Tema 1 La Terra a l’univers
1.- L'univers 1.1.- L'origen de l'univers 1.2.- La posició de la Terra a l'univers 1.3.- Les distàncies a l'univers 2.- La composició de l'univers 3.- La Via Làctia i el Sistema Solar 4.- Els planetes del Sistema Solar 5.- Els moviments de la Terra 5.1.- Moviment de rotació 5.2.- Moviment de translació 5.3.- Els moviments de la Terra i els éssers vius 6.- La Lluna 6.1.- Les fases lunars 6.2.- Els eclipsis 6.3.- Les marees
Tema 1.- La Terra a l’univers 1.- L'univers L'univers o cosmos es defineix com el conjunt de tot el que existeix, representant la totalitat de la matèria, l'energia, de l'espai i del temps. La ciència que ho estudia és l'Astronomia. 1.1.- L'origen de l'univers: La teoria més acceptada és la del Big bang, que postula que abans de formar-se l'univers tota la matèria es concentrava en un diminut punt. L'energia i la temperatura eren tan elevades que van provocar, fa 13700 milions d'anys, una gran explosió que va originar tot el que existeix, primer les partícules fonamentals, després els àtoms i més tard les estreles, les galàxies i tot el que contenen. Des d’eixe moment, l'univers no ha deixat d'expandir-se.
Tema 1.- La Terra a l’univers 1.2.- La posició de la Terra a l'univers: A mesura que s'anava coneixent l'univers, varen postular diferents teories sobre el lloc que ocupa el nostre planeta en ell. Els models més coneguts són dos: ○ Model geocèntric: Postula que la Terra està al centre de l'univers, per la qual cosa el Sol i la resta de planetes giren al seu al voltant, igual que la resta d'estreles que existeixen. ○ Model heliocèntric: La teoria afirma que és el Sol el que està immòbil i ocupa el centre de l'univers, per la qual cosa la Terra i la resta de planetes giren al seu voltant. Actualment se sap que la Terra i la resta de planetes del nostre sistema giren al voltant del Sol, però el Sol no està en el centre de l'univers i tampoc està fix. A més, les òrbites són el·líptiques i no circulars.
Tema 1.- La Terra a l’univers 1.3.- Les distàncies a l'univers: La immensitat de l'univers fa que no puguem utilitzar mesures com el metre o el quilòmetre, necessitem utilitzar altres unitats molt majors. Les principals són: ○ Any llum: La llum viatja a una velocitat de 300000 km/s. Un any llum és la distància que recorre la llum en un any i es calcula així: 1. Es calculen els segons que té un any: 1 minut = 60 segons 1 dia = 24 hores
1 hora = 60 minuts 1 any = 365 dies
60 · 60 · 24 · 365 = 31 536 000 segons/any 2. Si sabem els segons que té un any i la distància que recorre la llum cada segon: Un any llum = 31536000 · 300000 = 9 460 800 000 000 km ○ Parsec: Equival a 3,26 anys llum i s'utilitza per a mesurar grans distàncies com el diàmetre de la nostra galàxia.
Tema 1.- La Terra a l’univers ○ Unitat astronòmica (UA): És la distància mitjana que existeix entre la Terra i el Sol. S'utilitza per a mesurar distàncies dins dels sistemes planetaris i, per definició, la Terra i el Sol estan a 1 UA de distància. 1 UA = 150 000 000 km
• Tenint en compte les mesures que s'han vist, realitza els següents càlculs: • Quant tarda a arribar a la Terra la llum que emet el Sol? • Quants parsecs té el diàmetre de la nostra galàxia?
Tema 1.- La Terra a l’univers 2.- La composició de l'univers A l'univers trobem: ○ Galàxies: Agrupacions d'estreles, planetes, nebuloses i pols interestel·lar que es mantenen units per la força de la gravetat i adopten formes concretes com a espirals, el·líptiques o irregulars. La galàxia on es troba la Terra és espiral i es diu Via Làctia.
○ Nebuloses: Són regions formades per gasos (principalment d'hidrogen i heli) i pols còsmica. Són importants perquè moltes d'elles són els llocs on es formen les estreles per condensació de la matèria que posseeixen.
Tema 1.- La Terra a l’univers ○ Estreles: Són masses de gasos, principalment hidrogen i heli, on ocorren reaccions nuclears que alliberen energia en forma de llum i calor. El seu color varia en funció de la temperatura de la seua superfície, les que són blaves i blanques són les més calentes, mentre que les roges són les més fredes. La nostra estrela més pròxima és el Sol, el color del qual és groc, per la qual cosa la seua temperatura és intermèdia (de 5000 a 6000 °C en la seua superfície). ○ La grandària de les estreles es mesura comparant-les amb el Sol, les gegants poden ser 400 vegades majors, les nanes poden ser 100 vegades més xicotetes i les mitjanes tenen una grandària similar al del Sol.
Tema 1.- La Terra a l’univers ○ Planetes: Són cossos celestes que giren al voltant d'una estrela amb una trajectòria el·líptica anomenada òrbita i no emeten llum pròpia. Al nostre sistema existeixen huit planetes, un d'ells és la Terra. ○ Satèl·lits: Cos celeste que orbita al voltant d'un planeta, per la qual cosa són més xicotets que el planeta al qual acompanyen. El satèl·lit del nostre planeta és la Lluna.
Tema 1.- La Terra a l’univers ○ Asteroides: Cossos rocosos irregulars més xicotets que un planeta que giren al voltant d'una estrela. ○ Cometes: Cossos formats per roques, gel i pols que orbiten al voltant d'una estrela seguint òrbites que tarden molt temps a completar. En alguns moments, la seua trajectòria els acosta molt a la seua estrela i els seus materials s'evaporen i formen la seua característica cua.
Tema 1.- La Terra a l’univers 3.- La Via Làctia i el Sistema Solar Si tingueres un amic extraterrestre i et preguntara quina és la teua adreça per a vindre a visitar-te, li hauries de donar les següents dades postals: ○ Cúmul: Grup Local ○ Galàxia: Via Làctia ○ Braç: Braç d'Orió ○ Sistema: Sistema Solar ○ Planeta: Terra Es denominen cúmuls a les agrupacions de galàxies, el nostre es diu Grup Local i ací es troben més de 50 galàxies, les més grans són la galàxia del Triangle, la d'Andròmeda i la Via Làctia. La Via Làctia, la nostra galàxia, conté milions d'estreles i una forma en espiral amb quatre braços (actualment es discuteix si té més), en l'anomenat Braç d'Orió es troba el nostre Sol i el nostre planeta. El nom de Via Làctia significa camí de llet, ja que des del nostre punt de vista s'aprecia com una banda de llum blanquinosa.
Tema 1.- La Terra a l’univers
Tema 1.- La Terra a l’univers Un sistema és un conjunt de cossos (planetes, satèl·lits, asteroides i cometes) que orbiten al voltant d'una o diverses estreles. El nostre sistema es diu Sistema Solar i conté una única estrela anomenada Sol. El Sistema Solar es va formar, aproximadament, fa 4600 milions d'anys a partir d'un núvol gegant que contenia hidrogen, una mica d'heli i xicotetes quantitats d'altres elements. La major part de la massa (el 99,7%) es va concentrar en el centre originant el Sol i mitjançant la seua atracció gravitatòria va permetre que les partícules s'anaren ajuntant, donant lloc a cossos cada vegada més grans que formarien els planetes i la resta de cossos del nostre sistema. Els components del Sistema Solar que orbiten al voltant del Sol són: ○ Planetes: Segons la seua proximitat al Sol tenim els planetes interiors o rocosos (Mercuri, Venus, Terra i Mart) i els exteriors o gasosos (Júpiter, Saturn, Urà i Neptú). Molts d'ells posseeixen satèl·lits. ○ Planetes nans: Cossos celestes amb òrbites compartides amb altres astres, com Plutó o Eris. ○ Cinturó d'asteroides: Cossos rocosos irregulars que orbiten al voltant del Sol i situats entre Mart i Júpiter. Existeixen altres cinturons. ○ Cometes: Estan formats per roca, gel i pols. Posseeixen òrbites molt llunyanes al voltant del Sol, com el cometa Halley.
Tema 1.- La Terra a l’univers
Tema 1.- La Terra a l’univers 4.- Els planetes del Sistema Solar Les característiques principals dels huit planetes del Sistema Solar són: Planeta
Distància al Sol (UA)
Radi (km)
Període de translació
Període de rotació
Mercuri
0,39
2440
88 dies
58,6 dies
0
No
-170/350
Venus
0,72
6052
225 dies
243 dies
0
Sí
464
Terra
1,00
6371
365,26 dies
23 h 56 min
1
Sí
15
Mart
1,52
3397
687 dies
24 h 37 min
2
Sí
-46
Júpiter
5,18
71492
11,86 anys
9 h 50 min
69
Sí
-121
Saturn
9,53
60268
29, 46 anys
10 h 14 min
62
Sí
-130
Urà
19,14
25559
84,01 anys
17 h 14 min
27
Sí
-205
Neptú
30,03
24786
164,8 anys
16 h 7 min
14
Sí
-220
Satèl·lits Atmosfera
Temperatura mitjana (ºC)
Tema 1.- La Terra a l’univers
Tema 1.- La Terra a l’univers
Planetes interiors o rocosos
● Mercuri: És l'únic planeta del Sistema Solar que no posseeix atmosfera, per la qual cosa les diferències de temperatura entre el dia i la nit són extremes. La seua superfície està plena d'impactes de meteorits. ● Venus: La seua atmosfera té un alt contingut en diòxid de carboni, per la qual cosa existeix un elevat efecte d'hivernacle, aconseguint temperatures de 500 °C. Gira en sentit contrari a la resta de planetes. ● Terra: La seua atmosfera li permet tindre una temperatura mitjana de 15 °C, per la qual cosa es pot trobar aigua en els seus tres estats. És l'únic planeta conegut que posseeix vida. ● Mart: La seua superfície és roja pels materials d'òxids de ferro que conté. La seua temperatura mitjana és d'uns -50 °C, per la qual cosa l'aigua que posseeix està en forma de gel.
Tema 1.- La Terra a l’univers
Planetes exteriors o gasosos
● Júpiter: És el planeta més gran del Sistema Solar i la seua atmosfera presenta núvols disposats en bandes que li donen el seu aspecte característic. Té un anell format per pols procedent dels seus satèl·lits més pròxims. ● Saturn: És el planeta menys dens del Sistema Solar (podria surar en l'aigua) i la seua atmosfera posseeix vents molt intensos. Es caracteritza pels seus milers d'anells visibles formats per pols, roques i gel. ● Urà: La seua atmosfera conté metà, donant lloc a les seues tonalitats blaves i verdes. Té un nucli sòlid format per roca i gel, té un sistema de 13 anells i el seu eix de rotació està tombat. ● Neptú: La seua composició és similar a la d'Urà, amb una atmosfera que conté hidrogen, heli, metà i vapor d'aigua, proporcionant-li un color blavós. Té un sistema d'anells formats per pols i gel.
Tema 1.- La Terra a l’univers 5.- Els moviments de la Terra La Terra, igual que la resta de planetes del Sistema Solar, té dos moviments bàsics que influeixen en la seua dinàmica i en la vida que conté: 5.1.- Moviment de rotació: És el moviment d'un cos sobre si mateix, al voltant d'un eix imaginari. El temps que tarda a fer un volt complet es diu dia i és el responsable de la successió del dia i de la nit. En el cas de la Terra, el gir es produeix en sentit contrari a les agulles del rellotge, tarda 23 hores i 56 minuts a realitzar-lo i el seu eix imaginari té una inclinació de 23,5° (factor clau en com incideixen els raigs solars).
Tema 1.- La Terra a l’univers 5.2.- Moviment de translació: És el moviment d'un planeta al voltant de la seua estrela i el temps que tarden a completar una volta completa es diu any. La trajectòria que segueixen es denomina òrbita i el pla que segueixen es coneix com a pla de l'el·líptica. El moviment de translació de la Terra és en sentit contrari a les agulles del rellotge, la seua trajectòria és el·líptica i tarda 365 dies, 5 hores i 49 minuts a completar una volta completa (el temps extra queda corregit cada quatre anys afegint un dia més, denominat any de traspàs, que tindrà 366 dies). En l'òrbita que segueix la Terra, el Sol no se situa en el centre, per la qual cosa la distància del Sol a la Terra va variant al llarg de l'any: ○ Periheli: Punt de l'òrbita on la distància entre el Sol i la Terra és mínima. Ocorre el 22 de desembre, moment en el qual serà hivern en el pol nord i estiu en el pol sud. ○ Afeli: Punt de l'òrbita on la distància entre el Sol i la Terra és màxima. Ocorre el 22 de juny, moment en el qual serà estiu en el pol nord i hivern en el pol sud. Aquestes dades ens indiquen que la distància entre el Sol i la Terra no és responsable ni de les estacions ni de la temperatura.
Tema 1.- La Terra a l’univers
Tema 1.- La Terra a l’univers El grau d'inclinació que posseeix la Terra en el seu moviment de rotació provoca que els raigs solars no incidisquen amb el mateix angle sobre la superfície del planeta. A causa del moviment de translació, la Terra varia la seua posició respecte al Sol al llarg de l'any, canviant també l'angle dels raigs solars sobre les diferents parts de la superfície terrestre. La combinació de tots dos moviments és la responsable de les estacions i no la proximitat de la Terra al Sol. Quan és estiu en el pol nord és perquè l'hemisferi està inclinat cap al Sol i els raigs incideixen perpendicularment sobre el tròpic de Càncer, provocant que tinguem més hores de llum i més calor. Durant aquest període, a l'hemisferi sud arriben els raigs de manera obliqua sobre el tròpic de Capricorn, per la qual cosa hi ha menys hores de llum, fa menys calor i serà hivern. A la tardor i primavera, els raigs solars incideixen perpendicularment sobre l'equador. ○ Quan la Terra està més lluny del Sol, és estiu a Espanya. Podries explicar aquest fet? ○ Quantes hores de llum hi ha al pol nord els dies 21 de juny i 21 de desembre? I al pol sud?
Tema 1.- La Terra a l’univers Al llarg de les estacions varien les hores de llum i les temperatures en les diferents parts del nostre planeta. Els canvis d'unes estacions a unes altres es coneixen amb els següents noms: ○ Solstici d'hivern: En l'hemisferi nord s'aconsegueix el 21 de desembre i serà el dia de l'any que posseeix la nit més llarga i el dia més curt. ○ Solstici d'estiu: En l'hemisferi nord s'aconsegueix el 21 de juny i serà el dia de l'any que posseeix la nit més curta i el dia més llarg. ○ Equinoccis: Són els dos moments de l'any en què el dia i la nit tenen la mateixa duració. En l'hemisferi nord l'equinocci de primavera ocorre el 21 de març i l'equinocci de tardor el 22 de setembre.
• Descriu les condicions estacionals que existeixen a l'hemisferi sud el 21 de desembre i el 21 de juny.
Tema 1.- La Terra a l’univers
Tema 1.- La Terra a l’univers 5.3.- Els moviments de la Terra i els éssers vius: Les diferències entre el dia i la nit, la quantitat d'hores de llum i de foscor i les diferents temperatures que es donen al llarg de l'any, obliguen els éssers vius a adaptar-se a la regió que habiten, determinant completament el seu aspecte, la seua manera de vida i el seu comportament. Alguns exemples són les èpoques de floració i fructificació de les plantes, les migracions dels ocells, les èpoques d'aparellament dels mamífers o els hàbits diürns/nocturns de les espècies.
Tema 1.- La Terra a l’univers 6.- La Lluna És l'únic satèl·lit natural que posseeix la Terra i la teoria més acceptada sobre la seua formació explica que va sorgir per la col·lisió entre la Terra i un protoplaneta de la grandària de Mart fa uns 4500 milions d'anys. Té un diàmetre equatorial de 3474 km i no té fenòmens volcànics, hidrològics o atmosfèrics, per la qual cosa els seus característics cràters, formats per impactes de meteorits, romanen inalterables. Igual que la resta de cossos celestes, la Lluna posseeix un moviment de rotació que dura 27,32 dies terrestres i un moviment de translació al voltant de la Terra que té la mateixa duració, és a dir, que un dia lunar dura el mateix que un any lunar. Aquest fet és el responsable que fa que des de la Terra sempre veiem la mateixa cara de la Lluna i l'altra estiga oculta.
Tema 1.- La Terra a l’univers
Tema 1.- La Terra a l’univers 6.1.- Les fases lunars: La Lluna no posseeix llum pròpia, per la qual cosa la imatge que veiem d'ella es deu als raigs del Sol que reflecteix. Segons la posició que tinga, la veurem des de la Terra més o menys il·luminada, mostrant al llarg de la seua òrbita les denominades quatre fases lunars: Lluna nova: El Sol il·lumina la cara oculta de la Lluna que nosaltres no veiem. ❶
❷
Lluna creixent: Quan el Sol comença a il·luminar la cara visible de la Lluna. Té forma de D. ❸ Lluna plena: El Sol il·lumina totalment la cara visible de la Lluna. ❹ Lluna minvant: Quan el Sol cada vegada il·lumina menys la cara visible de la Lluna. Té forma de C. ❷
❶ ❸
❹
Tema 1.- La Terra a l’univers 6.2.- Els eclipsis: La paraula significa desaparició i ocorre quan un astre s'interposa entre altres dos, impedint que un d'ells puga ser vist des d'un altre. Segons l'alineació del Sol, la Terra i la Lluna, tenim dos tipus: ○ Eclipsi de Sol: La Lluna enfosqueix al Sol en interposar-se entre ell i la Terra. ○ Eclipsi de Lluna: La Terra s'interposa entre el Sol i la Lluna, enfosquint a aquesta última.
● Els eclipsis de Sol i de Lluna només poden produir-se quan hi ha lluna plena. Pots explicar per què?
Tema 1.- La Terra a l’univers 6.3.- Les marees: Són els canvis periòdics en el nivell de la mar (d'ascens i descens) deguts a l'atracció gravitatòria que exerceixen el Sol i la Lluna sobre la Terra. En la cara de la Terra que està orientada cap a la Lluna i en el seu costat oposat es produeixen pujades del nivell de la mar, conegudes com a marees altes o plenamar, i en les zones oposades el nivell de la mar baixa, generant les marees baixes o baixamar. Quan l'alineació del Sol afavoreix l'acció de la Lluna, l'efecte de les marees altes i baixes és major, formant les marees vives. Si l'alineació del Sol contraresta a la de la Lluna, les marees són menors i es diuen marees mortes.
Tema 1.- La Terra a l’univers Univers Composició Nebuloses
Galàxies
Estreles
Via Làctia
Sol
Planetes
Satèl·lits
Venus
Cometes
Lluna
Interiors Mercuri
Asteroides
Exteriors
Terra
Mart
Júpiter
Saturn
Urà
Neptú
Rotació
Translació
Lluna
Duració: 24 hores Successió dia/nit Inclinació: 23,5º Direcció: Antihorària
Duració: 365 dies Òrbita: El·líptica Afeli/Periheli Solsticis/Equinoccis
Rotació = Translació Fases lunars Eclipsis Marees
Estacions