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INSTITUCIÓN EDUCATIVA INEM “JORGE ISAACS”
GUÍA No. 2 DE GEOCIENCIAS
1.2 EL UNIVERSO
1.3 TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO
PARA REFLEXIONAR: “Aprender a convivir socialmente es ante todo aprender a estar en el mundo. La
convivencia social es posible si aceptamos que somos parte de la naturaleza y del universo, y que no es
posible herir al planeta tierra sin herirnos a nosotros mismos. Si destruimos al planeta, ¿a dónde iremos?
1.2
EL UNIVERSO
CONCEPTO: El universo se define como todo lo que existe físicamente: la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las
formas de la materia, la energía, y las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el término «universo» puede ser
utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza.
Observaciones astronómicas de los últimos años indican que el universo tiene una edad aproximada de 13 730 millones de años y
por lo menos 93 mil millones de años-luz de extensión. Se cree que el origen del universo fue una Gran Explosión (en inglés Big
Bang). Antes de éste toda la materia y la energía del universo observable se hallaban concentradas en unas condiciones de
densidad extremadamente elevada. Después de la Gran Explosión el universo comenzó a expandirse para llegar a su condición
actual, y continúa haciéndolo.
COMPOSICIÓN QUÍMICA: En el universo existen los mismos elementos químicos que en la tierra,
aunque en diferentes proporciones. Así para el conjunto del universo, el hidrógeno es el elemento principal
(70 a 75%), seguido del helio (18 a 20%), oxígeno, hierro, nitrógeno, carbono, silicio, magnesio, etc., que
en conjunto representan aproximadamente el 5%.
ORGANIZACIÓN DEL UNIVERSO: El universo es un conjunto supremamente ordenado y en armónico
movimiento. El universo está formado por:
GALAXIAS
UNIVERSO
POLVO
COSMICO
ESTRELLAS
ESTRELLAS VIVAS
QUASARES
PULSARES
AGUJEROS NEGROS
PLANETAS
COMETAS
ASTEROIDES
SATÉLITES
METEORITOS
ACTIVIDAD: 1. Observa el video de la dirección sugerida, realice la traducción y escriba conclusiones.
http://www.youtube.com/watch?v=Xg5C5Lobyes
2. La siguiente dirección contiene actividades de astronomía, resuelve las relacionadas con la estructura
del universo y escribe conclusiones en tu cuaderno.
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/interactiv/el_universo/el_universo_00.htm
1.3 TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO
Sólo si comprendemos los cambios que ha sufrido el Universo podremos determinar su evolución futura.
A través de la Cosmogonía (Origen del Universo) y de la Cosmología (la estructura y las Leyes del
Universo), se trata de dar respuesta a los interrogantes que existen respecto al origen, forma y edad del
Universo. Estas respuestas se basan en la física moderna y se apoyan en estudios realizados en
observatorios astronómicos del mundo.
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TEORÍA DE LA GRAN EXPLOSIÓN O DEL BIG- BANG: Fue propuesta por Jorge Gamow y Eduardo
Lemaitre, según esta teoría hace 15000 millones de años el universo era muy denso, tan denso que toda
la materia se concentraba en algo que se denominó el HUEVO CÓSMICO o superátomo conformada por
una masa de neutrones comprimidos; debido a las altas temperaturas que éste alcanzó y a su gran presión
interna se produjo una gran explosión; la materia y la energía salió disparada en todas las direcciones a
velocidades fantásticas. El
superátomo se desintegró en neutrones individuales y luego se
descompusieron en electrones y protones. Los protones así formados se consideran núcleos de H--1 y
éstos de vez en cuando chocaban con los neutrones que aún quedaban formando núcleos de H--2. La
materia se fue dispersando en una nube espesa que se continuo expandiendo por millones de años, luego
por la gravitación en algunos puntos de esta nube se concentró la materia y la energía, se formaron
grandes masas esféricas, la temperatura allí se elevó, iniciándose así la vida de las estrellas.
A la medida que el universo va progresando hacia delante en el tiempo, el hidrógeno se va fusionando en
átomos más complejos dentro del núcleo de las estrellas y por un proceso de enfriamiento se formaron los
planetas y los satélites. La teoría se fundamenta en la ecuación de Einstein, E= mc2, en la composición
química del Universo (90% de H, 9% de He y 1% de átomos complejos.), en que las galaxias se están
alejando, en la fusión nuclear de hidrógeno en las estrellas. En la observación de la onda espacial
provocada por la gran explosión primitiva.
Cabe preguntar. ¿Cuál es el origen del huevo cósmico?
Se dan explicaciones, una religiosa, fue creado por Dios; otra filosófica, la materia ha existido siempre es
eterna y posee capacidad evolutiva.
TEORÍA DEL UNIVERSO OSCILANTE O PULSANTE: Considera que en el universo se alternan los
procesos de expansión y contracción, que el material es sólo H--1 y que los demás elementos se formaron
en el interior de las estrellas pasando materia interestelar por la vía de la supernova. La colisión entre dos
partículas, en esta teoría es más probable que en la teoría del Big-bang. El Universo es oscilante, sin
principio ni fin. El HUEVO CÓSMICO estaría formado por H y el huevo cósmico se logró formar por la
contracción del universo por intensificación de la acción de la gravedad; la contracción produce un
calentamiento del Universo. En una fase posterior el huevo explota, la materia se dispersa; esta expansión
tiene un límite a partir del cual el Universo empieza a contraerse.
TEORÍA DEL UNIVERSO ESTACIONARIO O DE CREACIÓN CONTÍNUA: Esta teoría supone que la
cantidad de materia en el Universo no varía. El universo ha sido siempre igual y así será eternamente,
como las galaxias se van separando y el Universo se va expandiendo, nuevas galaxias se van formando
con la materia de las viejas galaxias que se destruyen.
TEORÍA DEL UNIVERSO EN EXPANSIÓN: Los astrónomos están convencidos que entre 12000 y 20000
millones de años se originó el Universo. En 1920 EDWIN HUBLE descubrió que el universo está en
expansión y la teoría de la relatividad de EINSTEIN predice la expansión del Universo. Los astrónomos
piensan, que si ahora se está separando el universo; entonces antes estaba muy cerca, en un punto
matemático (una singularidad) donde se concentró la materia, la energía, el espacio y el tiempo.
La teoría inflacionaria implica un proceso llamado inflación, combina las ideas cosmológicas con la teoría
cuántica y con la física de partículas elementales. Explica que la SINGULARIDAD es del tamaño mucho
menor que un protón y que de ella salió despedida en una explosión su contenido y desde entonces el
Universo se ha venido separando, este empuje inicial de arranque se debió a que la gran fuerza
unificadora de la naturaleza se dividió en las cuatro fuerzas que son las que existen hoy; fuerzas nucleares
fuertes, fuerzas nucleares débiles, fuerzas electromagnéticas y la fuerza de gravedad.
La moderna Cosmología se basa en el descubrimiento del astrónomo estadounidense Edwin Hubble en
1929, de que todas las galaxias se alejan unas de otras a velocidades proporcionales a sus distancias. En
1922 el astrónomo ruso Alexander Friedmann señaló que el universo tiene, por término medio, la misma
densidad de materia en todas partes. Utilizando la teoría de la relatividad de Albert Einstein para calcular
los efectos gravitacionales, mostró que un sistema de éstas características tuvo que originarse en una
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singularidad de densidad ilimitada (el Big Bang o Gran Explosión) y que se expandió a partir de ese estado
en la forma exacta en que después lo observó Hubble.
Basado principalmente en sus observaciones, Hubble formuló la ley que lleva su nombre: “LA VELOCIDAD
DE UNA GALAXIA QUE SE ALEJA ES PROPORCIONAL A SU DISTANCIA DE LA TIERRA”
A partir de ésta ley se puede calcular la edad del Universo, si conocemos la distancia a la que se
encuentra una determinada galaxia y la velocidad a la que se desplaza.
Hasta ahora, los teóricos no han podido establecer si el Universo continuará su expansión indefinidamente.
Ciertos científicos apoyan el concepto de un Universo oscilante, que requiere más masa que la que
sostienen las estimaciones actuales. Éstos sugieren que la masa desaparecida está en los espacios
intergalácticos o en los agujeros negros.
Otra teoría sostiene que las partículas subatómicas presuntamente sin masa llamadas neutrinos sí tiene
masa. El Universo está inundado de neutrinos, de forma que su masa total sumada podría bastar para
mantener el proceso de expansión y contracción del Universo indefinidamente.
Se destacan otras teorías, tales como las de Jayant Narlikar y Jim Hartle, quienes combinaron la relatividad
y la mecánica cuántica. Una muy importante es la teoría de STEPHEN HAWKING, quien concentró sus
estudios en la SINGULARIDAD, es decir un punto de materia de densidad infinita y de volumen cero, tal
como debe existir según la teoría de la relatividad general en el corazón de los agujeros negros o como
debe existir en el origen del universo. Hawking demostró que el colapso de una estrella da origen a una
SINGULARIDAD y esto obliga a concebir el nacimiento del Universo a partir de una SINGULARIDAD.
Actualmente, las leyes que intentan explicar la naturaleza del Universo se basan en los principios de la
relatividad general, elaborada por Albert Einstein.
TALLER
1. Realice la siguiente experiencia:
Materiales: Bomba de caucho, marcador de punta fina, metro.
Procedimiento:
 Pinte varios puntos sobre la superficie de la bomba de caucho. Escoja dos puntos y márquelos
con las letras A y B, mide la distancia entre ellos. Marque otros dos puntos que tengan la misma
distancia de separación que los puntos A y B.
 Infle la bomba.
 Responda las siguientes preguntas:
a) ¿Qué ocurrió con la distancia entre los puntos A y B?
b) ¿La distancia cambió en todos los puntos? ¿Por qué?
c) Compare las distancias entre los puntos A y B con las distancias de los otros puntos marcados.
¿Aumentaron en igual proporción? ¿Por qué?
d) Relacione éste experimento con las teorías sobre el origen del Universo. ¿Cuál teoría se
comprueba?
e) Realice un esquema de lo sucedido.
2. Compruebe otra teoría sobre el origen del Universo a través de la siguiente experiencia:
MATERIALES: Bomba de caucho, harina de trigo o polvo o maizena, confetis de colores, alfiler.
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PROCEDIMIENTO: Eche una cucharada de harina y un poco de confetis dentro de la bomba. Pon tu
mano en la parte inferior de la bomba. Infla la bomba (ten cuidado, no aspires) y átala. Con el alfiler
pincha la bomba.
a) ¿Qué observaste?
b) ¿Cuál de las teorías comprobaste?
c) Realice un esquema y compárelo con el esquema del punto 1.
3. RELACIONAR:
A. UNIVERSO
(
) Espacios intergalácticos.
B. GAMOW Y LEMAITRE
(
C. HUEVO CÓSMICO
(
) Punto de la materia de densidad infinita y volumen
cero.
) Teoría del Big-Bang.
D. LA MATERIA EN EL
UNIVERSO NO VARÍA
(
) Teoría del Universo
en Expansión.
E. EDWIN HUBBLE
(
) Galaxias y polvo cósmico.
F. AGUJEROS NEGROS
(
) Teoría de Edwin Hubble.
G. SINGULARIDAD
(
H. STEPHEN HAWKING
(
) Leyes que intentan explicar actualmente la
Naturaleza del universo.
) Superátomo.
I. PERMITE CALCULAR
LA EDAD DEL UNIVERSO.
J. UTILIZACIÓN DE LOS
PRINCIPIOS DE LA RELATIVIDAD.
(
) Teoría de la Singularidad.
(
) Teoría del Universo
Estacionario.
4. Lee cuidadosamente las frases y relaciónelas con los personajes que aparecen a continuación:
a) Copérnico
b) Kepler
c) Newton
d) Aristóteles
e) Tolomeo
( ) Los planetas giran en torno a la Tierra describiendo epiciclos.
(
)
Los planetas están situados sobre esferas cuyo centro es la Tierra.
(
)
La ley de gravitación universal explica el movimiento de los planetas alrededor del Sol.
(
)
Los planetas giran en torno al Sol describiendo órbitas circulares.
(
)
Los planetas giran en torno al Sol describiendo órbitas elípticas.
5. Observa la película “El Origen del Universo”. Escribe conclusiones, compara con las teorías vistas y
participa en la discusión.
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