Tema 1
La Tierra en el universo
1.- El universo 1.1.- El origen del universo 1.2.- La posición de la Tierra en el universo 1.3.- Las distancias en el universo 2.- La composición del universo 3.- La Vía Láctea y el Sistema Solar 4.- Los planetas del Sistema Solar 5.- Los movimientos de la Tierra 5.1.- Movimiento de rotación 5.2.- Movimiento de traslación 5.3.- Los movimientos de la Tierra y los seres vivos 6.- La Luna 6.1.- Las fases lunares 6.2.- Los eclipses 6.3.- Las mareas
Tema 1.- La Tierra en el universo
1.- El universo El universo o cosmos se define como el conjunto de todo lo que existe, representando la totalidad de la materia, la energía, del espacio y del tiempo. La ciencia que lo estudia se llama Astronomía.
1.1.- El origen del universo: La teoría más aceptada es la del Big Bang, en ella se postula que antes de formarse el universo toda la materia se concentraba en un diminuto punto. La energía y la temperatura eran tan elevadas que provocaron, hace 13700 millones de años, una gran explosión que originó todo lo que existe, primero las partículas fundamentales, después los átomos y más tarde las estrellas, las galaxias y todo lo que contienen. Desde entonces, el universo no ha dejado de expandirse.
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1.2.- La posición de la Tierra en el universo: A medida que se iba conociendo el universo se fueron postulando diferentes teorías sobre el lugar que ocupa nuestro planeta en él. Los modelos más conocidos son dos: Modelo geocéntrico: Postula que la Tierra está en el centro del universo, por lo que el Sol y el resto de planetas giran a su alrededor, al igual que el resto de estrellas que existen. Modelo heliocéntrico: La teoría afirma que es el Sol el que está inmóvil y ocupa el centro del universo, por lo que la Tierra y el resto de planetas giran a su alrededor. Actualmente se sabe que la Tierra y el resto de planetas de nuestro sistema giran alrededor del Sol, pero el Sol no está en el centro del universo y tampoco está fijo. Además, las órbitas son elípticas y no circulares.
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1.3.- Las distancias en el universo: La inmensidad del universo hace que no podamos utilizar medidas como el metro o el kilómetro, necesitamos utilizar otras unidades mucho mayores. Las principales son: Año luz: La luz viaja a una velocidad de 300000 km/s. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año y se calcula así: 1. Se calculan los segundos que tiene un año: 1 minuto = 60 segundos 1 hora = 60 minutos 1 día = 24 horas 1 año = 365 días 60 · 60 · 24 · 365 = 31 536 000 segundos/año 2. Si sabemos los segundos que tiene un año y la distancia que recorre la luz cada segundo: Un año luz = 31536000 · 300000 = 9 460 800 000 000 km Pársec: Equivale a 3,26 años luz y se utiliza para medir grandes distancias como el diámetro de nuestra galaxia.
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Unidad astronómica (UA): Es la distancia media que existe entre la Tierra y el Sol. Se utiliza para medir distancias dentro de los sistemas planetarios y, por definición, la Tierra y el Sol están a 1 UA de distancia. 1 UA = 150 000 000 km
Teniendo en cuenta las medidas que se han visto, realiza los siguientes cálculos: ¿Cuánto tarda en llegar a la Tierra la luz que emite el Sol? ¿Cuántos pársecs tiene el diámetro de nuestra galaxia?
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2.- La composición del universo En el universo encontramos: Galaxias: Agrupaciones de estrellas, planetas, nebulosas y polvo interestelar que se mantienen unidos debido a la fuerza de la gravedad y adoptan formas concretas como espirales, elípticas o irregulares. La galaxia donde se encuentra la Tierra es espiral y se llama Vía Láctea.
Nebulosas: Son regiones formadas por gases (principalmente de hidrógeno y helio) y polvo cósmico. Son importantes porque muchas de ellas son los lugares donde se forman las estrellas por condensación de la materia que poseen.
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Estrellas: Son masas de gases, principalmente hidrógeno y helio, donde ocurren reacciones nucleares que liberan energía en forma de luz y calor. Su color varía en función de la temperatura de su superficie, las que son azules y blancas son las más calientes, mientras que las rojas son las más frías. Nuestra estrella más cercana es el Sol cuyo color es amarillo, por lo que su temperatura es intermedia (de 5000 a 6000 ºC en su superficie). El tamaño de las estrellas se mide comparándolas con el Sol, las gigantes pueden ser 400 veces mayores, las enanas pueden ser 100 veces más pequeñas y las medianas tienen un tamaño similar al del Sol.
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Planetas: Son cuerpos celestes que giran alrededor de una estrella con una trayectoria elíptica llamada órbita y no emiten luz propia. En nuestro sistema existen ocho planetas, uno de ellos es la Tierra. Satélites: Cuerpo celeste que orbita alrededor de un planeta, por lo que son más pequeños que el planeta al que acompañan. El satélite de nuestro planeta es la Luna.
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Asteroides: Cuerpos rocosos irregulares más pequeños que un planeta que giran alrededor de una estrella.
Cometas: Cuerpos formados por rocas, hielo y polvo que orbitan alrededor de una estrella siguiendo órbitas que tardan mucho tiempo en completar. En algunos momentos, su trayectoria les acerca mucho a su estrella y sus materiales se evaporan y forman su característica cola.
3.- La Vía Láctea y el Sistema Solar
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Si tuvieras un amigo extraterrestre y te preguntara cuál es tu dirección para venir a visitarte, le tendrías que dar los siguientes datos postales: Cúmulo: Grupo Local Galaxia: Vía Láctea Brazo: Brazo de Orión Sistema: Sistema Solar Planeta: Tierra Se denominan cúmulos a las agrupaciones de galaxias, el nuestro se llama Grupo Local y aquí se encuentran más de 50 galaxias, las más grandes son la galaxia del Triángulo, la de Andrómeda y la Vía Láctea. La Vía Láctea, nuestra galaxia, contiene millones de estrellas y una forma en espiral con cuatro brazos (actualmente se discute si tiene más), en el llamado Brazo de Orión se encuentra nuestro Sol y nuestro planeta. El nombre de Vía Láctea significa camino de leche ya que desde nuestro punto de vista se aprecia como una banda de luz blanquecina.
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Un sistema es un conjunto de cuerpos (planetas, satélites, asteroides y cometas) que orbitan alrededor de una o varias estrellas. Nuestro sistema se llama Sistema Solar y contiene una única estrella llamada Sol. El Sistema Solar se formó, aproximadamente, hace 4600 millones de años a partir de una nube gigante que contenía hidrógeno, un poco de helio y pequeñas cantidades de otros elementos. La mayor parte de la masa (el 99,7%) se concentró en el centro originando el Sol y mediante su atracción gravitatoria permitió que las partículas se fueran juntando, dando lugar a cuerpos cada vez más grandes que formarían los planetas y el resto de cuerpos de nuestro sistema. Los componentes del Sistema Solar que orbitan alrededor del Sol son: Planetas: Según su cercanía al Sol tenemos los planetas interiores o rocosos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y los exteriores o gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). Muchos de ellos poseen satélites. Planetas enanos: Cuerpos celestes con órbitas compartidas con otros astros, como Plutón o Eris. Cinturón de asteroides: Cuerpos rocosos irregulares que orbitan alrededor del Sol y situados entre Marte y Júpiter. Existen otros cinturones. Cometas: Están formados por roca, hielo y polvo. Poseen órbitas muy lejanas alrededor del Sol, como el cometa Halley.
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4.- Los planetas del Sistema Solar Las características principales de los ocho planetas del Sistema Solar son: Planeta
Distancia al Sol (UA)
Radio (km)
Periodo de traslación
Periodo de rotación
Mercurio
0,39
2440
88 días
58,6 días
0
No
-170/350
Venus
0,72
6052
225 días
243 días
0
Sí
464
Tierra
1,00
6371
365,26 días
23 h 56 min
1
Sí
15
Marte
1,52
3397
687 días
24 h 37 min
2
Sí
-46
Júpiter
5,18
71492
11,86 años
9 h 50 min
69
Sí
-121
Saturno
9,53
60268
29, 46 años
10 h 14 min
62
Sí
-130
Urano
19,14
25559
84,01 años
17 h 14 min
27
Sí
-205
Neptuno
30,03
24786
164,8 años
16 h 7 min
14
Sí
-220
Satélites Atmósfera
Temperatura media (ºC)
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Planetas interiores o rocosos
Mercurio: Es el único planeta del Sistema Solar que no posee atmósfera, por lo que las diferencias de temperatura entre el día y la noche son extremas. Su superficie está llena de impactos de meteoritos. Venus: Su atmósfera tiene un alto contenido en dióxido de carbono, por lo que existe un elevado efecto invernadero, alcanzando temperaturas de 500 ºC. Gira en sentido contrario al resto de planetas. Tierra: Su atmósfera le permite tener una temperatura media de 15 ºC, por lo que se puede encontrar agua en sus tres estados. Es el único planeta conocido que posee vida. Marte: Su superficie es roja por los materiales de óxidos de hierro que contiene. Su temperatura media es de unos -50 ºC, por lo que el agua que posee está en forma de hielo.
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Planetas exteriores o gaseosos
Júpiter: Es el planeta más grande del Sistema Solar y su atmósfera presenta nubes dispuestas en bandas que le dan su aspecto característico. Tiene un anillo formado por polvo procedente de sus satélites más cercanos. Saturno: Es el planeta menos denso del Sistema Solar (podría flotar en el agua) y su atmósfera posee vientos muy intensos. Se caracteriza por sus miles de anillos visibles formados por polvo, rocas y hielo Urano: Su atmósfera contiene metano, dando lugar a sus tonalidades azules y verdes. Tiene un núcleo sólido formado por roca y hielo, tiene un sistema de 13 anillos y su eje de rotación está tumbado. Neptuno: Su composición es similar a la de Urano, con una atmósfera que contiene hidrógeno, helio, metano y vapor de agua, proporcionándole un color azulado. Tiene un sistema de anillos formados por polvo y hielo.
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5.- Los movimientos de la Tierra La Tierra, al igual que el resto de planetas del Sistema Solar, tiene dos movimientos básicos que influyen en su dinámica y en la vida que contiene:
5.1.- Movimiento de rotación: Es el movimiento de un cuerpo sobre sí mismo, alrededor de un eje imaginario. El tiempo que tarda en dar una vuelta completa se llama día y es el responsable de la sucesión del día y de la noche. En el caso de la Tierra, el giro se produce en sentido contrario a las agujas del reloj, tarda 23 horas y 56 minutos en realizarlo y su eje imaginario tiene una inclinación de 23,5º (factor clave en cómo inciden los rayos solares).
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5.2.- Movimiento de traslación: Es el movimiento de un planeta alrededor de su estrella y el tiempo que tardan en completar una vuelta completa se llama año. La trayectoria que siguen se denomina órbita y el plano que siguen se conoce como plano de la elíptica. El movimiento de traslación de la Tierra es en sentido contrario a las agujas del reloj, su trayectoria es elíptica y tarda 365 días, 5 horas y 49 minutos en completar una vuelta completa (el tiempo extra queda corregido cada cuatro años añadiendo uno bisiesto, que tendrá 366 días). En la órbita que sigue la Tierra, el Sol no se sitúa en el centro, por lo que la distancia del Sol a la Tierra va variando a lo largo del año: Perihelio: Punto de la órbita donde la distancia entre el Sol y la Tierra es mínima. Ocurre el 22 de diciembre, momento en el que será invierno en el polo norte y verano en el polo sur. Afelio: Punto de la órbita donde la distancia entre el Sol y la Tierra es máxima. Ocurre el 22 de junio, momento en el que será verano en el polo norte e invierno en el polo sur. Estos datos nos indican que la distancia entre el Sol y la Tierra no es responsable ni de las estaciones ni de la temperatura.
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El grado de inclinación que posee la Tierra en su movimiento de rotación provoca que los rayos solares no incidan con el mismo ángulo sobre la superficie del planeta. Debido al movimiento de traslación, la Tierra varía su posición con respecto al Sol a lo largo del año, cambiando también el ángulo de los rayos solares sobre las diferentes partes de la superficie terrestre. La combinación de ambos movimientos es la responsable de las estaciones y no la cercanía de la Tierra al Sol. Cuando es verano en el polo norte es porque el hemisferio está inclinado hacia el Sol y los rayos inciden perpendicularmente sobre el trópico de Cáncer, provocando que tengamos más horas de luz y más calor. Durante este periodo, al hemisferio sur llegan los rayos de forma oblicua sobre el trópico de Capricornio, por lo que hay menos horas de luz, hace menos calor y será invierno. En otoño y primavera, los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el ecuador. Cuando la Tierra está más lejos del Sol, es verano en España. ¿Podrías explicar este hecho? ¿Cuántas horas de luz hay en el polo norte los días 21 de junio y 21 de diciembre? ¿y en el polo sur?
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A lo largo de las estaciones varían las horas de luz y las temperaturas en las diferentes partes de nuestro planeta. Los cambios de unas estaciones a otras se conocen con los siguientes nombres: Solsticio de invierno: En el hemisferio norte se alcanza el 21 de diciembre y será el día del año que posee la noche más larga y el día más corto. Solsticio de verano: En el hemisferio norte se alcanza el 21 de junio y será el día del año que posee la noche más corta y el día más largo.
Equinoccios: Son los dos momentos del año en los que el día y la noche tienen la misma duración. En el hemisferio norte el equinoccio de primavera ocurre el 21 de marzo y el equinoccio de otoño el 22 de septiembre.
Describe las condiciones estacionales que existen en el hemisferio sur el 21 de diciembre y el 21 de junio.
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5.3.- Los movimientos de la Tierra y los seres vivos: Las diferencias entre el día y la noche, la cantidad de horas de luz y de oscuridad y las distintas temperaturas que se dan a lo largo del año, obligan a los seres vivos a adaptarse a la región que habitan, determinando completamente su fisionomía, su modo de vida y su comportamiento. Algunos ejemplos son las épocas de floración y fructificación de las plantas, las migraciones de las aves, las épocas de apareamiento de los mamíferos o los hábitos diurnos/nocturnos de las especies.
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6.- La Luna Es el único satélite natural que posee la Tierra y la teoría más aceptada sobre su formación explica que surgió por la colisión entre la Tierra y un protoplaneta del tamaño de Marte hace unos 4500 millones de años. Tiene un diámetro ecuatorial de 3474 km y carece de fenómenos volcánicos, hidrológicos o atmosféricos, por lo que sus característicos cráteres, formados por impactos de meteoritos, permanecen inalterables. Al igual que el resto de cuerpos celestes, la Luna posee un movimiento de rotación que dura 27,32 días terrestres y un movimiento de traslación alrededor de la Tierra que tiene la misma duración, es decir, que un día lunar dura lo mismo que un año lunar. Este hecho es el responsable de que desde la Tierra siempre veamos la misma cara de la Luna y la otra permanezca oculta.
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6.1.- Las fases lunares: La Luna no posee luz propia, por lo que la imagen que vemos de ella se debe a los rayos del Sol que refleja. Según la posición que tenga, la veremos desde la Tierra más o menos iluminada, mostrando a lo largo de su órbita las denominadas cuatro fases lunares: Luna nueva: El Sol ilumina la cara oculta de la Luna que nosotros no vemos.
Luna creciente: Cuando el Sol empieza a iluminar la cara visible de la Luna. Tiene forma de D. Luna llena: El Sol ilumina totalmente la cara visible de la Luna.
Luna menguante: Cuando el Sol cada vez ilumina menos la cara visible de la Luna. Tiene forma de C.
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6.2.- Los eclipses: La palabra significa desaparición y ocurre cuando un astro se interpone entre otros dos, impidiendo que uno de ellos pueda ser visto desde otro. Según la alineación del Sol, la Tierra y la Luna tenemos dos tipos:
Eclipse de Sol: La Luna oscurece al Sol al interponerse entre él y la Tierra. Eclipse de Luna: La Tierra se interpone entre el Sol y la Luna, oscureciendo a esta última.
Los eclipses de Sol y de Luna solo pueden producirse cuando hay luna llena. ¿Puedes explicar por qué?
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6.3.- Las mareas: Son los cambios periódicos en el nivel del mar (de ascenso y descenso) debidos a la atracción gravitatoria que ejercen el Sol y la Luna sobre la Tierra. En la cara de la Tierra que está orientada hacia la Luna y en su lado opuesto se producen subidas del nivel del mar, conocidas como mareas altas o pleamar, y en las zonas opuestas el nivel del mar baja, generando las mareas bajas o bajamar. Cuando la alineación del Sol favorece la acción de la Luna, el efecto de las mareas altas y bajas es mayor, formando las mareas vivas. Si la alineación del Sol contrarresta a la de la Luna, las mareas son menores y se llaman mareas muertas.
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Universo Composición Nebulosas
Galaxias
Estrellas
Vía Láctea
Sol
Planetas
Satélites
Venus
Tierra
Cometas
Luna
Interiores Mercurio
Asteroides
Exteriores Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
Rotación
Traslación
Luna
Duración: 24 horas Sucesión día/noche Inclinación: 23,5º Dirección: Antihoraria
Duración: 365 días Órbita: Elíptica Afelio/Perihelio Solsticios/Equinoccios
Rotación = Traslación Fases lunares Eclipses Mareas
Estaciones