LA TIERRA EN EL UNIVERSOOrlando Anguiano HernándezCentro Interactivo de EnseñanzaEnero 2016

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¿Qué sabes a cerca de la Tierra?¿Qué importancia tiene para ti vivir en este planeta?En la actualidad con los conocimientos y tecnologías más avanzadas, se considera que en el Universo existen 100,000,000,000 (cien mil millones) de Galaxias y en cada una de ellas se considera existe 100,000,000,000 (cien mil millones) de estrellas.Con frecuencia para concebir el Universo sus dos principales inconvenientes son: imaginar su tamaño y las distancias que separan los diferentes astros (galaxias, estrellas, planetas, satélites).

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Pero ¿qué es para ti el Universo?Para la mayoría de los astrónomos y cosmólogos el Universo es: “Toda la materia, toda la energía y el espacio que se encuentra entre ellas, lo cual comprende los cuerpos celestes o astros ya sean sólidos, líquidos o gaseosos. Los elementos representativos son las Galaxias y las Estrellas”.

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¿Cómo se formó el universo?

El Universo o Cosmos es todo lo que existe, sin excepciones. Materia, energía, espacio y tiempo. Todo lo que existe forma parte del Universo. Es muy grande pero no infinito. Si lo fuera, habría infinita materia en infinitas estrellas y no es así. El Universo es sobre todo, espacio vacio. Los constituyentes primarios parecen consistir en 73% de energía oscura, 23% de materia oscura fría y un 4% de átomos. 

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Teoría del Big BangIntentemos comprender mejor la pregunta hablando de la teoría del Big Bang o como en ocasiones se la conoce, la teoría de la Gran Explosión. Esta teoría señala que el origen del universo habría ocurrido aproximadamente entre hace unos 13 y 15 mil millones de años, cuando una gran explosión generó la expansión de materia y energía dando lugar, en última instancia, a la formación de galaxias.La prueba más cabal del origen del universo a través del Big Bang es la actual expansión de las galaxias y los quasars, que continúan expandiéndose gracias a la fuerza expansiva de dicha explosión inicial. Otro hecho que estaría respaldando la explicación que la teoría del Big Bang nos ofrece para comprender el misterio del origen del universo, es la radiación de fondo en el espacio, conocida en cosmología como la radiación de fondo de microondas.

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Radiación de fondo de microondas La radiación de fondo de microondas es una amplia radiación de tipo electromagnético que se encuentra dispersa en todo el universo, llenándolo todo. La comunidad científica supone que se trata de una especie de eco, o de onda de choque de la gran explosión, se detecta solo en forma de microondas, teniendo una señal de 160,2 GHz.Ningún telescopio humano sería capaz de verla, con el paso del tiempo se ha enfriado y debilitado considerablemente, se estima que su temperatura debe rondar entre unos 2.7 grados Kelvin (equivalentes a -271.5º celsius) y que esta radiación es una gran prueba de que el postulado cosmológico de la teoría del Big Bang es correcta.

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¿Qué había antes del Big Bang?Esta es una pregunta más imposible de responder que la anterior y probablemente la más inquietante de todas las que podríamos llegar a formularnos. Bien, de forma muy vaga, podemos teorizar al respecto y creer que en el instante anterior a la explosión inicial todo se reducía a un punto de densidad infinita. Los experimentos realizados actualmente con el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) tienen el objetivo de reproducir a escala atómica lo ocurrido en esta explosión, para así poder encontrar nuevas respuestas.Con el correr de los años la teoría del Big Bang se ha convertido en un paradigma para la explicación de este misterio, y aunque no podemos probarla en laboratorio o reducirla a un experimento análogo, es la explicación que más convence a la comunidad científica en relación a este problema.

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Galaxias

Las Galaxias, son enormes sistemas formados por estrellas, astros que gravitan en torno a éstas últimas y materia interestelar; cuando decenas, centenas y hasta millares de galaxias se hallan agrupadas y tienen movimientos coordinados entre ellas, se forma un grupo o super grupo galáctico.

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Galaxias elípticas

De brillo homogéneo, presentan un aspecto circular o elíptico, no mostrando un núcleo destacado. Estas galaxias tienen tamaños muy variados; algunas son gigantescas (más grandes que las espirales) y otras (la mayor); son pequeñas, sólo algo mayores que los cúmulos globulares de la Vía Láctea.

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Galaxias Espirales

Las galaxias espirales tienen aspecto variado: un núcleo brillante con dos brazos a su alrededor.Todas las espirales rotan lentamente alrededor de un eje que pasa por su núcleo, de tal manera que los brazos van quedando rezagados durante la rotación.Nuestra galaxia es de ese tipo, siendo la banda de la Vía Láctea (visible desde la Tierra) una indicación clara de su espesor.

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Galaxias Barradas:

Similares a las espirales pero diferenciadas por la presencia de una barra estelar luminosa que cruza el núcleo y de cuyos extremos, nacen dos brazos espirales. Todas las galaxias espirales (normales y barradas) tienen los siguientes objetos en común: cúmulos estelares, estrellas brillantes, nebulosas (gas) y materia oscura (polvo).

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Galaxias Irregulares

Finalmente, existe un grupo poco numeroso de irregulares, compuesto por galaxias de formas no definidas; como ejemplos pueden mencionarse a las dos Nubes de Magallanes. En las galaxias irregulares se detecta la presencia de nebulosas gaseosas y nubes oscuras de polvo.

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La Vía Láctea

Nuestro sistema solar se encuentra en el brazo de una galaxia espiral llamada Vía Láctea a una distancia de 30.000 años luz de su centro. La Vía Láctea está formada principalmente por 100.000 millones de estrellas, agrupadas en un disco que da vueltas a una velocidad de 1 revolución cada 300 millones de años. Las distancias entre las estrellas son enormes. Por ejemplo la distancia a la estrella más cercana al Sol (Próxima Centauri) es de 4,3 años-luz.

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El espacio entre las estrellas no es totalmente vacío, existe una gran cantidad de polvo interestelar y gas de hidrógeno en nubes y nebulosas. Además existe evidencia sobre la existencia de materia oscura. En torno al centro de la Vía Láctea se encuentran del orden de 300 agrupaciones de estrellas cada una de ellas compuesta por 100 mil a 1 millón de estrellas. Estas agrupaciones se llaman cúmulos globulares.

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El Sistema Solar

Es el conjunto de cuerpos celestes que gravitan en torno a un centro de gravedad común determinado por las masas y distancias de sus componentes, pero principalmente por la gran masa del sol, como astro central.

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Origen del sistema solar

Alrededor de 1944, el astrónomo alemán Weiszâcker y el estadounidense Kuiper introdujeron nuevos conceptos y Fred Whipple propuso una hipótesis nebular, cuya versión fue ajustada por el físico C. Urey, la cual se resume de la siguiente manera: “La explosión supernova de una estrella dio lugar a la formación de una nube de gases muy diversos y compuesta mayormente de hidrogeno y helio, con cantidades menores de otros elementos.

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Conforme perdía masa como efecto de la dispersión iba disminuyendo su temperatura y posteriormente a atracción gravitacional ocasionó la reunión de sus partículas y el incremento de su velocidad angular o giro.Con el aumento de la contracción y la velocidad de rotación la nebulosa fue adquiriendo forma esferoidal aplanada con una gran masa central (66% del total nebular). Las partículas de la periferia tomaron órbitas precisas sobre el plano ecuatorial, quedando atrás del resto de la nebulosa y al comprimirse formaron después los planetas.”

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Componentes del Sistema Solar Planetas. Son astros de masa muy inferior a la

solar de naturaleza sólida o gaseosa que se trasladan en órbitas casi circulares en torno al sol.

Satélites. Astros que giran alrededor de los planetas a semejanza de los movimientos planetarios alrededor del sol.

Asteroides: Pequeños astros sólidos de forma generalmente irregular que gravitan principalmente entre Marte y Júpiter.

Meteoritos: Astros sólidos de pocos gramos de peso hasta toneladas, que impactan con otros cuerpos del Sistema Solar.

Cometas: Astros constituidos por un núcleo de bloques y partículas es estado sólido, rodeados de una masa poco densa llamada cabellera y prolongados con una o más colas.

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El SolEl Sol es la estrella más cercana a la Tierra y el mayor elemento del Sistema Solar. Las estrellas son los únicos cuerpos del Universo que emiten luz. El Sol es también nuestra principal fuente de energía, que se manifesta, sobre todo, en forma de luz y calor.El Sol contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar. Ejerce una fuerte atracción gravitatoria sobre los planetas y los hace girar a su alrededor.El Sol se formó hace 4.650 millones de años y tiene combustible para 5.000 millones más. Después, comenzará a hacerse más y más grande, hasta convertirse en una gigante roja. Finalmente, se hundirá por su propio peso y se convertirá en una enana blanca, que puede tardar un trillón de años en enfriarse.

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Características del sol Datos básicos El Sol La TierraTamaño: radio ecuatorial 695.000 km. 6.378 km.Periodo de rotación sobre el eje de 25 a 36 días * 23,93 horasMasa comparada con la Tierra 332.830 1Temperatura media superficial 6000 º C 15 º CGravedad superficial en la fotosfera   274 m/s2 9,78 m/s2

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Estructura del solEl Sol presenta una estructura en capas esféricas o en "capas de cebolla". La frontera física y las diferencias químicas entre las distintas capas son difíciles de establecer. Sin embargo, se puede determinar una función física que es diferente para cada una de las capas. En la actualidad, la astrofísica dispone de un modelo de estructura solar que explica satisfactoriamente la mayor parte de los fenómenos observados. Según este modelo, el Sol está formado por: 1) núcleo, 2) zona radiante, 3) zona convectiva, 4) fotosfera, 5) cromosfera, 6) corona, 7) manchas solares, 8) granulación y 9) viento solar.

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Estructura del sol (cont.) Núcleo: es la zona del Sol donde se produce la

fusión nuclear debido a la alta temperatura, es decir, el generador de la energía del Sol.

Zona Radiactiva:: las partículas que transportan la energía (fotones) intentan escapar al exterior en un viaje que puede durar unos 100.000 años debido a que éstos fotones son absorbidos continuamente y reemitidos en otra dirección distinta a la que tenían.

Zona Convectiva: en ésta zona se produce el fenómeno de la convección, es decir, columnas de gas caliente ascienden hasta la superficie, se enfrían y vuelven a descender.

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Fotosfera: es una capa delgada, de unos 300 Km, que es la parte del Sol que nosotros vemos, la superfície. Desde aquí se irradia luz y calor al espacio. La temperatura es de unos 5.000°C. En la fotosfera aparecen las manchas oscuras y las fáculas que son regiones brillantes alrededor de las manchas, con una temperatura superior a la normal de la fotosfera y que están relacionadas con los campos magnéticos del Sol.

Cromosfera: sólo puede ser vista en la totalidad de un eclipse de Sol. Es de color rojizo, de densidad muy baja y de temperatura altísima, de medio millon de grados. Esta formada por gases enrarecidos y en ella existen fortísimos campos magnéticos.

Corona: capa de gran extensión, temperaturas altas y de bajísima densidad. Está formada por gases enrarecidos y gigantescos campos magnéticos que varían su forma de hora en hora. Ésta capa es impresionante vista durante la fase de totalidad de un eclipse de Sol.

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Actividad solar Manchas solares. Las manchas son el lugar de

fuertes campos magnéticos. La razón por la cual las manchas solares son frías no se entiende todavía, pero una posibilidad es que el campo magnético en las manchas no permite la convección debajo de ellas. Las manchas solares generalmente crecen y duran desde varios días hasta varios meses. Las observaciones de las manchas solares reveló primero que el Sol rota en un período de 27 días (visto desde la Tierra). El número de manchas solares en el Sol no es constante, y cambia en un período de 11 años conocido como el ciclo solar. La actividad solar está directamente relacionada con este ciclo.

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Protuberancias solares. Son enormes chorros de gas caliente expulsados desde la superficie del Sol, que se extienden a muchos miles de kilómetros. Las mayores llamaradas pueden durar varios meses. El campo magnético del Sol desvía algunas protuberancias que forman así un gigantesco arco. Se producen en la cromosfera que está a unos 100.000 grados de temperatura.

Viento solar. El viento solar es un flujo de partículas cargadas, principalmente protones y electrones, que escapan de la atmósfera externa del sol a altas velocidades y penetran en el Sistema Solar. La velocidad del viento solar es de cerca de 400 kilómetros por segundo en las cercanías de la órbita de la Tierra. El punto donde el viento solar se encuentra que proviene de otras estrellas se llama heliopausa, y es el límite teórico del Sistema Solar. Se encuentra a unas 100 UA del Sol. El espacio dentro del límite de la heliopausa, conteniendo al Sol y al sistema solar, se denomina heliósfera.

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Los planetasSe considera planeta al cuerpo celestial que está en órbita alrededor de un sol, tiene masa suficiente para que su propia gravedad se imponga a las fuerzas de un cuerpo rígido de manera que adquiere una forma redonda esférica y despeje de otros cuerpos celestiales la órbita por la cual transita.Básicamente los planetas se clasifican en dos tipos: Los rocosos (Mercurio, Venus, Marte y la Tierra) y los gigantes gaseosos o jovianos (están formado casi en su totalidad en gases como el Hidrógeno y el Helio) Los gigantes gaseosos son: Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno. Los Planetas Jovianos (relativos a Júpiter) son gigantescos comparados con la Tierra y tienen naturaleza gaseosa como la de Júpiter (de ahí ese nombre). Se componen, principalmente, de hidrógeno, hielo y helio.

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Comparación entre planetas

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Mercurio

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Venus

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Marte

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Júpiter

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Saturno

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Urano

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Neptuno

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Plutón

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Planetas enanos1. Tiene una órbita alrededor del sol.2. Tiene suficiente masa para tener forma esférica.3. No es un satélite de un planeta.4. No ha logrado limpiar los espacios vecinos a su órbita, atrayendo o

expulsando otros cuerpos celestes en su camino.

Como se podrá advertir la única diferencia entre planeta y planeta enano es la cuarta categoría, a saber, si el cuerpo celeste ha logrado limpiar su órbita, atrayendo o expulsando otros cuerpos celestes en su camino.Los planetas enanos son los siguientes: PlutónErisMakemakeHaumeaCeres (anteriormente asteroide ubicado entre Marte y Júpiter.

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Cuerpos menores del sistema solarSon objetos de gran tamaño pero que no cumplen con todos los requisitos para ser considerados planetas enanos, por lo general no tienen forma esférica.No deben ser, ni planetas enanos, ni satélites naturales, ni planeta. Alguno de ellos pueden ser considerados en el futuro como planetas enanos, pero un la Unión Astronómica no se pone de acuerdo. Sedna Quaoar Orcus Varuna Ixión (55636) 2002 TX300 2002 AW 197 Pallas Hygiea

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AsteroidesLos asteroides son objetos rocosos y habitualmente metálicos que orbitan alrededor del Sol pero que son demasiado pequeños para ser considerados como planetas o planetas enanos. Se conocían anteriormente como "planetas menores", y giran en órbitas elípticas, sobre todo entre las órbitas de Marte y Júpiter. El tamaño de los asteroides varía desde el de Ceres (que actualmente es un planeta enano), que tiene un diámetro de unos 1000 kilómetros, hasta el tamaño de un guijarro. Dieciséis asteroides tienen un diámetro igual o superior a 240 kilómetros. Se han encontrando desde el interior de la órbita de la Tierra hasta más allá de la órbita de Saturno. La mayoría, sin embargo, están contenidos dentro del cinturón principal que existe entre las órbitas de Marte y Júpiter, llamado "Cinturón de asteroides.

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CometasLos cometas son cuerpos celestes de formas irregulares, frágiles y pequeños, compuestos por una mezcla de granos no volátiles y gases congelados (tienen un aspecto nebuloso). Tienen órbitas muy elípticas que los lleva muy cerca del Sol y los devuelve al espacio profundo, frecuentemente más allá de la órbita de Plutón. Se caracterizan por una cola larga y luminosa, aunque esto sólo se produce cuando el cometa se encuentra en las cercanías del Sol.