Jorge isaacs



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INSTITUCIÓN EDUCATIVA INEM “JORGE ISAACS”
GUÍA No. 2 DE GEOCIENCIAS

1.2 EL UNIVERSO

1.3 TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO
PARA REFLEXIONAR: “Aprender a convivir socialmente es ante todo aprender a estar en el mundo. La convivencia social es posible si aceptamos que somos parte de la naturaleza y del universo, y que no es posible herir al planeta tierra sin herirnos a nosotros mismos. Si destruimos al planeta, ¿a dónde iremos?


1.2 EL UNIVERSO

CONCEPTO: El universo se define como todo lo que existe físicamente: la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energía, y las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el término «universo» puede ser utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza. Observaciones astronómicas de los últimos años indican que el universo tiene una edad aproximada de 13 730 millones de años y por lo menos 93 mil millones de años-luz de extensión. Se cree que el origen del universo fue una Gran Explosión (en inglés Big Bang). Antes de éste toda la materia y la energía del universo observable se hallaban concentradas en unas condiciones de densidad extremadamente elevada. Después de la Gran Explosión el universo comenzó a expandirse para llegar a su condición actual, y continúa haciéndolo.


COMPOSICIÓN QUÍMICA: En el universo existen los mismos elementos químicos que en la tierra, aunque en diferentes proporciones. Así para el conjunto del universo, el hidrógeno es el elemento principal (70 a 75%), seguido del helio (18 a 20%), oxígeno, hierro, nitrógeno, carbono, silicio, magnesio, etc., que en conjunto representan aproximadamente el 5%.
GALAXIAS

POLVO COSMICO


UNIVERSO
ESTRELLAS

PLANETAS


COMETAS

ASTEROIDES

SATÉLITES

METEORITOS

ESTRELLAS VIVAS

QUASARES


PULSARES

AGUJEROS NEGROS

ORGANIZACIÓN DEL UNIVERSO: El universo es un conjunto supremamente ordenado y en armónico movimiento. El universo está formado por:

1.3 TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO

Sólo si comprendemos los cambios que ha sufrido el Universo podremos determinar su evolución futura.

A través de la Cosmogonía (Origen del Universo) y de la Cosmología (la estructura y las Leyes del Universo), se trata de dar respuesta a los interrogantes que existen respecto al origen, forma y edad del Universo. Estas respuestas se basan en la física moderna y se apoyan en estudios realizados en observatorios astronómicos del mundo.
TEORÍA DE LA GRAN EXPLOSIÓN O DEL BIG- BANG: Fue propuesta por Jorge Gamow y Eduardo Lemaitre, según esta teoría hace 15000 millones de años el universo era muy denso, tan denso que toda la materia se concentraba en algo que se denominó el HUEVO CÓSMICO o superátomo conformada por una masa de neutrones comprimidos; debido a las altas temperaturas que éste alcanzó y a su gran presión interna se produjo una gran explosión; la materia y la energía salió disparada en todas las direcciones a velocidades fantásticas. El superátomo se desintegró en neutrones individuales y luego se descompusieron en electrones y protones. Los protones así formados se consideran núcleos de H--1 y éstos de vez en cuando chocaban con los neutrones que aún quedaban formando núcleos de H--2. La materia se fue dispersando en una nube espesa que se continuo expandiendo por millones de años, luego por la gravitación en algunos puntos de esta nube se concentró la materia y la energía, se formaron grandes masas esféricas, la temperatura allí se elevó, iniciándose así la vida de las estrellas.

A la medida que el universo va progresando hacia delante en el tiempo, el hidrógeno se va fusionando en átomos más complejos dentro del núcleo de las estrellas y por un proceso de enfriamiento se formaron los planetas y los satélites. La teoría se fundamenta en la ecuación de Einstein, E= mc2, en la composición química del Universo (90% de H, 9% de He y 1% de átomos complejos.), en que las galaxias se están alejando, en la fusión nuclear de hidrógeno en las estrellas. En la observación de la onda espacial provocada por la gran explosión primitiva.

Cabe preguntar. ¿Cuál es el origen del huevo cósmico?

Se dan explicaciones, una religiosa, fue creado por Dios; otra filosófica, la materia ha existido siempre es eterna y posee capacidad evolutiva.


ACTIVIDAD: Observa el video ORIGEN DEL UNIVERSO: EL BIG BANG (EAE) en la dirección


https://www.youtube.com/watch?v=hgUBWNP55ZA y escribe tus opiniones.
TEORÍA DEL UNIVERSO OSCILANTE O PULSANTE: Considera que en el universo se alternan los procesos de expansión y contracción, que el material es sólo H--1 y que los demás elementos se formaron en el interior de las estrellas pasando materia interestelar por la vía de la supernova. La colisión entre dos partículas, en esta teoría es más probable que en la teoría del Big-bang. El Universo es oscilante, sin principio ni fin. El HUEVO CÓSMICO estaría formado por H y el huevo cósmico se logró formar por la contracción del universo por intensificación de la acción de la gravedad; la contracción produce un calentamiento del Universo. En una fase posterior el huevo explota, la materia se dispersa; esta expansión tiene un límite a partir del cual el Universo empieza a contraerse.
TEORÍA DEL UNIVERSO ESTACIONARIO O DE CREACIÓN CONTÍNUA: Esta teoría supone que la cantidad de materia en el Universo no varía. El universo ha sido siempre igual y así será eternamente, como las galaxias se van separando y el Universo se va expandiendo, nuevas galaxias se van formando con la materia de las viejas galaxias que se destruyen.

TEORÍA DEL UNIVERSO EN EXPANSIÓN: Los astrónomos están convencidos que entre 12000 y 20000 millones de años se originó el Universo. En 1920 EDWIN HUBLE descubrió que el universo está en expansión y la teoría de la relatividad de EINSTEIN predice la expansión del Universo. Los astrónomos piensan, que si ahora se está separando el universo; entonces antes estaba muy cerca, en un punto matemático (una singularidad) donde se concentró la materia, la energía, el espacio y el tiempo.

La teoría inflacionaria implica un proceso llamado inflación, combina las ideas cosmológicas con la teoría cuántica y con la física de partículas elementales. Explica que la SINGULARIDAD es del tamaño mucho menor que un protón y que de ella salió despedida en una explosión su contenido y desde entonces el Universo se ha venido separando, este empuje inicial de arranque se debió a que la gran fuerza unificadora de la naturaleza se dividió en las cuatro fuerzas que son las que existen hoy; fuerzas nucleares fuertes, fuerzas nucleares débiles, fuerzas electromagnéticas y la fuerza de gravedad.

La moderna Cosmología se basa en el descubrimiento del astrónomo estadounidense Edwin Hubble en 1929, de que todas las galaxias se alejan unas de otras a velocidades proporcionales a sus distancias. En 1922 el astrónomo ruso Alexander Friedmann señaló que el universo tiene, por término medio, la misma densidad de materia en todas partes. Utilizando la teoría de la relatividad de Albert Einstein para calcular los efectos gravitacionales, mostró que un sistema de éstas características tuvo que originarse en una singularidad de densidad ilimitada (el Big Bang o Gran Explosión) y que se expandió a partir de ese estado en la forma exacta en que después lo observó Hubble.


Basado principalmente en sus observaciones, Hubble formuló la ley que lleva su nombre: “LA VELOCIDAD DE UNA GALAXIA QUE SE ALEJA ES PROPORCIONAL A SU DISTANCIA DE LA TIERRA”

A partir de ésta ley se puede calcular la edad del Universo, si conocemos la distancia a la que se encuentra una determinada galaxia y la velocidad a la que se desplaza.

Hasta ahora, los teóricos no han podido establecer si el Universo continuará su expansión indefinidamente. Ciertos científicos apoyan el concepto de un Universo oscilante, que requiere más masa que la que sostienen las estimaciones actuales. Éstos sugieren que la masa desaparecida está en los espacios intergalácticos o en los agujeros negros.
Otra teoría sostiene que las partículas subatómicas presuntamente sin masa llamadas neutrinos sí tiene masa. El Universo está inundado de neutrinos, de forma que su masa total sumada podría bastar para mantener el proceso de expansión y contracción del Universo indefinidamente.
Se destacan otras teorías, tales como las de Jayant Narlikar y Jim Hartle, quienes combinaron la relatividad y la mecánica cuántica. Una muy importante es la teoría de STEPHEN HAWKING, quien concentró sus estudios en la SINGULARIDAD, es decir un punto de materia de densidad infinita y de volumen cero, tal como debe existir según la teoría de la relatividad general en el corazón de los agujeros negros o como debe existir en el origen del universo. Hawking demostró que el colapso de una estrella da origen a una SINGULARIDAD y esto obliga a concebir el nacimiento del Universo a partir de una SINGULARIDAD.
Actualmente, las leyes que intentan explicar la naturaleza del Universo se basan en los principios de la relatividad general, elaborada por Albert Einstein.
TALLER


  1. Realice la siguiente experiencia:

Materiales: Bomba de caucho, marcador de punta fina, metro.


Procedimiento:

  • Pinte varios puntos sobre la superficie de la bomba de caucho. Escoja dos puntos y márquelos con las letras A y B, mide la distancia entre ellos. Marque otros dos puntos que tengan la misma distancia de separación que los puntos A y B.

  • Infle la bomba.

  • Responda las siguientes preguntas:

  1. ¿Qué ocurrió con la distancia entre los puntos A y B?

  2. ¿La distancia cambió en todos los puntos? ¿Por qué?

  3. Compare las distancias entre los puntos A y B con las distancias de los otros puntos marcados. ¿Aumentaron en igual proporción? ¿Por qué?

  4. Relacione éste experimento con las teorías sobre el origen del Universo. ¿Cuál teoría se comprueba?

  5. Realice un esquema de lo sucedido.




  1. Compruebe otra teoría sobre el origen del Universo a través de la siguiente experiencia:

MATERIALES: Bomba de caucho, harina de trigo o polvo o maizena, confetis de colores, alfiler.


PROCEDIMIENTO: Eche una cucharada de harina y un poco de confetis dentro de la bomba. Pon tu mano en la parte inferior de la bomba. Infla la bomba (ten cuidado, no aspires) y átala. Con el alfiler pincha la bomba.

  1. ¿Qué observaste?

  2. ¿Cuál de las teorías comprobaste?

  3. Realice un esquema y compárelo con el esquema del punto 1.



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