Pres ElSistemaSolar

Slide 1

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL

TALLER INTRODUCTORIO A LOS SISTEMAS SATELITALES

NUESTRO PATIO COSMICO

SERGIO VIALS PADILLAJORGE GOMEZ VILLARREALBENJAMIN VARELA ORIHUELAMANUEL ROSALES GONZALEZARTURO SOLIS SANTOMEJORGE HERNANDEZ G.MA. DE LOS ANGELES RIVAS LOPEZMXICO, D.F. AGOSTO 2013.

1La zona del espacio que contiene a nuestra estrella, el sol, los ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Jpiter, Saturno, Urano, Neptuno, las lunas que orbitan alrededor de algunos de ellos, cometas y Asteroides, es llamada:

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL

2SISTEMA SOLAR2Todos los movimientos de los cuerpos del sistema solar, y del universo en general, estn sujetos a las leyes de la gravitacin.Todas las estrellas, tambin el sol, se diferencian esencialmente de los planetas por su masa, mucho mayor que la de estos, y por la produccin de grandes cantidades de energa, procedente de reacciones nucleares internas.El tamao de las estrellas puede oscilar entre amplios lmites; algunas son mucho ms pequeas que el sol, mientras que el dimetro de ciertas estrellas gigantes es superior a la rbita de Marte. No obstante, la masa de las estrellas est siempre comprendida entre 1029kg y 1033kg.Todo cuerpo estelar cuya masa sea inferior a 1029kg tendr una temperatura interna insuficiente para producir una reaccin nuclear.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL3Los planetas son cuerpos auto gravitantes que no producen luz y cuya superficie relativamente fra se limita a reflejar la luz de las estrellas.Suelen dividirse en dos grupos como sigue:En funcin de sus propiedades fsicas y qumicas; planetas terrestres o telricos (Mercurio, Venus, Tierra, Marte); planetas gigantes o Jovianos (Jpiter, Saturno, Urano y Neptuno).La composicin de los primeros est dominada por elementos de peso atmico alto (O, Si, Fe, Ni, etc.), mientras que la correspondiente a los segundos, est dominada por elementos como (H, He, CH4, NH3). As mismo es comn atender a la clasificacin planetaria del Sistema Solar en trminos de la cercana o lejana de su rbita al Sol vistos desde la tierra, como se indica:Planetas interiores (Mercurio y Venus)Planetas Superiores (Marte, Jpiter, Saturno, Urano y Neptuno)

Entre Marte y Jpiter se encuentra el anillo de asteroides o planetas menores con un dimetro que oscila entre unos pocos kilmetros y casi 1000 km (con una media inferior a 50 km).


4 Las diferencias fundamentales entre los planetas terrestres o rocosos y los planetas gigantes o jovianos estn relacionadas con la formacin y evolucin del Sistema Solar. Actualmente, se acepta generalmente que el Sol y los planetas se formaron al mismo tiempo, partiendo de una nube de gas y polvo interestelares que tom la forma de un disco en rpida rotacin y que qued descompuesto en varios pedazos. La parte central del disco, donde se encontraba concentrada la masa, dio origen al Sol, y los trozos desprendidos formaron el resto de los cuerpos del Sistema Solar. Todo esto se produjo, seguramente, hace unos 4600 millones de aos.


5Los planetas y el plano de la eclpticaTodos los planetas, sus satlites y los asteroides, orbitan el sol aproximadamente en el mismo plano, llamado plano de la eclptica.La definicin formal de la eclptica es el plano en el que la Tierra orbita en torno al Sol. Se llama eclptica porque los cruces de la Luna por dicho plano determinan los eclipses.Las orbitas de los planetas son aproximadamente circulares.La nica excepcin es el planeta enano Plutn que tiene una orbita mas elptica y de una inclinacin apreciable (17 grados).Los planetas rotan con un eje casi perpendicular al de la eclptica en el sentido contrario de las agujas del reloj.Las nicas excepciones son: Urano que rota de lado y Venus cuya rotacin es en el sentido de las agujas de un reloj. Se presupone que ambos casos se deben a grandes colisiones en el pasado remoto.


6Los planetas y el plano de la eclptica

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL7La oblicuidad de los planetas

Nota: Al ser una figura antigua, Plutn aun esta incluido como planeta (ver mas adelante).

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL8Unidades de distanciaUnidad Astronmica (AU): 1 AU = Distancia media Tierra-Sol = aprox. 149.600.000 km1 segundo luz= distancia recorrida por la luz en 1s = aprox. 299.800 km1 ao luz = aprox. 9.461.000.000.000 km = aprox. 63.000 AULa estrella mas cercana (Prxima Centauri) se encuentra a 4.2 aos-luz (se tardara 76.000 aos en llegar con nuestros cohetes mas potentes).Otra unidad: parsec = 3.261630751 aos-luz.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL9Temperaturas en el sistema solar

En general la temperatura de los planetas es inversamente proporcional a la distancia al Sol.La nica excepcin es Venus, cuya densa atmosfera de CO2 eleva mucho su temperatura por efecto invernadero.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL10Nomenclatura y eventos celestesMercurio y Venus se denominan Planetas Inferiores porque sus orbitas estn mas cercanas al Sol que la Tierra. Por tanto siempre aparecen cerca del sol, al amanecer o al atardecer.Marte, Jpiter, Saturno, Urano, Neptuno se denominan Planetas Superiores. Puesto que sus orbitas son mas lejanas del Sol que la de la Tierra, vistos desde la Tierra experimentan fases (nueva, llena, cuarto creciente, cuarto menguante...) segn su posicin relativa respecto al Sol.

Eventos celestes (vistos desde la Tierra):

Cuando dos cuerpos parecen alinearse en el cielo, se dice que se produce una conjuncin.Una conjuncin con el Sol puede ser inferior (si un planeta se alinea entre el Sol y la Tierra), tambin llamada transito, o superior (si el Sol se alinea entre la Tierra y un planeta), tambin llamado ocultacin.Si la Tierra se alinea entre un planeta y el sol, se produce una oposicin.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL11Nomenclatura y eventos celestes

Cuando un objeto celeste se encuentra en oposicin es el mejor momento para observarlo (fase llena).Los eventos celestes son significativos para los vehculos espaciales (oportunidades cientficas, problemas de comunicacin y de potencia...).

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL12Planetas terrestres

Planetas de tipo terrestres (rocosos):Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.De ellos, solo la Tierra posee campomagntico significativo y cinturones deradiacin.Todos son observables a simple vista,por lo que su existencia es conocidadesde la Antigedad.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL13Mercurio

No posee atmosfera significativa, y la tenuemente existente esta compuesta por helio producto del viento solar.Es el planeta mas pequeo.Existen grandes diferencias detemperatura entre el da y la noche(90-700 K).Posibilidad de hielo (en el fondo de crteres cerca de los polos).Solo observable en el crepsculo o amanecer.Tiene un dbil campo magntico (1% del terrestre).

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL14Venus

Posee una densa atmosfera de CO2que impide ver la superficie y con una magnitud 90 veces la de la tierra.Rota de forma retrograda (se cree que fue el resultado de un impacto en pocas remotas).Es el objeto mas brillante en el cielotras el Sol y la Luna; se puede observar poco antes del amanecer y poco despus del anochecer.La sonda Magallanes permiti crear unmapa de su superficie.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL15Marte

Atmosfera tenue de CO2, equivalente a la de la tierra a 30km de altura.Contiene hielo en los polos y probablemente bajo su superficie.Evidencia de canales de agua en su pasado remoto.Posee dos lunas, Deimos y Fobos.Ha sido el mas explorado tras la Tierra y la Luna.La NASA planea una misin tripulada (2020).

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL16Planetas Jovianos

Planetas de tipo jovianos: Jpiter,Saturno, Urano y Neptuno.Jovianos = tipo Jpiter, es decir,gigantes gaseosos (hidrogeno, helio, metano y amoniaco) con posiblemente un ncleo solido.Todos poseen campos magnticossignicativos, anillos y multitud desatlites.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL17Jpiter

Tan masivo como el resto de planetascombinados.Muy fuerte campo magntico.Cinturones de intensa radiacin.Algunas lunas: Io (volcnico), Europa(cubierto de hielo), Ganimedes, Calisto.Frecuentemente visitado en misionesque realizan maniobras asistidas por gravedad (sobrevuelos).

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL18Saturno

Planeta mas lejano visible al ojodesnudo.Sistema complejo de anillos(interesante para la investigacin endinmica orbital).Los anillos se extienden de 6 630 kmhasta 120 700 km sobre el ecuador deSaturno, con 20 metros de grosor. Sucomposicin es 93% hielo y 7%carbono.Lunas muy interesantes (Titn-masgrande que la Luna y con atmosferapropia, Japeto-helado...)

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL19Urano

Descubierto en 1781 por Sir WilliamHerschel, que lo nombro GeorgiumSidus en honor del rey Jorge III deInglaterra.Solo visitado por la Voyager 2.Compuesto de roca e hielo bajo lacapa de gases.Su interior se compone de roca e hielo.Su eje de rotacin esta inclinado 97.77grados respecto a la eclptica.Su ao dura 84 aos terrestres;cada polo recibe 42 aos de daEterno y 42 aos de noche eterna.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL20Neptuno

Fue descubierto el 23/9/1846,mediante prediccin matemtica,simultneamente por el francs LeVerrier y el britnico Adams.La base de su descubrimiento fue laperturbacin gravitatoria que ejercesobre Urano.Solo visitado por la Voyager 2.Como Urano, esta compuesto de rocae hielo bajo la capa de gases.Tiene los vientos mas fuertes delsistema solar (hasta 2100 km/h).

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL21La definicin de planetaTexto de la Unin Astronmica Internacional:

La UAI [...] resuelve que los planetas y otros cuerpos del Sistema Solar sedefinan en tres categoras distintas de la siguiente manera:

Un planeta es un cuerpo celeste que; (a) esta en orbita alrededor del Sol, (b) tiene suficiente masa para que su propia gravedad supere las fuerzas de cuerpo rgido de manera que adquiera un equilibrio hidrosttico (forma prcticamente redonda), (c) ha limpiado la vecindad de su orbita2. Un planeta enano es un cuerpo celeste que; (a) esta en orbita alrededor del Sol, (b) tiene suficiente masa para que su propia gravedad supere las fuerzas de cuerpo rgido de manera que adquiera un equilibrio hidrosttico (forma casi redonda) , (c) no ha limpiado la vecindad de su orbita y (d) no es un satlite.Todos los otros objetos que orbitan al Sol se deben denominar colectivamente Cuerpos Pequeos del Sistema Solar

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL22El planeta enano Plutn

Fue descubierto en 1930 y considerado como el noveno planeta hasta 2006.Es muy excntrico (0.25) por lo que en ocasiones esta mas cerca que Neptuno del Sol.Su orbita esta muy inclinada respectoa la eclptica (17).Posee dos lunas, una de ellas, Caronte,tiene la mitad de radio que Plutn,por lo que a veces se habla del sistemaPlutn-Caronte.Sera visitado por la misin NewHorizons en 2015.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL23Otros planetas enanos

Ceres: el objeto mas masivo del cinturn de asteroides.La misin Dawn lo visitara en2015.Podra tener una atmosferatenue y agua.Comparacin Tierra/Luna/Ceres:

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEris (identificado en 2005) es un 27% mas masivo que Plutn.Al principio fue considerado el decimo Planeta, y motiv el debate de la UAISu periodo es 557 aos, su excentricidad 0.44, su inclinacin 44.1 y tiene 67.7 UA de distancia media al Sol.24Principales lunas del Sistema Solar

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL25Otros cuerpos pequeos del Sistema Solar

Cinturn principal de asteroides:Entre Marte y Jpiter, pocoexplorado.Multitud de objetos, desdeCeres (1000 km de diametro)hasta pequeas piedras.Algunos son Fe y Ni puros.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALCometas:Objetos formados de roca, polvo, hielo.Orbitas altamente elpticas (casiparablicas), provienen de la nube deOort o el cinturn de Kuiper donde susorbitas son perturbadas y capturadas por el Sistema Solar.26Otros cuerpos pequeos del Sistema Solar

Meteoroides: son pequeas partculassolidas orbitando el sol.La trayectoria visible de un Meteoroide alpenetrar la atmosfera de la Tierra sedenomina meteoros (coloquialmente,estrella fugaz). Tpicamente se volatilizan.Si alguna fraccin sobrevive y cae en lasuperficie se denomina meteorito.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa nube de Oort

27El Sol28

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEl Sol en nmeros29

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEstructura Solar30

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEstructura SolarNcleo: radio de unos 150,000 km, tiene casi el 40% de la masa solar, y una temperatura de unos 15 millones de K. Es el horno solarZona Radiactiva: Tiene un grosor de unos 300,000 km, temperatura de 4 millones de K, y es la regin de absorcin y reemisin de luz.Regin Convectiva: Grosor de 250,000 millones de km, la temperatura es de unos 600,000 K. Zona de profundas corrientes convectivas que mezclan el material solar.Fotsfera: Es la parte visible del sol (superficie solar), con un grosor de apenas 400 km, y una temperatura de unos 6000 K.Cromsfera: Capa de plasma de unos 10,000 km. (parte baja de la atmsfera solar), donde se producen diferentes fenmenos solares.Corona: Se extiende ms all de la cromsfera, en forma de viento solar (alta atmsfera solar)

31

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa radiacin solar32

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALFenmenos SolaresGranulacin y sper-granulacin: Es la parte visible de las corrientes convectivas, formando "grnulos" de entre 300 y 1000 km, con diferencias de temperatura de entre 100 y 300 K.Fculas: Fenmenos de la alta fotsfera y cromsfera, asociados a las manchas. Son masas de gas ms caliente que el entorno, y mas brillante que surgen en las manchas.Fulguraciones: o llamas solares, son eyecciones de plasma de corta duracin de hasta 3,000 o 4,000 km hacia la corona.Manchas: Aparecen en un periodo de 11 aos, son fenmenos fotosfricos, zonas mas oscuras por ser menos calientes (temperatura del orden de 4,000 K). Surgen probablemente por variaciones en el campo magntico solar y poseen intensos campos magnticos.Flculos: Fenmenos de la baja cromsfera, son regiones pequeas donde el gas tiene mayor temperatura que el circundante, tal vez a causa de variaciones del campo magntico.Espculas: Chorros de gas de poca duracin con un grosor medio de 800 km que se mueven hacia el exterior del sol y alcanzan un altura de unos 6,000 km, y superan la cromsferaProtuberancias: Fenmenos solares mas espectaculares, son eyecciones de material coronal muy grandes (300,000 km de longitud) del orden de 1013 a 1015 km. Hay protuberancias activas, quiescentes, eruptivas, de las manchas, de tornado y de chorro.

33

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL34

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEl viento (campo magntico) solarViento solar: Es un conjunto de partculas solares que viajan mas all del sol a lo largo de las lneas de campo magntico. El sol pierde 107 toneladas de materia diarias.

35

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEl origen de la radiacin solarEl sol es un gran horno donde se "quema" combustible (hidrgeno y helio principalmente), liberando enormes cantidades de energa y generando los elementos ms pesados de la tabla peridica, a travs de reacciones nucleares en cadena (de fusin).

36

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALMECANICA CELESTE37

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALMecnica CelesteDurante siglos el hombre crey que los cuerpos celestes transitaban en orbitas perfectamente circulares.Kepler, estudiando los datos observacionales de Tycho Brahe acerca de marte, se percat de anomalas en las orbitas circulares. Despus de un anlisis que le llev aproximadamente 5 aos lleg al establecimiento de las leyes del movimiento planetario.


38Leyes de Kepler

Los planetas giran en orbitas elpticas, con el sol ocupando uno de sus focos.

Los planetas barren reas iguales en tiempos iguales.

La relacin sesquialterna: Los planetas recorren su rbita con un periodo cuyo cubo es proporcional al cuadrado distancia al sol.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL39SIR ISAAC NEWTON Newton sent las bases del estudio de la dinmica. A travs de ella, entre otras cosas y postulando la ley de la gravitacin universal, pudo dar cuenta del movimiento planetario apelando a sus causas. De esta manera, fue el primero en reproducir de primeros principios las leyes planetarias de Kepler.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL40LEY DE GRAVITACION DE NEWTONLa fuerza ejercida entre 2 cuerpos de masas m1 y m2 separadas una distancia r, es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros de gravedad.41Fa=Km1m2r2

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALALBERT EINSTEIN

42

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALGRAVITACIONLa materia modifica la geometra (curva el espacio)

La geometra del espacio dicta el movimiento de la materia43

Esto es Gravitacin Einsteniana Clsica

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALNo existe un marco de referencia inercial global en el universoEl universo es localmente plano (vale la relatividad espacial)Las leyes de la fsica son las mismas en presencia o ausencia de campos gravitacionales

44

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL EL COSMOS45


El CosmosHoy sabemos que el universo visible tiene una extensin (radio) de unos 3000 MPc 9.7848 miles de millones de aos-luz.Igualmente se conoce que el universo est compuesto por:3 a 4% de materia ordinaria.21% de materia oscura70% de energa oscura.47

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa materia ordinariaLa materia ordinaria se distribuye en el universo, a grandes escalas (100MPc 3.261630751 miles de millones de aos luz).A escalas menores, la materia se agrupa en sper-clsteres (grupos), que poseen miles de millones de galaxias.48

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa Materia OscuraNo se sabe de que esta formada la materia oscura an cuando se siente y conocemos que representa aproximadamente el 90% del universo. En la actualidad se propone que dicha materia pudiera ser de 2 tipos:BarionesNo Bariones

49

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLos bariones son materia comn y corriente, los protones y electrones (cuerpos poco luminosos como estrellas enanas cafs y hoyos negros).Los no bariones (partculas como las que se producen en aceleradores de altas energas o cuya existencia ha sido predicha tericamente; neutrinos, fotinos, monopolos y axiones).50

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLas GalaxiasUna galaxia es un sistema (con gran masa) que se mantiene unido debido a la gravedad. Consiste de un gran cmulo de estrellas, remanentes estelares, medio interestelar de gas y polvo, tenindose una clasificacin determinada para ellas.

51


Clasificacin de las GalaxiasExisten 3 tipos de galaxias en el universo:

Galaxia IrregularGalaxia Elptica Galaxia Espiral52

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALGalaxia IrregularEsta galaxia usualmente es un grupo dbil de estrellas mucho mas pequeo que la via lctea.La galaxia irregular mas cercana es la gran nube de Magallanes, que es una compaera de la via lctea.53


Galaxia ElpticaLa galaxia mas grande que puede verse desde la Tierra es normalmente una galaxia elptica.Podran formarse a partir de colisiones entre galaxias espirales.54


Galaxia EspiralUna galaxia espiral es un enorme sistema circular y aplanado de estrellas, gas y polvo.Contiene unos brazos en espiral sobresalientes y un ncleo denso.La via lctea es una galaxia espiral55


AGUJERO NEGROSi el ncleo de una estrella o galaxia tiene demasiada masa, se colapsar indefinidamente.Esto crea una gravedad tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ella.El agujero negro succiona la materia del espacio, incluyendo planetas, estrellas y escombros espaciales.

56


ESTRELLAS DE NEUTRONESDentro de los restos de una supernova se encuentra el ncleo colapsado, al que se denomina estrella de neutrones.Tiene la misma masa que el Sol, pero es mucho ms pequea.Algunas estrellas de neutrones rotan muy rpidamente y se les llama qusares.

57


SUPERNOVAUna supergigante roja eventualmente cede ante su enorme gravedad, lo que causa que se colapse y explote.Esto crea una estrella extremadamente brillante pero efmera en el cielo.Algunas nebulosas son restos de supernovas

58


SUPERGIGANTE ROJAUna estrella muy grande pierde su combustible miles de veces ms rpido que la mayora de las estrellas.Se enfra y expande para convertirse en una supergigante roja.Algunas supergigantes pueden ser 500 veces ms grandes que el Sol.

59


NEBULOSAA una enorme regin de gas y polvo se le denomina nebulosa.El gas y el polvo se colapsan bajo la fuerza de la gravedad, creando altas temperaturas y un cmulo de estrellas jvenes.

60


ESTRELLAS Una estrella convierte hidrgeno gaseoso en helio mediante un proceso de difusin nuclear.La energa emitida por la estrella se transforma en luz y calor.Este proceso normalmente contina durante millones de aos, hasta que la estrella comienza a morir.

61


GIGANTE ROJA Una estrella se enfra y se expande cuando se le va acabando el hidrgeno que utiliza como combustible, y empieza a morir.La estrella puede expandirse de 10 a 100 veces su tamao original, volvindose naranja o roja.Este proceso ocurrir en el Sol dentro de millones de aos.

62


NEBULOSA PLANETARIAUna gigante roja expulsa lentamente su capa externa hasta que una delgada coraza de gas aparece alrededor de la pequea estrella moribunda.Se forma una nebulosa planetaria. Los astrnomos antiguos crean que era un planeta.

63


ENANA BLANCA El ncleo restante de la estrella ya no produce energa y se comprime hasta ser aproximadamente del tamao de la Tierra.Una enana blanca todava est muy caliente, pero parece tenue porque es muy pequea.

64


ENANA NEGRAUna enana negra es lo ms cercano que hay a una estrella muerta.Cuando una estrella blanca va perdiendo calor, se va volviendo menos brillante y eventualmente se convierte en una esfera fra y negra.

65


ENANAS CAFS Son objetos espaciales fros, un poco ms grandes que jpiter.Se forman de la misma manera que otras estrellas, pero no eran suficientemente grandes como para brillar adecuadamente. Solo brillan muy dbilmente con el calor que qued de su formacin.

66


Via LcteaLa via lctea, es una galaxia en espiral donde se encuentra el sistema solar y por consiguiente, nuestro planeta Tierra.Se calcula que posee un dimetro de aproximadamente 1 trilln de kilmetros y que contiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas.La distancia del sol hacia el centro de la galaxia es de 27,700 aos-luz.

67


EL BIG-BANGErase una vez cuando no haba tiempo ni espacio. Todo estaba concentrado en un punto. Despus, el punto explot y le dio origen a todo. 68


El Calendario Csmico70Para comprender las etapas de vida del universo, se ha establecido un sistema relativo de explicacin sobre su formacin. Este sistema supone la compresin de los 14 miles de millones de aos del universo en un ao de nuestro calendario. Para explicar este sistema, supngase que el Big Bang (la creacin del universo) sucedi el 1 de Enero y al momento de estar explicando esto, es la media noche del 31 de Diciembre. Imaginemos que cada mes de este ao csmico especial equivale a un aproximado de mas de mil millones de aos; cada semana sern 270 millones de aos, y cada da, 38 millones de aos.


71

ENEROFEBREROMARZOABRILMAYOJUNIOJULIOAGOSTOSEPTIEMBREOCTUBRENOVIEMBREDICIEMBREEL CALENDARIO COSMICOBIG BANGSe forma Nuestra GalaxiaSe forma el Sistema SolarAparece la VidaAparece la Vida ComplejaDiciembre en nuestro ao csmicoDiciembre es el mes que se considera para representar el desarrollo de los organismos complejos. En resumen, los humanos aparecen 6 minutos antes de la media noche del 31 de diciembre. Las pirmides de Egipto se construyen en los ltimos 10 segundos del ao, y justo un segundo antes de la medianoche, Cristbal Colon se atreve a atravesar el ocano Atlntico y ahorita que estamos explicando esto es la ultima fraccin de segundo antes de medianoche, o sea, el ultimo da del ao csmico.

72

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa Observacin del Cielo73

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALRadiotelescopio de Arecibo74

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALTelescopio Espacial Hubble

75

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALSatlite de Astronoma Infrarroja(IRAS)

76

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALTelescopio Ultravioleta(GALEX)

77

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALTelescopio de Reflexin(Modelo Newtoniano)

78

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALTelescopio de Refraccin(Modelo Galileano)

79

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEspectrgrafo

80

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALPrincipio de Operacin del Espectrgrafo

81

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa Luz de la EstrellasAunque las estrellas se hallan muy lejos, sabemos mucho sobre ellas. Se conoce su temperatura, su composicin, la velocidad a la que viajan. Esta informacin (y mas) se extraen de los dbiles rayos de luz que nos llegan a travs del espacio. Esto se consigue al hacer pasar la luz por un espectroscopio.82

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEspectro de dos tipos diferentes de estrellas83

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALDiagrama H-R84

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL Fuerzas fundamentales de la naturaleza85

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALHoy en da sabemos que la naturaleza est regida por cuatro fuerzas fundamentales.Una manera de clasificarlas es mediante su rango o alcance (la distancia a la que se siente su efecto). De mayor a menor, son:GravitacinElectromagnetismoFuerza dbilFuerza fuerte

86

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALFuerza gravitacional: En sus versiones Newtoniana o Einsteniana, tiene un alcance infinito, y se siente a distancias csmicas. Acta sobre cualquier cuerpo con masa.Fuerza electromagntica: Acta sobre cualquier cuerpo con carga elctrica, y posee dos manifestaciones, campo elctrico y magntico. Su alcance es infinito, aunque decae mas pronto que la gravedad. Sus efectos permean todo el universo en forma de partculas y radiacin.

87

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALFuerza dbil: Es una fuerza de corto alcance, rige a tamaos del ncleo atmico. Es la responsable de ciertos fenmenos nucleares como el decaimiento beta.Fuerza fuerte: Es la responsable de la formacin de protones y neutrones. Es de alcance subnuclear y nuclear, y tambin es la que mantiene al ncleo atmico cohesionado.Actualmente, se considera a la fuerza dbil y a la electromagntica como dos manifestaciones de la misma fuerza, la fuerza electro dbil.

88

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIAL RADIACION89

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEl origen de la radiacinToda la radiacin ocurre en las intimidades de los tomos.Cuando los electrones cambian de rbita en el tomo, se libera radiacin (luz) correspondiente a la diferencia de energa entre rbitas

90

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALDentro de las radiaciones emitidas con transiciones atmicas (fotones), estn:Rayos X.Infrarrojos.Luz visible.Ultravioletas. Microondas.Rayos csmicos: Se les denomina colectivamente a la cascada de partculas y radiacin provenientes del universo.

91


Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLas radiaciones ms energticas provienen de transiciones similares dentro de los ncleos atmicos (la parte ms energtica del espectro, i.e. rayos gamma).Otro tipo de radiacin comn en el espacio son partculas alfa y beta.La partcula alfa, es un ncleo de Helio que se libera en un proceso denominado decaimiento alfa, en ncleos pesados (radiactivos).La partcula beta es un electrn (positivo y negativo), usualmente emitido por un tomo inestable.

93

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALNuestra Casa94



La Litsfera96

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEs la parte mas extensa y desconocida de la tierra: masas rocosas en estado solido y fluido, situadas a profundidades de mas de 6000 km (hasta el centro del planeta).97

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa HidrsferaUna pelcula de agua, de solo 9 o 10 milsimas como mximo del dimetro terrestre, envuelve la litosfera. 98


Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa BiosferaEs una esfera que apenas alcanza los 20 Km de grosor. Es el espacio destinado a la vida. Se situa entre el cielo y el mar, entre la tierra y el aire100


Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa AtmsferaEs la atmsfera, un ocano de gas en continuo movimiento que protege la tierra de las radiaciones. Auroras Boreales y rayos, nubes densas y grises, estrellas de hielo, vientos de mas de 300 Km/h y zonas de calma perenne, conforman su manifestacin cotidiana.102


103

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEstructura de la Atmsfera La atmosfera no es como un cuerpo solido en el que las molculas se distribuyen uniformemente, sino que el 90% del gas atmosfrico se halla concentrado en la parte mas cercana al suelo. Por ello la densidad atmosfrica es mxima a nivel del suelo y disminuye al alejarnos de la superficie. Sucede lo mismo con la presin y la concentracin del vapor de agua que desaparece por completo a los 45 km. En cambio, las variaciones de temperatura se deben a la fuente trmica de mayor influencia: en las capas mas cercanas al nivel del suelo, el aumento de temperatura se debe a la radiacin terrestre, mientras que en las capas mas exteriores domina la radiacin solar. En las zonas intermedias hay frio. Segn los valores asumidos por estas variables, la atmosfera se subdivide en esferas mas homogneas: homosfera: (del griego homos igual) hasta 100 km de altura, con composicin similar a la del suelo.Heterosfera: (del griego heteros distinto), el aire por encima de los 100 km, con composiciones diversas.

Otras subdivisiones describen mejor las variaciones:

Troposfera: hasta 7 km en los polos y 18 km en el ecuador. Aqu se producen todos los fenmenos meteorolgicos.Estratosfera: de 7-18 km a 30-60 km de altura.Mesosfera: de 30-60 km a 80-100 km Termosfera: de 80-100 km en adelante.Las esferas se hallan separadas por tres superficies de discontinuidad (o pausas), indicadas por una brusca variacin de los parmetros: tropopausa, estratopausa y mesopausa. Hay otras esferas que se aaden las principales:Ionosfera: parte de la mesosfera y la termosfera. Los iones y electrones se estratifican de forma diversa y reflejan las ondas magnticas.Magnetosfera: las partculas con carga quedan atrapadas en las lneas de fuerza del campo magntico terrestre (cinturones de Van Allen) y originan las auroras boreales.Exosfera: a mas de 1,000 km, se halla fuera del alcance de la gravedad y esta compuesta por plasma.104


Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALEl campo magntico terrestre106


La Tierra posee un intenso campo magntico, se cree que debido a la rotacin del ncleo terrestre. Los polos magnticos no coinciden con los polos geogrficos.Dicho campo magntico interacciona con las partculas cargadas (plasma) procedentes del Sol (viento solar) de acuerdo a las leyes de la magneto hidrodinmica.El resultado final es que las partculas quedan atrapadas en unos volmenes toroidales, llamados cinturones de Van Allen.Los cinturones de Van Allen107



Los cinturones son muy importantes, ya que son zonas de intensa radiacin. Cualquier vehculo que los atraviese puede verse afectado.

Localizacin espacial:

Existe un cinturn interno, entre unos 1000 a 6500 km de altitud, y un cinturn externo, entre 10000 y 65000 km (mxima intensidad por debajo de 19000 km).La zona de mxima intensidad es en torno al plano del Ecuador. Las fronteras de los cinturones son difusas y variables. Una regin del cinturn interior, conocida como la anmala del Atlntico Sur (SAA) se extiende a orbitas bajas y es peligrosa.

La orbita de la Tierra108


La orbita de la Tierra es elptica con unacierta excentricidad (0.0167), por lo que elpunto de mxima distancia del Sol (afelio) yde mnima distancia (perihelio) no coinciden.El afelio se produce en el verano del hemisferio norte.Ello tambin provoca que la velocidad de traslacin de la Tierra no sea uniforme. La velocidad es mxima en el perihelio y mnima en el afelio (la diferencia es pequea). Adems, el eje de rotacin esta inclinadorespecto a la eclptica 23;45. Estos efectos causan la diferente duracin del da segn la latitud y da del ao.Las estaciones109


La inclinacin del eje de rotacin respecto a la eclptica provoca las estaciones.Los rayos de Sol llegan mas perpendiculares segn la orientacin del eje, que cambia con periodo 1 ao.Solsticios y equinoccios110


Los solsticios y equinoccios son instantes de tiempo que marcan aproximadamente el principio y fin de las estaciones.Los equinoccios vienen definidos porque el Sol esta en la interseccin entre el Ecuador y la Eclptica.Los solsticios se detienen porque el Sol se encuentra lo mas separado posible de dicha lnea de interseccin.Se producen en una fecha y hora que cambia con el ao.

Observacin: las estaciones estn cambiadas en el hemisferio sur. P.ej. el solsticio de verano se produce en invierno del hemisferio sur.Crculos notables111


Se definen las siguientes lneas imaginarias:

Trpico de Cncer: el paralelo de mximalatitud donde el Sol puede cruzar el cenit (esdecir, la vertical) al medioda.Trpico de Capricornio: el paralelo demnima latitud donde el Sol puede cruzar elcenit al medioda.Crculo Polar rtico: el paralelo de menorlatitud en el hemisferio Norte donde el Solpuede permanecer 24 horas consecutivasencima o debajo del horizonte.Crculo Polar Antrtico: el paralelo de mayorlatitud en el hemisferio Sur donde el Solpuede permanecer 24 horas consecutivasencima o debajo del horizonte.Zonas de la Tierra112


Los trpicos y crculos polares permiten dividir la Tierra en reas: intertropicales, templadas y glaciales.Dichas reas dieren enormemente en clima e iluminacin de las otras reas.El zodiaco113


Si se traza una echa imaginaria desde la Tierra en direccin al Sol y se prolonga hacia lasestrellas, la punta de la echa se encontrara en una determinada constelacin.Los astrlogos se basan en este concepto para determinar el horscopo.Se esperara que la misma fecha de cada ao, la constelacin a la que fuera la fecha fueseexactamente la misma; no obstante esto no es cierto.La precesin del eje de la Tierra114


Debido al mismo efecto por el que eje de giro de una peonza rota en torno a la vertical (precesin), el eje de rotacin de la Tierra tiene una posicin variable respecto a la eclptica y las estrellas.La variacin es enormemente pequea,del orden de 50" al ao y en el sentidode las agujas del reloj.Este efecto, conocido como la precesin de los equinoccios, fue descubierto por Hiparco en torno al ao 130 antes de Cristo.El nombre se debe a que el Equinoccio vernal (Primavera), un punto de referencia que se supona fijo en el espacio, se desplaza debido a este efecto.La precesin del eje de la Tierra115


El fenmeno de precesin de los equinoccios tiene un periodo de aproximadamente 26,000 aos.La precesin provoca que el eje de rotacin de la Tierra (el Norte geogrfico) cambielentamente de direccin.En nuestra era, el eje apunta aproximadamente a la estrella Polar, lo que ayudo mucho a los navegantes de tiempos antiguos.Precesin y nutacin116


El efecto de la precesin se debe a la fuerza gravitatoria solar, la inclinacin de la eclptica y la forma no perfectamente esfrica de la Tierra.La fuerza gravitatoria de la Luna tambin produce un movimiento deleje de rotacin, de menor magnitud, que se manifiesta como una nutacin, de periodo 18.6 aos. Afecta levemente la inclinacin de la eclptica.Los efectos de precesin y nutacin son muy importantes si se quiere gran precisin en clculos astronmicos y astronuticos.Una de las consecuencias de estos efectos es que el plano delEcuador no permanece completamente fijo en el espacio; porello se define un Ecuador medio.Movimiento polar117


Otro efecto importante, a tener en cuenta en las aplicaciones de alta precisin, es el desplazamiento de los polos (polar wander).Este desplazamiento, ilustrado en lagura entre 2005 y 2009, es solo deunos pocos metros (mas=milisegundosde arco).Se mide por convencin con respectoal polo norte medio de 1900, llamadoCIO (Conventional InternationalOrigin).Sus causas fundamentales son movimientos en el manto y la corteza de la Tierra y redistribucin de las masas de agua de la superficie.La Luna118


La Luna rota en torno a la Tierra con un periodo sideral (respecto a las estrellas) de 27.323 das.Gira alrededor de su eje de rotacin con ese mismo periodo. Por ello solo se ve una cara de la Luna, aunque en realidad ciertas oscilaciones (libraciones) permiten ver algo mas.Este efecto se debe a la fuerza de atraccin de la Tierra y a la forma no perfectamente esfrica de la Luna.Las fases de la Luna dependen de su posicin relativa al sol; el periodo de repeticin de las fases es el mes lunar.El mes lunar dura 29.53 das.El plano lunar y los eclipses119


Para que se produzca eclipse, es necesario que: la lnea de nodos coincida con la lnea que une la Tierra con el Sol, y que la Luna se encuentre en dicha lnea.La lnea de nodos de la Luna se define como la interseccin entre su plano orbital y el de la eclptica.120

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLa orbita de la LunaLa Luna se encuentra a una distancia media de 384.748 km dela Tierra, y tiene una excentricidad de 0.055.Su inclinacin es de 5.1 grados respecto a la eclptica.Esta sometida a fuertes perturbaciones, que hacen que su orbita no sea regular. El efecto mas importante es la precesin del plano lunar, con un periodo de 18.6 aos.La inclinacin del plano lunar respecto a la eclptica explica que no se produzca un eclipse cada mes; la precesin, que la frecuencia de eclipses no sea totalmente regular.121


Eclipses122


Eclipses lunares: siempre se producen en Luna llena.El color de la Luna cambia en los eclipses totales de Luna,debido a la refraccin.Eclipses123


Eclipses solares: siempre se producen en Luna nueva.Muy rpidos y localizados debido a que la sombra de la Luna es pequea.Las mareas124

Las mareas son generadas por las fuerzasgravitatorias de la Luna y el Sol, y el hechode que la superficie terrestre (roca y sobretodo mar) es deformable.

Las mareas muertas (pequeas) sucedencuando el efecto del Sol y la Luna se opone.

En el caso opuesto se producen las mareasvivas.

Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALLas mareas125

Las mareas se pueden ver como un procesodinmico de intercambio de momento cintico.

Dicho proceso no solo produce mareas, sinoque frena la rotacin de la Tierra y eleva laorbita lunar, aunque muy lentamente: 4 cm.por ao.

El equilibrio se producir cuando el meslunar y el da tuvieran la misma duracin.

El mismo proceso causo que el periodoorbital y rotacional de la Luna sea el mismo.

Este fenmeno se repite en otras lunas delSistema Solar.


Fomento al Desarrollo de la Empresa Industria NacionalCENTRO DE DESARROLLO AEROESPACIALAgradecemos su presencia y atencin.127


Pres ElSistemaSolar

Documents

Transcript of Pres ElSistemaSolar