1) Los sumerios y egipcios crearon algunos de los primeros calendarios basados en los movimientos celestes. 2) Los griegos propusieron teorías como la de las esferas homocéntricas para explicar el sistema solar. 3) Copérnico, Galileo y Kepler realizaron observaciones que llevaron a un modelo heliocéntrico del universo y las leyes del movimiento planetario.

1. Tema 1: La tierra en el universo Antigüedad : Sumerios Elaboración de un calendario agrícola basado en los movimientos celestes Del Megalítico se conservan grabados en piedra de las figuras de ciertas constelaciones: la Osa Mayor, la Osa Menor y las Pléyades. En ellos cada estrella está representada por un alvéolo circular excavado en la piedra. Hay construcciones megalíticas que sirven para determinar solsticios, equinoccios, eclipses…

2. Tema 1: La tierra en el universo Antigüedad : Egipcios Griegos El calendario egipcio surge a principios del tercer milenio antes de Cristo y es el primer calendario solar conocido de la Historia, con una duración del año de 365.25 días (como el actual) El calendario Juliano y, más tarde, el Gregoriano - el que usamos actualmente -, no son más que una modificación del calendario civil egipcio. Eudoxio y su discípulo Calipo propusieron la teoría de las esferas homocéntricas, capaz de explicar la cinemática del sistema solar. Aristóteles presentó un modelo con 54 esferas

3. Tema 1: La tierra en el universo Antigüedad : Universo de Aristóteles Romanos Los romanos adoptaron los conocimientos griegos y adelantaron poco en astronomía. En el periodo cristiano del imperio romano, se destruyeron los principales santuarios del conocimiento clásico (biblioteca de Alejandría, academia de Platón…

4. Tema 1: La tierra en el universo Edad Media : Árabes Los Árabes fueron quienes después de la decadencia de los estudios Griegos y la entrada de occidente en una fase de oscurantismo durante los siglos X a XV, continuaron con las investigaciones en astronomía dejando un importante legado: tradujeron el Almagesto y catalogaron muchas estrellas con los nombres que se utilizan aun en la actualidad, como Aldebarán, Rigel y Deneb. Crearon observatorios astronómicos donde realizaron importantes avances en el estudio de los movimientos de los planetas y de la eclíptica.

5. Tema 1: La tierra en el universo Edad Media : Reinos Cristianos Alfonso X fomentó la traducción de libros astronómicos y astrológicos, en especial de procedencia árabe y judía, traducidos por lo general al latín y de esta lengua al castellano. Entre éstos pueden citarse los Libros del saber de astronomía. En Europa dominaron las teorías geocentristas promulgadas por Ptolomeo y no se presentó ningún desarrollo importante de la astronomía. En el siglo XV surgen dudas sobre la teoría de Tolomeo: el filósofo y matemático alemán Nicolás de Cusa y el artista y científico italiano Leonardo da Vinci cuestionan los supuestos básicos de la posición central y la inmovilidad de la Tierra. Había empezado el Renacimiento.

6. Tema 1: La tierra en el universo Renacimiento Las aportaciones de Nicolás Copérnico supusieron un cambio radical en la astronomía. Copérnico analizó críticamente la teoría de Tolomeo de un Universo geocéntrico y demostró que los movimientos planetarios se pueden explicar mejor atribuyendo una posición central al Sol, más que a la Tierra.

7. Tema 1: La tierra en el universo Renacimiento En principio no se prestó mucha atención al sistema de Copérnico (heliocéntrico) hasta que Galileo descubrió pruebas sobre el movimiento de la Tierra cuando se inventó el telescopio en Holanda. En 1609 construyó un pequeño telescopio, lo dirigió hacia el cielo y descubrió las fases de Venus, lo que indicaba que este planeta gira alrededor del Sol. También descubrió cuatro lunas girando alrededor de Júpiter.

8. Tema 1: La tierra en el universo El observador mas importante del siglo XVI fue Tycho Brahe, un buen observador y con el dinero para construir los equipos mas avanzados y precisos de su época. Desde 1580 hasta 1597, Tycho observó el Sol, la Luna y los planetas en su observatorio situado en una isla cercana a Copenhague y después en Alemania. Realizó un catalogo estelar, dando la posición exacta de mas de 70 estrellas. Sus observaciones, que eran las mas exactas disponibles, darían posteriormente las herramientas para que se pudieran determinar las leyes del movimiento celeste, dadas por su ayudante y uno de los mas grandes científicos de la historia: Johannes Kepler Renacimiento

9. Tema 1: La tierra en el universo Johannes Kepler, formuló las leyes del movimiento planetario, afirmando que los planetas giran alrededor del Sol y no en órbitas circulares con movimiento uniforme, sino en órbitas elípticas a diferentes velocidades, y que sus distancias relativas con respecto al Sol están relacionadas con sus periodos de revolución. Las leyes de Kepler : 1.- Los planetas giran alrededor del Sol en orbitas elípticas estando este en uno de sus focos. 2.- Una línea dibujada entre un planeta y el sol barre áreas iguales en tiempos iguales. 3.- El cubo de la distancia media de cada planeta al Sol es proporcional al cuadrado del tiempo que tarda en completar una órbita.

10. Tema 1: La tierra en el universo Isaac Newton: A partir de las observaciones y conclusiones de Galileo, Tycho Brahe y Kepler, Newton llegó, por inducción, a sus tres leyes simples del movimiento y a su mayor generalización fundamental: la ley de la gravitación universal. Newton además modificó los telescopios creando los telescopios reflectores Newtonianos que permitieron la observación mas claras de objetos muy tenues. El desarrollo de este y otros sistemas ópticos, dieron a la astronomía un vuelco fundamental y se comenzaron a descubrir, describir y catalogar miles de objetos celestes nunca observados.

11. Tema 1: La tierra en el universo Albert Einstein propuso su Teoría de la Relatividad General en la que se deduce que el universo no debe ser estático sino que se encuentra en expansión William de Sitter elabora un modelo de un universo en expansión Friedman y Lamaître llegan a las mismas conclusiones: Se comenzó a pensar que si el universo se encuentra en expansión alguna vez todo debió estar unido en un punto de luz al cual llamó singularidad o "átomo primordial" y su expansión "Gran Ruido" George Gamow bautizó este modelo como teoría del Big Bang. Siglo XX

12. Tema 1: La tierra en el universo Teoría del Big Bang La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo. La explosión provocó la transformación de la energía en materia según la ecuación de Einstein. Siglo XX

13. Tema 1: La tierra en el universo Teoría del Big Bang Según se expandía el Universo, la radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965 El hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang, Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Siglo XX

14. Tema 1: La tierra en el universo Efecto dopler El efecto Doppler es el cambio de frecuencia de las ondas, ya sean sonoras, luminosas o de cualquier otro tipo, cuando el emisor de las ondas se acerca o se aleja del observador Las ondas de luz emitidas por las galaxias presentan una desviación hacia el rojo, lo que indica que se alejan de nosotros. Las pruebas del “BIG BANG”

15. Tema 1: La tierra en el universo Enfriamiento del Universo En 1948, Alpert, Herman y Gamow calcularon la temperatura del universo en 3ºK Esta radiación cósmica de fondo es responsable de la mala recepción en la señal de televisión ocasionalmente. En 1965 Penzias y Wilson descubrieron con una antena, la radiación cósmica de fondo, una radiación electromagnética correspondiente a un cuerpo que se encuentra , precisamente, a 3ºK Las pruebas del “BIG BANG”

16. Tema 1: La tierra en el universo La edad estimada del Universo es de 15000 millones de años. La expansión todavía continúa….. Pero … ¿Hasta cuándo? Edad del Universo

17. Tema 1: La tierra en el universo Durante muchos años, teoría y observación favorecieron el escenario del “Big Crunch” Se trataría de un Big Bang a la inversa Al terminar la época de expansión, el Universo volvería a contraerse y calentarse Edad del Universo Densidad del universo mayor que la densidad crítica

19. Tema 1: La tierra en el universo El descubrimiento de la aceleración cósmica elimina la posibilidad del Big Crunch El Universo se expandirá sin límite, a mayor velocidad cada vez. Llegaremos al Big Rip Edad del Universo Densidad del universo menor que la densidad crítica

21. Tema 1: La tierra en el universo El Universo se expandirá sin límite, hasta dejar a la Vía Láctea aislada en el centro del Universo observable. Nos quedaremos solos Edad del Universo Densidad del universo igual que la densidad crítica

23. Muerte térmica del Universo Todas las estrellas masivas explotarán Las estrellas similares al Sol acabarán como enanas blancas en unos pocos billones de años Tanto éstas como el material intergaláctico acabará alimentando agujeros negros gigantes Y los agujeros negros acabarán evaporándose, en escalas de tiempo inimaginables Tema 1: La tierra en el universo Edad del Universo

24. Tema 1: La tierra en el universo Edad del Universo

25. El Sol se convertirá en gigante roja Tema 1: La tierra en el universo Aunque mucho, mucho tiempo antes… Edad del Universo

26. Andrómeda caerá sobre la Vía Láctea Tema 1: La tierra en el universo Edad del Universo

27. O un asteroide caerá sobre la Tierra

28. O ya pensaremos en algo…

29. Tema 1: La tierra en el universo

30. Estudio del Universo Se hace basándonos en la radiación que emiten los cuerpos. Los detectores de esta radiación pueden ser: Radioastronomía: Detectan las radiaciones de mayor longitud de onda . Se localizan en la superficie terrestre. Tema 1: La tierra en el universo

31. Astronomía Infrarroja Métodos de estudio del Universo Sirven para detectar regiones de formación de estrellas, núcleos de galaxias activas… La atmósfera absorbe rad. IR, luego las observaciones desde tierra firme son limitadas Tema 1: La tierra en el universo

32. Astronomía Ultravioleta Métodos de estudio del Universo Sirven para detectar galaxias activas, novas, supernovas… La atmósfera (capa de ozono) absorbe rad. UV, luego las observaciones se hacen desde satélites Tema 1: La tierra en el universo

33. Astronomía de rayos X y rayos gamma Métodos de estudio del Universo Sirven para detectar procesos muy violentos como formación de agujeros negros o choques de galaxias Tema 1: La tierra en el universo

34. Vida de una estrella ¿Qué es una estrella? Una estrella es, en una definición sencilla, una esfera de gas, en su mayor parte formada por hidrógeno (H) y helio (He) con un núcleo muy caliente donde se producen las reacciones nucleares de fusión que son el origen de la luminosidad emergente en su superficie Energía 4 protones 1 núcleo de helio (2 protones + 2 neutrones) E = m c 2 Tema 1: La tierra en el universo

35. Vida de una estrella Nacimiento : Actúan dos tipos de fuerzas Contracción Dispersión F. Centrífuga Energía Interna Tema 1: La tierra en el universo

36. Presión de radiación Gravedad Vida de una estrella Tema 1: La tierra en el universo

37. Vida de una estrella Nacimiento : Si las fuerzas de dispersión > Fuerzas de contracción: La nube de gas y polvo se deshace totalmente Si las fuerzas de dispersión < Fuerzas de contracción: Colapso gravitatorio Protoestrella Millones de años Tema 1: La tierra en el universo

38. Colapso gravitatorio Caída de la materia hacia el núcleo Aumento de choques entre las partículas Aumento de presión y temperatura La energía gravitatoria se transforma en energía interna y radiación La radiación provoca la luminosidad propia de la estrella Tema 1: La tierra en el universo

39. Evolución de la estrella Cuando finaliza la liberación de energía, la contracción comienza de nuevo y la temperatura de la estrella vuelve a aumentar. El hidrógeno, el litio y otros metales ligeros presentes en el cuerpo de la estrella reaccionan entre sí. De nuevo se libera energía y la contracción se detiene. Cuando el litio y otros materiales ligeros se consumen, la contracción se reanuda y la estrella entra en la etapa final del desarrollo en la cual el hidrógeno se transforma en helio a temperaturas muy altas gracias a la acción catalítica del carbono y el nitrógeno. Esta reacción termonuclear es característica de la secuencia principal de estrellas y continúa hasta que se consume todo el hidrógeno que hay. El proceso puede durar 10.000 millones de años Tema 1: La tierra en el universo

40. Es la etapa de la vida de la estrella en la que las reacciones predominantes en el núcleo son 4 H +  He ++ + energía El Sol lleva en esta fase 5 000 000 000 años y quema en cada segundo unos 500 millones de toneladas de H Tamaño de la Tierra Tema 1: La tierra en el universo Secuencia principal de una estrella

41. 120 M Sol 15 R Sol T = 50 000 C 12 M Sol 8 R Sol T = 30 000 C 2.5 M Sol 2.5 R Sol T = 9500 C 1.5 M Sol 1.5 R Sol T = 7000 C 1 M Sol 1 R Sol T = 6 000 C 0.7 M Sol 0.7 R Sol T = 5000 C 0.5 M Sol 0.6 R Sol T = 3500 C M < 0.08 M Sol límite subestelar Enanas marrones Propiedades de la secuencia principal de una estrella

42. Estrellas de tipo solar Cuando el Hidrógeno se consume… Capa de H en ignición Núcleo de He Capa de H inerte El núcleo se contrae Las capas exteriores se expanden Fase de gigante roja

43. El núcleo de He hace ignición, produciendo C y O Núcleo de C y O La estrella adquiere una estructura de “cebolla” y diversos fenómenos producen la expansión de la envoltura Capa de H inerte Capa de H en ignición Capa de He en ignición

44. Muerte de una estrella Depende de la masa de la estrella. Hay dos posibilidades: Masa < 1,4 masa solar La estrella se enfría y palidece. Masa > 4-8 masa solar Continúa la fusión de elementos Cada vez que se agote un elemento se vuelve a producir una contracción, hasta que concluya con la fusión de átomos de hierro, que provoca un colapso brusco: IMPLOSIÓN Tema 1: La tierra en el universo

45. IMPLOSIÓN Aumento de densidad Efecto rebote Formación de onda de choque Explosión muy violenta Supernova Tema 1: La tierra en el universo

46. Las estrellas con una masa mucho mayor que la del Sol sufren una evolución más rápida, de unos pocos millones de años desde su nacimiento hasta la explosión de una supernova. Los restos de la estrella pueden ser una estrella de neutrones. Sin embargo, existe un límite para el tamaño de las estrellas de neutrones, más allá del cual estos cuerpos se ven obligados a contraerse hasta que se convierten en un agujero negro, del que no puede escapar ninguna radiación. De estrella a Agujero Negro Tema 1: La tierra en el universo

47. Un esquema de la evolución estelar Contracción Secuencia principal Gigante roja Nebulosa planetaria Enana blanca Supergigante Supernova Estrella de neutrones o agujero negro 0.75 M Sol < M * < 5 M Sol M * > 5 M Sol M * < 1.4 M Sol Tema 1: La tierra en el universo

48. El sistema solar Los planetas tienen un movimiento de traslación alrededor del sol. Giran en un plano: La eclíptica Sentido de giro: Sentido directo (contrario a las agujas del reloj) Los planetas tienen rotación: (sentido directo salvo Venus y Urano) El sol supone el 99,85% de la masa del sistema solar Tema 1: La tierra en el universo Características :

49. Origen del sistema solar Teorías Catastrofistas: Buffon Evolucionistas: Hipótesis planetesimal (cuasicolisión) Modelo de Ter Haar Modelo de Hoyle Laplace.- Hipótesis nebular Tema 1: La tierra en el universo

50. Modelo de Hoyle Es el más aceptado actualmente Propone: Una formación del sistema solar por condensación gravitatoria. La diferenciación por gravedad hace que los planetas interiores sean sólidos y los exteriores gaseosos. Los planetas interiores y exteriores están separados por el cinturón de asteroides Origen común al sol y los planetas hace 4500 millones de años

51. Estructura de la tierra La formación de la Tierra responde al modelo de Hoyle, con una distribución de elementos en función de su densidad.

52. Dinámica terrestre El planeta Tierra no es algo estático. Está sometido a distintas fuerzas Fuerzas geológicas internas Fuerzas geológicas externas Corrientes de convección Elementos radiactivos Agentes geológicos externos Meteorización y erosión. Gravedad Energía solar

53. La corteza terrestre Se diferencian: La corteza continental La corteza oceánica Espesor medio 35-40 km Composición: Exterior – Granitos Interior – Basaltos Termina al pie del talud continental La corteza continental

54. La corteza terrestre Se diferencian: La corteza continental La corteza oceánica Espesor medio de 7 km Composición más homogénea (rocas magmáticas) Menor edad que la corteza continental Rocas más densas Ocupa el 60% de la superficie terrestre La corteza oceánica

55. La corteza terrestre Relieve mucho más variado La corteza oceánica La corteza continental

56. La corteza terrestre Ha aumentado mucho en los últimos años el conocimiento tanto de la corteza como del interior de la tierra. Métodos de estudio Métodos indirectos Métodos directos Sondeos Minas Volcanes Orógenos Anomalías gravimétricas Resistividad eléctrica Ondas sísmicas Meteoritos Densidad El estudio de la corteza

57. La corteza terrestre Sondeos Volcanes Minas Orógenos El estudio de la corteza por métodos directos

58. La corteza terrestre Anomalías gravimétricas Resistividad eléctrica Densidad Ondas sísmicas Meteoritos El estudio de la corteza por métodos indirectos

59. Teorías de formación de los continentes Enfriamiento y contracción Teoría del Enfriamiento-contracción Finales del siglo XIX La tierra, muy caliente en sus orígenes se enfría paulatinamente El enfriamiento origina contracciones: La superficie se agrieta – FALLAS La superfice se pliega - MONTAÑAS

60. Teorías de formación de los continentes Teoría de las Corrientes Convectivas Las corrientes del manto arrastran a los materiales situados por encima

61. Enigmas biológicos ¿Por qué especies muy similares viven a miles de Km de distancia? Marsupiales: América vs. Australia Aves: Ñandú vs. avestruces ¿Por qué aparecen fósiles de la misma especie en lugares aislados entre sí? Mesosaurus, en América y África Los científicos hablaban de puentes intercontinentales ya desaparecidos

62. Enigmas biológicos

63. Enigmas geológicos Continuidad de cadenas montañosas. Estructuras geológicas análogas a ambos lados del Atlántico. Restos glaciares en zonas de clima tropical. Yacimientos de carbón en zonas frías

64. Enigmas geográficos Encaje de África y Sudamérica especialmente, pero también otros continentes

65. La deriva continental Teoría propuesta por Alfred Wegener : Todos los continentes estaban unidos en uno sólo: El Pangea Hace 200 m.a. se rompió el Pangea. Los continentes empezaron a moverse: Deriva continental Su teoría respondía bien a la mayoría de los enigmas anteriormente comentados La teoría no fue bien acogida, pues Wegener no pudo explicar el “motor” del movimiento de los continentes

66. Confirmación de la teoría Los compuestos con elementos férricos en su composición, cuando se enfrían, los orientan hacia el polo Norte Magnético. El estudio de los minerales indica la posición del polo Norte en distintas épocas. Estos estudios muestran orientaciones que sólo son posibles si los continentes se han movido Pruebas paleomagnéticas N S N S

67. Confirmación de la teoría Tras la II Guerra Mundial comienzan a estudiarse los fondos oceánicos. El desarrollo tecnológico (sónar, submarinos…) permite grandes avances Las observaciones más relevantes fueron: Presencia de grandes dorsales montañosas en el centro de los océanos Actividad volcánica en el centro de las dorsales Capa de sedimentos muy inferior a lo esperado Edad de la corteza oceánica (rocas de la corteza) inferior a los 200 m.a Estudios sísmicos submarinos (localización de epicentros en determinadas zonas) Pruebas oceanográficas

68. Confirmación de la teoría Pruebas oceanográficas

69. Confirmación de la teoría Dorsal Centro Atlántica Pruebas oceanográficas

70. Expansión del fondo oceánico A través de grietas en el fondo de los océanos, por medio de corrientes de convección, sugeridas por Holmes en 1931, surge magma fluido que, gradualmente, se solidifica en las márgenes de esas hendiduras y genera crestas montañosas. Se crea suelo oceánico nuevo. Pero el magma en fusión sigue derramándose continuamente, empujando los fragmentos de la antigua placa. El frente de la placa, a su vez, baja nuevamente hacia el manto, en las fosas oceánicas, siendo destruida por el magma en fusión y realimentando las corrientes de convección Hipótesis de Harry Hess (1960)

71. Expansión del fondo oceánico La tierra sufre inversiones periódicas del campo magnético. Los elementos férricos de las lavas solidificadas en cada uno de estos periodos señalan hacia el polo N (situación en ese momento). A ambos lados de las dorsales se observan bandas alternas de lavas con polaridad normal alternándose con otras de polaridad invertida. Esto indica: La corteza se crea hacia ambos lados de la dorsal y a medida que se enfría se registra la polaridad que tenía la Tierra en ese momento Paleomagnetísmo

72. Tectónica de placas Surge en 1968, con la aportación de muchos científicos como unión de la deriva continental y la expansión del fondo oceánico. Se trata de una teoría global que explica numerosos hechos geológicos y geográficos: Yacimientos minerales Localización de volcanes Formación de cordilleras Expansión del fondo oceánico Fenómenos de isostasia

73. Isostasia El corcho asciende El corcho baja Se añade peso Se quita peso

74. Isostasia Ascenso de los continentes Descenso de los continentes Sedimentación Erosión

75. Tectónica de placas La corteza terrestre está dividida en placas. Los límites de las placas son: Las dorsales oceánicas. Las fosas tectónicas. Las fallas transformantes.

76. Tectónica de placas Las dorsales oceánicas. Las fosas tectónicas. Las fallas transformantes. En las dorsales se crea nueva corteza En las fosas se destruye la corteza En los bordes laterales de las placas ni se crea ni se destruye la corteza

77. Movimiento de las placas El material asciende, arrastra las placas y cuando se enfría (aumento de densidad) se hunde de nuevo. Corrientes de convección:

78. Movimiento de las placas El material recién formado está caliente y es menos denso que el material que se aleja de la dorsal. Este último material, más frío y denso tiende a hundirse arrastrando al resto de la placa Arrastre de las placas Material recién salido Material viejo más frío y denso

79. Movimiento de las placas El material asciende, arrastra las placas y cuando se enfría (aumento de densidad) se hunde de nuevo. Empuje de placas Material elevado La gravedad hunde la placa

80. Tipos de placas Según el tamaño: Placas grandes Tamaño Medio Placas pequeñas Según la composición: oceánicas, continentales y mixtas

81. Contacto entre placas Se sitúan en las dorsales oceánicas y en los rift continentales, como por ejemplo en el Rift Valley en África y en la dorsal atlántica. La actividad volcánica que se produce en estas zonas, como consecuencia de su divergencia, determina la formación de nueva corteza oceánica y provoca el ensanchamiento de los fondos oceánicos y la separación progresiva de las placas adyacentes. Bordes constructivos

82. Contacto entre placas Dos placas chocan. Pueden darse tres situaciones: Choque de placa oceánica contra oceánica. Choque de placa oceánica contra continental. Choque de placa continental contra continental. Bordes destructivos

83. Contacto entre placas Choque de placa oceánica contra oceánica. La placa más densa subduce por debajo de la más ligera. Bordes destructivos

84. Contacto entre placas 2. Choque de placa oceánica contra continental. La placa oceánica (más densa) subduce por debajo de la continental. Bordes destructivos

85. Contacto entre placas 3. Choque de placa continental contra continental. Los sedimentos situados entre las dos placas se pliegan y elevan. No hay actividad volcánica Bordes destructivos

86. Contacto entre placas No se crea ni se destruye corteza. Hay mucha actividad sísmica Bordes transformantes