Download Nuestro lugar en el Universo

Índice
1. Estructura del Universo
A. Apariencia
B. Composición
C. Estructura
2. Origen del Universo
A. Antigüedad
B. Renacimiento
C. SXX: Big Bang
3. La Vía Láctea
4. Estructura de la Tierra (Modelos Estático y Dinámico)
5. Dinámica terrestre: Tectónica de placas
Ser humano
habita
Universo
Que está en
Evolución
Por la cual
se forman
Galaxias y
Estrellas
Elementos
Sistema
Solar
La Tierra
Explicada
por Modelos
Origen
Big Bang
Corteza
Estructura
Manto
Núcleo
• Universo o Cosmos: Conjunto de toda la materia
y energía existente y el espacio en que se
encuentra.
• Cosmología: Ciencia que estudia el Universo, la
Cosmología Moderna nació en 1700 con la
propuesta de que la Vía Láctea es un sistema de
estrellas, una de las cuales es el Sol, y de que
existen otros sistemas similares.
• La antigüedad del Universo es de unos 13700
millones de años
• Universo observable: parte del Universo que podemos percibir
desde la Tierra. El radio de observación es de 1010 años luz.
• Forma del Universo: se desconoce.
• Universo es heterogéneo: la materia no está uniformemente
distribuida, sino más concentrada en unas zonas que en otras.
• Es isotrópo: tiene las mismas propiedades en todas las
direcciones.
• Todo el Universo se mueve como resultado de la fuerza
expansiva (separa la materia) y la fuerza gravitatoria (atrae
masas entre sí). Muchas veces por interacción de estas fuerzas
se producen movimientos de giro (de galaxias, planetas…)
1 año luz= 9,46 1012 km
El Universo está compuesto de materia y energía
• Materia: el 90% es materia oscura, no emite radiación (no la
vemos) pero deducimos su existencia porque la parte visible del
Universo parece estar sometida a fuerzas gravitatorias
mayores que las que produce la materia conocida.
Materia conocida: 10%, formada 75%H, 20%He y 5% resto.
• Energía: Energía oscura es el componente mayoritario del
Universo, acelera la expansión porque actúa en contra de la
fuerza gravitatoria.
Energía conocida: se manifiesta en tres fuerzas fundamentales:
gravitatoria, electromagnética y nuclear.
Está formado por agrupaciones de materia de diferente tamaño:
• Supercúmulos de galaxias: las agrupaciones más grandes, formados
por miles de galaxias. (Vía Láctea en cúmulo Grupo Local)
• Galaxia: miles de millones de estrellas junto con otros objetos como
agujeros negros (concentraciones de materia muy densa que no
deja escapar energía), nebulosas (nubes de gas y polvo estelar,
origen de estrellas)… (Vía Láctea 2 1011 estrellas)
• Estrellas: cuerpos que emiten radiación por fusión nuclear en su
interior. El brillo indica la radiación emitida y el color la
temperatura, junto con el tamaño dependen de su edad.
Protoestrella
(nebulosa)
Estrella joven (fusión H)
gigante azul
amarilla o naranja
Gigante roja
(fusión He)
(síntesis elementos)
Enana blanca
Supernova
• Sistemas planetarios: planetas, planetas enanos, asteroides y
cometas.
• Uno de los principales interrogantes del Ser Humano ha sido
siempre el origen del Universo
• A lo largo de la historia han dominado las ideas
antropocéntricas, ser humano como centro del Universo y la
Tierra creada para él.
• Para hacernos una idea de los 13700 millones de años de
antigüedad del Universo Carl Sagan propuso una
comparación en la que, si los 13700 ma transcurrieran en un
solo año la relación de éstos con los acontecimientos más
relevantes de la historia sería la siguiente:
• Descubrimiento de América (12 Octubre de 1492, hace unos 500
años) habría ocurrido hace sólo un segundo.
• Nacimiento de Jesucristo (hace unos 2000 años) se habría
producido hace solo 4 segundos.
• El principio del imperio egipcio de los faraones (hace unos 5000
años) habría sucedido hace 10 segundos.
• Aparición de la especie Homo sapiens (hace unos 300000 años)
se habría producido hace solo 10 minutos.
“Llegará una época en la que una investigación diligente y prolongada sacará a
la luz cosas que hoy están ocultas… Muchos son los descubrimientos reservados
para las épocas futuras, cuando se haya borrado el recuerdo de nosotros…
Nuestro Universo sería una cosa muy limitada si no ofreciera a cada época algo
que investigar… La naturaleza no revela sus misterios de una vez para siempre”
Séneca
• Han existido multitud de mitos, leyendas y explicaciones. Se
ha encontrado expresión de los dioses que adoraban, ha
servido de orientación. Los griegos ya dibujaron en el siglo V
a.C. en el cielo nocturno las constelaciones del zodíaco.
Los griegos denominaron planeta: errante
• Grecia clásica: primera teoría sobre el ordenamiento y
funcionamiento de los astros. Según Aristóteles la Tierra era el
centro del Universo y todos los astros giraban alrededor. El
modelo geocéntrico no podía explicar por qué ciertos
planetas en ocasiones aparecían más cercanos a la Tierra.
• Ptolomeo: (SII D.C.) publicó el Almagesto, en el que afirma
que Sol, Luna y los cinco planetas visibles desde la Tierra
(Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno) se mueven en
sus propias esferas, con movimientos circulares. Perduró
hasta SXVI. También geocéntrico.
• Modelo heliocéntrico: antigua Grecia, sol ocupa el centro
del Universo y la Tierra gira a su alrededor. Aristarco (SIII
a.C.) adelantó el modelo de Copérnico pero no se le creyó
(Aristóteles tenía el apoyo de la Iglesia)
• Copérnico (SXVI): demostró que los movimientos
planetarios se explican mejor atribuyendo la posición
central al Sol. Teoría helocéntrica (Aristarco). Prohibido
por la Iglesia.
• Cambio de mentalidad gracias a Galileo Galilei, tras la
invención del telescopio (SXVII) demostró que la Tierra
gira alrededor del Sol.
• Kepler (S XVII): elaboró las leyes sobre el movimiento
planetario vigentes aún hoy en día: planetas realizan
órbitas elípticas y Sol en uno de los focos de la elipse.
Acabó definitivamente con el paradigma geocéntrico.
• Isaac Newton: ley de la Gravitación Universal (fuerza con
que se atraen dos cuerpos con masa) que explica las
órbitas de Luna y Planetas. Revolución del mundo
moderno.
C. Origen del Universo en el SXX:
• En 1929 telescopio Hubble logró medir la distancia a algunas
galaxias cercanas, demostrando que se alejaban a mayor
velocidad cuanto más lejos estaban. El Universo se expande.
• Si ahora el Universo es más grande y frío y retrocedemos en el
tiempo, sería más caliente y pequeño: Teoría del Big Bang,
basado en:
• Universo en expansión
• Radiación cósmica de fondo: restos de la explosión que se
detectan aún como radiación de microondas.
• 25% materia del Universo es helio, cantidad mucho mayor de
la que podrían generar las estrellas. Habría surgido en el
origen cuando la temperatura era igual a la de las estrellas.
• Teoría más aceptada en la actualidad: Big
Bang
• Albert Einstein (1915-17): Teoría de la relatividad que
sentó las bases de un nuevo marco teórico sobre la
estructura del Universo.
• Toda la energía del Universo se hallaba en su origen
concentrada en un punto de tamaño infinitesimal de
inimaginable densidad y temperatura que explotó en
todas direcciones y según se enfriaba la energía fue
transformándose en materia (E= mc2) dando origen a
las partículas elementales que conforman el Universo.
• La interacción de esas partículas produjo los primeros
núcleos atómicos (minutos después) y miles de años
después, cuando temperatura y velocidad menores, los
núcleos captaron electrones para formar átomos
(hidrógeno y helio).
• Mientras seguía la expansión, los átomos, atraídos por
fuerza gravitatoria, fueron concentrándose,
originando nubes de materia más densa que se
compactarían formando los cuerpos celestes.
• Síntesis elementos químicos en interior
de estrellas.
BIG BANG
INICIO
EXPLOSIÓN
• Energía concentrada en un punto
• Infinitesimal de gran densidad y temperatura
• Se aleja en todas direcciones
• Energía se transforma en materia
•
•
ÁTOMOS •
•
Primeros núcleos atómicos
Primeros átomos (H, He)
Cuerpos celestes
Elementos químicos (estrellas)
CURIOSIDADES:
• Aproximadamente el 10% de nuestro peso corresponde a
hidrógeno formado en el Big Bang. El resto son elementos
sintetizados en reacciones nucleares en el interior de estrellas:
oxígeno (65%), carbono (18%) y nitrógeno (3%).
¿Somos realmente polvo de estrellas?
Existen otras teorías sobre el origen del Universo: El vacío absoluto,
Mundos cíclicos, Un océano infinito o La dualidad son algunas de
ellas.
¿Futuro del Universo? Según la densidad, gravedad y materia del
mismo: Big Crunch (gran aplastamiento), expansión continuará
eternamente o Big Rip (gran desgarramiento). Se desconoce.
• En el Universo hay unos 100 000 millones de galaxias y cada
una contiene unos 100 000 millones de estrellas.
• Algunas galaxias tienen formas bien definidas
• Elípticas: grandes bolas de estrellas flotando
• Lenticulares: bulbo más pequeño, rodeado por un disco
homogéneo de astros.
• Espirales (Vía Láctea): similar a lenticular pero las estrellas del
disco se agrupan en brazos que se enroscan en espiral
alrededor del bulbo.
• Otras formas irregulares. En ocasiones incluso pueden
entrelazarse.
• En uno de los brazos espirales de la Vía Láctea (Brazo de
Orión) está el Sol con sus planetas.
• El Sistema Solar se mueve alrededor del centro de la galaxia a
la vez que se desplaza con ella por el Universo.
• Sol y planetas se formaron hace unos 4500 millones de años a
partir de la condensación gravitatoria de una nebulosa de
polvo y gas por acumulación de planetésimales.
• Aquí se fraguaron las diferencias en la composición de los
planetas, ya que en el centro había altas temperaturas y en el
exterior bajas. Cerca del Sol planetas pequeños y rocosos (
Interiores: Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y lejos los gigantes
gaseosos (Exteriores: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno)
Vía Láctea, el Sistema Solar está
localizado en el Brazo de Orión
• La Tierra conservó una atmósfera relativamente densa, gracias
a su núcleo de hierro cuyo campo magnético desviaba el viento
solar y no se arrastraban gases ligeros.
• Sufrió un intenso bombardeo de objetos que aportaron agua,
nitrógeno y compuestos de carbono, muy importantes para el
desarrollo de la vida.
• La idea ha ido cambiando: los griegos consideraron siete
planetas, con el descubrimiento del telescopio pasó a nueve y
finalmente se excluyó a Plutón.
• La Unión Astronómica Internacional (UAI) en 2006 define:
• Planeta: tiene suficiente masa como para que su gravedad les
proporcione forma aproximadamente esférica y han barrido de sus
órbitas cualquier otro cuerpo de tamaño relevante. Son ocho:
Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
• Planetas enanos: también poseen suficiente masa para adoptar forma
esférica pero comparten su órbita con otros similares. Ejemplo: Ceres,
Plutón, Haumea, Makemake y Eris
Cuerpos menores: son tan ligeros que su gravedad no ha logrado
conferirles forma esférica, presentan formas irregulares típicas de
cometas (hielo, polvo y roca) y asteroides (metal y roca) más
pequeños.
Cometa
Planetas
enanos
Asteroide
• Hace 4500 millones de años, cuando se formó, era un planeta
de material fundido por las altas temperaturas y los impactos.
• Uno de esos impactos fue tan grande que arrancó el material
que formaría la Luna, e inclinó el eje de rotación terrestre,
apareciendo las estaciones.
• Los materiales más densos (hierro y níquel) se acumularon en el
centro y los más ligeros (oxígeno y silicio) permanecieron en la
superficie. Así se fueron creando dos capas.
• La Tierra perdió energía y se enfrió, la capa externa solidificó
y atrapó parte de la energía interna.
• La energía interna, que se disipa poco a poco, hace que sea un
planeta dinámico y cambiante.
• Se buscaron restos de la corteza primitiva
• La tripulación del Apolo XVII recogió rocas de la superficie
Lunar de aproximadamente 4600 millones de años
• Se descubrieron en nuestro planeta restos geológicos de hace
más de 4200 millones de años.
4,54 millones de años.
• Métodos de cálculo de edad:
• Relativos: Estratigrafía: materiales más antiguos están en capas
sedimentarias más profundas y los más modernos en las superficiales.
• Bioestratigrafía: saber la edad de un estrato por sus especies (fósiles)
• Absolutos: Carbono 14: medida de este isótopo que comienza a
decrecer cuando el organismo muere. ( 5570 años queda la mitad).
• Paleomagnetismo: la orientación del campo magnético de la Tierra ha
cambiado y los materiales magnéticos de las rocas orientados según
el mismo.
• Según composición química tres capas: Corteza, Manto y Núcleo.
• Corteza: capa más exterior y más extensa. Sólida y rígida: Litosfera.
Su espesor varía mucho según la zona (3km dorsales oceánicas 70km Himalaya). Corteza continental (heterogénea, más gruesa) y
oceánica (más homogénea, de menor espesor).
• Manto: gruesa capa de material rocoso que llega hasta los 2900km
de profundidad. 82% del volumen total del planeta. Es sólido pero
las rocas fluyen lentamente. Manto superior hasta 670km (Litosfera) y
después manto inferior.
• Núcleo: enormes presión y temperatura. Principalmente compuesto
por hierro y en menor cantidad níquel. Densidad 14 veces superior a
la del agua, más denso que el mercurio. Núcleo externo fluido e
interno sólido, composición química similar.
Según el comportamiento mecánico de los materiales
cuatro capas:
• Litosfera: capa más externa, comprende la corteza y
manto superior. Rígida. (hasta 75-100km)
• Astenosfera: parte del manto superior. Plástica,
temperatura y presión que hacen que rocas se fundan.
(hasta 350km)
• Mesosfera: manto inferior. En contacto con el núcleo
nivel D con materiales fundidos. (hasta 2900km)
• Endosfera: capa más interna, comprende núcleo
externo e interno.
5.1 La Teoría de Wegener: en la primera década del SXX, el
científico alemán Alfred Wegener expuso, en un libro titulado “El
origen de los continentes y de los océanos”, su teoría de la Deriva
Continental.
Afirmaba que hace 200ma todos los continentes estaban unidos
formando un supercontinente Pangea (toda la Tierra) rodeado por
un único océano Panthalasa (todo el mar), también afirmó que
Pangea se fué fragmentando y esos fragmentos se fueron
desplazando hasta ocupar la posición actual de los continentes.
Pese al enorme rechazo inicial, la Teoría de Wegener sentó las
bases de la Teoría de la Tectónica de Placas que hoy es
aceptada para explicar la dinámica terrestre de forma global.
5.2 Pruebas del movimiento de los continentes:
Wegener aportó numerosas pruebas, de distinto tipo, para
demostrar su teoría:
a) Pruebas geográficas: Encaje entre las costas de los
continentes. Las costas africana y sudamericana tienen forma
complementaria, como dos piezas de un puzle.
b) Pruebas geológicas: continuidad de determinados tipos de
tocas a un lado y otro de la línea de unión. Cadenas
montañosas del continente americano se continúan en cadenas
africanas y europeas, separadas por el Atlántico.
c) Pruebas Paleontológicas: presencia, en continentes actualmente
separados, de fósiles de organismos terrestres como reptiles o
plantas que en ningún caso podrían atravesar los océanos que
hoy les separan. Fósiles de un mismo helecho en Sudamérica,
Sudáfrica, Antártida, India y Australia. Y del mismo reptil en
Sudáfrica, India y Antártida. Esto indica que pertenecerían a la
misma zona que se ha ido separando con el tiempo.
d) Pruebas paleoclimáticas: rocas como el carbón y sedimentos
como los depositados por glaciares nos informan sobre el clima
del pasado. Lugares de diversos continentes sufrieron un mismo
fenómeno climatológico (glaciación…) en la misma época. Restos
glaciares en Sudáfrica, Sudamérica, India y Australia.
e) Pruebas Paleomagnéticas: se sabe cuál era la posición de los
continentes con respecto a los polos observando las señales
magnéticas de sus rocas. La coincidencia en la orientación
magnética de los minerales en las rocas indica que con
anterioridad los continentes estaban muy próximos.
5.3 Lo que Wegener no pudo explicar:
No pudo explicar cúal era la fuerza capaz de producir
los movimientos de los continentes, ni cuál podía ser su
origen.
Debido a que no se conocía aún la estructura interna de
la Tierra tampoco pudo indicar qué parte de las
geosfera era exactamente la que se desplazaba
(Litosfera), suponiendo erróneamente que eran los
contienentes los que se movían deslizándose por encima
de los fondos oceánicos.
a) Estudios que condujeron a la teoría de la tectónica
de placas
b) Postulados de la tectónica de placas
c) Las placas litosféricas o placas tectónicas
d) Movimientos de placas: Fenómenos asociados
e) Fuerzas que mueven las placas
5.4 Teoría de la Tectónica de Placas o Tectónica
Global
a) Estudios que condujeron a la Teoría de la Tectónica
de Placas:
Además del Paleomagnetismo, el estudio de los fondos
oceánicos aportó datos muy distintos a los esperados
como que corteza oceánica era mucho más joven que la
continental y hay bandas de edad, que aumenta según
se aleja del centro.
Teoría de la Expansión del Fondo Oceánico (Hess):
litosfera se genera continuamente en las dorsales
oceánicas y se destruye en las fosas (subducción)
Distribución de terremotos y volcanes y ondas sísmicas.
• b) Postulados de la Tectónica de Placas:
Con todos los datos de estudios anteriores Wilson y sus
colaboradores enunciaron esta teoría.
1. La litosfera está dividida en grandes bloques, llamados
placas, que cubren la superficie terrestre y encajan entre sí
como las piezas de un puzle.
2. La mayor parte de la actividad geológica interna se
concentra en los límites o bordes de placa. En el interior de las
placas la actividad geológica de origen interno es muy
escasa.
3. La litosfera oceánica se genera continuamente en las dorsales
y se detruye, por subducción, en las fosas oceánicas.
4. Las placas se mueven e interaccionan entre sí: pueden
acercarse, separarse o deslizarse lateralmente, lo que da
lugar a diferentes bordes de placa.
c) Las placas litosféricas o placas tectónicas:
La litosfera es una capa sólida y rígida formada por la corteza y
parte del manto superior que contacta con ella. Llega
aproximadamente hasta los 75-100km de profundidad y se sitúa
por encima del manto (astenosfera y mesosfera) que se comporta
de forma plástixa.
Litosfera es una capa fría y rígida que resulta quebradiza ante
las deformaciones.
Actualmente litosfera fracturada en grandes fragmentos llamados
placas litosféricas, hay algo más de una docena de diferentes
tamaños.
Estas grandes placas son bastante estables, en ellas no suelen
ocurrir muchos cambios, pero los bordes de placas son zonas
inestables de gran actividad sísmica y volcánica y en ellos se
producen muchos fenómenos geológicos.
Tipos de placas litosféricas:
Según su tamaño: 8 grandes placas y una serie de pequeños
fragmentos litosféricos o microplacas.
Según el tipo de litosfera: oceánicas, continentales y mixtas.
Principales placas litosféricas:
Placa africana: limitada por las dorsales oceánicas atlántica e
índica. Es mixta: una parte oceánica y otra continental.
Placa euroasiática: también mixta, mayoría continental (Europa y
Asia, menos la India) y engloba también parte del Atlántico
Norte hasta la dorsal.
Placa norteamericana y placa sudamericana: ambas mixtas,
puesto que llegan hasta la dorsal atlántica.
Placa indoaustraliana: engloba el nordeste del océano Índico, el
continente australiano y la India. Es mixta.
Placa antártica: mixta, comprende la Antártida y el océano
Glacial Antártico.
Placa Pacífica: oceánica, abarca casi todo el océano Pacífico.
Placa de Nazca o del Pacífico Sur: oceánica, zona sur Pacífico.
Microplacas: de Cocos, del Caribe, Arábiga, Iraní, Filipina…
d) Movimientos de placas: Fenómenos asociados:
Las placas pueden moverse entre sí de tres modos diferentes,
dando lugar a los siguientes tipos de límites o bordes de placa:
1. Bordes Constructivos o Divergentes (de Separación)
2. Bordes Destructivos o Convergentes (de Choque):
a) Subducción:
• Bajo litosfera continental
• Bajo litosfera oceánica.
b) Colisión Continental (Obducción)
3. Bordes Pasivos o de deslizamiento lateral
1. BORDES CONSTRUCTIVOS O DIVERGENTES (DE
SEPARACIÓN)
• Se genera nueva litosfera oceánica, se produce en las dorsales
centro-oceánicas: cordilleras en parte media del fondo de los
océanos. Existe una hendidura que coincide con el borde de las
placas, por la que sale lava continuamente procedente del
manto. Al solidificarse, se convierte en nuevo fondo oceánico
que desplaza al anterior, se separan las dos placas y se
produce crecimiento: expansión del océano. Mar Rojo.
• Procesos asociados a este borde: volcanes en los rift,
erupciones submarinas y terremotos en las dorsales. Expansión
de océanos, formación de litosfera oceánica, fragmentación
continentes.
• Formas de relieve que origina este borde: rift contientales y
dorsales oceánicas (elevaciones en los océanos)
2. BORDES DESTRUCTIVOS O CONVERGENTES (DE
CHOQUE):
En zonas en que las placas se están acercando, se destruye
litosfera oceánica. Se puede producir:
A. Subducción: deslizamiento de una placa por
debajo de la otra.
i.
Si chocan placa continental contra oceánica es la oceánica
la que se desliza por debajo porque es más densa y forma
una fosa oceánica y en el borde de la placa continental se
forma una cordillera (Andes)
Procesos asociados: Volcanes y terremotos. Destrucción
litosfera oceánica.
Formas de relieve: Fosas oceánicas y Cordilleras con
muchos volcanes.
Bordes Destructivos o Convergentes: A. Subducción:
ii. Si chocan dos placas oceánicas una se desliza por debajo de
la otra, originando una fosa submarina. En el borde de la otra
placa se forma un arco de islas volcánicas (Japón).
Procesos asociados: Volcanes y terremotos. Destrucción
litosfera oceánica.
Formas de relieve: Fosas oceánicas y arcos de islas
volcánicas. Fosa de las Marianas.
Bordes Destructivos o Convergentes:
B. Colisión Continental (Obducción)
Chocan dos placas continentales, se forma una cordillera y
quedan soldadas las dos masas continentales. Ej: India choca
con Asia y se forma el Himalaya.
Procesos asociados: Terremotos.
Formas de relieve: Orógenos de colisión.
No se crea ni destruye litosfera oceánica. En zonas en que existen
fallas de transformación (enormes fracturas que cortan y
desplazan fragmentos de las dorsales). Las dos placas se
desplazan entre sí lateralmente provocando fricciones que hacen
que sean zonas de gran actividad sísmica con efectos muy
destructivos. Falla San Andrés (California)
Procesos asociados: Terremotos
Formas de relieve: Fallas
Falla de San Andrés
El movimiento de las placas litosféricas es consecuencia del calor
interno del planeta (residual de su formación (núcleo) y liberado
por desintegración de elementos radiactivos (corteza))
Para explicar el mecanismo por el que se produce el
desplazamiento de las placas existen actualmente dos hipótesis:
Hipótesis Convectiva: es la principal. En el manto se forman celdas
convectivas (movimientos debidos a que los materiales calientes,
menos densos, tienden a ascender y los fríos, más densos, tienden
a descender.). Los que ascienden producen fragmentación de la
litosfera, separación de placas y forman nueva litosfera oceánica.
Las corrientes que descienden arrastran las placas produciendo la
subducción hacia el manto.
Hipótesis gravitatoria: La más aceptada es la convectiva, pero
algunos autores creen que hay otras fuerzas que influyen.
El propio peso de las placas puede ser el responsable de su
movimiento. En las dorsales, el empuje de los materiales que
salen, y el hecho de que son zonas elevadas, produciría el
deslizamiento de las placas a ambos lados de la dorsal. En las
zonas de subducción el peso e la placa que se hunde en el manto
arrastraría tras de sí el resto de la placa.
Hoy en día se admite que el movimiento de las placas puede
deberse a una combinación de ambos mecanismos.