Geologa

Facultad: Ingeniera Agrcola - I SemestreCurso: GeologaAo: 2012-II

Capitulo 2

II. ORIGEN Y EVOLUCION DEL UNIVERSO

1. INTRODUCCINEl Universo es generalmente definido como todo lo que existe fsicamente: la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energa y el impulso, las leyes y constantes fsicas que las gobiernan. Sin embargo, el trmino "universo" puede ser utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza.Es el espacio ilimitado ocupado por astros en constante gravitacin y armnicamente organizados en sistemas como galaxias, planetas, estrellas, cometas, meteoritos, etc.En fin, al Universo se considera como una extensin ilimitada de lo existente en todos los sentidos, donde todas las cosas estn ordenadas y relacionadas.Est constituido por millones de galaxias, y estos a la vez por millones de estrellas, por cuerpos csmicos (manchones de luz nebulosas), planetas que giran.Muy poco se conoce sobre el tamao del Universo. Puede tener una longitud de billones de aos luz o incluso tener un tamao infinito. En cuanto a la forma, se cree que es espacialmente plano, con arrugas locales donde los objetos masivos distorsionan el espacio-tiempo, de la misma forma que la superficie de un lago es casi plana. Se desconoce si las reglas de la geometra Euclidiana son vlidas a mayor escala (aunque se cree que no es plano el universo, pero no se tiene nada seguro).En relacin a su evolucin, se dice que el Universo est en expansin se deriva de las observaciones del corrimiento al rojo realizadas en la dcada de 1920 y que se cuantifican por la ley de Hubble. Dichas observaciones son la prediccin experimental del modelo de Fridmann-Robertson-Walker, que es una solucin de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, que predicen el inicio del universo mediante un Big Bang.Si esta expansin ha sido continua en toda la edad del Universo, entonces en el pasado estos objetos distantes que siguen alejndose tuvieron que estar una vez juntos. Esta idea da pie a la teora del Big Bang; el modelo dominante en la cosmologa actual.Durante la era ms temprana del Big Bang, se cree que el Universo era un caliente y denso plasma. Segn avanz la expansin, la temperatura cay a ritmo constante hasta el punto en que los tomos se pudieron formar. En aquella poca, la energa de fondo se desacopl de la materia y fue libre de viajar a travs del espacio. La energa sobrante continu enfrindose al expandirse el Universo y hoy forma el fondo csmico de microondas. Esta radiacin de fondo es remarcablemente uniforme en todas direcciones, circunstancia que los cosmlogos han intentado explicar como reflejo de un periodo temprano de inflacin csmica despus del Big Bang.En cuanto al origen, se seala que surgi en un instante definido, entre 13 500 y 15 500 millones de aos antes del momento actual En la dcada de 1960, el astrnomo estadounidense Edwin Hubble confirm que el universo se estaba expandiendo, fenmeno que Albert Einstein con la teora de la relatividad general haba predicho anteriormente. 2. LAS GALAXIAS

Son acumulaciones de cuerpos csmicos de orden superior (agrupacin de gran cantidad de estrellas) que poseen una estructura complicada, elptica e irregular; adems, de tener movimiento.Existen alrededor 100 000 millones de galaxias y nuestra galaxia se llama LA VIA LCTEA, donde se encuentran el sistema solar y nuestro planeta La Tierra. Estas galaxias pueden tener las siguientes partes:a) El Ncleo.- Esferoide aplastado (agujero negro)

b) El Disco.- Formado por las estrellas y el polvo interestelar.

c) Componente Esferoidal (halo).- Formado por las llamadas estrellas viejas.

d) La Corona.- Tenue pero muy extensa, aqu no hay estrellas, pero s materia oscura.

Las galaxias pueden presentarse en diferentes formas o tipos, como: irregulares, en espirales normales, en espirales barradas, elpticas.

3. LAS ESTRELLAS

Son grandes cuerpos csmicos en actividad solitarios o reunidos en grupos estelares llamados Constelaciones. Estn compuestas de gases calientes, emiten radiacin electromagntica en especial la luz.Algunas pueden tener radios hasta de 1 000 millones de Km y temperaturas de miles grados centgrados.Si su masa es mayor a la masa del sol, entonces se produce una explosin Supernova I nebulosa) y II (nube de gas en expansin, estrella neutrnica). Nebulosa agujero negro.Tienen su lugar de origen en las nebulosas y presentan un movimiento llamado centello. Ejemplo de que se estn formando estrellas, es el caso de la nebulosa Orin, lira, etc.4. LOS PULSARES

Descubiertos en 1 967. Son las que emiten seales de radio con frecuencias de hasta 7 600 pulsaciones por segundo. Se considera como una estrella neutrnica en rotacin producto de una Supernova.5. LOS CUSARES

Descubiertos en 1 963 (radiotelescopio). Son fuentes de radiacin visibles y millones de veces mayores que el sol.Se encuentran a miles de millones de aos luz de la Tierra.6. LOS AGUJEROS NEGROS Se originan cuando una estrella se contrae ms all de cierto lmite. Se considera ms pequea y densa que una estrella neutrnica, ni la luz puede escapar de su campo gravitacional, y son invisibles.

7. NEBULOSASSon masas de gases y pequeas partculas de polvo que se pueden encontrar prcticamente en cualquier lugar del espacio interestelar; conocidos normalmente como cmulos de estrellas, es el lugar donde se cree que se originan las estrellas. 8. TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO

a) UNIVERSO EVOLUTIVO O EXPLOSIVO (Big Bang y universo oscilante)Sustentados por Einstein y Friedmann, que consideran un universo en movimiento constante y expandindose a partir de un punto infinitesimal original (explosin o Big Bang Lemaitre y Gamov).

El Universo est en expansin- Que siga expandindose indefinidamente.

(puede haber dos casos)

- Frena la expansin, entonces se contrae de nuevo.

b) UNIVERSO ESTACIONARIO (Estable)Sustentados por Bondi, Gold y Hoyle, que consiste en un principio cosmolgico perfecto y una creacin de la materia continua.

El Universo ha sido siempre igual, y as seguir eternamente. Por mucho que retrocediera en el tiempo, siempre habra galaxias en expansin.

El Universo no tendra ni principio ni fin, sera eterno y uniforme.La edad del Universo est dado en 9 000 a 13 000 millones de aos, realizadas mediante observaciones de Cusares y Supernovas.

9. EL SISTEMA SOLAR

A las agrupaciones de gran cantidad de estrellas se llaman galaxias, que son componentes esenciales del universo. Nuestra galaxia se llama VA LCTEA, formado por miles de millones de estrellas. Una de estas estrellas situadas ms al borde que al centro de la galaxia, es nuestro sol.Alrededor del sol giran 9 planetas (al planeta Plutn, ltimamente no se considera planeta por tener una trayectoria diferente a los dems, entonces slo seran 8 planetas, y a Plutn se le considerara como el conjunto de cuerpos menores o planetas enanas junto a Eris, Makemake, Haumea, Sedna y Ceres) con sus lunas (57 satlites), 1 600 (se estima en 50 000) planetoides y un nmero desconocido de cometas y meteoros. El sol controla completamente el sistema y representa ms del 98% de su masa, y mantiene a los dems cuerpos dentro de su campo gravitatorio y les suministra luz y calor. Estos cuerpos celestes forman una familia y evidentemente tienen un origen comn. Todos los cuerpos mencionados giran alrededor del sol en rbitas concntricas contenidas en un mismo plano, sistema que tiene como dimetro aproximadamente 16 000 millones de Km. El sol, como ya se dijo, se ubica al borde de uno de los brazos (conocido como el brazo del Orin) de la Va Lctea a una distancia entre 28 000 a 33 000 aos luz del centro. El sol da una vuelta alrededor de ese centro en 225 a 250 millones de aos terrestres, a lo que se conoce como ao csmico.

9.1. TEORAS SOBRE EL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR

Estas teoras explican el origen del sistema solar a nivel general, esto se evidencia con ocurrencia de los fenmenos fsicos actuales. Se consideran 2 tipos de teoras:

a) TEORIAS NATURALES O EVOLUCIONARIAS.- Sostienen un origen natural para el sistema solar, indican que nuestro sistema se origin a partir de una nebulosa o nube de gas y polvo csmico giratorio. Posteriormente esta nebulosa se condensa en distintos grupsculos y que finalmente vienen a ser el sol y los planetas.

b) TEORAS CATASTRFICAS.- Sostienen que el sistema solar se form como consecuencia de la aproximacin de 2 estrellas, en este proceso se produce una atraccin gravitatoria entre ellas y en consecuencia se origin un chorro de gas a altas temperaturas que al enfriarse se condesaron en distintos ncleos que seran los planetas actuales.9.2. CARACTERSTICAS FSICAS DEL SISTEMA SOLAR

Los planetas presentan caractersticas comunes (a excepcin de Plutn), ello significa que tienen un origen comn. Entra las caractersticas ms resaltantes podemos citar:a) Todos los planetas giran alrededor del sol.

b) Describen rbitas elpticas de baja excentricidad.

c) Todas las rbitas estn aproximadamente en un mismo plano (inclinado ms o menos 6 con respecto al plano ecuatorial del sol).

d) Todos los planetas giran en una misma direccin, siguen un movimiento de rotacin alrededor de su eje (excepcin Urano = 90).

e) La masa del sol es de casi el 99% y su momento angular del 2% (momento angular de otros planetas = 98%, dentro de ellos Jpiter tiene el 60%).

f) La distancia de los planetas al sol forma una serie en la que la separacin entre los planetas crece segn una progresin casi geomtrica (sustentado por TITIUS y J. E. BODE en 1772). Para ello se sigue los siguientes pasos: Se escribe la serie numrica: 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96,, n.

Se le suma 4 a cada trmino.

Se divide entre 10.

Obtenindose la sucesin: 0,4; 0,7; 1,0; 1,6; 2,8; 5,2; 10,0; 19,6;; n.

Esta sucesin de nmeros coincide con las distancias de los planetas al sol, pero expresadas en unidades astronmicas.

g) Los planetas de nuestro sistema solar se dividen en 2 clases separadas por la franja de asteroides:

- Son slidas y se llaman tambin planetas terrestres.LOS PLANETAS- Planetas relativamente pequeas y de densidad elevada.MENORES

- Relativamente cercanos al sol y constituidos esencialmente por: fierro,

- Oxgeno, silicio y magnesio.- Conforman: Mercurio, Venus, Tierra y Marte.

- Son de tamaos grandes o superior y densidad menor.LOS PLANETAS- Relativamente alejadas del sol.

MAYORES

- Constituidos por elementos ligeros: Hidrgeno, helio (Amoniaco, agua,

Metano, etc.).

- Conforman: Jpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutn.

9.3. HIPTESIS SOBRE EL SISTEMA SOLAR

Con respecto al origen del sistema solar existen varias hiptesis, a saber:a) HIPTESIS DE ORIGEN NEBULAR.- Present Manuel Kant en 1 775, la desarroll el Francs Pierre Simons de la Place en 1 796. Esta hiptesis uniestelar sostiene que una nebulosa, nube de gas esfrica y difusa, se extenda por el universo girando lentamente y al enfriarse y contraerse aument su velocidad alrededor del centro (disco alrededor del ecuador del sol). Como consecuencia de la fuerza centrfuga, se desprendieron anillos de gas incandescentes; cada anillo se fragment y se agrup en una esfera dando lugar a un planeta, el cual inici se revolucin alrededor del sol en la misma trayectoria que el anillo original.b) HIPTESIS PLANETESIMAL.- Formulado por Toms Chamberlain y Forest Moulton. Sostienen que el sistema solar naci de un sol semejante al actual, el paso cercano de una estrella provoc una marea gigantesca y origin 2 abombamientos opuestos, mientras la fuerza explosiva interna arrojaba proyectiles fusiformes de gas en diferentes direcciones. La atraccin de la estrella pasajera, coloc a estos proyectiles en rbitas elpticas alrededor del sol. Del abombamiento mayor se fraccionaron proyectiles formando a los planetas mayores y del abombamiento opuesto se originaron los planetas menores.c) HIPTESIS DEL ORIGEN TIDAL.- Llamado tambin de la marea solar y fue propuesto por James Jeans y Harold Jeffrey. Suponen que una estrella gigantesca pas cerca de nuestro sol, se produjo entonces en la superficie de ste una especie de marea; luego esta protuberancia se convirti en un brazo alargado que se diriga hacia la estrella invasora. Al desprenderse, ste brazo se fragment en numerosas esferas (futuras planetas), que continuaron girando alrededor del sol mientras se iban enfriando y consolidando.d) HIPTESIS DE LA NUBE DE POLVO.- Indica que la Tierra y el Sistema solar se origin a partir de una nube de polvo csmico, como muchos de los actualmente descubiertas; esta nube debi tener una rotacin muy ligera, pero a medida que se iba contrayendo fue tomando la forma de un disco bastante achatado. Las colisiones entre las partculas motivaron su agrupacin y finalmente constituyeron las masas planetarias, los satlites actuales, y en fin, el sistema solar.

Ing. Germn Rafael Espinoza Rivas

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