Ciencies Naturals

CFA Teresa Mañé C/ Unió,81 08800 Vilanova i la Geltrú Tfn: 93.893.37.49 [email protected]

CIÈNCIES NATURALS I

Àmbit de les Matemàtiques, de la Ciència i de la Tecnologia.

GRADUAT EN EDUCACIÓ SECUNDÀRIA

INDEX

UNITAT 1: L’UNIVERS ........................................................... Pàg. 3 UNITAT 2: LA TERRA I ELS SEUS EMBOLCALLS.............. Pàg. 34 UNITAT 3: LA CÈL·LULA....................................................... Pàg. 43 UNITAT 4: ECOSISTEMES :CADENES TRÒFIQUES I DIVERSITAT ........................................................................... Pàg. 69

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

Unitat 1L’UNIVERS

11

PÀG.3

UN

ITA

T 1

QU

È T

RE

BA

LL

AR

ÀS

?M

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

12

quètreballaràs?En acabar la unitat has de ser capaç de:

• Valorar quines han estat les principals aportacionsen el coneixement de l’Univers.

• Indicar quins són els instruments astronòmics mésimportants.

• Reconèixer les principals unitats de mesurautilitzades en astronomia.

• Descriure les principals particularitats dels astresdel sistema solar.

• Explicar les principals característiques de lesestrelles i de les galàxies.

• Explicar el sistema de divisió del cel enconstel·lacions.

• Valorar les actuals teories sobre l’origen i l’evolucióde l’Univers.

PÀG.4

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

1. El coneixement de l’UniversUna nit qualsevol. Mires el cel i veus tot un munt d’estrelles. Va passant la nit iles estrelles van canviant de posició. De sobte apareix una estrella fugaç queemet un raig de llum força llarg, i demanes un desig. Podem quedar embada-lits durant hores davant la contemplació d’un espai que se’ns mostra infinit:l’Univers.

L’ésser humà, d’antuvi, davant l’espectacle grandiós de l’Univers, s’ha fetunes preguntes:

• Com s’ha originat tota aquesta immensitat?• On som, enmig d’aquest Univers que ens sembla infinit?• Quins mecanismes determinen els moviments de la Terra, dels planetes i de

la resta d’astres (cossos celestes)?

Algunes d’aquestes preguntes ja han estat contestades per la ciència, gràciesa l’avenç de la tecnologia. D’altres, però, romanen sense contesta definitiva,malgrat que hi ha teories força engrescadores.

L’astronomia és la ciència que estudia els astres, tant la seva composició com elsseus moviments.

L’astronomia estudia, per tant, el Sol, la Lluna, la Terra, els altres planetes, lesestrelles, els cometes i, en definitiva, qualsevol cos celeste.

Un llarg camí

Al llarg de la història hi ha hagut persones que han anat aportant el seu grade sorra per al coneixement dels moviments dels astres i l’estructura de l’Uni-vers. Ha estat un camí molt lent fins a l’arribada de les noves tecnologies, capa finals del segle XIX.

Ara veurem quines han estat les principals aportacions.

Aristòtil (segle IV a.C.)T’has fixat mai en l’ombra que tapa la Terra en un eclipsi de Lluna? Quina for-ma té?

T’has fixat mai en l’arribada d’un vaixell a la costa, des que comença a veure’sfins que hi arriba?

Aristòtil fou un filòsof, astrònom i matemàtic grec que, fent aquestes duesobservacions, va concloure que la Terra era esfèrica. Per què?

• La forma de l’ombra en els eclipsis de Lluna, que es produeixen quan la Te-rra s’interposa entre el Sol i la Lluna, és sempre circular. Això li féu suposarque la Terra era esfèrica.

• Quan un vaixell s’atansa a la costa, la primera part que veiem és sempre lapunta del velam. Després, a mesura que s’atansa, anem veient progressiva-ment la resta del vaixell. Aristòtil deduí que això succeïa perquè la forma es-fèrica de la Terra tapava la part inferior del vaixell.

13

PÀG.5

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

D’altra banda, Aristòtil creia que la Terra estava immòbil, mentre que el Sol, laLluna, els planetes i les estrelles es movien girant al seu voltant, seguint òrbi-tes circulars. Cal dir que el cercle era considerat la figura perfecta, i que totesles creences religioses consideraven la Terra com a centre de l’Univers, com alloc fonamental i primigeni.

Els models astronòmics que consideren la Terra com a centre de l’Univers s’ano-menen geocèntrics.

Ptolomeu (segle II)Ptolomeu fou un astrònom i matemàtic grec que ideà un complex model geo-cèntric per tal d’explicar els moviments de la Lluna, el Sol, els planetes i lesestrelles. Considerà que la Terra era al centre, immòbil, envoltada de vuit es-feres que transportaven els astres fins aleshores coneguts.

Ptolomeu considerà que cada esfera tenia un moviment específic, d’acordamb les observacions de les posicions dels diferents astres. El resultat finalera un complicat sistema d’esferes concèntriques (cada una a l’interior de laimmediatament superior) dotades de complexos moviments. Descriví vuit es-feres que, per ordre de proximitat a la Terra, situada al centre, transportavenels diversos astres:

centre Terra

1a esfera Lluna

2a esfera Mercuri

3a esfera Venus

4a esfera Sol

5a esfera Mart

6a esfera Júpiter

7a esfera Saturn

8a esfera Totes les estrelles del firmament

Tanmateix, aquest model no acabava de funcionar gaire bé, ja que les predic-cions de futures posicions planetàries seguint el model, no s’ajustaven a lesobservacions posteriors.

Copèrnic (segle XVI)Copèrnic fou un capellà polonès que proposà un nou model que simplificavamolt el model de Ptolomeu. El Sol estava al centre i tant la Terra com la restade planetes giraven al seu voltant descrivint òrbites circulars. Es conservavala idea d’un fons celeste on es trobaven les estrelles, però ara immòbils. El

14

PÀG.6

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

seu moviment era aparent, causat en realitat per un moviment de la Terra so-bre ella mateixa, com si fos una baldufa girant; el moviment de rotació.

El moviment de rotació és el gir que fa un cos sobre ell mateix, al voltant de l’ano-menat eix de rotació.

Amb el model de Copèrnic, les prediccions sobre posicions planetàries s’a-justaven molt millor a les observacions posteriors, tot i que no de maneraexacta.

Copèrnic féu circular la seva teoria de manera anònima, per por que se’l con-siderés un heretge. L’Església denuncià la teoria com a falsa i contrària als lli-bres sagrats. Tanmateix, el debat ja s’havia iniciat.

Aquest és el primer model heliocèntric: amb el Sol com a centre de l’Univers.

Galileu (segle XVII)Aquest matemàtic nascut a Pisa, observà amb un telescopi construït per ellmateix (potser fou el primer telescopi), com Júpiter estava acompanyat dediversos satèl·lits que giraven al seu voltant.

Un satèl·lit és un astre que gira al voltant d’un planeta.

Aquest fet li féu veure que no tots els astres havien de girar per força al vol-tant de la Terra i, per tant, la teoria de Copèrnic estava ben fonamentada. Apartir d’aleshores es pronuncià com a defensor del model de Copèrnic. Mal-grat ser catòlic, topà fortament amb l’Església. L’any 1632, s’autoritzà la pu-blicació del llibre Diàleg sobre els dos grans sistemes del món, una obra onGalileu exposava les teories d’Aristòtil i de Copèrnic. Tanmateix, l’Esglésiaposà com a condició que Galileu no es decantés per cap de les dues teories iconclogués que els éssers humans mai no podrien determinar el funciona-ment del món, atès que Déu podria causar uns mateixos efectes per caminsdiferents. Malgrat tot, la publicació del llibre féu que els intel·lectuals de l’è-poca es pronunciessin a favor de la teoria de Copèrnic, la qual cosa provocàque Galileu fos jutjat per un tribunal de la Inquisició, que el condemnà a presódomiciliària fins a la mort (foren uns deu anys) i a renunciar públicament almodel de Copèrnic. Malgrat tot, res no aturà la difusió i l’acceptació de la teo-ria heliocèntrica.

Kepler (segle XVII)Kepler fou un astrònom alemany, contemporani de Galileu. Estudià a fons lestaules de dades sobre posicions planetàries confeccionades per Brahe (astrò-nom danès que recollí aquestes dades durant gran part de la seva vida).Aquest estudi el portà a postular tres lleis:

1. Els planetes es mouen seguint òrbites lleugerament el·líptiques.2. Seguint l’òrbita el·líptica, la velocitat del moviment d’un planeta va variant

segons la distància al Sol. A més proximitat al Sol, més velocitat planetà-ria. A menys proximitat al Sol, menys velocitat.

3. Com més allunyada del Sol està l’òrbita d’un planeta, menor és la velocitat

15

PÀG.7

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

del planeta. Així doncs, Mercuri, el planeta més proper al Sol, es mou a mésvelocitat que la Terra, i el nostre planeta es mou a més velocitat que Plutó,el planeta més allunyat del Sol.

Kepler quantificà amb exactitud les relacions matemàtiques entre la distàn-cia al Sol i la velocitat. Amb els seus càlculs, les prediccions s’ajustaven ja ales observacions posteriors. S’havia arribat doncs a conèixer amb precisió elsmoviments planetaris.

Newton (finals del segle XVII)Newton fou un físic anglès que determinà l’origen dels moviments planetarisi, per extensió, dels moviments de tots els cossos de l’Univers. Considerà quetots els moviments dels astres eren causats per les forces d’atracció entreells, seguint l’anomenada llei de la gravitació universal.

Llei de la gravitació universal de Newton: qualsevol cos de l’Univers és atret perqualsevol altre cos, amb una força directament proporcional a les seves massesi inversament proporcional al quadrat de la distància que els separa.

Dit d’una altra manera, com més massa tenen dos cossos, més s’atrauen.Com més lluny estan dos cossos, menys s’atrauen. Això vol dir que si deixescaure una pedra des d’un setè pis, la pedra caurà ràpidament atreta per la Te-rra, però si un astronauta imaginari deixa anar aquesta mateixa pedra des deben lluny de la Terra, la pedra no arribarà mai a la Terra. L’atracció entre lapedra i la Terra serà molt petita, i segurament serà atreta amb més força perun astre més proper.

Tornarem a parlar de la llei de la gravitació universal de Newton diverses ve-gades, més endavant, ja que aquesta llei ens ajudarà a explicar els diversosmoviments dels astres.

Segles XVIII i XIX

Durant els segles XVIII i XIX l’astronomia progressà molt, en gran part gràciesals avenços tecnològics. Es va concloure que les estrelles eren astres ambllum pròpia, equivalents al nostre Sol, però més llunyans. S’observaren diver-sos cometes i es van descriure les seves òrbites. Es descobriren els planetesUrà i Neptú, que encara no s’havien visualitzat. Es començaren a elaborar te-ories sobre l’estructura de l’Univers, les seves dimensions i el seu origen.

Els instruments astronòmics

Durant molts segles, les observacions astronòmiques només eren possibles aull nu. Actualment però, disposem de diversos instruments que facilitenenormement l’observació i la interpretació de tot allò que hi ha més enllà delnostre planeta Terra.

TelescopisLa llum que prové dels astres, exceptuant el Sol, és molt minsa a causa de laseva gran llunyania. Per tal de poder observar amb més precisió aquests as-

16

PÀG.8

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

tres, des de començaments del segle XVII disposem dels telescopis, uns apa-rells amb capacitat per recollir i concentrar la llum, la qual cosa permet dis-tingir millor els detalls menors de l’objecte observat. N’hi ha de dos tipus: derefracció i reflectors.

El telescopi de refracció té un objectiu amb lent que recull els raigs de llum iels concentra. És el telescopi més antic. Com més gran sigui la lent més bépodrem identificar els detalls. El diàmetre de la lent s’anomena obertura.

El telescopi reflector utilitza un mirall corb, situat al fons del tub, per tal deconcentrar la llum recollida en un focus. Com que aquest focus es troba a l’in-terior del tub, cal un segon mirall per tal de desviar la llum cap a l’exterior deltub, a través de l’ocular.

A part de l’òptica, un telescopi ha de tenir suport i muntura. El suport méshabitual és un trespeus estable. La muntura és el mecanisme que permet di-rigir el telescopi cap allà on desitgem.

L’atmosfera dificulta l’observació, ja que reté radiacions lumíniques. Peraquest motiu, els millors telescopis es troben en llocs elevats, on la concen-tració de gasos, i especialment de vapor d’aigua, és menor. També és impor-tant fer les observacions lluny de qualsevol font terrestre de llum, per poderpercebre amb nitidesa la llum dels objectes celestes.

Per tal d’optimitzar encara més les observacions, l’any 1990, els EUA van po-sar en òrbita, al voltant de la Terra, el telescopi espacial Hubble. Aquest te-lescopi, que orbita a uns 600 km d’altura i és comandat des de la Terra, hapermès obtenir informacions sobre zones desconegudes de l’Univers. S’hanpogut observar galàxies molt llunyanes que no havien pogut ser observadesfins aleshores.

PrismàticsÉs l’equip òptic més a l’abast, econòmic i de fàcil transport. Són una variaciódel telescopi de refracció, de fet són com dos telescopis de refracció junts.

17

PÀG.9

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

Permeten localitzar fàcilment objectes que després poden estudiar-se mésacuradament amb el telescopi. Els prismàtics estan codificats per dos núme-ros separats pel signe X (per exemple 8 X50). El primer número indica l’aug-ment i el segon número l’obertura de les lents frontals en mil·límetres, quecondiciona el camp de visió. Com més gran sigui l’obertura, més fàcil serà lo-calitzar un determinat objecte, ja que el camp de visió serà més gran i, pertant, tindrem més punts de referència.

Sondes còsmiquesSón aparells no tripulats que s’envien a l’espai per tal d’explorar el sistemasolar o l’Univers. Aporten dades que no es podrien recollir des de la Terra. Laprimera sonda còsmica, anomenada Lunik II, fou llançada a l’espai per l’anti-ga URSS, l’any 1959, per tal d’explorar la Lluna. A partir d’aleshores s’han en-viat moltes sondes més, la gran majoria per part dels EUA. Entre les més fa-moses estan les sondes Mariner, enviades per explorar Mart, les sondesVoyager, enviades per explorar Júpiter, Saturn, Urà i Neptú i la sonda Galileu,enviada per explorar Júpiter i els seus satèl·lits.

Unitats de mesura

A causa de la gran massa dels astres i les enormes distàncies que els sepa-ren, els astrònoms utilitzen unitats de mesura específiques. N’esmentaremdues, una de massa i una de longitud.

Massa solar (M )La massa solar és de 2·1030 kg, i s’utilitza com a unitat de mesura de massa.

Si una estrella fa el triple de massa que el Sol, diem que té 3 M . Expressat enquilograms serien: 3·2·1030 kg = 6·1030 kg.

Any llum

L’any llum és la distància que recorre la llum en un any.

Com que la llum viatja a una velocitat de 300.000 km/s, per saber la distàn-cia que recorre la llum en un any, haurem de saber quants segons té un any imultiplicar-los per 300.000. Ja et deus d’imaginar que el nombre que sortiràserà força gran.

1 any = 365 dies × 24 = 8.760 hores × 60 = 525.600 minuts × 60 =31.536.000 segons31.536.000 segons × 300.000 km/s = 9.460.800.000.000 km

Així doncs, un any llum són 9.460.800.000.000 km.

Tingues clar que l’any llum és una mesura de longitud, utilitzada, per tant, permesurar distàncies. No la prenguis com a mesura de temps!

• Activitats d’aprenentatge 1, 2, 3 i 4

18

PÀG.10

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

2. El sistema solarEl sistema solar està format pel Sol i tots els cossos que es troben sota la sevainfluència gravitatòria, o sia, els cossos atrets pel Sol.

La llei de la gravitació universal de Newton diu que tots els cossos de l’Uni-vers s’atrauen. Això explica que si llancem una pedra cap amunt, torni a bai-xar atreta per la Terra. I la Lluna? Com és que no es dirigeix cap a la Terra iacaben xocant? I la Terra i els altres planetes, com és que no es dirigeixen capal Sol en comptes d’anar girant al seu voltant?

Per explicar això hem de remuntar-nos a la formació del sistema solar, famolts milions d’anys. Imagina’t el Sol, ja constituït i brillant. Imagina’t que laTerra circulava a gran velocitat per l’espai i, per atzar, el seu camí passà propdel Sol. D’una banda, tenim la Terra, a gran velocitat, dirigint-se espai enllà.D’altra banda, tenim l’atracció entre els dos astres. Com es resolgué això? Quiva guanyar? Doncs ningú, hi hagué una mena d’empat. La Terra no continuàamb la seva direcció, però tampoc no xocà amb el Sol. Es produí un equilibrientre la velocitat que duia la Terra i l’atracció entre els dos astres, del qual enresultà un canvi de trajectòria. Aquest equilibri és l’actual moviment orbitalel·líptic de la Terra al voltant del Sol. La mateixa explicació és vàlida per expli-car els moviments orbitals dels altres planetes al voltant del Sol i delssatèl·lits al voltant dels planetes.

Què creus que passaria si la Terra s’aturés un moment? Doncs que aleshores,desapareguda la velocitat del moviment orbital de la Terra, només actuaria laforça d’atracció entre el Sol i la Terra, i els dos astres acabarien xocant.

El Sol

El Sol és un astre amb llum pròpia, és a dir, que genera llum. És el que anome-nem una estrella. El Sol és en definitiva l’estrella més propera que tenim. Estàformat bàsicament per dos gasos: hidrogen (71%) i heli (27%). La seva massaés 745 vegades la de tots els planetes que giren al seu voltant junts. Té unmoviment de rotació de 25 dies.

19

PÀG.11

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

La superfície del Sol està a una temperatura d’uns 5.500ºC, i el seu nucli, on esprodueixen les reaccions nuclears generadores d’energia, està a uns 15 milionsde graus centígrads. L’enorme quantitat d’energia que desprèn el Sol ens pro-vocaria la ceguesa instantània si l’observéssim amb un instrument òptic, enca-ra que fossin uns prismàtics. És per això que la seva observació requereix unpotent filtre sobre l’ocular o observar l’ombra projectada a través de l’ocular.

La Lluna

La Lluna és el satèl·lit que dóna voltes a la Terra. No té aigua ni aire, el seudiàmetre és de només 3.500 km i la seva superfície és plena de cràters origi-nats per impactes meteòrics. El seu moviment de rotació és de 27,3 dies, elmateix temps que triga a completar una òrbita al voltant de la Terra (movi-ment de translació). Aquesta coincidència fa que sempre vegem la mateixacara de la Lluna. Mentre la Lluna gira al voltant de la Terra, va girant sobreella mateixa de manera que sempre en veiem la mateixa cara.

Segur que t’has adonat que la porció de Lluna que es veu va variant dia a dia,seguint les fases lunars: lluna nova, lluna creixent, lluna plena i lluna minvant.Què ho fa això? La Lluna no genera llum, només reflecteix la llum que li arri-ba del Sol i, malgrat que el Sol il·lumina sempre mitja Lluna, les posicions rela-tives del Sol, la Lluna i la Terra fan que la visió des de la Terra vagi canviant.Fixa’t en l’esquema següent, en el qual dins dels requadres es veuen les diver-ses visions de la Lluna des de la Terra durant el moviment orbital lunar:

Quan el Sol, la Terra i la Lluna s’alineen amb exactitud, ocasionen un eclipsi.

Un eclipsi és l’ocultació total o parcial de la llum provinent del Sol, eclipsi solar, ode la Lluna, eclipsi lunar.

20

PÀG.12

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

L’eclipsi solar es produeix quan la Lluna s’interposa entre el Sol i la Terra.Aleshores la Lluna no permet que els raigs de Sol arribin a la Terra. Aquest fe-nomen només es pot produir en fase de lluna nova, com es pot deduir de l’es-quema de les fases lunars.

L’eclipsi lunar es produeix quan la Terra s’interposa entre el Sol i la Lluna.Aleshores el Sol no pot il·luminar la Lluna i, per tant, no podem veure’n el re-flex. Aquest fenomen només es pot produir en fase de lluna plena, com es potdeduir de l’esquema de les fases lunars.

El nombre mínim d’eclipsis anuals és de quatre (dos de Lluna i dos de Sol) i elnombre màxim és de set.

Els planetes

Hi ha nou planetes donant voltes al Sol. Per ordre de proximitat al Sol són:Mercuri, Venus, Terra, Mart, Júpiter, Saturn, Urà, Neptú i Plutó. Els quatre pri-mers són rocosos i petits. Els altres estan formats per gas congelat i, exceptePlutó, són força grans.

21

PÀG.13

Els moviments de rotació i translació generen grans velocitats. Si ens cen-trem en la Terra, la seva velocitat de translació és de 29,8 km/s. La velocitatde rotació varia segons la latitud. A l’equador és de 0,46 km/s (1.666 km/h).Per què creus que ni ens adonem d’aquestes grans velocitats a les que circu-la el nostre planeta? Doncs perquè nosaltres hi som dins, formem part de laTerra. És el mateix que passa quan anem dins d’un tren a 100 km/h, que nonotem la velocitat.

Els asteroides

Te’n recordes del Petit Príncep, aquell personatge de ficció que vivia en unpetit asteroide?

Els asteroides s’anomenen també planetes menors, ja que són petits astresque orbiten al voltant del Sol de forma similar a com ho fan els planetes. Se’nconeixen uns 5.000 i es creu que n’hi poden haver molts més. Tanmateix, lamassa de tots junts és inferior a la massa de la Lluna. El 95% tenen la sevaòrbita entre les òrbites de Mart i de Júpiter.

PLANETATEMPS

CARACTERÍSTIQUES PRINCIPALSD’ÒRBITA

Mercuri 88 dies

De dia la temperatura en superfície arriba als400ºC, però de nit baixa fins a –170ºC, perquèno té una coberta gasosa que retingui calor. Noté cap satèl·lit.

Venus 225 diesTé una coberta de núvols que reflecteix el 76%de la llum que li arriba, per la qual cosa emetmolta llum. No té cap satèl·lit.

Terra 365 dies = 1 anyÉs l’únic planeta on hi ha éssers vius. Té un sa-tèl·lit: la Lluna.

Mart 1,9 anys És d’un color ataronjat. Té dos satèl·lits: Phobosi Dimos.

Júpiter 11,9 anys És el planeta més gran. Té 20 satèl·lits.

Saturn 29,5 anysEstà envoltat de quatre anells formats per unagran quantitat de partícules que giren al vol-tant del planeta. Té 20 satèl·lits.

Urà 84 anysTé nou anells molt febles, difícils de veure. Té15 satèl·lits.

Neptú 165 anys Té 8 satèl·lits, dos de grans: Nereida i Tritó

Plutó 250 anys

És més petit que la nostra Lluna. La seva òrbitacreua l’òrbita de Neptú, la qual cosa fa que, devegades, Neptú sigui el planeta més allunyatdel Sol. Té un satèl·lit: Caront.

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

22

PÀG.14

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

Els cometes

Els cometes són petits astres, d’uns 10 km de diàmetre, formats per roques igas congelat que giren al voltant del Sol seguint òrbites molt el·líptiques, és adir, molt allargades. Prop d’un extrem de l’òrbita hi ha el Sol, per la qual cosa,tot i que la major part del temps circulen força lluny del Sol, quan s’hi atansenho fan molt. Quan estan lluny del Sol brillen únicament gràcies a la reflexiódels raigs del Sol, com qualsevol planeta. A causa de la seva petitesa, brillenmolt poc. La situació canvia radicalment quan s’atansen al Sol, ja que es vanescalfant i, aleshores, part del gas es descongela. El gas descongelat s’allibe-ra de la superfície del cometa formant una cua, que brilla per influència de lesradiacions solars. Aquesta cua, a causa del moviment orbital del cometa, sesitua sempre en sentit contrari al Sol. Així doncs, cada cop que s’atansa al Sol,un cometa perd part de la seva massa a través de la cua.

Es coneixen les òrbites de més d’un miler de cometes, i contínuament se’n co-neixen de noves. Els seus noms sovint fan referència als descobridors. Undels més famosos és el cometa Halley, que segueix una òrbita que va des demés enllà de Plutó fins a una posició entre les òrbites de Mercuri i de Venus.El Halley reapareix cada 76 anys, però hi ha altres cometes que tenen perío-des orbitals molt més llargs, de milers d’anys.

Meteors i meteorits

Els meteors són petits trossos de pedra i/o metall que circulen per l’espai auna velocitat d’uns 30 km/s. Si un meteor es dirigeix cap a la Terra, la gran ve-locitat que du fa que la fricció amb l’atmosfera l’escalfi molt, i es converteixien gas. Aquest procés genera una brillantor que marca el recorregut del me-teor a partir de l’impacte amb l’atmosfera. Aquest fenomen és més o menysvisible des de la Terra (de nit, és clar) segons la grandària del meteor. La líniade llum que s’observa l’anomenem estrella fugaç, malgrat que no té res aveure amb les estrelles. Com més llarga és la línia de llum, més gran era elmeteor que l’ha format.

23

PÀG.15

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

Podem considerar que l’atmosfera de la Terra ens fa d’escut davant depossibles impactes meteòrics sobre la seva superfície. La Lluna no té unacoberta atmosfèrica, per la qual cosa els meteors arriben amb facilitat a laseva superfície i es formen cràters, com a conseqüència dels impactes.Tanmateix, de vegades els meteors no es consumeixen totalment mentretravessen l’atmosfera, i acaben produint un cràter si cauen sobre un conti-nent. El tros de meteor que arriba a la Terra rep el nom de meteorit. Elsmeteorits poden desintegrar-se totalment o parcialment en impactar ambla superfície de la Terra. Si després de l’impacte en queda algun tros, s’a-nalitza per tenir més informació sobre la seva composició. Cada any encauen alguns centenars, però només se’n detecta una dotzena, ja que lamajoria cauen al mar o a zones deshabitades. En general les restes sónmolt petites.


3. Les estrellesLes estrelles són astres amb llum pròpia, és a dir, generadors de llum. Com esgenera aquesta enorme quantitat de llum? Quant de temps dura l’emissió dellum?

Cicle d’una estrella

NaixementUna estrella es forma quan s’ajunta una gran quantitat de gas, principal-ment hidrogen, a causa de les forces d’atracció gravitatòria descrites perNewton. Les atraccions entre els àtoms d’hidrogen fan que comencin acol·lidir, amb més intensitat com més gran sigui la quantitat d’hidrogen(la massa de l’estrella). Col·lideixen i reboten per tornar a col·lidir amb al-tres àtoms. Els xocs entre els àtoms provoquen l’escalfament del gas.Quan el gas té una temperatura molt elevada, els àtoms d’hidrogen ja nosurten rebotats de les col·lisions, sinó que es produeix una reacció nucle-ar de fusió: dos àtoms d’hidrogen (H) es fusionen i se’n formarà un d’he-li (He).

L’energia que es desprèn en aquesta reacció fa que l’estrella brilli.

Si el núvol de gas té una massa inferior al 6% de la massa del Sol (0,06 M ),no pot convertir-se en estrella, ja que el gas no assoleix les condicions neces-sàries perquè es produeixi la reacció de fusió que hem descrit. Podem dir queles forces d’atracció gravitatòria no seran suficients. Recorda que com mésgran és la massa, més gran és la força d’atracció gravitatòria. Així doncs,0,06 M és el límit que determina que l’astre en formació esdevingui una es-trella o no.

Hi ha estrelles de diferents mides. Les més grans tenen una massa de100 M . La massa és el factor bàsic que determina totes les característi-

24

PÀG.16

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

ques d’una estrella. Condiciona la seva temperatura, el seu color i el seutemps de vida.

Com més gran és la massa d’una estrella, més gran és la intensitat de les re-accions nuclears i, per tant, més gran és la seva temperatura i brillantor. D’al-tra banda, aquesta elevada intensitat de les reaccions nuclears fa que el seuperíode d’existència sigui més curt, ja que el combustible (l’hidrogen) se li ex-haureix abans. Una estrella de massa petita, tot i brillar menys i tenir menyscombustible, té una vida molt més llarga, ja que la intensitat de reaccions nu-clears és molt menor.

El color de les estrelles també depèn de la massa. Per ordre de major a menormassa, les estrelles poden ser dels colors següents:

blau • blanc-blavós • blanc • groguenc-blanc • taronja • vermell

El Sol és una estrella groguenca-blanca.

MortEls àtoms d’heli poden experimentar noves reaccions de fusió, de les quals enresulten nous i variats elements (carboni, nitrogen, ferro, etc). Les reaccionsperò són menys freqüents, i la temperatura i la brillantor de l’estrella dismi-nueixen. Què passa quan disminueix la temperatura d’un cos? Doncs que escontrau. Això passa a l’estrella quan es queda sense hidrogen, es va con-traient més i més. De fet, conté la mateixa massa, però molt més concentra-da. A partir d’aquest moment, hem de distingir el que passa a una estrella demassa petita del que passa a una estrella de massa gran.

Estrelles de massa petita (menys de 3 M )L’estrella es contrau fins que arriba a l’anomenat equilibri gravitacional is’estabilitza. El resultat d’aquest equilibri gravitacional és un astre amb unadensitat de desenes de tones per cm3. Això vol dir que un dau d’1 cm d’arestad’aquest astre conté una massa de desenes de tones. T’ho pots imaginar? Unpetit dau que conté més massa que un tràiler carregat!

Estrelles de massa gran (més de 3 M )L’estrella es contrau, però l’elevada massa que conté provoca que la contrac-ció sigui molt més gran que en el cas anterior. Recorda que, segons la llei de lagravitació universal, a més massa més força d’atracció. El resultat és unadensitat molt superior a la descrita per a la mort d’estrelles de massa petita,la qual cosa provoca una gran inestabilitat. Fruit d’aquesta inestabilitat, en elcentre de l’estrella es produeixen reaccions nuclears que provoquen una granexplosió, la qual permet l’expulsió de les capes més externes de l’estrella capa l’espai interestel·lar, a una velocitat d’uns 5.000 km/s. Aquest fenomen ge-nera una gran brillantor, apreciable des de la Terra. És el que anomenemsupernova, i pot durar dues o tres setmanes. Només n’hi ha tres de ben docu-mentades a la nostra galàxia, visibles a ull nu els anys 1054, 1572 i 1604 (des-coberta per Kepler).

25

PÀG.17

L’explosió que genera una supernova permet a l’estrella agonitzant despren-dre’s de la massa suficient per poder arribar a l’equilibri gravitacional, de ma-nera similar a com ho fan les estrelles de massa petita, però arribant a densi-tats superiors, de milers de tones per cm3. Aquest astre tan dens, nucli del’antiga estrella, s’anomena púlsar.

La matèria que surt expulsada a gran velocitat forma una nebulosa, compos-ta per una heterogènia barreja d’elements en forma de gas i pols. A partir d’a-questa nebulosa es formaran noves estrelles i planetes. El nostre sistema so-lar va néixer a partir d’una d’aquestes nebuloses. Així doncs, el seu origen rauen la mort d’una estrella.

Anomenem nebulosa qualsevol formació de gas i pols escampada pel cosmos.Poden brillar si contenen estrelles al seu interior o són il·luminades per estrellesproperes.

Un forat negre és un astre similar a un púlsar, però de densitat encara moltmés gran, la qual cosa fa que es generi una enorme força d’atracció gravita-tòria (a més massa més força d’atracció gravitatòria). El seu origen rau en lamort de les estrelles de massa encara més gran que les que generen l’apari-ció dels púlsars. Qualsevol cosa que passi prop seu és atreta i engolida pelseu gran poder d’atracció, fins i tot la llum. Això fa que la llum que li arribad’altres estrelles no es reflecteixi i que la que en ell encara es genera, no pu-gui sortir. Res no pot escapar-se’n. Es diu que apareix una regió de l’espai-temps d’on res no pot escapar-se i, per tant, res no pot ser observar; un foratnegre.

Estrelles dobles

Malgrat que no es pot apreciar a ull nu, més del 75% de les estrelles són enrealitat estrelles dobles o, fins i tot, múltiples. En general, l’estrella petita giraal voltant de l’estrella gran, de manera que es poden produir eclipsis. Això esreflecteix en una brillantor variable segons que hi hagi eclipsi o no. Quan hiha un eclipsi, la llum que es pot veure des de la Terra es redueix i quan no n’hiha, la llum emesa per totes dues estrelles arriba a la Terra amb tota la seva in-tensitat, per la qual cosa la brillantor és màxima.

L’estrella més propera al sistema solar es una estrella doble, αα centauri, si-tuada a 4,3 anys llum.

TIPUS DE NEBULOSA CARACTERÍSTIQUES PRINCIPALS

nebulosa d’emissió Són les més brillants. Contenen estrelles al seu inte-rior.

nebulosa de reflexió Brillen menys, gràcies a la il·luminació d’estrelles pro-peres.

nebulosa obscura No brillen, ja que estan allunyades de les estrelles.

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

26

PÀG.18

Cúmuls d’estrelles

Tot i que hi ha estrelles aïllades, com el nostre Sol, n’hi ha moltes que estanagrupades formant cúmuls d’estrelles, agregacions de moltes estrelles (devegades més d’un milió) separades per distàncies inferiors a un any llum.

Les galàxies

Les galàxies són congregacions de milers de milions d’estrelles i astresinterestel·lars. La seva gran mida fa que la seva forma només es pugui veuresi s’observa a molta distància (un milió d’anys llum, almenys) i amb l’ajut d’untelescopi. Cal fer l’observació en una nit clara i lluny de les grans ciutats, perevitar la contaminació lumínica. A causa de la llunyania, apareixen com a ob-jectes pàl·lids i borrosos, amb un aspecte nebulós.

Les mides de les galàxies varien força, però generalment tenen un diàmetrecomprès entre els 100.000 i els 200.000 anys llum. El gruix és molt més pe-tit, de pocs milers d’anys llum.

Vistes des de dalt poden presentar quatre formes: irregular, el·líptica, espiralo espiral barrada.

Vistes de perfil les galàxies tendeixen a adoptar forma de plat volador.

Al centre d’una galàxia s’acumula un elevat nombre d’estrelles, la qual cosa faque augmenti la seva gruixària.

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

27

TIPUS DE GALÀXIA DIBUIX

irregular

el·líptica

espiral

espiral barrada

PÀG.19

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

La Via LàctiaEl nostre Sol pertany a una galàxia espiral anomenada Via Làctia que conté,com a mínim, 100.000 milions d’estrelles. El diàmetre és d’uns 100.000 anysllum i la gruixària d’uns 2.000 anys llum, excepte en el centre que arriba als10.000 anys llum. Imagina’t! Trigaríem 100.000 anys a travessar la nostra ga-làxia, si poguéssim viatjar a 300.000 km/s! El Sol es troba a uns 30.000 anysllum del centre, en un dels braços.

Totes les estrelles que veiem des de la Terra pertanyen a la nostra galàxia.Les estrelles d’altres galàxies no les podem veure individualment a causa dela seva gran llunyania. Únicament podem veure la forma de la galàxia de laque formen part.

Si mires amb atenció el cel nocturn lluny de les ciutats, observaràs fàcilmentuna franja de llum difosa que travessa el cel de banda a banda. És una zonad’una gran concentració d’estrelles, la qual cosa es pot observar fàcilmentamb uns binocles o amb un telescopi. El perquè d’aquesta gran concentraciód’estrelles en una franja estreta s’explica per la forma aplatada de la galàxia.Fixa’t en el dibuix:

Si, des de la Terra, mirem en direcció a A o E, la nostra mirada travessarà granpart de la galàxia i, per tant, veurem moltes estrelles, que arriben a formaruna franja de llum difosa. Si mirem en direcció a B, C, D, F, G o H, la part degalàxia observada serà molt menor, per la qual cosa veurem menys estrellesi, per tant, aïllades i sense formar cap zona de llum difosa.

28

PÀG.20

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

Cúmuls galàcticsLa disposició de les galàxies a l’Univers no és regular, sinó que s’agrupen for-mant els cúmuls galàctics, grups d’unes quantes galàxies. La Via Làctia per-tany al Grup Local, que conté unes 30 galàxies. La nostra galàxia és la sego-na més gran d’aquest grup. Les més properes a la nostra es troben a uns200.000 anys llum i les més llunyanes a més de 2.000.000 d’anys llum. Quinmareig de nombres, oi?

Ara com ara, amb la tecnologia que tenim a l’abast, viatjar d’una galàxia a unaaltra és totalment inimaginable. De fet, també és inimaginable viatjar a l’es-trella més propera, α centauri. Podem dir que a l’Univers hi ha ben segur moltsplanetes amb característiques similars al nostre planeta Terra, i potser tambéamb vida, però les enormes distàncies ens fan impossible contactar-hi.

Les constel·lacions

Vas passejant de nit pels afores d’un poblet del Pirineu amb una amiga. Mirescap al cel i veus un grup de quatre estrelles que et criden l’atenció perquè di-buixen una mena de romb. Aleshores li dius a la teva amiga:

—Mira aquelles estrelles, allà a l’esquerra.—On? —respon ella.—Allà! —repeteixes tot allargant el braç en direcció al grup de quatre es-

trelles.—Vols dir les estrelles que hi ha a sota d’aquella mena de triangle?—No, més a l’esquerra...

Al final, li faràs veure les estrelles que vols ensenyar-li, però el mètode utilit-zat haurà estat poc científic. Els astrònoms, per poder-se entendre més fàcil-ment quan volen referir-se a un lloc concret del cel, l’han dividit en 88 zones,anomenades constel·lacions. És com si dividíssim el cel en estats. És, per tant,una divisió arbitrària.

Hi ha constel·lacions força grans i d’altres de ben petites, amb formes molt di-verses. Per què aquesta varietat, si han estat creades artificialment? És unahistòria que ve de lluny. Les primeres constel·lacions van ser descrites entemps antics, pels habitants de l’orient mitjà, que van imaginar similituds en-tre les disposicions de les estrelles i criatures de faula (com la constel·lació delDragó) o herois mitològics (com les constel·lacions d’Hèrcules o d’Orió). D’a-questa manera es van descriure les primeres constel·lacions, utilitzades pelsnavegants per orientar-se de nit. Recollint tota aquesta tradició popular, Pto-lomeu descriví 48 constel·lacions. Els astrònoms moderns han dotat de fron-teres precises les constel·lacions clàssiques i han introduït noves constel·la-cions per tal d’abastar tot el cel.

Científicament, el nom de les constel·lacions es diu en llatí. D’aquesta forma,Dragó s’anomena Draco, Hèrcules s’anomena Hercules i Orió s’anomenaOrion.

En una constel·lació, les estrelles principals, les més brillants, es designen

29

PÀG.21

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

amb lletres de l’alfabet grec; α, β, γ, δ, ε, ζ, η, θ, etc. Generalment es reserva lalletra α per designar l’estrella més brillant, però hi ha excepcions, com la cons-tel·lació d’Orió, en què l’estrella més brillant és la β. A més d’aquesta designa-ció, les estrelles més prominents tenen noms propis. Aquest és el cas de Sirius(α Canis Majoris), l’estrella més brillant del firmament. Normalment, la restad’estrelles menys brillants, es designen per un nombre. Per designar nebulo-ses, galàxies o cúmuls d’estrelles, es posa un codi que fa referència a un catà-leg astronòmic, on hi ha descrit amb precisió l’objecte. Hi ha tres catàlegs:

Els Index Catalogues són, en realitat, dos suplements del New General Catalo-gue.

Per entendre millor tota aquesta terminologia, veurem com a exemple laconstel·lació d’Orió:

La constel·lació d’Orió, Orion en llatí, és la més brillant de totes. La mitologia parla d’Orió el caçador, representat per un home brandint ungarrot i protegint-se amb un escut. S’està enfrontant a Taurus, el brau. Delcinturó li penja una espasa. Va acompanyat de dos gossos, Canis Major iCanis Minor. Just a sota hi ha Lepus, la llebre, que intenta amagar-se.

30

CATÀLEG ABREVIACIÓ

Messier M

New General Catalogue NGC

Index Catalogues IC

PÀG.22

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

ALGUNS OBJECTES DESTACABLES

αα orionis: S’anomena també Betelgeuse. És una estrella situada a 310anys llum.

ββ orionis: S’anomena també Rigel. Està situada a 910 anys llum. És l’es-trella més brillant d’Orió.

M 42: Nebulosa d’Orió, formada per gas i pols i situada a 1.300 anys llum.M 78: Petita nebulosa allargada centrada en una estrella doble.NGC 1977: Nebulosa allargada situada sobre la nebulosa d’Orió i centrada

en l’estrella 42 orionis.NGC 1981: Cúmul d’estrelles situat al nord de la nebulosa NGC 1977. Inclou

l’estrella doble Struve 750.NGC 2024: Nebulosa situada a la part superior de ζ orionis.

És important tenir en compte que algunes estrelles, que vistes des de la Te-rra, a ull nu, semblen molt a prop, poden estar a grans distàncies. D’altra ban-da, estrelles que ens poden semblar llunyanes, poden estar relativament for-ça properes. Això és provocat pel fet de no poder veure en profunditat.

Per poder localitzar fàcilment una constel·lació, cal utilitzar un planisferi ce-lest, una representació del cel visible sobre un pla. Els planisferis celestes sóndiferents, segons la latitud de la Terra que es pren com a referència, de mane-ra que, a l’hora de comprar-ne un, cal tenir en compte la latitud per a la qualha estat dissenyat.

Com ja saps, la Terra es desplaça al voltant del Sol seguint la seva òrbita. Aixòfa que, vist des de la Terra, el Sol canviï de posició contra el fons d’estrelles.Bé, això no ho podem veure perquè la llum del Sol no ens permet veure capestrella al seu voltant, excepte quan hi ha un eclipsi total de Sol. Ens hem d’i-maginar però, que al voltant del Sol hi ha les estrelles d’una determinada part

31

PÀG.23

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

del cel, és a dir, d’una determinada constel·lació, malgrat que la llum solar noens permeti observar-ho. Les constel·lacions per les quals passa el Sol en elseu recorregut aparent (és la Terra la que es mou) es coneixen com a cons-tel·lacions zodiacals: Àries, Taure, Bessons, Cranc, Lleó, Verge, Balança, Es-corpió, Sagitari, Capricorn, Aquari i Peixos. La trajectòria exacta que descriuel Sol en el seu moviment aparent a través de totes aquestes constel·lacionss’anomena eclíptica.

En el cel nocturn podem veure amb facilitat les constel·lacions zodiacals opo-sades a on es troba el Sol.


4. L’evolució de l’Univers: origen i futurQuan de nit mires el cel i veus tota aquesta eternitat, no t’has preguntat maid’on sorgeix tot això? Com s’ha format? Qui ho ha originat? Per què? Hi hamolts filòsofs i científics que intenten trobar respostes a aquestes difícils pre-guntes. Els avenços tecnològics del segle XX han introduït una mica de llum,malgrat les grans incerteses que encara hi ha.

L’any 1929, l’astrònom nord-americà Edwin Hubble descobrí que els cúmulsgalàctics s’estaven allunyant els uns dels altres. A partir d’aquest fet, algunsastrònoms, entre els que cal destacar George Garrow, elaboraren l’anomena-da teoria del Big Bang (la gran explosió). Aquesta teoria es basa en el fet que,si els cúmuls galàctics s’estan allunyant els uns dels altres, en temps ante-riors les distàncies entre ells havien de ser més petites. Si anem tirant enrerei enrere en el temps, arribarem a un moment, fa uns 15.000 milions d’anys, enquè tots els cúmuls galàctics i, per tant, tot l’Univers, estava concentrat en unmateix lloc.

32

PÀG.24

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

Tota la massa de l’Univers en un mateix lloc! Imagina’t! Tots els cúmuls galàc-tics, milers de galàxies amb milers de milions d’estrelles cada una! I els plane-tes, els cometes, les nebuloses... Tot junt. En aquest cas, les forces d’atracciógravitatòria havien de ser enormes, ja que són forces que són més grans commés petites són les distàncies. Aquestes forces eren de tal magnitud que vancomprimir tot l’Univers en un punt infinitament petit i, per tant, infinitamentdens. Tota la massa de l’Univers en un punt!

Aquesta situació era totalment inestable i es va produir una gran explosió, elBig Bang. Fruit d’aquesta explosió van sortir partícules atòmiques (protons,neutrons, electrons, neutrins, etc.) escampades pertot arreu. Aquestes partí-cules atòmiques es van anar unint per formar àtoms senzills, principalmentàtoms d’hidrogen i d’heli. Aleshores, els àtoms més propers es començaren aagrupar formant estrelles, tal i com ja vam veure en l’estudi del naixementd’una estrella. Les estrelles més properes s’agruparen formant galàxies i lesgalàxies més properes romangueren unides en cúmuls galàctics. Totsaquests processos d’agrupament foren ocasionats per les forces de la gravi-tació universal. Tanmateix, mentre això succeïa, l’Univers s’anava expandint acausa de la velocitat generada per la força de la gran explosió.

Aquesta teoria considera que els esdeveniments anteriors al Big Bang no te-nen cap conseqüència en els esdeveniments posteriors al Big Bang. Es consi-dera, per tant, que el temps s’origina en el Big Bang. L’any 1951, l’església ca-tòlica proclamà que la teoria del Big Bang estava d’acord amb la Bíblia, essentla intervenció divina la que originà l’inici del temps amb la gran explosió.

Un cop tenim els cúmuls galàctics expandint-se, hi ha dos possibles camins enl’evolució de l’Univers. Un camí ens du cap a un Univers obert i l’altre cap a unUnivers tancat.

Univers obert

L’Univers es va expandint, però les forces d’atracció gravitatòria van frenantaquest procés, el van alentint. D’aquesta manera, els cúmuls galàctics cadacop se separen a menys velocitat. Tanmateix, les forces gravitatòries no sónsuficients per aturar l’expansió, de manera que l’Univers continuarà expan-dint-se per sempre més i, per tant, cada cop serà més gran.

33

PÀG.25

UN

ITA

T 1

L’U

NIV

ER

SM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

Univers tancat

L’Univers es va expandint, però les forces d’atracció gravitatòria van frenantaquest procés fins a aconseguir aturar-lo. A partir d’aleshores, un cop contra-restada la velocitat d’expansió, només actuen les forces d’atracció gravitatò-ria. Això fa que els cúmuls galàctics comencin a atansar-se els uns als altresfins que arriben a trobar-se un altre cop en el mateix punt on es va produir elBig Bang. Aquest possible retrobament de tot l’Univers en el mateix lloc s’a-nomena Big Crunch (el gran cruixit).

Alguns astrònoms han calculat que el temps entre el Big Bang i el Big Crunchpot ser d’uns 120.000 milions d’anys.

I després del Big Crunch, què? Potser tornar a començar...

Aquest model s’anomena d’Univers tancat, perquè l’Univers només s’expan-deix fins a uns límits determinats. Arribat en aquests límits, comença a con-traure’s.

Hi ha astrònoms que defensen el model d’Univers obert i n’hi ha que defen-sen el model d’Univers tancat. El que sabem del cert és que ara l’Univers estàen expansió. El fet que es pugui arribar o no a aturar aquesta expansió, de-pendrà de la massa de l’Univers. Si hi ha molta massa, les forces d’atracciógravitatòria seran més grans i, per tant, el procés es podrà aturar. Si hi hapoca massa, les forces atracció gravitatòria no seran suficients per aturarl’expansió i l’Univers s’expandirà per sempre més. Actualment, un cop suma-da tota la matèria que coneixem de l’Univers, sembla que ens trobem en unUnivers obert. Tanmateix, pot ser que hi hagi una gran quantitat de matèriaobscura, que encara no s’hagi detectat i que faria que ens trobéssim en unUnivers tancat.

• Activitats d’aprenentatge 13 i 14

34

PÀG.26

UN

ITA

T 1

AC

TIV

ITA

TS

D’A

PR

EN

EN

TAT

GE

Mat

emàt

iqu

es, C

ièn

cia

i Tec

no

log

ia10

. UN

MÓ

N F

EL

IÇ?

ACTIVITATS D’APRENENTATGE

Activitat 1Quines observacions van fer pensar a Aristòtil que la Terra era esfèrica?

Activitat 2Explica què induí Galileu a defensar el model planetari de Copèrnic.

Activitat 3Exposa breument les tres lleis de Kepler.

Activitat 4Què cal tenir en compte a l’hora de fer una observació del cel nocturn ambtelescopi?

Activitat 5En quina fase de la Lluna es produeixen els eclipsis de Sol?

Activitat 6Digues quins planetes tenen un temps d’òrbita menor que la Terra.

35

PÀG.27

UN

ITA

T 1

AC

TIV

ITA

TS

D’A

PR

EN

EN

TAT

GE

Mat

emàt

iqu

es, C

ièn

cia

i Tec

no

log

ia10

. UN

MÓ

N F

EL

IÇ?

Activitat 7De què està formada la cua dels cometes?

Activitat 8Quin fenomen provoca l’aparició d’un cràter? Per què hi ha més cràters ala Lluna que a la Terra?

Activitat 9Explica com es forma una estrella.

Activitat 10Què és una supernova?

Activitat 11Digues el nom i la forma de la nostra galàxia. On es troba el Sol dins de lagalàxia?

Activitat 12Què són les constel·lacions?

36

PÀG.28

UN

ITA

T 1

AC

TIV

ITA

TS

D’A

PR

EN

EN

TAT

GE

Mat

emàt

iqu

es, C

ièn

cia

i Tec

no

log

ia10

. UN

MÓ

N F

EL

IÇ?

Activitat 13Per què es considera que el temps s’origina en el Big Bang?

Activitat 14Explica aquest gràfic:

37

PÀG.29

UN

ITA

T 1

AC

TIV

ITA

TS

D’A

VA

LU

AC

IÓM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

ACTIVITATS D’AVALUACIÓ

Activitat 1Marca la resposta correcta. Tingues en compte que només n’hi ha una.

1.- Una de les observacions que féu pensar a Aristòtil que la Terra era es-fèrica fou

la forma de l’ombra del Sol en els eclipsis de Solla forma de l’ombra del Sol en els eclipsis de Llunala forma de l’ombra de la Terra en els eclipsis de Soll’apropament dels vaixells a la costa

2.- Els planetes que orbiten més lluny del Soles traslladen a menys velocitat que els més properses traslladen a igual velocitat que els més properses traslladen a més velocitat que els més propersno segueixen òrbites el·líptiques

3.- L’observació del cel amb telescopi és millor quanla concentració de gasos atmosfèrics és altala concentració de gasos atmosfèrics és baixaes realitza prop del mares realitza de dia

4.- Les sondes còsmiquessón aparells tripulatssón aparells no tripulatspoden ser aparells tripulats o no tripulats que viatgen a altres galà-xiespoden ser aparells tripulats o no tripulats, però no viatgen mai a al-tres galàxies

5.- Un any llum són 300.000 kmsón 300.000 km/sés la velocitat a la qual viatja la llumés l’espai que recorre la llum en un any

6.- L’element més abundant en la formació d’una estrella ésl’oxigenl’helil’hidrogenel nitrogen

7.- En el sistema solar, el Sol no té moviment de rotació ni de translacióté moviment de rotació i de translacióté moviment de rotació però no de translacióté moviment de translació però no de rotació

38

PÀG.30

UN

ITA

T 1

AC

TIV

ITA

TS

D’A

VA

LU

AC

IÓM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

8.- Les fases lunars són provocadesperquè el Sol il·lumina una porció més gran o més petita de la Lluna,segons la posició de la Lluna en la seva òrbita al voltant de la Terraper la interposició del Sol entre la Lluna i la Terraper la interposició de la Terra entre la Lluna i el Solpel moviment orbital de la Lluna al voltant de la Terra

9.- La majoria d’asteroidesgiren al voltant de Mart o Júpitertenen la seva òrbita entre les òrbites de Mart i Júpitertenen una massa similar a la de la Llunatenen una massa superior a la de la Lluna

10.- La formació de la cua d’un cometa comportala pèrdua de part de la seva massauna menor brillantor del cometaun augment de la seva massauna disminució de la seva velocitat orbital

11.- Una estrella fugaçés una estrella de gran brillantor, però de vida molt curtaés una estrella que canvia sobtadament de movimentés el resultat de l’impacte d’un meteor amb l’atmosfera terrestreés el resultat de l’impacte d’un meteor amb l’atmosfera lunar

12.- Un meteorit ésun tros de meteor que arriba a la superfície de la Terraun meteor que col·lideix amb l’atmosfera terrestreun tros de meteor que surt disparat cap a l’espai interestel·lar des-prés de topar amb l’atmosfera terrestreun tros de meteor que surt disparat cap a l’espai interestel·lar des-prés de topar amb la superfície de la Terra

13.- Les estrellessón totes de color blanc o groguencpoden ser de diferents colors, segons la seva massapoden ser de diferents colors, segons la seva posiciósón totes de color blanc, groguenc o blau

14.- Un forat negre ésel resultat de la mort d’una estrella de massa petitael resultat de la mort d’una estrella de massa granel resultat de la unió de dues o més estrellesuna zona de baixa densitat d’on no pot sortir la llum

15.- L’estrella més propera al Sol és α centaurii es troba a 4,3 anys llumi es troba a 400,3 anys llumi es troba a la constel·lació d’Oriói no es troba a la Via Làctia

39

PÀG.31

UN

ITA

T 1

AC

TIV

ITA

TS

D’A

VA

LU

AC

IÓM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

16.- Les estrelles doblessón més abundants que les que estan solessón menys abundants que les que estan solesnomés existeixen en galàxies llunyanespresenten sempre una brillantor constant vistes des de la Terra,gràcies a un factor de compensació entre elles

17.- La Via Làctia és la nostra galàxia, i té una formairregularel·lípticaespiralespiral barrada

18.- Les constel·lacions que recorre el Sol en el seu moviment aparent s’a-nomenen

constel·lacions solarsconstel·lacions eclíptiquesconstel·lacions zodiacalsconstel·lacions celestes

19.- Les principals estrelles d’una constel·lació es designenamb una referència del catàleg New General Catalogueamb una referència del catàleg Messieramb lletres de l’alfabet persaamb lletres de l’alfabet grec

20.- El Big Bang es va produirfa uns 15 milions d’anysfa uns 15 milions d’anys llumper la col·lisió simultània de molts astresper la inestabilitat que provocà tota la massa de l’Univers concen-trada en un punt

40

PÀG.32

UN

ITA

T 1

AC

TIV

ITA

TS

D’A

VA

LU

AC

IÓM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

10. U

N M

ÓN

FE

LIÇ

?

Activitat 2Explica aquest gràfic:

41

PÀG.33

UN

ITAT

2M

atem

àtiq

ues,

Cièn

cia

i Tec

nolo

gia

Unitat 2L A TERRA I ELS SEUS EMBOLCALLS

PÀG.34

GES-Ciències Naturals 1 La Terra i els seus embolcalls

Continguts extrets dels webs:

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1ESO/Astro/contenidos.htm 1/8 http://www.xtec.cat/%7Ermolins1/

La Terra, un planeta blau Els astronautes sempre descriuen la Terra com "El Planeta Blau", a causa del seu color, i les fotos captades des de l’espai ho demostren. Els responsables d’aquestes tonalitats són els oceans i els gasos de l’atmosfera, és a dir, els dos components "externs" en la escorça terrestre. És en aquestes tres capes - escorça, hidrosfera, atmosfera -, on es donen les condiciones adequades per a què es desenvolupi i mantingui la vida. Així com la cobertura d’aigua com la d’aire són úniques en tot el Sistema Solar.

La Hidrosfera

Anomenem hidrosfera al conjunt de tota l’aigua que hi ha sobre la superfície de la Terra en totes les seves formes: oceans, mars, rius, llacs, pantans, glaceres, pols, aigües subterrànies ... Es va formar en una època primerenca de l’ evolució terrestre, a partir del vapor produït per les erupcions volcàniques, quan eren més freqüentes que en la actualitat. El vapor es condensà formant núvols que després van provocar pluges torrencials al llarg de milions d’anys. La major part de l’aigua es troba en els oceans, que cobreixen quasi les tres quartes parts de la superfície terrestre. En l’hemisferi nord, les aigües ocupen uns 154 milions de km2, front als 100 milions de les terres emergides. En l’hemisferi sud, en canvi, els mars ocupen 206 milions de km2, front als només 48 milions de km2 de terra ferma. En la Terra hi ha uns 1.400 milions de km3 d’aigua, dels quals, només el 3,5 % és aigua dolça i, d’aquesta, la majoria es troba en forma de gel, en els pols. Aquesta enorme quantitat d’aigua ajuda a amortitzar les diferències de temperatura que es produirien en les diferents estacions de l’any o entre el dia i la nit.

L’aigua de la hidrosfera es va intercanviant d’un lloc a un altre, del mar passa als núvols, amb la pluja s’alimenten els rius, i els rius bolquen de nou al mar, constituint el que anomenem el CICLE DE L’AIGUA.

Els mares i oceans constitueixen grans masses d’aigua carregades de

substàncies dissoltes, i que estan sotmeses a grans forces relacionades amb la rotació terrestre, l’atracció lunar, els vents, etc., produint-se moviments de masses d’aigua com són les MAREES, els CORRENTS MARINS, l’ONATGE, etc., que tenen grans repercussions sobre els éssers vius ja que actuen sobre el clima terrestre (els corrents, com el "Niño" o la "Niña") o sobre les zones costaneres (marees i onatge).

PÀG.35




Les aigües dolces o continentals són molt importants també per què constitueixen els agents erosius més importants de la superfície terrestre, sobre tot els rius. La major reserva d’aigua dolça que existeix en la Terra la constitueixen els casquets polars, sobre tot l’Antàrtica.

L’atmosfera

Inicialment, la Terra tenia una atmosfera molt diferent de l’actual. Les erupcions volcàniques constants van emetre enormes quantitats de vapor d’aigua que, al precipitar-se, formà mars i oceans. Allí van sorgir les primeres algues que començaren a consumir diòxid de carboni i fabricar oxigen. Com el primer abundava i, en canvi, no havia animals que consumessin el segon, les algues proliferaren i, al cap de milions de anys, havien aconseguit transformar la atmosfera inicial en altra de composició pareguda a l’actual.

L’atmosfera manté la temperatura del planeta relativament estable i actua com escut protector contra diversos tipus de radiacions que resultarien letals per als éssers vius. També protegeix la superfície terrestre de l’impacte dels meteorits, la majoria dels quals, es desintegren al xocar amb les capes altes de l’atmosfera, a altíssimes velocitats.

L’atmosfera està constituïda pels gasos que envolten la Terra i són fonamentals per la vida, ja que algun d’ells és necessari pels éssers vius, com el oxigen, i altres filtren radiacions solars que podrien ser letals para els éssers vius. A més a l’atmosfera se produeixen els fenòmens climàtics que tan importants resulten per als animals i les plantes. L’atmosfera no és uniforme. La majoria de l’aire es concentra en els 15 km. més propers a la superfície terrestre. Des del terra, l’atmosfera té diverses capes: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera o magnetosfera. A causa a la diferència de densitats, pressió i temperatura entre les diverses capes, o entre diferents zones del planeta, l’atmosfera presenta canvis constants que determinen el que anomenem "temps atmosfèric" o clima.

◊ TROPOSFERA: És la que es troba directament sobre la superfície sòlida de la Terra. És important per què és aquí on es donen els fenòmens climàtics que constitueixen el temps meteorològic.

PÀG.36




◊ ESTRATOSFERA: Està per sobre de la troposfera i en ella se troba l’anomenada "capa d’ozó" que és indispensable per a la vida en la Terra ja que filtra els rajos ultraviolats que són letals per als éssers vius. Sense la capa de ozó no podríem viure, i, en canvi, l’estem destruint amb les substàncies químiques que enviem a l’atmosfera (és el que anomenem "forat de la capa de ozó").

◊ MESOSFERA: Es la capa intermèdia en la que també hi ha ozó.

◊ TERMOSFERA: Es denomina així per què, per efecte de les radiacions solares, es poden superar els 1500 oC de temperatura. En ella es troba una zona denominada ionosfera, en la que molts àtoms perden electrons i es troben en forma d’ions, alliberant energia que constitueix les AURORES BOREALS o AUSTRALS.

◊ EXOSFERA o MAGNETOSFERA: És l’última capa, la més externa, per sobre dels 600km, i la de major gruix, ja que té uns límits superiores molt imprecisos, per què es troba molt rarificada i no té un límit superior definit ja que, simplement, la densitat disminueix de forma gradual fins a la desaparició total de l’atmosfera. Alguns científics, en canvi, han intentat definir el límit superior de l‘ exosfera situant-lo a uns 9.000 km d’altura. Es veu sotmesa directament a les emissions solars, forma un veritable escut protector contra les partícules carregades del vent solar.

En aquesta regió les partícules ionitzades estan governades pel camp magnètic terrestre i formen un característic embolcall modelat per les línies de força del camp magnètic i per la interacció amb el Vent solar. La trobada entre les partícules del vent solar i l’embolcall més exterior de la magnetosfera forma una ona de xoc; pel costat oposat les mateixes partícules del vent solar arrosseguen la magnetosfera, fent-la adquirir la forma d’una cola cometària.

Les capes de la Terra Des de l’interior l’exterior es diferencien tres capes:

◊ NUCLI: També anomenat endosfera, és la capa més interna de la Terra. Està formada per metalls com el ferro i el níquel i és bastant peculiar pel fet que es troba fosa, almenys parcialment (el nucli extern), a causa de les altes temperatures que existeixen en aquesta zona. Aquesta calor interna és la responsable dels processos interns que es donen en la Terra, algun dels quals té manifestacions en la superfície, com són els terratrèmols, el vulcanisme o el desplaçament de els continents.

◊ MANTELL o MESOSFERA: Es troba per sobre del nucli i està formada per silicats, més densos en l'interior (mantell inferior) i menys cap a l'exterior (mantell superior). És una capa molt activa ja que es produeixen fenòmens de convecció de materials, és a dir, els materials calents tendeixen a ascendir des del nucli, podent arribar a la superfície i quan els materials es refreden tendeixen a enfonsar-se de nou cap a l'interior, com un cicle de matèria anomenat Cicle de Convecció. Quan es mouen aquests

PÀG.37




materials produeixen el desplaçament dels continents i tot el que això duu associat: terratrèmols, vulcanisme, creació d'illes i serralades, etc.

◊ ESCORÇA o LITOSFERA: És la capa més externa, la qual està en contacte amb l'atmosfera i està formada per silicats lleugers, carbonats i òxids. És més gruixuda en la zona dels continents i més prima en els oceans. És una zona geològicament molt activa ja que aquí es manifesten els processos interns deguts a la calor terrestre, però també es donen els processos externs (erosió, transport i sedimentació) causats per l'energia solar i la força de gravetat. Es diferència una escorça continental i una escorça oceànica.

Si fem un tall que travessi la Terra pel centre trobarem que, sota la escorça, hi ha diverses capes l'estructura de la qual i composició varia molt. La Terra és un dels planetes sòlids o, almenys, d’escorça sòlida, ja que no totes les capes ho són.

Per damunt tenim l’atmosfera, una capa de gasos als que anomenem aire, formada a la seva vegada per una sèrie de capes, que funciona com escut protector del planeta, manté la temperatura i permet la vida. En les esquerdes i zones baixes de l’escorça hi ha aigua, molta aigua líquida i, en els pols, gelada. Per sota la escorça, una sèrie de capes en estat pastós, molt calents, i amb una densitat creixent fins a arribar al nucli de la Terra, de nou, sòlid, metàl·lic, dens, ...

L’escorça terrestre

L’escorça terrestre té un grossor variable que arriba a un màxim de 75 km sota la serralada de l’Himalaia i és redueix a menys de 7 km en la major part dels zones profundes dels oceans. L’escorça continental és distinta de l'oceànica.

La capa superficial està formada per un conjunt de roques sedimentàries, amb un grossor màxim de 20-25 km, que es forma en el fons del mar en diferents etapes de la història geològica. L'edat més antiga de aquestes roques és

PÀG.38




Capa interna Espessor aproximat Estat físic

Escorça 7-70 km Sòlid

Mantell superior 650-670 km Plàstic

Mantell inferior 2.230 km Sòlid

Nucli extern 2.220 km Líquid

Nucli intern 1250 km Sòlid

de fins a 3 800 milions de anys. Per sota existeixen roques del tipus del granit, formades per refredament de magma. És calcula que, sota els sistemes muntanyosos, el grossor d'aquesta capa és de més de 30 km. La tercera capa rocosa està formada per basalts i tenen un gruix de 15-20 km, amb increments de fins a 40 km.

A diferència de la escorça continental, l'oceànica és geològicament jove en la seva totalitat, amb una edat màxima de 180 milions de anys. Aquí també trobem tres capes de roques: la sedimentària, d'amplària variable, formada per les acumulacions constants de fragments de roca i organismes en els oceans; la del basalt de 1.5 a 2 km de grossor, barrejada amb sediments i amb roques de la capa inferior i una tercera capa constituïda per roques del tipus del gabro, semblant al basalt en composició, però d'origen profund, que té uns 5 kilòmetres de grossor. Sembla que l’escorça oceànica és la causa del refredament de magma provinent del mantell superior.

El mantell i el nucli

L’escorça terrestre és una fina capa si la comparem amb el resta del planeta. Està formada per plaques més o menys rígides que és donen suport o suren sobre un material viscós a alta temperatura que, de vegades, surt a la superfície a través de volcans i que contínuament flueix en les dorsals oceàniques per formar nova escorça.

A uns 3.000 km de profunditat és troba el nucli de la Terra, una zona on predominen els metalls i que, lluny de resultar-nos indiferent, influeix sobre la vida en la Terra ja que se li considera el responsable de la majoria de fenòmens magnètics i elèctrics que caracteritzen el nostre planeta.

El mantell i el nucli són la part més pesada interior de la Terra i constitueixen la major part de la seva massa.

El mantell terrestre

El mantell és una capa de 2.900 km de grossor, constituïda per roques més denses, on predominen els silicats. A uns 650-670 km de profunditat es produeix una especial acceleració de les ones sísmiques, el qual ha permès definir un límit entre el mantell superior i l'inferior. Aquest fenomen es deu a un canvi d'estructura, que passa d’un mitjà plàstic a un altre rígid, on és possible que és conservi la composició química en general.

L’escorça continental va créixer per una diferenciació química del mantell superior que és va iniciar fa uns 3.800 milions de anys. En la base del mantell superior la densitat és d’uns 5.5. En la zona superior és produeixen corrents de convecció, semblants a les de l’aigua que bull en una olla, desplaçant-se de la porció inferior, més calenta, a la superior, més freda. Aquests corrents de convecció són el motor que mou els plaques litosfèriques.

El nucli de la Terra

És tracta d’una gegantesca esfera metàl·lica que te un ràdio de 3.485 km, és a dir, una mida semblant al planeta Mart. La densitat varia, de prop de 9 en la vora exterior a 12 en la part interna. Està format principalment per ferro i níquel, amb agregats de coure, oxigen i sofre. El nucli extern és líquid, amb un radi de 2.300 km. La diferència amb el nucli intern es manifesta per un augment brusc en la velocitat de les ones per a una profunditat entre 5.000 i 5.200 km

PÀG.39




Nitrogen 78,03% Oxigen 20,95% Argó 0,93%

Diòxid de carboni (CO2) 0,03% Neó 0,0018 % Heli 0,0005%

Criptó 0,001% Xenó 0,00001%

Vapor d'aigua indicis Hidrogen indicis

El nucli intern té un radi de 1.220 km. Es creu que és sòlid i té una temperatura entre 4.000 i 5.000° C. És possible que el nucli intern sigui el resultat de la cristal·lització del que va ser una massa líquida de major magnitud i que continuï aquest procés de creixement. La seva energia calorífica influeix en el mantell, en particular en els corrents de convecció. Actualment es considera que el nucli intern posseeix un moviment de rotació i és possible que és trobi en creixement a costa de l'extern que és redueix.

Molts científics creuen que fa 4.000 milions de anys la Terra ja tenia un camp magnètic causat per un nucli metàl·lic. La seva formació va marcar la frontera entre el procés de consolidació i el refredament de la superfície.

La contaminació atmosfèrica

• Importància de l'atmosfera • L’aire o gasos que la formen són aprofitats pels animals i les plantes. • L'atmosfera reté l'escalfor del Sol, però impedeix que ens arribi la radiació perjudicial dels seus raigs. • L'atmosfera fins i tot té un paper important en el fet que els rius i els oceans estiguin plens d'aigua:

l'aire conté vapor d'aigua que cau en forma de pluja o neu, i això aporta aigua als rius i oceans; part de l'aigua dels mars i rius s'evapora i torna a l'aire, i així s'estableix un reciclatge continu. Tots els éssers vius depenen de l'aire.

• A nivell del mar, la composició de l'atmosfera és la següent: • La relació entre el diòxid de carboni i els animals i les

plantes és un bon exemple de com els gasos de l'atmosfera són utilitzats pels éssers vius. Així com els humans i d'altres animals respiren oxigen i exhalen CO2, les plantes absorbeixen CO2 i produeixen oxigen. Aquest model de reciclatge ajuda a assegurar que l'aire mantingui l'equilibri correcte de gasos en totes les formes de vida.

• La contaminació afegeix determinats gasos a l'atmosfera i en descompon d'altres. Això fa canviar l'equilibri tan fràgil de l'aire. Gasos, com ara el monòxid de carboni, perjudiquen la salut humana si se'n respiren grans quantitats. D'altres gasos no són tan perjudicials per als éssers vius, però en canvi alteren l'equilibri del medi. La contaminació atmosfèrica pot comportar canvis climàtics i la pèrdua de la protecció que els gasos de l'atmosfera proporcionen al planeta posant en perill la vida al nostre planeta.

Fonts contaminants de l'aire

• La contaminació atmosfèrica està causada principalment per les emissions incontrolades de fums que genera l'activitat industrial i -sobretot als nuclis urbans- per l'ús de certs mitjans de transport i de determinades calefaccions.

PÀG.40




• Les fàbriques i centrals elèctriques que cremen carbó o derivats dels petroli per obtenir energia contaminen l'atmosfera perquè produeixen diòxid de carboni (CO2), diòxid de sulfur (SO2) i òxids de nitrogen (N2O, NO, NO2). També contaminen l'aire altres combustibles que es fan servir a les centrals elèctriques, com ara els emulsionants, fabricats amb sorra de quitrà.

• Les centrals nuclears proporcionen energia a partir de la divisió d'àtoms, cosa que produeix radioactivitat. Tot i que es consideren molt segures, preocupa que els reactors nuclears vells puguin tenir fugues per on s'escaparien quantitats molt perilloses de radioactivitat.

• Algunes plantes químiques deixen anar gasos verinosos com el clor o el formaldehid.

• La indústria metal·lúrgica produeix metalls pesants, com ara el plom, que passen a l'atmosfera.

• La incineració d'escombraries allibera gas metà, diòxid de carboni (CO2), diòxid de sofre (SO2) i plom.

• En determinades activitats agrícoles es fan servir fertilitzants i pesticides per als camps. Parts d'aquestes substàncies químiques s'incorporen a l'atmosfera.

• Els motors de cotxes i avions desprenen plom, monòxid de carboni (CO), òxids de nitrogen i altres gasos que, combinats amb la llum del Sol, produeixen ozó (O3) que és verinós al nivell de terra.

• Les refineries de petroli cremen el gas sobrant i emeten diòxid de sofre (SO2) i altres productes químics perjudicials.

• Les calefaccions de carbó també fan augmentar els nivells de diòxid de sofre i de CO2 de l'atmosfera.

Les fàbriques i centrals elèctriques que cremen carbó emeten CO2, SO2 i òxids de nitrogen a l'atmosfera. Les plantes químiques deixen anar gasos verinosos com el clor o el formaldehid, i la indústria metal·lúrgica allibera metalls pesants, com ara el plom.

Les refineries de petroli cremen el gas sobrant i emeten SO2 i altres productes químics perjudicials

.Els motors de cotxes i avions emeten monòxid de carboni (CO), òxids de nitrogen i altres gasos que combinats amb la llum del Sol produeixen ozó.

Conseqüències de la contaminació de l'aire

• El diòxid de carboni (CO2) que emeten les indústries i les centrals elèctriques que cremen carbó o derivats del petroli passa a l'atmosfera i reté l'escalfor que surt de la superfície de la Terra, això dóna lloc a un escalfament global del planeta que podria fer canviar el clima.

• El diòxid de sofre (SO2) és el contaminant més característic del medi urbà i el causant de processos contaminants com la pluja àcida i l'smog o boirum. o La pluja àcida es forma quan el SO2 es combina amb el vapor d'aigua de l'atmosfera i dóna lloc a

l'àcid sulfúric. Els núvols resultants deixen caure aigua àcida que afecta de forma greu la vegetació. o L'smog o boirum és una boira fosca i rica en SO2, que afecta el procés respiratori de les persones,

provoca afeccions als ulls i, fins i tot, càncer. Les emissions de gasos dels cotxes són la causa principals de l'smog.

• Els òxids de nitrogen (N2O, NO, NO2), procedents de la combustió de motors en general, produeixen irritació a les mucoses respiratòries i als ulls. En altes concentracions poden inhibir la fotosíntesi d'algunes plantes.

PÀG.41




• El plom procedents de la indústria metal·lúrgica i de les benzines afecta al sistema nerviós i a la sang. • El monòxid de carboni (CO), procedent de combustions incompletes, és un perill molt important per a la

salut humana. Es combina fàcilment amb l'hemoglobina de la sang i limita i destorba el transport d'oxigen.

• L'ozó localitzat a nivell de terra produeix malestar als ulls i les mucositats. Aquest ozó produeix danys en la vegetació, afecta les fulles de les plantes i els provoca unes taques marrons. També agreuja especialment els efectes de la pluja àcida.

• Els pesticides utilitats pels pagesos per combatre les plagues, sovint són transportats pel vent fins a zones habitades on poden ser un perill per a la salut.

Les solucions en les nostres mans

1. Obtenir l'electricitat per mitjà de recursos poc contaminants per a l'aire, com són les ones, les marees, el vent i el sol.

2. Reduir la combustió de combustibles fòssils com ara el carbó, el petroli i els seus derivats. 3. Fer els desplaçaments curts caminant o utilitzant la bicicleta. 4. Utilitzar el transport públic, reduint al màxim l'ús del vehicle particular. 5. Substituir els autobusos per tramvies elèctrics a les ciutats. 6. Establir l'obligatorietat per a tots els vehicles de fer servir benzina sense plom i portar catalitzador. Cal

recordar que els catalitzadors possibiliten una combustió millor dels gasos d'escapament, reduint les emissions de monòxid de carboni i òxids de nitrogen.

7. Comprar productes locals per evitar transports internacionals de les mercaderies. 8. Utilitzar al màxim els serveis que ens ofereix el nostre barri (escoles, comerços, llocs de lleure) per evitar

desplaçaments innecessaris en cotxe. 9. Compartir el cotxe amb altres persones que facin el mateix trajecte. 10. Utilitzar l'energia solar a les cases i als llocs de treball per escalfar els edificis i proveir-los d'aigua calenta. 11. Controlar les emissions de gasos contaminants a les indústries. Cal establir l'obligatorietat d'instal·lar filtres i

mecanismes de correcció a les indústries contaminants. 12. Reciclar les deixalles en lloc d'incinerar-les. 13. Estalviar energia i evitar el malbaratament: cal tancar el llums, els ordinadors, la televisió i la calefacció si no

són necessaris. Hem d'aprofitar la llum natural sempre que sigui possible. Cal utilitzar l'aigua calenta i l'aire condicionat amb moderació. Evitar graduar la calefacció amb una temperatura massa alta. Hem d'utilitzar aparells eficients energèticament, com ara les bombetes de baix consum o els electrodomèstics eficients (de classe energètica A).

14. Utilitzar sistemes de calefacció no basats en la combustió. 15. Millorar la qualitat de l'aire de casa, de l'escola, dels edificis i parcs públics posant-hi plantes. 16. Evitar el consum de productes tòxics que degraden la qualitat de l'aire, com ara les pintures, els dissolvents i

els esprais polveritzadors. 17. Evitar fumar perquè el fum del tabac embruta l'aire i, a més, perjudica la salut. 18. Establir millores en l'aïllament dels edificis, cosa que reduiria el funcionament de les calefaccions. Aïllant les

finestres, les portes i les parets de les cases, s'eviten les pèrdues de calor i l'entrada d'aire fred, amb la qual cosa es conserva millor la temperatura de l'interior de les cases.

19. Reciclar i reutilitzar tot allò que es pugui, perquè la fabricació de nous productes genera contaminació. 20. Evitar la desforestació. Els boscos consumeixen diòxid de carboni de l'atmosfera i alliberen oxigen, per tant

contribueixen a eliminar part del CO2 procedent de les combustions. 21. Exigir als governs lleis que facin reduir l'emissió de gasos i de productes químics contaminants.

PÀG.42

84

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Unitat 3 LA CÈL·LULA

PÀG.43

85

Mat

emàt

iqu

es, C

ièn

cia

i Tec

no

log

ia6

. EL

MÓ

N IN

VIS

IBL

EU

NIT

AT

3Q

UÈ

TR

EB

AL

LA

RÀ

S?

En acabar la unitat has de ser capaç de:

• Descriure la teoria cel·lular.• Distingir les parts de la cèl·lula, els seus orgànuls iles seves funcions.

• Descriure el procés de nutrició de les cèl·lules.• Descriure el procés de relació de les cèl·lules.• Descriure el procés de reproducció de les cèl·lules.• Reconèixer l’organització dels éssers vius.

quètreballaràs?

PÀG.44

86

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

1. El microscopiEl microscopi és un instrument òptic que, mitjançant un conjunt de lents, per-met observar objectes petits que no poden ser vistos a ull nu.Un microscopi està compost de dues parts principals: la part mecànica i lapart òptica.La part mecànica és el suport de la part òptica. Està formada pel peu, la plati-na, el tub cilíndric i els cargols d’enfocament.La part òptica la componen un sistema de lents que amplia la imatge de l’ob-jecte que volem observar:L’objectiu és la lent que està més propera a l’objecte i que forma una imatgeampliada de l’objecte.L’ocular és la lent més propera a l’ull, recull la imatge formada per l’objectiu ila torna a augmentar.

L’augment que pot arribar a fer una lent s’indica amb un número i una X. Perexemple, si indica 20X, vol dir que la lent és de 20 augments i augmenta 20vegades la imatge de l’objecte que volem mirar. En el cas del microscopi, persaber l’augment total es fa la multiplicació dels augments que indiquen cadauna de les seves lents. Per exemple, si l’objectiu és 30X i l’ocular 20X l’augment total del microscopiés de 600X. Això vol dir que la imatge de l’objecte que volem mirar serà 600vegades més gran. En el microscopi també hi ha el mirall, que recull la llum i la reflecteix vers l’o-rifici de la platina i el diafragma, que regula la quantitat de llum que arribades del mirall.

PÀG.45

87

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Com es fa una preparació microscòpica.

Et donem les indicacions per fer la preparació de la pell de les parets de l’inte-rior de la boca (mucosa bucal).

1) Raspa suaument amb l’ungla la part interior de les parets de la boca. Recullamb una llanceta la mostra que hi ha a l’ungla.

2) Col·loca la mostra en al portaobjectes amb una gota d’aigua.3) Exten la mostra amb un altre portaobjectes. 4) Quan estigui seca, hi has d’afegir unes gotes de blau de metilè. El blau de

metilè és un colorant que tenyeix la preparació i en millora l’observació,perquè d’una altra manera seria transparent o incolora i no es distingiriabé al microscopi.

5) Tapa la preparació amb un cobreobjectes. Ja pots observar-la al microscopi.

Preparació microscòpica de mucosa bucal.

Com es fa per observar al microscopi.

Convé que sàpigues que el camp d’observació del microscopi és el cercle queveus quan mires per l’ocular.

• El camp ha d’estar ben il·luminat. Per aconseguir una bona il·luminació hasde moure el mirall convenientment.

• Col·loca la preparació microscòpica sobre la platina i subjecta-la amb lespinces que té el microscopi.

PÀG.46

88

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

• Acosta el tub cilíndric fins a la preparació. Fes amb cura aquesta operació,perquè si l’acostes molt pots trencar el cobreobjectes amb l’objectiu.

• Mira per l’ocular i mou el cargol fins aconseguir l’enfocament.• Pots moure el portaobjectes per centrar-lo i així poder veure l’objecte que hiha a la preparació.

• Si el microscopi té un revòlver amb diferents objectius comença les obser-vacions utilitzant el de menys augment.

ACTIVITATImagina’t que tens un microscopi amb objectiu 20X i ocular 15X.

a) Quin seria el seu augment? b) Quantes vegades engrandiria un objecte?c) L’ocular graduat és una part del microscopi que serveix per mesurar laimatge que es veu. En aquest cas, l’ocular graduat indica que la imatge és de6 mm. Sabries dir quina és la mida real de l’objecte?

Solucióa) L’augment seria 20X · 15X = 300Xb) Engrandiria 300 vegades l’objecte. c) L’objecte seria 300 vegades més petit.

Mida real de l’objecte =Mida de la imatge

=6

= 0,02 mmNombre d’augments 300

Hi ha microscopis òptics més sofisticats, però tots ells acostumen a tenir limi-tacions físiques que no permeten aconseguir més de 1.500 augments.

Amb la invenció del microscopi electrònic s’han desenvolupat mètodes mésavançats que permeten veure imatges de cossos cada vegada més petits iaixò ha contribuït al desenvolupament de les ciències experimentals. Els mi-croscopis electrònics actuals poden aconseguir fins a 1 milió d’augments.

2. La teoria cel·lular

Al segle XVII, el científic anglès Robert Hooke quan examinava una làmina desuro amb el seu microscopi va observar que estava formada per unes cavitatspetites, totes elles molt semblants separades per parets, col·locades com unabresca d’abelles. A aquestes cavitats les va anomenar cèl·lules.

ACTIVITATObservació d’un suro

1) Talla una capa molt fina d’un tap de suro.2) Amb unes pinces col·loca la capa sobre el portaobjectes i posa-li a sobre el

cobreobjectes.

PÀG.47

89

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Làmina de suro vista al microscopi òptic

Van haver de passar dos segles més perquè dos científics alemanys, el botà-nic Schleiden i el zoòleg Schwann, mitjançant observacions microscòpiquesd’organismes, descobrissin que tots els éssers vius estan formats per asso-ciacions de cèl·lules. Van deduir que la cèl·lula és la partícula elemental detots els organismes que formen la matèria viva. D’aquesta manera van esta-blir les bases de la teoria cel·lular.

El descobriment d’aquest fet plantejava una nova qüestió que era saber d’onprovenen les cèl·lules. Primer es va pensar que apareixien per formació lliureo per generació espontània. Cap a finals del segle XIX, l’any 1885, el biòleg ale-many Rudolph Virchow va fer una nova aportació a la teoria cel·lular, esta-blint que totes les cèl·lules es formen per reproducció de cèl·lules preexis-tents i mai per generació espontània. D’una cèl·lula se n’originen d’altres quecreixen fins a tenir la grandària de la mare i així continua el procés.

Tenint en compte aquesta nova aportació, les idees fonamentals de la teoriacel·lular són:• Tots els éssers vius estan formats per cèl·lules.• La cèl·lula és la unitat bàsica d’organització dels éssers vius.• L’activitat d’un organisme és el resultat de l’activitat de les seves cèl·lules. • Totes les cèl·lules provenen de la divisió cel·lular d’una altra cèl·lula.

Preparació microscòpica de les cèl·lules de la pell de la ceba

PÀG.48

90

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

La cèl·lula és la part més petita dels éssers vius que es nodreix, es relaciona i esreprodueix, és a dir, la part més petita que té vida.

No totes les cèl·lules són iguals, hi ha diferències, segons la mida, la forma i lafunció que realitzen.

La mida de les cèl·lules és molt diversa, la immensa majoria són molt petites.Això fa que sigui necessària la utilització del microscopi per veure-les. Sóntan petites que per mesurar-les s’utilitza com a unitat de mida la micra o mi-cròmetre, que és la mil·lèsima part del mil·límetre o l’àngstrom, que és ladeumilionèsima part del mil·límetre. Però també hi ha cèl·lules més grans,com és el cas del rovell de l’ou dels ocells, que fa alguns centímetres de dià-metre.

Pel que fa a la forma de les cèl·lules també és molt variada. Observant dife-rents cèl·lules podem veure que presenten diferents aspectes; n’hi ha quesón allargades, esfèriques, estelades...

3. Components de les cèl·lulesA la gran majoria de les cèl·lules hi ha tres parts ben diferenciades: la mem-brana plasmàtica, el citoplasma i el nucli.

ACTIVITATObserva de nou la imatge de la preparació de ceba al microscopi i situa sobreuna de les cèl·lules les tres parts.

PÀG.49

91

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

La membrana plasmàtica

La membrana plasmàtica és la capa que embolcalla la cèl·lula.

La membrana està formada per una doble capa de lípids entre els quals hi hainserides molècules de proteïnes.

Té diferents funcions: dóna forma i permet que la cèl·lula es mogui, rep elsestímuls externs i també l’aïlla de l’exterior de tal forma, que controla l’entra-da i la sortida de substàncies.

La membrana té la propietat de fer una selecció del tipus de substàncies quepoden travessar-la, tant d’entrada com de sortida, i ho fa atenent a la mida deles partícules. Es tracta d’una membrana selectivament permeable.

Hi ha diversos processos per travessar la membrana:

Difusió. Algunes molècules petites travessen la membrana i passen d’on es-tan més concentrades cap a on estan en quantitat menor.

Osmosi. En l’osmosi la membrana permet el pas de l’aigua.

Transport actiu. Pot passar que la cèl·lula necessiti captar o expulsar molè-cules des d’una zona de menys concentració a una altra de més concentracióo bé, que les molècules que han de passar siguin molt grans. En aquests ca-sos la cèl·lula realitza el transport actiu, que és un mecanisme de pas a travésde la membrana en el qual consumeix energia.

PÀG.50

92

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

El citoplasma

El citoplasma és el líquid que ocupa l’interior de la cèl·lula entre la membranai el nucli. Està constituït per aigua, on hi ha dissoltes diferents substàncies iper orgànuls cel·lulars que estan immersos en l’aigua. Al citoplasma és on te-nen lloc les reaccions químiques.

Primer es pensava que el citoplasma era homogeni, però amb el microscopielectrònic es va poder observar l’existència dels orgànuls.

Els orgànuls són estructures molt petites amb forma i funcions específiques percada una de les activitats de la cèl·lula.

Orgànuls limitats per membranes:

• Reticle endoplasmàtic: Conjunt de membranes que formen sacs aplanats itúbuls comunicants entre ells. Presenta dues varietats:• Reticle endoplasmàtic rugós: Sintetitza i distribueix proteïnes.• Reticle endoplasmàtic llis: Fa funcions relacionades amb la síntesi de lí-pids i glúcids.

• Aparell de Golgi: Conjunt de membranes amb forma de sacs apilats, que esdesfan formant petites esferes anomenades vesícules. Completa la síntesidels productes procedents del reticle endoplasmàtic i els envia a d’altresparts de la cèl·lula o a l’exterior.

• Lisosomes: Vesícules que fan la digestió dels nutrients a l’interior de lacèl·lula.

• Vacúols: Vesícules grans que emmagatzemen substàncies de reserva i pro-ductes d’excreció. Abunden a les cèl·lules vegetals, on ocupen la major partdel citoplasma.

• Mitocondris: Lloc on es produeix la respiració de la cèl·lula, mitjançant laqual la cèl·lula obté l’energia necessària per dur a terme les seves funcions.

• Cloroplasts: Orgànuls exclusius de les cèl·lules vegetals, algues i bacteris.En ells hi ha la clorofil·la, pigment que intervé en la fotosíntesi.

PÀG.51

93

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Orgànuls que no tenen membranes:

• Ribosomes: Petits orgànuls formats per proteïnes i per ARN (àcid ribonu-cleic). Tenen com a funció sintetitzar proteïnes.

• Citosquelet: Xarxa de filaments. Són responsables dels moviments de lacèl·lula i del transport intracel·lular.

• Centríol: Orgànul exclusiu de les cèl·lules animals.

El nucli

El nucli està situat a l’interior de la cèl·lula i separat del citoplasma per unamembrana anomenada membrana nuclear. Conté un medi on hi ha el nuclè-ol i la cromatina.

El nuclèol està format per ADN, ARN i altres compostos. Intervé en la forma-ció dels ribosomes.

La cromatina està formada per ADN i proteïnes. En la divisió cel·lular s’orga-nitza formant els cromosomes.

Els cromosomes estan formats per l’ADN, que és una molècula que diu comhan de ser les noves cèl·lules filles que es produeixen quan es divideix lacèl·lula mare. Té un paper molt important en el procés de divisió cel·lular.

• Activitats d’aprenentatge 1, 2 i 3

4. Cèl·lules procariotes i eucariotesFins que es va inventar el microscopi electrònic es pensava que totes lescèl·lules constaven de les tres parts que acabem de descriure: membrana, ci-toplasma i nucli, però amb la utilització del microscopi electrònic en la inves-tigació cel·lular es va descobrir que hi ha algunes cèl·lules que no tenen nucli.

A partir d’aquest descobriment podem parlar de dos tipus de cèl·lules: lescèl·lules procariotes i les cèl·lules eucariotes.

• Les cèl·lules procariotes no tenen nucli diferenciat, perquè no tenen mem-brana nuclear i el material hereditari es troba lliure en el citoplasma. Els ribo-somes són els únics orgànuls que tenen.

Són les primeres cèl·lules que van sorgir a la Terra fa uns 3.600 milionsd’anys i durant molt de temps, uns 2.000 anys, van ser els únics habitants. Elsbacteris són cèl·lules procariotes.

• Les cèl·lules eucariotes tenen el material hereditari situat al nucli, dins de lamembrana nuclear.

En el procés evolutiu, van sorgir després de les procariotes, fa uns 1.400 mi-lions d’anys, quan les cèl·lules van ser capaces de formar el nucli.

PÀG.52

94

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Són cèl·lules més grans que les procariotes i tenen molts més orgànuls capa-ços de fer activitats específiques.

Les cèl·lules dels animals, de les plantes, dels protoctists i dels fongs sóneucariotes.

Les cèl·lules animals i vegetals

Dins de les cèl·lules eucariotes es poden distingir dos grans tipus cel·lulars: eltipus cel·lular animal i el tipus cel·lular vegetal. Les diferències entre un i l’al-tre vénen justificades per la funció que realitzen.

Cèl·lula vegetal Cèl·lula animal

ACTIVITATObserva les imatges de la cèl·lula vegetal i de la cèl·lula animal. Quines etsembla que són les diferències més significatives?

Cèl·lula vegetal

Les cèl·lules vegetals són les de les algues i plantes. Mitjançant l’observaciómicroscòpica podem veure que la membrana que limita les cèl·lules vegetalsés més gruixuda que la dels animals, això passa perquè a més de la membra-na plasmàtica en tenen una altra anomenada paret cel·lular. Aquesta paretestà formada en gran part per cel·lulosa i serveix per protegir i donar forma ala cèl·lula. La rigidesa de la paret cel·lular li permet fer d’esquelet dels vege-tals.

En el citoplasma de les cèl·lules vegetals hi ha uns orgànuls anomenatsplasts, que en les plantes verdes reben el nom de cloroplasts, perquè conte-nen la clorofil·la i en ells s’esdevé el procés conegut com a fotosíntesi.

Els vacúols són cavitats on s’emmagatzemen substàncies de reserva i de re-buig. Encara que també hi són en les cèl·lules animals, en les cèl·lules vege-tals són més grans i ocupen bona part del citoplasma.

PÀG.53

95

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Cèl·lula animal

Les cèl·lules animals es troben en els animals i en els éssers vius unicel·lularsque no fan la fotosíntesi.

No tenen paret cel·lular ni plasts. Els centríols són orgànuls exclusius d’a-questes cèl·lules.


5. Funcions de nutrició de la cèl·lulaLa nutrició és el procés mitjançant el qual la cèl·lula obté matèria i energia del’exterior i la transforma per fer les seves activitats vitals o per produir la sevapròpia matèria.

El procés de nutrició comprèn tres fases: l’entrada de substàncies a través dela membrana cel·lular, el metabolisme i l’excreció.

L’entrada de substàncies a l’interior de la cèl·lula

Es fa aplicant els mecanismes que té la membrana cel·lular per regular el pasentre l’exterior i l’interior. Aquests mecanismes són: difusió, osmosi i trans-port actiu.

Si les molècules no poden travessar la membrana per qualsevol dels meca-nismes anteriors, aleshores, es pot produir l’endocitosi. La membrana englo-ba les molècules i forma una petita vesícula o vacúol, que passa a l’interior dela cèl·lula. Una vegada dins té lloc la digestió. Quan les partícules són mésgrans aquest mecanisme s’anomena fagocitosi.

El metabolisme

És el conjunt de reaccions químiques que tenen lloc al citoplasma i als orgà-nuls de la cèl·lula. N’hi ha de dos tipus: el catabolisme i l’anabolisme.

• El catabolisme. Les reaccions són de destrucció de matèria per aconseguirproductes més simples i d’obtenció d’energia. Aquestes reaccions tenen llocen els mitocondris.

• L’anabolisme. Les reaccions són de producció de matèria a partir de subs-tàncies senzilles. L’energia que s’allibera en el catabolisme és utilitzada perfer aquestes reaccions anabòliques.

L’excreció

És el procés d’expulsió, a través de la membrana cel·lular, dels productes desecreció i de les substàncies residuals que s’han produït a les reaccions.

PÀG.54

96

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

De la mateixa manera que l’entrada de substàncies a l’interior de la cèl·lula,l’expulsió es fa seguint els mecanismes de difusió, osmosi i transport actiu.Ara bé, si les substàncies no poden travessar la membrana, aquesta pot en-globar-les i formar vesícules o vacúols, que són abocats fora de la cèl·lula.Aquest procés s’anomena exocitosi. Es produeix en algunes cèl·lules heterò-trofes.

Hi ha dos tipus de nutrició que donen lloc a dos tipus de cèl·lules: Nutrició au-tòtrofa, la fan les cèl·lules autòtrofes i nutrició heteròtrofa, la fan les cèl·lulesheteròtrofes.

Nutrició autòtrofa

La nutrició autòtrofa consisteix a produir els compostos orgànics que necessitala cèl·lula mitjançant la fotosíntesi, és a dir, a partir de la matèria inorgànica i del’energia lumínica del sol.

Aquesta nutrició la realitzen els vegetals, les algues i alguns bacteris.

• Els vegetals prenen la matèria inorgànica, l’aigua i les sals minerals del sòl iho porten a les parts verdes de la planta a través dels vasos conductors. Eldiòxid de carboni de l’aire entra pels estomes de les fulles.

Totes aquestes substàncies entren en els cloroplasts de les cèl·lules.

• En els cloroplasts es realitza la fotosíntesi.

La fotosíntesi és el procés mitjançant el qual les substàncies inorgàniques, aigua,diòxid de carboni i sals minerals es transformen en matèria orgànica per l’accióde la llum solar.

El procés és el següent:

La clorofil·la que hi ha als cloroplasts capta l’energia lumínica del sol i latransforma en energia química. Aquesta energia química s’utilitza per fer lareacció d’obtenció de matèria orgànica (glucosa) i oxigen.

PÀG.55

97

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

La planta utilitza la glucosa obtinguda per fer:

• La respiració cel·lular• Transformar-la en midó, que és una substància de reserva.• Produir enzims i la resta de molècules necessàries per a la cèl·lula.

Una part de l’oxigen l’expulsa la planta a l’exterior i una altra part l’utilitza perfer la respiració cel·lular.

• Una part de la glucosa, junt amb una part de l’oxigen que prové de l’exteriori de la fotosíntesi, s’envia als mitocondris de la cèl·lula per fer la respiració.

La respiració és el procés mitjançant el qual els nutrients orgànics s’oxiden is’obté l’energia que després utilitza la cèl·lula per fer les seves activitats vitals.

La respiració és el procés contrari al procés de fotosíntesi.

El nutrient principal és la glucosa, que reacciona amb l’oxigen i es transformaen diòxid de carboni, aigua i energia.

L’energia s’emmagatzema en forma d’una molècula anomenada ATP. Aques-ta molècula és un compost químic (trifosfat d’adenosina) que actua com atransportador d’energia a totes les cèl·lules, perquè puguin realitzar les sevesactivitats.

Glucosa + O2 CO2 + H2O + Energia (ATP)

L’energia obtinguda en la respiració l’utilitza la cèl·lula per fer les activitatsvitals de créixer, divisió cel·lular, producció d’enzims i de components que ne-cessita.

Els vegetals utilitzen l’energia, perquè les seves fulles captin el diòxid de car-boni de l’aire i les seves arrels les sals minerals del sòl, per transportar-ho ales cèl·lules i després distribuir la matèria orgànica per tota la planta.

Nutrició heteròtrofa

La nutrició heteròtrofa consisteix a produir els compostos orgànics que necessi-ta la cèl·lula a partir de la matèria orgànica produïda per altres éssers vius, vege-tals o animals.

• La respiració és el procés que utilitzen aquestes cèl·lules per transformar la ma-tèria orgànica en energia.

ENERGIA LUMÍNICA

CO2+ H2O + sals minerals Glucosa + O2

PÀG.56

98

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

La nutrició heteròtrofa la fan les cèl·lules animals que no tenen cloroplasts ino poden captar l’energia solar per fer la reacció de fotosíntesi. Mitjançant elmenjar obtenen els compostos orgànics i, junt amb l’oxigen que capten del’aire, els envien als mitocondris de les cèl·lules, on es realitza la respiraciócel·lular i s’obté diòxid de carboni (CO2) i energia (ATP).

Els animals eliminen el diòxid de carboni fora del cos i utilitzen l’energia (ATP)per fer les seves activitats vitals, moviment dels muscles, digestió, etc.

La respiració cel·lular, tant de les cèl·lules animals com vegetals, es realitzaals mitocondris i utilitza glucosa i oxigen. És el que s’anomena respiració ae-ròbica.

Pot passar que no hi hagi oxigen en el medi i és llavors quan la respiració quees produeix s’anomena respiració anaeròbica o fermentació.

La fermentació és la respiració sense oxigen.

Alguns exemples de cèl·lules que fan fermentació són els bacteris que pro-dueixen el vi, el pa o el iogurt.

ACTIVITATDeixa un got de llet en un lloc de casa teva on hi toqui el sol. Observa els can-vis que es produeixen. Què ha produït aquests canvis?

SolucióLa llet s’ha anat tornant agra. Els bacteris han fet fermentar la llet.


6. Funcions de relació de la cèl·lula La sensibilitat cel·lular és la capacitat que tenen les cèl·lules de captar estí-muls, és a dir, de notar les variacions de les condicions del medi (canvis detemperatura, de lluminositat, d’alimentació, etc.) i d’elaborar respostes co-rrectes a cada estímul, adaptant-se així a les noves condicions.

Les funcions de relació són les respostes que donen les cèl·lules a cada estímul.Varien segons quins siguin els estímuls i els tipus de cèl·lules.

Les respostes cel·lulars davant dels estímuls poden ésser de dos tipus:

PÀG.57

99

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Respostes dinàmiques

La cèl·lula realitza moviments com a resposta a l’estímul.

El citosquelet està relacionat amb els moviments de la cèl·lula, perquè pro-dueix les contraccions i prolongacions del citoplasma.

Tipus de respostes dinàmiques:

• Tactismes. Són moviments de la cèl·lula que fan que pugui acostar-se oallunyar-se de l’estímul, segons si el considera favorable o desfavorable. Po-den ser moviments dirigits cap a l’estímul i en aquest cas la cèl·lula té tactis-me positiu. Si s’allunya de l’estímul té tactisme negatiu.

Un exemple és el moviment cap a la llum dels protozous.

• Moviment ameboide. La cèl·lula es desplaça i obté l’aliment mitjançant laformació d’unes prolongacions del citoplasma anomenades pseudòpodes.Aquest moviment el tenen les amebes i els glòbuls blancs.

• Moviment vibràtil. La cèl·lula es desplaça mitjançant els cilis i els flagels,que són prolongacions de la membrana cel·lular. Els cilis són curts i abun-dants i els flagels llargs i poc nombrosos.

El parameci és un exemple de cèl·lula amb cilis i els espermatozoides són unexemple de cèl·lules amb flagel.

Respostes estàtiques

No es produeix moviment de resposta.

• Enquistament. Quan les condicions del medi són adverses, com és el cas demanca d’oxigen o de substàncies nutrients, algunes cèl·lules formen unacapa protectora que les envolta i les aïlla del medi fins que les condicions tor-nen a ser favorables.

• Activitats d’aprenentatge 10

7. Funcions de reproducció de la cèl·lulaDes que Virchow va formular que tota cèl·lula prové d’una altra cèl·lula han si-gut molts els estudis que s’han fet per explicar com es produeix la divisiócel·lular.

PÀG.58

100

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Les cèl·lules es poden dividir i donar dues noves cèl·lules filles idèntiques a lacèl·lula mare.

La divisió cel·lular és el procés que té com a finalitat que una cèl·lula mare esdivideixi donant dos o més cèl·lules filles. Cada nova cèl·lula rep una part delcitoplasma de la mare i una còpia completa del material genètic (ADN), en laqual hi ha les seves característiques.

La divisió cel·lular és un procés molt complex que no desenvolupem enaquesta unitat.

El cicle cel·lular

El cicle cel·lular és el període de vida de la cèl·lula que comprèn des que s’ori-gina fins que acaba la seva divisió cel·lular o fins que mor.

El cicle cel·lular té una durada que depèn del tipus de cèl·lula. N’hi ha que desque s’originen no fan la divisió cel·lular, com les cèl·lules nervioses, d’altrestriguen un any a dividir-se i d’altres que ho fan en uns minuts.

En el procés de creixement dels organismes pluricel·lulars augmenta el nom-bre de cèl·lules. En un moment determinat, que correspon a l’edat adulta, l’in-dividu deixa de créixer, perquè el nombre de cèl·lules que neixen són tantescom les que moren, establint-se així un equilibri. A més, en una mateixa espè-cie el nombre de cèl·lules d’un adult i d’un jove és igual.

8. Organització dels éssers vius

Tots els éssers vius estan formats per cèl·lules.

Segons el nombre de cèl·lules que formen un organisme, els éssers vius espoden classificar en: unicel·lulars i pluricel·lulars.

Éssers vius unicel·lulars

Són molt petits. Estan formats per una sola cèl·lula, que és la que realitza to-tes les funcions. Aquests éssers són els més antics que habiten la terra i lamajor part viuen a l’aigua. Exemples d’éssers unicel·lulars són els bacteris iels protozous.

PÀG.59

101

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

• De vegades els éssers unicel·lulars s’organitzen en colònies. En una organit-zació colonial les cèl·lules viuen unes al costat de les altres, però no tenenrelació entre elles. Encara que hi viuen juntes són independents.

En els éssers vius unicel·lulars la forma ve determinada per l’hàbitat i per laseva necessitat de desplaçament.

ACTIVITAT L’ameba i el parameci són exemples de protozous. Torna a observar les sevesimatges en l’apartat de funcions de relació de la cèl·lula.

Éssers vius pluricel·lulars

Estan formats per moltes cèl·lules. Com exemples d’éssers pluricel·lulars te-nim les plantes i els animals.

• Els éssers pluricel·lulars més senzills tenen les seves cèl·lules molt sem-blants. Com que són gairebé iguals no estan especialitzades en fer una fun-ció concreta i cadascuna d’elles fa totes les funcions. Per aquesta raó algunsbiòlegs els consideren organismes colonials.

• Els éssers pluricel·lulars més complexes tenen les cèl·lules organitzades i es-pecialitzades en fer funcions determinades. N’hi ha que capten oxigen, queemmagatzemen nutrients, que transporten impulsos nerviosos, etc.

En els éssers pluricel·lulars la forma de les cèl·lules acostuma a estar relacio-nada amb la funció que realitzen i amb el lloc on estan situades. Les cèl·luless’ajunten, s’organitzen i s’especialitzen per realitzar una funció comuna. D’a-questa manera formen el teixit.

El Teixit és un conjunt de cèl·lules semblants que fan una determinada tasca dinsde l’organisme.

PÀG.60

102

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

Cèl·lules de la pell (teixit epite-lial): Són planes per poder-seunir de forma compacta i apla-nada. Aquesta és la forma mésadequada per poder recobrir unorganisme animal o vegetal.

Cèl·lules nervioses (teixit ner-viós): Tenen forma estelada ambramificacions. Aquestes cèl·lulesaprofiten les ramificacions perestablir connexions entre ellesque permetin transmetre l’im-puls nerviós per tot el cos.

Cèl·lules sanguínies (teixit san-guini): Els glòbuls blancs tenenforma esfèrica per poder moure’sa la sang i destruir les substàn-cies perjudicials per a l’organis-me.

Cèl·lules dels músculs (teixitmuscular): Són cèl·lules allarga-des per poder-se contreure iallargar, produint així el movi-ment.

PÀG.61

103

UN

ITA

T 3

LA

CÈ

L·L

UL

AM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

ACTIVITAT 1Algunes cèl·lules de l’ull serveixen per distingir el color de les coses. Creusque podrien substituir les cèl·lules de l’esòfag?

SolucióNo, perquè no estan preparades per fer baixar l’aliment des de la boca fins al’estómac i aquesta és la funció que haurien de fer a l’esòfag.

ACTIVITAT 2En els vegetals també hi ha especialització de les cèl·lules. Quina és la funciómés important que fan les cèl·lules de les arrels?

Quines funcions fan les cèl·lules que hi ha a les flors?

Solució: Les cèl·lules de les arrels agafen l’aigua i l’aliment de la terra.

Algunes cèl·lules de les flors s’encarreguen de la reproducció de la planta.

Així com les cèl·lules s’agrupen formant teixits, els teixits, a la vegada, se si-tuen en una part determinada formant un òrgan.

L’òrgan és l’agrupació de teixits que realitzen una funció vital específica.


��!� ��

.�!�

��/��0�1��

��!� �� .�!�

��/��0�1��

PÀG.62

104

UN

ITA

T 3

AC

TIV

ITA

TS

D’A

PR

EN

EN

TAT

GE

Mat

emàt

iqu

es, C

ièn

cia

i Tec

no

log

ia6

. EL

MÓ

N IN

VIS

IBL

E

ACTIVITATS D’APRENENTATGE

Activitat 1Indica les funcions de la membrana cel·lular.

Activitat 2Uneix amb fletxes els conceptes que tu creguis que estan relacionats:

Orgànuls Funció

Lisosomes Síntesi de proteïnes

Mitocondris Fotosíntesi

Cloroplasts Digestió de nutrients

Ribosomes Respiració

Activitat 3Escriu a cadascuna de les columnes les paraules que estiguin relacionadesamb la que hi ha al quadre superior: Difusió, Cromosomes, Mitocondris, Nuclèol, Lisosomes, Transport actiu,ADN, Ribosomes, Membrana nuclear.

Membrana nuclear Citoplasma Nucli

Activitat 4Indica les diferències entre cèl·lula procariota i cèl·lula eucariota.

PÀG.63

105

UN

ITA

T 3

AC

TIV

ITA

TS

D’A

PR

EN

EN

TAT

GE

Mat

emàt

iqu

es, C

ièn

cia

i Tec

no

log

ia6

. EL

MÓ

N IN

VIS

IBL

E

Activitat 5Indica quines d’aquestes paraules estan relacionades amb la cèl·lula ani-mal i quines amb la cèl·lula vegetal.Centríols, Paret cel·lular, Vacúols, Fotosíntesi, Cloroplasts, Ribosomes.

Activitat 6Indica les fases del procés de nutrició cel·lular.

Activitat 7Quins tipus de nutrició cel·lular coneixes? Defineix cada un d’ells.

Activitat 8Explica la fotosíntesi.

PÀG.64

106

UN

ITA

T 3

AC

TIV

ITA

TS

D’A

PR

EN

EN

TAT

GE

Mat

emàt

iqu

es, C

ièn

cia

i Tec

no

log

ia6

. EL

MÓ

N IN

VIS

IBL

E

Activitat 9Explica la respiració. Quin tipus de cèl·lules realitzen aquest procés?

Activitat 10Defineix: pseudòpodes, cilis i flagels. Quin tipus de moviment fa cadascund’ells?

Activitat 11Què és una colònia?

PÀG.65

107

UN

ITA

T 3

AC

TIV

ITA

TS

D’A

PR

EN

EN

TAT

GE

Mat

emàt

iqu

es, C

ièn

cia

i Tec

no

log

ia6

. EL

MÓ

N IN

VIS

IBL

E

Activitat 12Defineix: cèl·lula, teixit, òrgan.

PÀG.66

108

UN

ITA

T 3

AC

TIV

ITA

TS

D’A

VA

LU

AC

IÓM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

ACTIVITATS D’AVALUACIÓ

Activitat 1Posa si és vertader (V) o fals (F) al costat de cada frase.

• Un microscopi és un instrument òptic • L’objectiu correspon a la part mecànica del microscopi • L’objectiu és una lent del microscopi • L’ocular és un cargol del microscopi • El microscopi òptic augmenta més la figura que el microscopi electrònic

Activitat 2Marca la resposta o respostes relacionades amb l’encapçalament de lapregunta. 1.- La cèl·lula

és la part més petita dels éssers vius no es coneix la seva activitatapareix per generació espontàniatots els éssers vius estan formats per cèl·lules

2.- La membrana plasmàticacontrola l’entrada i sortida de substàncies de la cèl·lula envolta el nuclinomés la tenen un tipus de cèl·lulesdóna forma i mobilitat a la cèl·lula

3.- Orgànulsno tenen funcions determinadesno n’hi ha a la cèl·lula són estructures petites amb una funció específicaestan al citoplasma

4.- Mitocondrisno tenen cap funciónomés els trobem a la cèl·lula animalen ells es produeix la respiració de la cèl·lula en ells es produeix la fotosíntesi

5.- Vacúolsnomés els trobem a les cèl·lules vegetalsen ells es produeix la fotosíntesi emmagatzemen substàncies de reservaen ells es fa la digestió dels nutrients

6.- Lisosomes en ells es produeix la respiració de la cèl·lula en ells es fa la digestió dels nutrients emmagatzemen substàncies de reservano tenen cap funció

PÀG.67

109

UN

ITA

T 3

AC

TIV

ITA

TS

D’A

VA

LU

AC

IÓM

atem

àtiq

ues

, Ciè

nci

a i T

ecn

olo

gia

6. E

L M

ÓN

INV

ISIB

LE

7.- Cloroplastsnomés els trobem a les cèl·lules vegetals en ells es fa la digestió dels nutrients en ells es produeix la fotosíntesi tenen clorofil·la

8.- Centríolnomés el trobem a les cèl·lules animalsen ell es produeix la fotosíntesi emmagatzema substàncies de reserva té relació amb els moviments de la cèl·lula

9.- El nucliconté la cromatinaconté l’ADNno intervé en la divisió de la cèl·lula intervé en la divisió de la cèl·lula

10.- Cèl·lula vegetalté cloroplasts té paret cel·lularno té diferències amb la cèl·lula animalno té nucli

11.- La nutrició autòtrofa la fa la cèl·lula animalnecessita llum per fer la fotosíntesi consta de fotosíntesi i respiracióla fa la cèl·lula vegetal

12.- La nutrició heteròtrofa la fa la cèl·lula animalutilitza matèria orgànica consta de fotosíntesi i respiracióla fa la cèl·lula vegetal

13.- Relació de la cèl·lula la cèl·lula no es relaciona amb el mediel moviment vibràtil és una forma de relacionar-seels pseudòpodes són prolongacions del citoplasmala cèl·lula no respon als estímuls

14.- Organització dels éssers vius la colònia és una forma d’organització d’éssers unicel·lularsel éssers unicel·lulars tenen teixitsels éssers pluricel·lulars tenen teixitsels bacteris són éssers unicel·lulars

PÀG.68

UN

ITAT

4M

atem

àtiq

ues,

Cièn

cia

i Tec

nolo

gia

Unitat 4ECOSISTEMES :RELACIONS TRÒFIQUESI DIVERSITAT

PÀG.69

PÀG.70

PÀG.71

PÀG.72

PÀG.73

PÀG.74

PÀG.75

PÀG.76

PÀG.77

PÀG.78

PÀG.79

PÀG.80

PÀG.81

PÀG.82

PÀG.83

PÀG.84

PÀG.85

PÀG.86

PÀG.87

PÀG.88

PÀG.89

PÀG.90

PÀG.91

PÀG.92

PÀG.93

Ciencies Naturals

Documents

Transcript of Ciencies Naturals