Guía Conceptual de Física Tema: El universo. Montoya



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Guía Conceptual de Física

Tema:El universo.

Montoya

El hombre desde siempre ha querido saber cómo es el universo y a lo largo del tiempo ha tenido diversas concepciones de cómo es nuestro universo.



La concepcn geocéntrica del Universo ( la Tierra como centro)

El gran pensador griego Aristóteles erigió el mundo a partir de cinco elementos: tierra, agua, aire, fuego y éter. Nada era casual ni accidental. Todos los elementos tenían su espacio natural y propósito. El lugar natural de la Tierra es el centro del universo, y todo lo semejante a ella que flota en el cosmos se desplaza en esa dirección. Este es eterno y sus movimientos se efectúan formando círculos.



La concepcn Heliocéntrica (el Sol como centro)

El astrónomo Nicolás Copérnico tuvo la audacia de postular en el año 1543, una visión absolutamente distinta a la cosmológica geocéntrica del universo imperante en la época. Ubicó a

la a Tierra como un simple planeta que orbita alrededor del Sol. Este importante cambio introdujo una explicación muchísimo más simple para los movimientos observados de los planetas. Este modelo de universo se conoce como el “sistema heliocéntrico”, por tener el Sol como centro.
Una constelación es una agrupación de estrellas cuya posición en el cielo nocturno es aparentemente tan cercana que las civilizaciones antiguas decidieron unirlas mediante líneas imaginarias, formando así figuras sobre la agrupación celeste. Se acostumbra a separar las constelaciones en dos grupos, dependiendo el hemisferio celeste donde se encuentren: las constelaciones septentrionales son aquellas ubicadas al norte del ecuador celeste y las que se localizan al sur se les llama constelaciones australes.

Una nebulosa es una nube de gas o polvo en el espacio. Las nebulosas pueden ser oscuras o, si se iluminan por estrellas cercanas o estrellas inmersas en ellas, pueden ser brillantes. Generalmente son lugares donde se produce la formación de estrellas y discos planetarios, por lo que se suelen encontrar en su seno estrellas muy jóvenes. Las estrellas nacen cuando se acumula una gran cantidad de materia en un lugar del espacio, Se comprime y se calienta hasta que empieza una reacción nuclear, que consume la materia, convirtiéndola en energía. Las estrellas pequeñas la gastan lentamente y duran más que las grandes. Las estrellas evolucionan durante millones de años. Las estrellas son masas de gases, principalmente hidrogeno y helio, que emiten luz. Se encuentran a temperaturas muy elevadas. En su interior hay reacciones nucleares. La estrella más cercana a la tierra es el Sol. Vemos las estrellas, excepto el Sol, como puntos luminosos muy pequeños, y solo de noche, porque están a enormes distancias de nosotros.


Evolución de las Estrellas

1.- Se forma la estrella a partir de una nube de gas y polvo.

2.- Gigante. Reacciones nucleares. Masas de gas y polvo se condensan a su alrededor

(protoplanetas).

3.- Secuencia principal. La estrella con planetas, estable mientras consume su materia.

4.- La estrella empieza a dilatarse y enfriarse.

5.- Crece, engullendo los planetas, hasta convertirse en una gigante roja.

6.- Se vuelve inestable y comienza a dilatarse y encogerse alternativamente hasta que explota.



Si la estrella era mucho mayor que el Sol

7.- Supernova. Lanza la mayor parte del material.

8.- Pulsar. El resto se hace pequeño y denso.

9.- Si tenía mucha masa, se contrae todavía más hasta convertirse en un agujero negro.



Si la estrella era como el Sol….

7.- Nova. Lanza materiales hacia el exterior.

8.- Nebulosa planetaria. El resto, se contrae.

9.- Enana. Se hace muy pequeña y densa y brilla con luz blanca o azul, hasta que se apaga.




Según las dimensiones:

Super gigantes, gigantes, medianas, pequeñas y estrellas enanas.



Según la temperatura:

(De caliente a frio) Azules, blancas, amarillas y rojas.



Se nombran combinando las dos: gigantes rojas, enanas blancas…..

Novas y supernovas

Son estrellas que explotan liberando en el espacio parte de su material.

Durante un tiempo variable, su brillo aumenta de forma espectacular. Parece que ha nacido una estrella nueva.
Un agujero negro es un hipotético cuerpo con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. El cuerpo esta rodeado por una frontera esférica, llamada horizonte de sucesos, a través de la cual la luz puede entrar, pero no puede salir, por lo que parece ser completamente negro. Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa relativamente pequeña.

Elementos de una estrella

A través del análisis de los espectros, se ha podido comprobar que todas las estrellas, incluido el Sol, tienen aproximadamente la misma abundancia relativa de los diferentes elementos químicos. Siguen en abundancia al hidrogeno y al helio: Silicio, magnesio, hierro y aluminio. Esto indica que la abundancia de los elementos presentes en la superficie de la Tierra, comparados con los observados en las estrellas, es completamente diferente. Pero no todas las estrellas presentan exactamente la misma composición química. En el caso de las estrellas frías (con temperaturas menor que 2.000 °C) se verifica que entre las mismas, existen sensibles diferencias en las abundancias del carbono, el nitrógeno y el oxigeno. Los astrónomos también

hallaron que en las estrellas más viejas existe una menor abundancia de elementos de mayor peso atómico o más pesados en comparación con las estrellas más jóvenes. Esta evidencia confirmaría la hipótesis que las estrellas son el lugar donde se originan los elementos que siguen al hidrogeno y al helio en la tabla periódica.


El Sol

El sol es el componente más importante de nuestro sistema solar (contiene aproximadamente el

98% de la masa total del sistema solar) y es, en esencia, una bola de plasma (gas ionizado) y no tiene, por tanto, una superficie en el sentido que nosotros lo conocimos. Lo que nosotros vemos no es más que la capa que emite luz, llamada fotosfera, tiene una temperatura de 6.000 K. Esta capa tiene una apariencia manchada debido a las turbulentas erupciones de energía en la superficie.

Hacia el interior se encuentran la zona de transporte convectivo, la zona de transporte radiactivo y por último la zona de producción de energía nuclear, que es el verdadero Sol, cerca del núcleo. Desde esta pequeña región se transmite la energía hacia el exterior, primero radiactivamente y por ultimo convectivamente. Aunque pueda parecer increíble, la energía tarda un millón de años en viajar desde el centro hasta la superficie, y en el último cuarto, donde el transporte es fundamentalmente convectivo, solo emplea un par de días.


La cromosfera esta sobre la fotosfera. La energía solar pasa a través de esta región en su trayectoria de salida del Sol. Las Fáculas y destellos se levantan a la cromosfera. Las Fáculas son nubes de hidrogeno brillantes y luminosas las cuales se forman sobre las regiones donde se forman las manchas solares.


Las manchas solares son una característica del Sol observada desde épocas antiguas. Cuando se

les mira por un telescopio, tienen una parte central obscura conocida como umbra, rodeada de una región más clara llamada penumbra. Las manchas solares son obscuras ya que son más frías que

la fotosfera que las rodea.

Las manchas son el lugar de fuertes campos magnéticos. La razón por la cual las manchas solares son frías no se entiende todavía, pero una posibilidad es que el campo magnético en las manchas no permite la convección debajo de ellas.

El Sol también absorbe materia. Es tan grande y tiene tal fuerza que a menudo atrae a los asteroides y cometas que pasan cerca. Naturalmente, cuando caen al Sol, se desintegran y pasan a formar parte de la estrella. Cada segundo se convierten700 millones de toneladas de hidrogeno en cenizas de helio. En el proceso se liberan 5 millones de toneladas de energía pura; por lo cual, el Sol cada vez se vuelve más ligero.

Las Galaxias

Las galaxias son acumulaciones enormes de estrellas, gases y polvo. En el Universo hay centenares de miles de millones de estrellas. 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 el conjunto gire alrededor del centro. La galaxia grande más cercana es Andrómeda.




Situación

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 Triangulo (M33)

2.700.000



Distancia de algunas galaxias
Las galaxias tienen un origen y una evolucn

Las primeras galaxias se empezaron a formar 1.000 millones de años después del Big-Bang. Las estrellas que las forman tienen un nacimiento, una vida y una muerte. El Sol, por ejemplo, es una estrella formada por elementos de estrellas anteriores muertas.

Muchos núcleos de galaxias emiten una fuerte radiación, cosa que indica la probable presencia de un agujero negro.

Los movimientos de las galaxias provocan, a veces, choques violentos. Pero , en general, las galaxias se alejan las unas de las otras, como puntos dibujados sobre la superficie de un globo que se infla. Existen Galaxias enormes como Andrómeda, o pequeñas como su vecina M32. Las hay en forma de globo, de lente, planas, elípticas, espirales, como la nuestra vía Láctea o formas irregulares. Las galaxias se agrupan formando “cúmulos de galaxias”.




La Vía Láctea

La Vía Láctea es nuestra galaxia. Los romanos la llamaron “Camino de Leche”. Es una galaxia grande, en forma de espiral y puede tener unos 100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol. El Sistema Solar esta en uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000 años luz del centro y unos 20.000 del extremo.

En total hace 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.



La Vía Láctea forma parte del Grupo Local, juntamente con las galaxias de Andrómeda (M31) y del Triangulo (M33), las Nubes de Magallanes (satélites de la Vía Láctea), las galaxias M32 y M110 (satélites de Andrómeda), galaxias y nebulosas mas pequeñas y otros sistemas menores. En total hay unas 30 galaxias que ocupan un área de unos 4 millones de años luz de diámetro. Todo el grupo orbita alrededor del gran cumulo de galaxias de Virgo, a unos 50 millones de años luz.









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