El Universo y el Sistema Solar

1. Cultura Científica 4º ESO

2.  Probablemente desde que existe, el ser
humano levantó la vista hacia el firmamento
en busca de respuestas a sus preguntas.

3.  En las civilizaciones
primitivas, la Tierra era
plana

4.  Otras ideas en la cosmología antigua…
 Y no tan antigua: “Sociedad de la Tierra plana”.

5.  Las primeras explicaciones racionales sobre el
sistema solar las dieron los Griegos.
 En el siglo V a.C. los griegos conocían un pequeño
grupo de astros: el Sol, la Luna, Mercurio, Venus,
Marte, Júpiter y Saturno, y habían dibujado en el
cielo nocturno las constelaciones del zodíaco.
 A Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno se les
denominó planetas, que en griego quiere decir
“errantes”, debido a su aparente movimiento caótico
en el cielo.
 Pronto empezaron a surgir modelos del movimiento
de las estrellas y planetas. Entre ellos, surge la teoría
geocéntrica de Platón.

6.  Para Platón todos los movimientos celestes eran “circulares y
uniformes”, el movimiento más perfecto.
 El modelo geocéntrico de Platón no explica la trayectoria
aparente de las errantes.
 Surgen otros modelos como el de Aristóteles, también
geocéntrico o el de Aristarco de Samos, que propuso un modelo
heliocéntrico, el primero en la historia de la humanidad.
 El que más éxito tuvo fue el de
geocéntrico de Ptolomeo

7.  Fue compilado por Ptolomeo en
el año 150 D.C.
 Aplicó al modelo las
construcciones de epiciclo y
deferente.
 Utilizó hasta 80 trayectorias
circulares para explicar el
movimiento de los planetas
 Era un modelo muy complicado,
pero permitía predecir el
movimiento de los planetas, por
lo que fue plenamente aceptado
durante siglos.

8.  Aristarco de Samos (s. III a.c.) adelantó el sistema de Copérnico,
pero sus teorías encontraron dura oposición entre los filósofos
griegos.
 Copérnico, basándose en el mayor tamaño del Sol y en que
ilumina al resto de los planetas, piensa que el Sol, y no la Tierra,
el centro del Universo.
 Construye un modelo heliocéntrico
basado en dos supuestos:
• El sol está inmóvil en el centro del
Universo
• Los planetas, incluida la Tierra, giran
alrededor del Sol, y la Luna alrededor
de la Tierra, en órbitas circulares.

9.  La Tierra tiene tres movimientos: rotación sobre sí misma,
traslación alrededor del Sol, y su eje se desplaza con gran
lentitud.
 Copérnico no llegó a ver su obra publicada (“De las Revoluciones
de las Esferas Terrestres”), lo que le ahorró algunos problemas con
la inquisición.

10.  Es el inventor del telescopio
 Contempló las estrellas y los
planetas, descubriendo
cráteres y montañas en la
Luna, manchas solares, las
fases de Venus, los satélites
principales de Júpiter.
 Sus observaciones eran
cualitativas.
 Fue llevado a la Inquisición
por herejía, y condenado a
reclusión domiciliaria.

11.  Fue discípulo del astrónomo Tycho Brahe
 Si bien Brahe no apoyaba el modelo Copernicano, acumuló miles
de mediciones sobre posiciones de planetas a lo largo de su vida
 Kepler, estudiando estas mediciones, estableció sus tres Leyes:
 Los planetas describen órbitas elípticas, en uno de cuyos focos está el
Sol.
 La velocidad areolar de los planetas alrededor del Sol es constante.
 Los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas alrededor
del Sol, son proporcionales a los cubos de sus distancias medias

12.  Newton trabajó en
descubrir la causa física de
los movimientos
planetarios
 Comprobó, que la fuerza
que mantiene a la luna en
órbita es la misma que
provoca la caída de los
cuerpos, unificando la
mecánica Celeste y la
mecánica Terrestre
https://www.youtube.com/watch?v=IGsuSsi
xMbo

13.  Se calcula que en el Universo existen unos 100.000
millones de galaxias, y que cada una de ellas contiene
unos 100.000 millones de estrellas.
 La estrella más cercana al Sol es Próxima Centauri.
Alrededor de ella orbita Próxima b, el exoplaneta más
cercano a nosotros, potencialmente habitable.

14.  El AÑO LUZ es la unidad más utilizada para medir distancias
en el Universo.
 Corresponde a la distancia que recorre la luz en un año (9 460
730 472 580,8 km).
 La luz del Sol tarda unos ocho minutos en llegar hasta
nosotros.
Esto significa que si el Sol se apagase ahora, tardaríamos 8
minutos en enterarnos.
 De la misma manera, si una estrella se encuentra a 500 años
luz, lo que nosotros vemos cuando la observamos es cómo era
la estrella hace 500 años.
 En astronomía, mirar a lo lejos es como mirar al pasado.

15.  Otra unidad más pequeña que el año luz, y que utilizamos
para referirnos a distancias en el Sistema Solar, es la UNIDAD
ASTRONÓMICA.
 Equivale a la distancia media existente entre la Tierra y el Sol.
 Esto es, 150 millones de km.

18.  https://www.youtube.com/watch?v=NUx2QmL33vY
 Partículas Elementales:
 Quarks (u y d)
 Electrones.
 Neutrinos
 Y otros... Como los bosones.
https://www.youtube.com/watch?v=jz-OHaWFHwA
 Fuerzas fundamentales:
 Interacción electromagnética.
 Interacción gravitatoria.
 Interacción fuerte.
 Interacción débil.
https://www.youtube.com/watch?v=_lNF3_30lUE

19.  Materia Oscura
https://www.youtube.com/watch?v=F86nBOsGr5M
La materia visible no puede justificar las trayectorias que siguen las galaxias.
También las estrellas se desplazan dentro de las galaxias de un modo que
no puede explicar la interacción gravitatoria de sus masas.
Por eso se postuló la existencia
de una nueva clase de
materia. Se la denominó
“oscura” porque no revela
su presencia mediante
ninguna interacción
electromagnética.
En otras palabras, no parece
emitir ni absorber luz,
ondas de radio, rayos
gamma o microondas.

20.  Materia Oscura
No puede ser explicada por el Modelo Estándar de Partículas,
tenemos que ir más allá.
En los últimos años se han emprendido diversos experimentos, con el
propósito de detectar partículas oscuras (WIMP).
También se considera la posibilidad de crear materia oscura en los
aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de
Hadrones de Ginebra.
https://www.youtube.com/watch?v=vHeAufiAOno

21. Supercúmulo de
Virgo
Grupo Local
Vía Láctea (galaxia) Sistema
Solar

23.  LAS ESTRELLAS
La gravedad tiende a comprimir al máximo la materia. Su acción provoca que
una tenue nube de polvo y gas de hidrógeno se concentre en volúmenes
cada vez más pequeños. Cuanto más se comprime la nube, más se
calienta. Llega un momento en que se alcanzan temperaturas tan elevadas
que los núcleos de hidrógeno vencen su repulsión eléctrica y chocan,
iniciando la fusión nuclear.

24.  LAS ESTRELLAS
https://www.youtube.com/watch?v=L6EBkPD5FvM

25.  LOS AGUJEROS NEGROS
Los agujeros negros representan el grado más extremo al que puede
llegar la gravedad en su afán por comprimir la materia.
Concentran tal cantidad de masa que se convierten en “trampas
gravitatorias” de las que ni siquiera escapa la luz.
Entonces, ¿cómo los detectan los
astrónomos? Igual que la
materia oscura, su presencia
afecta gravitatoriamente al resto
de masas del entorno.
Se observan estrellas, por ejemplo,
que rotan en torno a lo que
parece el vacío.

27. Nuestro Sistema Solar está formado por el Sol, nuestra estrella, los
planetas conocidos, sus satélites, los cometas, y los demás
astros que, de alguna manera u otra, se encuentran sometidos
al campo de atracción gravitatoria del Sol.
 Planeta: Tienen la suficiente masa como para que su gravedad
les proporcione una forma aproximadamente esférica y con el
paso del tiempo han barrido cualquier otro cuerpo de tamaño
relevante.
 Planetas enanos: También tienen suficiente masa como para ser
esféricos pero comparten su órbita con otros muchos similares.
 Cuerpos menores: Son tan ligeros que su gravedad no ha
logrado conferirles forma esférica.

28.  Los planetas se dividen en dos grupos separados por un anillo
de asteroides:
 Planetas interiores: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Tienen
semejantes masas, densidades y composición química.
Mercurio es el único que no tiene atmósfera.
 Planetas exteriores: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Tienen bajas temperaturas, por lo que tienen una gran
cantidad de hidrógeno y helio y baja densidad.
¿Estamos solos?
http://www.elconfidencial.com/alma-corazon-
vida/2014-08-14/los-cuatro-lugares-del-sistema-solar-
donde-es-mas-posible-que-haya-vida-
extraterrestre_174690/

30.  Asteroides: pequeños cuerpos rocosos, la mayoría situados en el
cinturón de asteroides, entre Marte y Júpiter.
 Meteoroides: cuerpos sólidos más pequeños que los anteriores. La
mayoría son fragmentos de cometas y asteroides, aunque también
pueden ser rocas de satélites o planetas que han sido lanzadas en
grandes impactos o simplemente restos de la formación de sistema
solar.
Si entran en la atmósfera de un planeta se ioniza y se desintegran
parcial o totalmente, formando lo que conocemos como estrellas
fugaces.
Si impacta contra el planeta hablamos de un meteorito.
 Cometas: pequeños astros formados por rocas y hielo. Proceden
del cinturón de Kuiper y de la nube de Oort. Órbitas muy
elípticas, con una cola que apunta en dirección contraria al Sol.

31.  A comienzos del s. XX lo poco que se sabía del
Universo parecía sugerir que existía desde siempre.
 En 1929 Hubble, midiendo distancias a galaxias
cercanas, encontró que la mayoría de ellas se alejaban
de nosotros (efecto Doppler).
https://www.youtube.com/watch?v=A-agV-vsetI
 Esto sugería que el Universo está en expansión.
 Si el Universo está en expansión, es que alguna vez
debió estar unido en un estado de densidad y
temperatura altísimas, por lo que surge la teoría del Big
Bang.

35.  La existencia del Big Bang propone una nueva pregunta: ¿estamos
ante un Universo en expansión indefinida? O ¿puede haber una
contracción antes de empezar a contraerse nuevamente?
 La teoría del Universo Pulsante afirma que si el universo tiene una
densidad crítica superior a 3 átomos por metro cúbico, la expansión
del universo, producida en teoría por la Gran Explosión (o Big
Bang) irá frenándose poco a poco hasta que finalmente comiencen
nuevamente a acercarse todos los elementos que conforman el
universo, volviendo al punto original en el que todo el universo se
comprimirá y condensará destruyendo toda la materia en un único
punto de energía como el anterior a la Teoría de la Gran Explosión.
 Stephen Hawking demostró que la teoría del Universo Pulsante no
es factible, por lo que prácticamente todos los tratados actuales en
Cosmología tratan de extender o refinar la teoría del Big Bang

36. El espacio-tiempo es el modelo matemático que combina el espacio y
el tiempo en un único continuo como dos conceptos
inseparablemente relacionados. En este continuo espacio-temporal se
desarrollan todos los eventos físicos del Universo, de acuerdo con
la Teoría de la Relatividad Especial formulada por Einstein
en 1905.
Las perturbaciones en el espacio-tiempo son las denominadas ondas
gravitacionales.
CIENCIA CLIP: https://youtu.be/J6Aov7tDpbo

37. El espacio-tiempo es plano, pero se ve deformado por las masas de los
objetos. Esta deformación es precisamente la gravedad.
Las ondas gravitacionales son ondas en el tejido espacio-tiempo,
producidas por el movimiento de grandes masas.
La interferometría láser es la revolucionaria técnica que nos ha
permitido localizarlas.

38. 2012: 50 años de exploración espacial

39.  Defensores y detractores de la exploración espacial:
¿nos sale caro?
La Carrera Espacial

40. Principales hitos de la Carrera Espacial:
 Primer satélite puesto en órbita: Sputnik (URSS).
 Primer ser vivo en el espacio: perra Laika (URSS).
 Primer astronauta: Yuri Gagarin (URSS)
 Primera mujer astronauta: Valentina Tereshkova.
 Primer paseo espacial: Alekséi Leónov (URSS).
 Llegada del hombre a la Luna: misión Apollo XI.
Astronautas Neil Armstrong, Buzz Aldrin y Michael
Collins (EEUU).

41.  FKA: Agencia Espacial Federal Rusa.
 NASA: National Aeronautics and Space
Administration (USA).
 ESA: Agencia Espacial Europea.
 CNSA: Administración Espacial Nacional China.
 JAXA: Agencia Japonesa de Exploración Espacial.

42.  El Programa Sputnik, fue una serie de misiones espaciales no
tripuladas lanzadas por la Unión Soviética (1950) para demostrar
la viabilidad de los satélites artificiales en órbita terrestre.
 El proyecto Mercury fue la respuesta de la NASA ante el
liderazgo de ese momento de la Unión Soviética, enfrentada a
Estados Unidos durante la Guerra Fría.
 El Programa Apollo comenzó en julio de 1960 cuando la NASA
anunció un proyecto a continuación de las misiones Mercury.
Permitió la llegada del hombre a la Luna.
 El programa Voyager permitió la exploración de los planetas
exteriores.

43.  La Estación Espacial Internacional (International Space
Station o ISS) es un centro de investigación en la órbita terrestre,
cuya administración, gestión y desarrollo está a cargo de la
cooperación internacional. El proyecto funciona como
una estación espacial permanentemente tripulada, en la que rotan
equipos de astronautas e investigadores de las cinco agencias del
espacio participantes.
http://www.estacionespacial.com/
 Telescopio espacial Hubble: es un telescopio que orbita en el
exterior de la atmósfera. Fue puesto en órbita en 1990 como un
proyecto conjunto de la NASA y de la Agencia Espacial Europea.

44. Imágenes tomadas por el Hubble:
http://www.rtve.es/noticias/telescopio-hubble/imagenes/

45. Los más recientes...
 Rosetta fue una sonda espacial de la ESA que fue lanzada en 2004.
Tras un viaje de 10 años llegó al cometa 67P. Su misión fue orbitar
alrededor del mismo y enviar un módulo de aterrizaje a su
superficie. En 2016 acabó su misión aterrizando sobre el cometa y
apagándose.
 Curiosity es una misión de la NASA centrada en situar sobre la
superficie de Marte un vehículo explorador (2011-2012).
 New Horizons es una misión espacial no tripulada de la NASA
destinada a explorar Plutón, sus satélites y probablemente
el cinturón de Kuiper. La sonda se lanzó en 2006 y alcanzó el
punto más cercano a Plutón en 2015.

46. http://imgur.com/gallery/7C2GfIF

47. Y los que están por venir...
 Exo-Mars (ESA y FKA): pretende determinar si hay o hubo vida
en Marte.
 Misión de Redirección de Asteroides (NASA): quiere capturar y
trasladar un asteroide a la órbita lunar.
 La ESA quiere enviar una nave para explorar los satélites de
Júpiter, concretamente posándose en Ganímedes.
 Solar Orbiter (ESA): será el primero en acercarse al Sol (a 42
millones de km).
 Orión (NASA): su misión será llevar a seis astronautas al espacio,
con el objetivo final de pisar Marte a mediados de 2030.
 Telescopio James Webb: para reemplazar al Hubble.
http://www.bbc.com/mundo/noticias/2015/07/150720_proximos_proyectos_espaciales_lp