Download tamaño y estructura del universo

LICEO N° 1 JAVIERA CARRRERA
DEPTO. BIOLOGIA
NIVEL: 7° BÁSICO
UNIDAD DE APRENDIZAJE Nº 8: TAMAÑO Y ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
1.
TEORÍAS ACERCA DEL ORIGEN DEL UNIVERSO A TRAVÉS DEL TIEMPO
1.1
MODELOS DEL UNIVERSO A LO LARGO DE LA HISTORIA
Los filósofos griegos fueron los primeros que se sabe intentaron explicar el Universo. Entre ellos
podemos nombrar a Eudoxio de Cnidos (408 – 355 a.C) y Aristóteles ( 384 – 322 a.C) quienes con sus
observaciones del cielo construyeron modelos geocéntricos bastantes parecidos: la Tierra estaba fija en
el centro del universo y todos los demás astros giraban alrededor de ella en cúpulas transparentes que se
movían. Para Aristóteles la Luna se encontraba en la cúpula más cercana a la tierra, luego venía
Mercurio y Venus, después el Sol y los demás planetas y, por último, las estrellas, las que según su
modelo se encontraban fijas.
Las cúpulas del modelo griego eran perfectamente esféricas, de modo que los astros debían estar
siempre a la misma distancia de la Tierra, pero no era así. El primer problema que se observó fue que los
planetas se veían más cerca o más lejos dependiendo de la época del año en que se observaban. Los
griegos decían que era sólo un efecto óptico, pero que el modelo era correcto.
Se cree que Aristarco ( 310 – 231 a.C ) un científico griego, pensó el primer modelo centrado en el Sol
( heliocéntrico). Sin embargo, en su época se consideraba demasiado obvio que los cuerpos celestes
giraban alrededor de la Tierra.
Después de más de 500 años, un científico egipcio llamado Claudio Ptolomeo ( 90 – 170 d.C ) propuso
un modelo también geocéntrico, pero que explicaba el problema de las órbitas de los planetas. Según
Ptolomeo, cada planeta giraba en torno a un círculo principal llamado deferente, pero la órbita también
contemplaba pequeños círculos llamados epiciclos.
Una de las cosas interesantes que ha tenido este modelo es que representa la dificultad que ha tenido el
ser humano para ver los errores de sus propias ideas. A pesar de tener trayectorias mucho más
complicadas para los planetas, Ptolomeo prefirió incorporar el concepto de los epiciclos a su modelo
antes que imaginar un Universo dónde las trayectorias no fueran circulares con la Tierra en el centro.En
ciencias , esto se conoce como complementar un modelo. |Así, el modelo de Ptolomeo fue aceptado
durante 2000 años.
Nicolás Copernico ( 1473 – 1543) fue un astrónomo polaco que propuso un modelo heliocéntrico
obteniendo más atención que Aristarco en Grecia. La principal novedad de este modelo es que proponía
que la Tierra gira en torno al Sol en una órbita circular, al igual que los demás planetas. Las estrellas
continuaban estando fijas, por lo que no orbitaban alrededor del Sol. Además propone por primera vez,
que la Tierra se mueve rotando sobre su propio eje. Estas ideas fueron escritas por Copérnico en su libro
“Sobre la revolución de los cuerpos celestes”.
Este texto fue prohibido por la iglesia de aquella época. A pesar de lo cual , el planteamiento de
Copérnico se siguió investigando y modificando, pero ya no se volvió a creer que la Tierra era el centro
del Universo.
Muchos años más tarde, el alemán Johannes Kepler ( 1571 – 1628 ) corroboró la hipótesis de
Copérnico, manteniendo el modelo. Sin embargo, lo corrige, mediante cálculos matemáticos compeljos,
con órbitas elípticas y no circulares de los planetas.
En Italia, al mismo tiempo, Galileo Galilei (1564 – 1642 ) perfeccionaba un instrumento para observar
el cielo: el primer telescopio astronómico. Sus observaciones del cosmos, sobre todo las fases del
movimiento del planeta Venus, lo hicieron continuar con el modelo heliocéntrico. Pero el modelo de
Ptolomeo todavía era ampliamente aceptado , por lo que Galileo se vio obligado a desmentir sus
descubrimientos, pero afirmó a modo de protesta su famosa frase: “Eppur si mouve”, que significa “ y
sin embargo se mueve”, refiriéndose a la Tierra.
Posteriormente, Isaac Newton, un inglés nacido en 1643, propuso la Ley de Gravitación Universal.
En ella se describe la gravedad como una fuerza con la que se atraen entre sí todos los cuerpos del
Universo. Esta ley permitió explicar la órbita de los cometas y la forma de la Tierra, calcular la masa del
Sol y de los planetas, determinar la influencia de la Luna y el Sol en las mareas y reproducir lasLeyes de
los movimientos de Kepler.
Sin embargo, la constante observación y los instrumentos tecnológicos que se manejan nos permiten
asegurar que ni la Tierra ni el Sol son el centro del Universo. Como en el cine, la búsqueda de modelos a
partir de los nuevos descubrimientos continuará, lo que nos demuestra el dinamismo del conocimiento
científico y tod lo que nos queda por comprender del comportamiento del Universo.
ACTIVIDAD 1:
1. En el siguiente cuadro indica los científicos y sus principales aportes al estudio del Universo:
Nombre científico
Principales ideas y aportes
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
2. ¿Conoces otro tema al cual los seres humanos hayamos dado muchas interpretaciones a lo largo del
tiempo hasta llegar a lo que conocemos hoy?
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3. ¿Podemos estar seguros que el Universo es como creemos? ¿Es posible que los hombres del futuro
descubran cosas que no hemos observado?
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1.2
¿CÓMO SE ORIGINÓ EL UNIVERSO?
Hasta hoy no se conoce con exactitud la respuesta a esta interrogante porque es algo ocurrido hace
mucho tiempo. Sin embargo, muchos científicos investigan y para intentar resolverla se han postulado
varias teorías, algunas mejor sustentadas que otras.
Mediante numerosas observaciones de la luz de las estrellas se ha comprobado que el Universo se está
expandiendo. Dichas observaciones han permitido dar lugar a dos de las teorías modernas acerca de la formación
del universo: la Teoría estacionaria y la Teoría del Big Bang.
La primera de ellas, Teoría del Universo estacionario, plantea que a medida que las galaxias y las estrellas se
alejan, se crea materia nueva que va llenando los espacios que se producen. Si esta teoría fuese cierta, se estaría
creando materia continuamente, pero la mayoría de los cosmólogos no comparte esta idea.
La segunda teoría y la más aceptada por la comunidad científica es la Teoría del Big Bang o Gran Explosión, en
la que se postula que al principio toda la masa y la energía del Universo estaba contenida en una diminuta y
única partícula, algo así como un único punto. Esta partícula explotó, liberando la energía y otras partículas más
pequeñas que son los átomos a muy altas temperaturas y en todas direcciones.
Con el pasar de los siglos, estas partículas se fueron juntando y enfriando hasta formar las estructuras que en este
momento forman el Universo.
La idea del Big –Bang se basa en rigurosas observaciones y cálculos matemáticos validados por casi todos los
científicos, pero nadie ha podido explicar satisfactoriamente cuál fue el origen de esa primera partícula que
explotó.
ACTIVIDAD
2
1.- ¿Por qué se habla de Teorías y no de afirmaciones sobre el origen del universo?
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2.- Compara la “Teoría del universo estacionario” con la “teoría del Big bang”
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2.
CARACTERIZACIÓN DE ELEMENTOS QUE FORMAN EL UNIVERSO.
El Universo está formado por muchas estructuras como las galaxias, estrellas, nebulosas, etc.
2.1
GALAXIAS
Las galaxias son acumulaciones enormes de estrellas, gases y polvo.
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.
Galaxias vecinas
Distancia (Años luz)
Nubes de Magallanes
200.000
El Dragón
300.000
Osa Menor
300.000
El Escultor
300.000
El Fogón
400.000
Leo
700.000
NGC 6822
1.700.000
NGC 221 (M32)
2.100.000
Andrómeda (M31)
2.200.000
El Triángulo (M33)
2.700.000
Tamaños y formas de las galaxias
Hay galaxias enormes como Andrómeda, o pequeñas como su vecina
M32. Las hay en forma de globo, de lente, planas, elípticas, espirales
(como la nuestra) o formas irregulares. Las galaxias se agrupan
formando "cúmulos de galaxias".
La galaxia grande más cercana es Andrómeda.Se puede observar a
simple vista y parece una mancha luminosa de aspecto brumoso. Los
astrónomos árabes ya la habían observado. Actualmente se la conoce
con la denominación M31. Está a unos 2.200.000 años luz de
nosotros. Es el doble de grande que la Via Láctea
Clases de Galaxias
Cuando se utilizan telescopios potentes, en la mayor parte de las galaxias sólo se detecta la luz mezclada
de todas las estrellas; sin embargo, las más cercanas muestran estrellas individuales. Las galaxias
presentan una gran variedad de formas.
En 1930 Hubble clasificó las galaxias en elípticas, espirales e irregulares, siendo las dos primeras las
más frecuentes.
Galaxias elípticas
Algunas galaxias tienen un perfil globular completo con un núcleo brillante.
Estas galaxias, llamadas elípticas, contienen una gran población de estrellas
viejas, normalmente poco gas y polvo, y algunas estrellas de nueva formación.
Las galaxias elípticas tienen gran variedad de tamaños, desde gigantes a enanas.
Hubble simbolizó las galaxias elípticas con la letra E y las subdividió en ocho
clases, desde la E0, prácticamente esféricas, hasta la E7, fusiformes. En las
galaxias elípticas la concentración de estrellas va disminuyendo desde el núcleo, que es pequeño y muy
brillante, hacia sus bordes.
Galaxias espirales
Las galaxias espirales son discos achatados que contienen no sólo algunas
estrellas viejas sino también una gran población de estrellas jóvenes, bastante
gas y polvo, y nubes moleculares que son el lugar de nacimiento de las estrellas.
Generalmente, un halo de débiles estrellas viejas rodea el disco, y suele existir
una protuberancia nuclear más pequeña que emite dos chorros de materia
energética en direcciones opuestas.
Las galaxias espirales se designan con la letra S. Dependiendo del menor o
mayor desarrollo que posea cada brazo, se le asigna una letra a, b ó c (Sa, Sb,
Sc, SBa, SBb,SBc).
Existen otras galaxias intermedias entre elípticas y espirales, llamadas
lenticulares o lenticulares normales, identificadas como SO y clasificadas en los grupos SO1, SO2 y
SO3. A su vez, se distinguen las lenticulares barradas (SBO) que se clasifican en tres grupos, según
presenten la barra más o menos definida y brillante.
Galaxias irregulares
Las galaxias irregulares se simbolizan con la letra I ó IR, aunque suelen ser enanas o poco comunes. Se
engloban en este grupo aquellas galaxias que no tienen estructura y simetría bien definidas. Se clasifican
en irregulares de tipo 1 o magallánico, que contienen gran cantidad de estrellas jóvenes y materia
interestelar, y galaxias irregulares de tipo 2, menos frecuentes y cuyo contenido es difícil de identificar.
Las galaxias irregulares se sitúan generalmente próximas a galaxias más grandes, y suelen contener
grandes cantidades de estrellas jóvenes, gas y polvo cósmico.
La pequeña nube de Magallanes es una galaxia irregular visible a simple vista desde nuestro planeta.
La Vía Láctea : Un camino en el cielo
En noches serenas podemos ver una franja blanca que atraviesa el cielo de lado a lado, con muchas
estrellas. Son sólo una pequeña parte de nuestros vecinos. Entre todos formamos la Vía Láctea. Los
romanos la llamaron "Camino de Leche", que es lo que significa vía láctea en latín.
La Vía Láctea es nuestra galaxia
El Sistema Solar está en uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000
años luz del centro y unos 20.000 del extremo.
La Vía Láctea es una galaxia grande, espiral y puede tener unos 100.000
millones de estrellas, entre ellas, el Sol. En total mide unos 100.000 años
luz de diámetro y tiene una masa de más de dos billones de veces la del
Sol.
Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor
del centro de la galaxia. Se mueve a unos 270 km. por segundo.
No podemos ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos,
que no dejan pasar la luz. Se cree que contiene un poderoso agujero negro.
La Vía Láctea tiene forma de lente convexa. El núcleo tiene una zona central de forma elíptica y unos
8.000 años luz de diámetro. Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos. A su
alrededor hay una nube de hidrógeno, algunas estrellas y cúmulos estelares.
La Vía Láctea forma parte del Grupo Local
Junto con las galaxias de Andrómeda (M31) y del Triángulo (M33), las
Nubes de Magallanes (satélites de la Vía Láctea), las galaxias M32 y M110
(satélites de Andrómeda), galaxias y nebulosas más pequeñas y otros
sistemas menores, forman un grupo vinculado por la gravedad.
En total hay unas 30 galaxias que ocupan un área de unos 4 millones de años
luz de diámetro.
Todo el gupo orbita alrededor del gran cúmulo de galaxias de Virgo, a unos
50 millones de años luz.
ACTIVIDAD 3
1. Nombra y compara los tipos de galaxias que existen en el universo.
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2. ¿Por qué las galaxias elípticas tienen una luz más intensa en su centro?
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3. El núcleo de una galaxia espiral es similar a una galaxia elíptica. ¿Dónde crees que se ubican
principalmente las estrellas más jóvenes de una galaxia espiral?
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4. Mediante un dibujo, señala en qué parte de la Vía láctea nos encontramos y qué parte de la galaxia es
la que podríamos estar viendo cuando apreciamos el “camino de leche” en el cielo.
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2.2
ESTRELLAS
Aunque la mayor parte del espacio que podemos observar está vacío, es
inevitable que nos fijemos en esos puntitos que brillan. No es que el
espacio vacío carezca de interés. Simplemente, las estrellas llaman la
atención.
Las estrellas son masas de gases, principalmente hidrógeno y helio, que
emiten luz. Se encuentran a temperaturas muy elevadas. En su interior hay
reacciones nucleares.
El Sol es una estrella. Vemos las estrellas, excepto el Sol, como puntos
luminosos muy pequeños, y sólo de noche, porque están a enormes
distancias de nosotros. Parecen estar fijas, manteniendo la misma posición
relativa en los cielos año tras año. En realidad, las estrellas están en rápido movimiento, pero a
distancias tan grandes que sus cambios de posición se perciben sólo a través de los siglos.
El número de estrellas observables a simple vista desde la Tierra se ha calculado en unas 8.000, la mitad
en cada hemisferio. Durante la noche no se pueden ver más de 2.000 al mismo tiempo, el resto quedan
ocultas por la neblina atmosférica, sobre todo cerca del horizonte, y la pálida luz del cielo.
Los astrónomos han calculado que el número de estrellas de la Vía Láctea, la galaxia a la que pertenece
el Sol, asciende a cientos de miles de millones.
La estructura interna de las estrellas no se puede observar de forma directa, pero hay estudios que
indican corrientes de convección y una densidad y una temperatura que aumentan hasta alcanzar el
núcleo, donde tienen lugar reacciones termonucleares.
Las estrellas se componen sobre todo de hidrógeno y helio, con cantidad variable de elementos más
pesados. A causa de la atracción gravitatoria, la materia de las estrellas tiende a concentrarse en su
centro. Pero eso hace que aumente su temperatura y presión. A partir de ciertos límites, este aumento
provoca reacciones nucleares que liberan energía y equilibran la fuerza de la gravedad, con lo que el
tamaño de la estrella se mantiene más o menos estable durante un tiempo, emitiendo al espacio grandes
cantidades de radiación, entre ellas, por supuesto, la luminosa.
Sin embargo, dependiendo de la cantidad de materia reunida en un astro y del momento del ciclo en el
que se encuentra, se pueden dar fenómenos y comportamientos muy diversos.
Tipos de estrellas: Enanas, gigantes, dobles, variables, cuásares, púlsares, agujeros negros.
Como nuestro Sol, una estrella típica tiene una superficie visible llamada
fotosfera, una atmósfera llena de gases calientes y, por encima de ellas,
una corona más difusa y una corriente de partículas denominada viento
estelar. Las áreas más frías de la fotosfera, que en el Sol se llaman
manchas solares, probablemente se encuentren en otras estrellas comunes.
Esto se ha podido comprobar en algunas grandes estrellas próximas
mediante interferometría.
ACTIVIDAD 4
Investiga las características de los diferentes tipos de estrellas: Enanas, gigantes, dobles, variables,
cuásares, púlsares, agujeros negros.
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2.2.1 EL SOL
Es la estrella más cercana a la Tierra y el mayor elemento del Sistema Solar. Las estrellas son los únicos
cuerpos del Universo que emiten luz. El Sol es también nuestra principal fuente de energía, que se
manifiesta, sobre todo, en forma de luz y calor.
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.
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.
Datos básicos
El Sol
Tamaño: radio ecuatorial
695.000 km.
Periodo de rotación sobre el eje
de 25 a 36 días
Masa comparada con la Tierra
332.830
Temperatura media superficial
6000 º C
Gravedad superficial en la fotosfera
274 m/s2
La Tierra
6.378 km.
23,93 horas
1
15 º C
9,78 m/s2
El Sol (todo el Sistema Solar) gira alrededor del centro de la Via Láctea, nuestra galaxia. Da una vuelta
cada 200 millones de años. Ahora se mueve hacia la constelación de Hércules a 19 Km./s.
Actualmente el Sol se estudia desde satélites, como el Observatorio Heliosférico y Solar (SOHO),
dotados de instrumentos que permiten apreciar aspectos que, hasta ahora, no se habían podido estudiar.
Además de la observación con telescopios convencionales, se utilizan: el coronógrafo, que analiza la
corona solar, el telescopio ultravioleta extremo, capaz de detectar el campo magnético, y los
radiotelescopios, que detectan diversos tipos de radiación que resultan imperceptibles para el ojo
humano.
Estructura y composición del Sol
Desde la Tierra sólo vemos la capa exterior. Se llama fotosfera y tiene una temperatura de unos 6.000
ºC, con zonas más frías (4.000 ºC) que llamamos manchas solares. El Sol es una bola que puede
dividirse en capas concéntricas.
De dentro a fuera son:

Núcleo

Zona radiativa

Zona convectiva

Fotosfera

Cromosfera

Corona
El Sol es la fuente más rica de energía electromagnética (principalmente en forma de luz y calor) en el
sistema solar. El vecino estelar conocido mas cercano al Sol es una estrella enana roja llamada Proxima
Centauri, y está a una distancia de 4.3 años luz . El sistema solar entero, junto con las estrellas locales
visibles en una noche clara, orbita en el centro de nuestra galaxia hogar, que es un disco espiral de 200
billones de estrellas al cual llamamos la Vía Láctea. La Vía Láctea tiene dos pequeñas galaxias
orbitandose cercanamente, las cuales son visibles desde el hemisferio sureste. Éstas son llamadas la
Nube Magallánica Mayor y la Nube Magallánica Menor. La galaxia grande más cercana es la Galaxia
Andrómeda. Es una galaxia en espiral como la Vía Láctea pero es 4 veces mas densa y está a 2 millones
de años luz de distancia. Nuestra galaxia, una de las billones de galaxias conocidas, está viajando a
través del espacio intergaláctico.
2.3
NUESTRO SISTEMA SOLAR
El sistema solar está formado por el Sol, nueve planetas y sus satélites, asteroides, cometas y meteoritos,
y polvo y gas interplanetario. El sistema solar es el único sistema planetario existente conocido, aunque
en 1980 se encontraron algunas estrellas relativamente cercanas rodeadas por un envoltorio de material
orbitante de un tamaño indeterminado o acompañadas por objetos que se suponen que son enanas
marrones o enanas pardas. Muchos astrónomos creen probable la existencia de numerosos sistemas
planetarios de algún tipo en el Universo. El Sol contiene el 99.85% de toda la materia en el Sistema
Solar. Los planetas, los cuales están condensados del mismo material del que está formado el Sol,
contienen sólo el 0.135% de la masa del sistema solar. Júpiter contiene más de dos veces la materia de
todos los otros planetas juntos. Los satélites de los planetas, cometas, asteroides, meteoroides, y el
medio interplanetario constituyen el restante 0.015%.
A) Los Planetas no emiten luz propia como las estrellas, sino que reflejan la luz que les llega del Sol,
porque los planetas no tienen reacciones de fusión nuclear en su interior, ya que su presión y
temperatura no son tan altas como en las estrellas.
Para ser considerado un planeta, según la Unión astronómica internacional (UAI), un cuerpo celeste
debe cumplir 3 características:
 Girar en una órbita alrededor del Sol
 Tener la suficiente masa para que su gravedad le dé una forma esférica
 Haber despejado su órbita de pequeños objetos sólidos.
Algunos planetas tienen satélites naturales, que son cuerpos sólidos que giran alrededor del planeta.
Existen también los planetas enanos, que presentan las 2 primeras características de un planeta, pero
tienen menos masa y por eso hay objetos pequeños a su alrededor que aún no han pasado a formar parte
de él o de sus satélites, es decir, no cumplen con la tercera característica establecida por la UAI.
Algunos planetas enanos conocidos son Plutón y Ceres (en el cinturón de asteroides).
Mercurio, Venus , La Tierra y Marte son los llamados “planetas rocosos” porque tienen una superficie
rocosa compacta.
Jupiter, Saturno ,Urano y Neptuno son enormes planetas formados por gases, también se nombran
“gigantes gaseosos”.
B) Los Cometas están formados por gases congelados que podrían haber quedado después de la
formación de los planetas gaseosos. Giran alrededor del sol de manera que a veces se encuentran más
cerca o más lejos de él. Tienen una cabeza con un núcleo luminoso y una cola de luz que brilla más
intensamente cuánto más cerca del Sol se encuentre.
C) Los Asteroides son cuerpos rocosos sólidos, muy parecidos a las piedras gigantes que giran
alrededor del sol. Se piensa que son fragmentos que sobraron cuando se formaron los planetas rocosos.
Se pueden encontrar desde las cercanías de la Tierra hasta más allá de Neptuno, pero la mayoría están el
Cinturón de asteroides, situado entre Marte y Júpiter.
D) Los Meteoroides son muy parecidos a los asteroides, pero más pequeños. Pueden girar alrededor del
Sol o encontrarse en cualquier lugar del Sistema Solar: Los más pequeños que llegan a la tierra se
desintegran y se queman en la atmósfera, lo que provoca las “estrellas fugaces”.
Cuando uno de ellos es muy grande, atraviesa la atmósfera y choca con la Tierra se conoce como
meteorito.
LOS PLANETAS PRINCIPALES DEL SISTEMA SOLAR
En la actualidad se conocen nueve planetas principales. Normalmente se dividen en dos grupos: los
planetas interiores o terrestres (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y los planetas exteriores o
jovianos (Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón).
Los interiores son los cuatro primeros. Son pequeños y se componen sobre todo de roca compacta y
hierro (de ahí el nombre terrestres). Los planetas, Venus, Tierra, y Marte tienen atmósferas significantes
mientras que Mercurio casi no tiene.
Los jovianos (relativos a Júpiter) son gigantescos comparados con la Tierra y tienen naturaleza gaseosa
como la de Júpiter (de ahí ese nombre). Se componen, principalmente, de hidrógeno, hielo y helio.
Si se pudiera mirar hacia el sistema solar por encima del polo norte de la Tierra, parecería que los
planetas se movían alrededor del Sol en dirección contraria a la de las agujas del reloj. Todos los
planetas, excepto Venus y Urano, giran sobre su eje en la misma dirección. Todo el sistema es bastante
plano (sólo las órbitas de Mercurio y Plutón son inclinadas). La de Plutón es tan elíptica que hay
momentos que se acerca más al Sol que Neptuno.
Los sistemas de satélites siguen el mismo comportamiento que sus planetas principales, pero se dan
muchas excepciones. Tanto Júpiter, como Saturno y Neptuno tienen uno o más satélites que se mueven a
su alrededor en órbitas retrógradas (en el sentido de las agujas del reloj) y muchas órbitas de satélites
son muy elípticas.
Los planetas tienen diversos movimientos. Los más importantes son dos: el de rotación y el de
translación.
Por el de rotación, giran sobre sí mismos alrededor del eje. Ésto determina la duración del día del
planeta.
Por el de translación, los planetas describen órbitas alrededor del Sol. Cada órbita es el año del planeta.
Cada planeta tarda un tiempo diferente para completarla. Cuanto más lejos, más tiempo.
Giran casi en el mismo plano, excepto Plutón, que tiene la órbita más inclinada, excéntrica y alargada.
Lunas
Periodo de
Órbita
Rotación
57.910.000
0
58,6 dias
87,97
dias
6.052 km.
108.200.000
0
-243 dias
224,7
dias
La Tierra 6.378 km.
149.600.000
1
23,93 horas
365,256
dias
Marte
3.397 km.
227.940.000
2
24,62 horas
686,98
dias
Júpiter
71.492 km. 778.330.000
63
9,84 horas
11,86
años
Saturno
60.268 km. 1.429.400.000
60 *
10,23 horas
29,46
años
Urano
25.559 km. 2.870.990.000
27
17,9 horas
84,01
años
Neptuno
24.746 km. 4.504.300.000
13
16,11 horas
164,8
años
Plutón
1.160 km.
3
-6,39 días
248,54
años
Planetas
Radio
Distancia
ecuatorial al Sol (km.)
Mercurio 2.440 km.
Venus
5.913.520.000
* Algunos astrónomos atribuyen 23 satélites al planeta Saturno.
Mercurio
Es el planeta más cercano al Sol y el segundo más pequeño del Sistema Solar. Mercurio es menor que la Tierra,
pero más grande que la Luna.
Si nos situásemos sobre Mercurio, el Sol nos parecería dos veces y media más grande. El cielo, sin embargo, lo
veríamos siempre negro, porque no tiene atmósfera que pueda dispersar la luz.
Los romanos le pusieron el nombre del mensajero de los dioses porque se movía más rápido que los demás
planetas. Da la vuelta al Sol en menos de tres meses. En cambio, Mercurio gira lentamente sobre su eje, una vez
cada 58 días y medio. Antes lo hacía más rápido, pero la influencia del Sol le ha ido frenando.
Datos básicos
Mercurio
La Tierra
Tamaño: radio ecuatorial
2.440 km.
6.378 km.
Distancia media al Sol
57.910.000 km. 149.600.000 km.
Dia: periodo de rotación sobre el eje
1.404 horas
23,93 horas
Año: órbita alrededor del Sol
87,97 dias
365,256 dias
Temperatura media superficial
179 º C
15 º C
Gravedad superficial en el ecuador
2,78 m/s2
9,78 m/s2
Cuando un lado de Mercurio está de cara al Sol, llega a temperaturas superiores a los 425 ºC. Las zonas en
sombra bajan hasta los 170 bajo cero. Los polos se mantienen siempre muy fríos. Esto lleva a pensar que puede
haber agua (congelada, claro).
La superficie de Mercurio es semejante a la de la Luna. El paisaje está lleno de cráteres y grietas, en medio de
marcas ocasionadas por los impactos de los meteoritos.
La presencia de campo magnético indica que Mercurio tiene un núcleo metálico, parcialmente líquido. Su alta
densidad, la misma que la de la Tierra, indica que este núcleo ocupa casi la mitad del volumen del planeta.
Venus
Es el segundo planeta del Sistema Solar y el más semejante a La Tierra por su tamaño, masa, densidad y volumen.
Los dos se formaron en la misma época, a partir de la misma nebulosa.
Sin embargo, es diferente de la Tierra. No tiene océanos y su densa atmósfera provoca un efecto invernadero que
eleva la temperatura hasta los 480 ºC. Es abrasador.
Los primeros astrónomos pensaban que Venus eran dos cuerpos diferentes porque, unas veces se ve un poco antes
de salir el Sol y, otras, justo después de la puesta.
Venus gira sobre su eje muy lentamente y en sentido contrario al de los otros planetas. El Sol sale por el oeste y se
pone por el este, al revés de lo que ocurre en La Tierra. Además, el día en Venus dura más que el año.
Datos básicos
Venus
La Tierra
Tamaño: radio ecuatorial
6.052 km.
6.378 km.
Distancia media al Sol
108.200.000 km. 149.600.000 km.
Dia: periodo de rotación sobre el eje
-243 días
23,93 horas
Año: órbita alrededor del Sol
224,7 días
365,256 días
Temperatura media superficial
482 º C
15 º C
Gravedad superficial en el ecuador
8,87 m/s2
9,78 m/s2
La superficie de Venus es relativamente joven, entre 300 y 500 millones de años. Tiene amplísimas llanuras,
atravesadas por enormes rios de lava, y algunas montañas.
Venus tiene muchos volcanes. El 85% del planeta está cubierto por roca volcánica. La lava ha creado surcos,
algunos muy largos. Hay uno de 7.000 km.
En Venus también hay cráteres de los impactos de los meteoritos. Sólo de los grandes, porque los pequeños se
deshacen en la espesa atmósfera.
Las fotos muestran el terreno brillante, como si estuviera mojado. Pero Venus no puede tener agua líquida, a
causa de la elevada temperatura. El brillo lo provocan compuestos metálicos.
La Tierra
Es nuestro planeta y el único habitado. La Tierra es el mayor de los planetas rocosos. Eso hace que pueda retener
una capa de gases, la atmósfera, que dispersa la luz y absorbe calor. De día evita que la Tierra se caliente
demasiado y, de noche, que se enfríe.
Siete de cada diez partes de la superficie terrestre están cubiertas de agua. Los mares y océanos también ayudan a
regular la temperatura. El agua que se evapora forma nubes y cae en forma de lluvia o nieve, formando rios y
lagos. En los polos, que reciben poca energía solar, el agua se hiela y forma los casquetes polares. El del sur es
más grande y concentra la mayor reserva de agua dulce..
Datos básicos
La Tierra
Tamaño: radio ecuatorial
6.378 km.
Distancia media al Sol
149.600.000 km.
Dia: periodo de rotación sobre el eje
23,93 horas
Año: órbita alrededor del Sol
365,256 dias
Temperatura media superficial
15 º C
Gravedad superficial en el ecuador
9,78 m/s2
La Luna
La luna es el único satélite natural de la Tierra y el único cuerpo del Sistema Solar que podemos ver en detalle a
simple vista o con instrumentos sencillos.
La Luna refleja la luz solar de manera diferente según donde se encuentre. Gira alrededor de la Tierra y sobre su
eje en el mismo tiempo: 27 días, 7 horas y 43 minutos. Esto hace que nos muestre siempre la misma cara.
No tiene atmósfera ni agua, por eso su superficie no se deteriora con el tiempo, si no es por el impacto ocasional
de algún meteorito. La Luna se considera fosilizada.
Datos básicos
La Luna
La Tierra
Tamaño: radio ecuatorial
1.737 km.
6.378 km.
Distancia media a La Tierra
384.403 km.
Día: periodo de rotación sobre el eje
27,32 días 23,93 horas
Órbita alrededor de La Tierra
27,32 días
Temperatura media superficial (dia)
107 º C
15 º C
Temperatura media superficial (noche)
-153 º C
Gravedad superficial en el ecuador
1,62 m/s2
9,78 m/s2
Marte
Es el cuarto planeta del Sistema Solar. Conocido como el planeta rojo por sus tonos rosados, los romanos lo
identificaban con la sangre y le pusieron el nombre de su dios de la guerra.
El planeta Marte tiene una atmósfera muy fina, formada principalmente por dióxido de carbono, que se congela
alternativamente en cada uno de los polos. Contiene sólo un 0,03% de agua, mil veces menos que la Tierra.
Los estudios demuestran que Marte tuvo una atmósfera más compacta, con nubes y precipitaciones que formaban
ríos. Sobre la superficie se adivinan surcos, islas y costas. Las grandes diferencias de temperatura provocan
vientos fuertes. La erosión del suelo ayuda a formar tempestades de polvo y arena que degradan todavía más la
superficie.
Datos básicos
Marte
La Tierra
Tamaño: radio ecuatorial
3.397 km.
6.378 km.
Distancia media al Sol
227.940.000 km. 149.600.000 km.
Dia: periodo de rotación sobre el eje
24,62 horas
23,93 horas
Año: órbita alrededor del Sol
686,98 días
365,256 días
Temperatura media superficial
-63 º C
15 º C
Gravedad superficial en el ecuador
3,72 m/s2
9,78 m/s2
Antes de la exploración espacial, se pensaba que podía haber vida en Marte. Las observaciones demuestran que
no tiene, aunque podría haberla tenido en el pasado.
En las condiciones actuales, Marte es estéril, no puede tener vida. Su suelo es seco y oxidante, y recibe del Sol
demasiados rayos ultravioletas.
El tono rojizo de su superficie se debe a la oxidación o corrosión. Las zonas oscuras están formadas por rocas
similares al basalto terrestre, cuya superficie se ha erosionado y oxidado. Las regiones más brillantes parecen estar
compuestas por material semejante, pero contienen partículas más finas, como el polvo.
Las lunas de Marte
Marte tiene dos satélites, Fobos y Deimos. Son pequeños y giran rápido cerca del planeta. Esto dificultó
su descubrimiento a través del telescopio.
Fobos tiene poco más de 27 Km. por el lado más largo. Gira a 9.380 Km. del centro, es decir, a menos
de 6.000 Km. de la superficie de Marte, cada 7 horas y media. Deimos es la mitad de Fobos y gira a
23.460 Km. del centro en poco más de 30 horas.
Júpiter
Es el planeta más grande del Sistema Solar, tiene más materia que todos los otros planetas juntos y su volumen es
mil veces el de la Tierra.
Júpiter tiene un tenue sistema de anillos, invisible desde la Tierra. También tiene 16 satélites. Cuatro de ellos
fueron descubiertos por Galileo en 1610.
Júpiter tiene una composición semejante a la del Sol, formada por hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de
amoníaco, metano, vapor de agua y otros compuestos.
La rotación de Jupiter es la más rápida entre todos los planetas y tiene una atmósfera compleja, con nubes y
tempestades. Por ello muestra franjas de diversos colores y algunas manchas.
Datos básicos
Júpiter
La Tierra
71.492 km.
6.378 km.
778.330.000 km.
149.600.000 km.
Día: periodo de rotación sobre el eje
9,84 horas
23,93 horas
Año: órbita alrededor del Sol
11,86 años
1 año
-120 º C
15 º C
22,88 m/s2
9,78 m/s2
Tamaño: radio ecuatorial
Distancia media al Sol
Temperatura media superficial
Gravedad superficial en el ecuador
Los anillos de Jupiter son más simples que los de Saturno. Están formados por partículas de polvo lanzadas al
espacio cuando los meteoritos chocan con las lunas interiores de Júpiter.
Tanto los anillos como las lunas de Júpiter se mueven dentro de un enorme globo de radiación atrapado en la
magnetosfera, el campo magnético del planeta.
Las lunas de Júpiter
Hace 400 años, Galileo dirigió su telescopio rudimentario hacia Júpiter y vio que lo acompañaban tres puntitos.
Continuó mirando y, cuatro días más tarde, descubrió otro. No podían ser estrellas, porque había observado que
giraban alrededor del planeta. Eran satélites y, hasta entonces, no se conocía ningún otro planeta que los tuviera
(salvo el nuestro, claro).
Después se han descubierto 12 lunas más, todas pequeñas, hasta completar un total de 16. Las naves Voyager
estudiaron y fotografiaron el sistema de Júpiter en 1979. Después, en 1996 se puso en marcha un nuevo proyecto
que permitiría observar Júpiter y sus lunas una buena temporada. Al proyecto, naturalmente, se le llamó Galileo.
Las observaciones realizadas por las sondas que se han acercado a Júpiter han permitido localizar otros muchos
pequeños satélites de Júpiter. Hasta un total de 63 se habían descubierto en agosto de 2004. Las lunas más
importantes son:
-
Ganímedes: Es el satélite más grande de Júpiter y también del Sistema Solar, con 5.262 Km. de
diámetro, mayor que Plutón y que Mercurio. Gira alrededor del planeta en poco más de siete días.
Parece que tiene un núcleo rocoso, un manto de agua helada y una corteza de roca y hielo, con montañas,
valles, cráteres y rios de lava.
- Calisto: Tiene un diámetro de 4.800 km., casi igual que Mercurio, y gira alrededor de Júpiter, cada 17
días. Es el satélite con más cráteres del Sistema Solar.
Está formado, a partes iguales, por roca y agua helada. El océano helado disimula los cráteres. Es el que
tiene la densidad más baja de los cuatro satélites de Galileo.
- Io: tiene 3.630 Km. de diámetro y gira a 421.000 Km. de Júpiter en poco más de un día y medio. Su
órbita se ve afectada por el campo magnético de Júpiter y por la proximidad de Europa y Ganímedes.
Es rocoso, con mucha actividad volcánica. Su temperatura global es de -143ºC, pero hay una zona, un
lago de lava, con 17ºC.
- Europa: Tiene 3.138 Km. de diámetro. Su órbita se sitúa entre Io y Ganímedes, a 671.000 Km. de
Jupiter. Da una vuelta cada tres días y medio.
El aspecto de Europa es el de una bola helada con líneas marcadas sobre la superficie del satélite.
Probablemente son fracturas de la corteza que se han vuelto a llenar de agua y se han helado.
Saturno
Saturno es el segundo planeta más grande del Sistema Solar y el único con anillos visibles desde la Tierra. Se ve
claramente achatado por los polos a causa de la rápida rotación.
La atmósfera es de hidrógeno, con un poco de helio y metano. Es el único planeta que tiene una densidad menor
que el agua. Si encontrásemos un océano suficientemente grande, Saturno flotaría.
El color amarillento de las nubes tiene bandas de otros colores, como Júpiter, pero no tan marcadas. Cerca del
ecuador de Saturno el viento sopla a 500 Km/h.
Los anillos le dan un aspecto muy bonito. Tiene dos brillantes, A y B, y uno más suave, el C. Entre ellos hay
aberturas. La mayor es la División de Cassini.
Datos básicos
Saturno
La Tierra
Tamaño: radio ecuatorial
60.268 km.
6.378 km.
Distancia media al Sol
1.429.400.000 km. 149.600.000 km.
Día: periodo de rotación sobre el eje
10,23 horas
23,93 horas
Año: órbita alrededor del Sol
29,46 años
1 año
Temperatura media superficial
-125 º C
15 º C
Gravedad superficial en el ecuador
9,05 m/s2
9,78 m/s2
Cada anillo principal está formado por muchos anillos estrechos. Su composición es dudosa, pero sabemos que
contienen agua. Podrían ser icebergs o bolas de nieve, mezcladas con polvo.
El origen de los anillos de Saturno no se conoce con exactitud. Podrían haberse formado a partir de satélites que
sufrieron impactos de cometas y meteoroides. Cuatrocientos años después de su descubrimiento, los
impresionantes anillos de Saturno siguen siendo un misterio.
La elaborada estructura de los anillos se debe a la fuerza de gravedad de los satélites cercanos, en combinación
con la fuerza centrífuga que genera la propia rotación de Saturno.
Las partículas que forman los anillos de Saturno tienen tamaños que van desde la medida microscópica hasta
trozos como una casa. Con el tiempo, van recogiendo restos de cometas y asteroides. Si fuesen muy viejos,
estarían oscuros por la acumulación de polvo. El hecho que sean brillantes indica que son jóvenes.
Las lunas de Saturno
Saturno tiene, oficialmente, 33 satélites. Las recientes observaciones a través del Telescopio Espacial Hubble
(HST) y las fotos enviadas por el Voyager han mostrado cuatro o cinco cuerpos cerca de Saturno que podrían ser
nuevas lunas, pero todavía no se ha confirmado. Los siete años de viaje de la sonda Cassini también han dado sus
frutos. La NASA informó en agosto de 2004 que la sonda había descubierto dos nuevas lunas en los anillos de
Saturno, con lo cual, suman 33, de momento.
La densidad de los satélites de Saturno es muy baja y, además, reflejan mucha luz. Esto hace pensar que la
materia más abundante es el agua congelada, casi un 70%, y el resto son rocas.
Las lunas más importantes son:
-
Titán: Es el mayor de los satélites de Saturno y el segundo del Sistema Solar, con un diámetro de 5.150
Km.Tiene una atmósfera más densa que la de La Tierra, formada por nitrógeno e hidrocarburos que le dan
un color naranja. Gira alrededor de Saturno en poco menos de 16 días.
- Rea: Tiene 1.530 Km. de diámetro y gira a 527.000 Km. de Saturno cada cuatro días y medio. Tiene un
pequeño núcleo rocoso. El resto es un océano de agua helada, con temperaturas que van de los 174 a los
220 ºC bajo cero.
Los cráteres provocados por los meteoritos duran poco, porque el agua se vuelve a helar y los borra.
- Japeto: Es uno de los satélites más extraños. Tiene una densidad semejante a la de Rea, pero su aspecto
es muy diferente, porque tiene una cara oscura y otra clara.
La cara oscura es, probablemente, material de un antiguo meteorito. Su diámetro es de 1.435 Km. y gira
muy lejos, a 3.561.000 Km. de Saturno en 79 días y un tercio.
- Dione y Tetis son otros dos grandes satélites de Saturno que tienen órbitas cercanas y tamaños
similares. Dione, a la izquierda, tiene 1.120 Km. de diámetro, mientras que Tetis a la derecha, tiene 1.048.
La primera gira a 377.000 Km. y la segunda a 295.000.
Urano
Es el séptimo planeta desde el Sol y el tercero más grande del Sistema Solar. Urano es también el primero que se
descubrió gracias al telescopio.
La atmósfera de Urano está formada por hidrógeno, metano y otros hidrocarburos. El metano absorbe la luz roja,
por eso refleja los tonos azules y verdes.
Su distancia al Sol es el doble que la de Saturno. Está tan lejos que, desde Urano, el Sol parece una estrella más.
Aunque, mucho más brillante que las otras.
Datos básicos
Urano
La Tierra
Tamaño: radio ecuatorial
25.559 km.
6.378 km.
Distancia media al Sol
2.870.990.000 km. 149.600.000 km.
Dia: periodo de rotación sobre el eje
17,9 horas
23,93 horas
Año: órbita alrededor del Sol
84,01 años
1 año
Temperatura media superficial
-210 º C
15 º C
Gravedad superficial en el ecuador
7,77 m/s2
9,78 m/s2
Urano, descubierto por William Herschel en 1781, es visible sin telescopio. Seguro que alguien lo había visto
antes, pero la enorme distancia hace que brille poco y se mueva lentamente. Además, hay más de 5.000 estrellas
más brillantes que él.
En 1977 se descubrieron los 9 primeros anillos de Urano. En 1986, la visita de la nave Voyager permitió medir y
fotografiar los anillos, y descubrir dos nuevos.
Los anillos de Urano son distintos de los de Júpiter y Saturno. El exterior, Epsilon está formado por grandes rocas
de hielo y tiene color gris. Parece que hay otros anillos, o fragmentos, no muy amplios, de unos 50 metros.
Las lunas de Urano
En el cielo de Urano no hay planetas brillantes. Saturno, el más cercano, parece una estrella pálida (Saturno está
tan lejos de Urano como de la Tierra).
Pero hay cinco objetos que brillan más que Saturno. Son las cinco lunas grandes.
Además, Urano tiene otros 10 satélites con diámetros por debajo de los 170 Km, que giran cerca del planeta entre
25.000 y 60.000 Km de la superficie. Los últimos descubrimientos (agosto 2004) revelan la existencia de otros
pequeños satélites, hasta un total de 27.Las más importantes son Titania y Oberón
Neptuno
Es el planeta más exterior de los gigantes gaseosos y el primero que fue descubierto gracias a predicciones
matemáticas.
El interior de Neptuno es roca fundida con agua, metano y amoníaco líquidos. El exterior es hidrógeno, helio,
vapor de agua y metano, que le da el color azul.
Neptuno es un planeta dinámico, con manchas que recuerdan las tempestades de Júpiter. La más grande, la Gran
Mancha Oscura, tenía un tamaño similar al de la Tierra, pero en 1994 desapareció y se ha formado otra.
Los vientos más fuertes de cualquier planeta del Sistema Solar son los de Neptuno. Muchos de ellos soplan en
sentido contrario al de rotación. Cerca de la Gran Mancha Oscura se han medido vientos de 2.000 Km/h.
Datos básicos
Neptuno
La Tierra
Tamaño: radio ecuatorial
24.746 km.
6.378 km.
Distancia media al Sol
4.504.300.000 km. 149.600.000 km.
Día: periodo de rotación sobre el eje
16,11 horas
23,93 horas
Año: órbita alrededor del Sol
164,8 años
1 año
Temperatura media superficial
-200 º C
15 º C
Gravedad superficial en el ecuador
11 m/s2
9,78 m/s2
La nave Voyager II se acercó a Neptuno el año 1989 y lo fotografió. Descubrió seis de las ocho lunas que tiene y
confirmó la existencia de anillos.
En la atmósfera de Neptuno se llega a temperaturas cercanas a los 260 ºC bajo cero. Las nubes, de metano
congelado, cambian con rapidez. La distancia que nos separa de Neptuno se puede entender mejor con dos datos:
una nave ha de hacer un viaje de doce años para llegar y, desde allí, sus mensajes tardan más de cuatro horas para
volver a la Tierra.
Las lunas de Neptuno
Desde Neptuno, el Sol está muy lejos, 30 veces más que la Tierra, y sólo parece un puntito muy brillante. Todos
los demás planetas están entre él y el Sol, a distancias enormes, de manera que no se ven.
Pero Neptuno guardaba una sorpresa. El 10 de octubre de 1846, menos de tres semanas después del
descubrimiento de Neptuno, el astrónomo William Lassell descubrió que tenía un satélite, y brillaba más que los
dos satélites de Urano conocidos hasta entonces.
Hasta agosto de 2004 se habían descubierto un total de 13 satélites de Neptuno.
Plutón y más allá
A casi 6.000 millones de km del Sol se encuentra el noveno planeta del Sistema Solar, Plutón, descubierto en
1930, invisible a simple vista. En 1978 se descubrió que Plutón tenía un satélite de 1.186 km de diámetro,
Caronte, cuya masa es alrededor del 15% de la del planeta.
Plutón es el menor de los planetas del Sistema Solar (dos tercios del tamaño de la Luna) y su órbita está inclinada
17° respecto del plano de la órbita terrestre (eclíptica), es decir, una inclinación superior a la de cualquier otro
planeta.
El estudio del Sistema Solar más allá de Plutón resulta complicado debido a las enormes distancias.
ACTIVIDAD 5
1. Ordena los planetas del sistema solar según las siguientes características:
a) Tamaño, de menor a mayor. Considera que el tamaño tiene relación con el radio de cada planeta.
b) Distancia al Sol, desde el más cercano al más lejano.
c) Temperatura promedio, de mayor a menor ¿Qué relación observas entre la temperatura
promedio y la distancia al Sol? ¿hay alguna excepción?
d) Duración del año, desde el más corto al más largo
e) ¿Qué relación hay entre la distancia al Sol y la duración del año en cada planeta?
Observa la siguiente tabla de datos:
Gravedad superficial en el ecuador:
Tierra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
9,78 m/s2
3,72 m/s2
22,8 m/s2
9,05 m/s2
7,77 m/s2
2. ¿En qué planeta serías más liviana que en la tierra? Explica por qué
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3. Considerando las propiedades físicas (masa, densidad y volumen) ¿Cuál es el planeta que más se
parece a la Tierra?
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4. Nombra y explica las características de los Planetas interiores.
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