cráteres y sín atmósfera.
Tarda en orbitar al sol 88 días
El 3 de agosto (2004) partió MESSENGER,
sobrevolará al planeta 3 veces antes de entrar en
Detalle de la superficie
•
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Venus
Sonda Mariner 2 (1962)
•
Gemelo en tamaño y densidad a la Tierra
•Atmósfera muy densa con una espesa
capa de nubes y una muy alta temperatura
superficial
•Fuerte erosión superficial y tectónica de
placas, con volcanes activos.
•
Imagen superficial
tomada Venera (URSS)
•
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Venus
Volcán activo
•
Mapa de la superficie de Venus realizado
por Magallanes (USA).
•
La Agencia Espacial Europea tiene
previsto enviar Venus Express
•
¡¡PELI!!
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Tierra
Foto desde satélite de una
imagen muy conocida por
todos
•
Grandes contrastes en la superficie
debido a la existencia de una atmósfera
muy activa, agua líquida superficial y
zonas rocosas.
•Único planeta en el que se ha encontrado
•
Volcán Kliu
Luna
• ºi
La Luna, único satélite natural de la Tierra
•Se originó debido al impacto de un
enorme planetesimal con la naciente
Tierra
•Presenta superficies con muchos cráteres
•
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Marte
Planeta más visitado por misiones
espaciales.
•Temperatura superficial muy baja y una
muy débil atmósfera con fenómenos
climáticos como los terrestres.
•La superficie presenta huellas de un
pasado mucho más cálido y húmedo.
•
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Marte
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Asteroide: objeto rocoso y metálico que
orbita al Sol y que es demasiado pequeño
para ser considerado un planeta. El
mayor de ellos es Vesta (526 km).
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Meteoroides: pequeñas rocas que orbitan
al sol y que son menores que los
asteroides.
Meteoro: meteoroide que ha entrado en la
atmósfera de la tierra, normalmente se
vaporiza debido al rozamiento (estrella
fugaz)
Meteorito: Meteoro que ha sobrevivido
parcialmente al paso através de la
atmósfera y llega al suelo
Vesta
Júpiter
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Bandas y Zonas
Satélites de Júpiter
Gran Mancha Roja
Júpiter dobla en masa al resto de los planetas (300 veces la terrestre)
Densidad 1.3 veces la del agua. Tiene un periodo de rotación de 10
Horas y de 12 años de traslación.
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Grandes Lunas
Europa
Io
Ganímedes es el mayor satélite del sistema31
solar. Tiene un diámetro mayor que Mercurio
pero sólo la mitad de su masa. Ganímedes es
mucho mayor que Plutón.
Grandes Lunas
Calisto es el octavo de los
satélites conocidos de
Júpiter y el segundo más
grande.
Es la más externa de las
lunas Galileanas.
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Saturno
Aurora
Saturno es el segundo planeta en tamaño, con una masa
de 95 veces la terrestre. Es el planeta más ligero, con una
densidad inferior a la del agua.
Periodo orbital = 29 años, periodo rotacion = 10 horas
Los magníficos anillos de Saturno son temporales, están
compuestos de granos de polvo e hielo. Tienen un grosor
de unos kilómetros.
Saturno
Mimas
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Urano
Masa 14.5 veces la terrestre y una densidad similar a la de
Júpiter. Es el único planeta “tumbado”, lo que hace que sus
estaciones sean extremas. La mitad del planeta no recibe luz
solar durante la mitad del año de Urano (unos 40 terrestres).
Sin embargo la atmosfera distribuye la temperatura muy
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Neptuno
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Masa = 17 veces la terrestre, densidad = 1.76 la del agua.
Periodo orbital= 163 años y periodo de rotación 16.1 horas
Posee nubes altas de hielos de metano.
A pesar de su lejanía al Sol tiene una gran actividad en la atmósfera.
La Gran Mancha Azul detectada por Voyager desapareción varios
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Plutón
Plutón:
Radio = 1145 km
Masa = 0.002 Tierra
Densidad = 2.1 agua
Caronte: radio = 600 km
masa= 0.1-0.2 Plutón
Cometas
●
●
●
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Los cometas están compuestos principalmente de hielo, que es
evaporado por el Sol produciéndose unos gases que reflejan la luz
del Sol
La coma (cola de luz) puede ser incluso mayor que el sol.
Un cometa tiene dos colas:
●Cola azul: debida al gas ionizado
●Cola amarilla: debida al polvo evaporado
Otros sistemas planetarios
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¿Tenemos una teoría de formación del
sistema solar correcta?
SI
1. Podemos explicar la mayor parte de las propiedades del sistema
solar, incluyendo las excepciones.
Comprobando nuestra teoría
1. ¿Podemos encontrar discos protoplanetarios?
2. ¿Podemos encontrar otros sistemas planetarios?
3. ¿Explica nuestra teoría los otros sistemas planetarios?
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Otros sistemas planetarios
Sistemas Planetarios
Semieje mayor (UA)