Origen del universo

El universo lo es todo. Toda la materia y energía junto con el espacio y el tiempo.

Nuestro Lugar en el universo

¿QUÉ ES EL UNIVERSO?

El Universo es un inmenso vacío en el que hay millones de cuerpos visibles como galaxias, estrellas, planetas, nebulosas etc. y una cantidad desconocida de materia oscura.

De la materia total, el 10 % es visible y el 90 % es oscura.

De la materia visible el 75 % es hidrógeno, el 20 % helio y el 5 % restos de otros elementos.

CÓMO ESTÁ ORGANIZADO EL UNIVERSO

❖ La Materia no está distribuída uniformemente.

❖ Las distancias se míden en años-luz (distancia que recorre la luz en un año viajando a 300.000 Km/s)

❖ Universo— Supercúmulos— Grupo local— Vía Láctea— Sistema solar

❖ Universo: Contiene más de 100.000 millones de galaxias

❖ Un supercúmulo: Millones de galaxias

❖ Un grupo local: 30 galaxias (una de ellas la nuestra, la vía láctea)

❖ Vía láctea: 100.000 millones de estrellas

❖ Sistema solar: en uno de los brazos de la vía láctea, dominado por el sol.

EL UNIVERSO EN MOVIMIENTO

❖ NADA PERMANECE INMÓVIL

❖ Según la ley de la gravitación universal, propuesta por Newton, los cuerpos se atraen cuanto más próximos están y cuanta más masa tengan.

❖ Todas las galaxias se atraen hacia el centro de los supercúmulos.

❖ Relacionado con esto, tenemos a LOS AGUJEROS NEGROS❖ Son concentraciones de materia de altísima densidad. Tienen

un campo gravitatorio tan elevado que ni la luz puede huir.❖ Sabemos que existen por la emisión de radiación (rayos X) de la

materia antes de caer en el agujero negro.❖ El centro de la vía láctea es un agujero negro llamado Sagitario

A.❖ Cuanta más materia caiga, mayor será su masa y mayor será su

atracción.❖ El punto de no retorno de un agujero negro son 7,7 km

(distancia de seguridad).

ORIGEN DEL UNIVERSO❖ El universo se originó hace

13700 millones de años con una gran explosión: BIG BANG

❖ Las líneas del espectro que representan los elementos químicos están desplazadas.

❖ La luz que emiten las galaxias aparece con una longitud de onda más larga (roja).

❖ Si las galaxias se alejan, en el pasado estuvieron más cerca, concentradas en una pequeña zona.

Confirmación del BIG BANG

❖ En 1964, Wilson y Penzias descubrieron que desde todos los puntos del universo llegaba una radiación muy débil (radiación cósmica de fondo).

❖ Esa radiación era el “eco” del Big Bang.

❖ Son los restos de aquella gran explosión.

❖ En la imagen adjunta, los colores rojos y amarillos muestran una mayor densidad del universo.

El big bang y la historia del universo:

Eras del universo Edad

1 - Hiperinflación Fluctuaciones violentas en los niveles de energía 01 s

2 - Big Bang Materia y energía heterogéseos super calientes 1 s1 año

3 - Fondo cósmico de microondas Aparece la radiación . Llega actualmente hasta nosotros en forma de microondas a 3ºK 1 año

250 ma

4 - Universo oscuro El universo se enfría. Los átomos se hacen neutros y dejan pasar la luz. Se forman nubes de gases por gravedad

250 ma 1.000 ma

5- Renacimineto cósmico Se forman las primeras estrellas. La radiación ioniza el gas 1.000 ma

6.800 ma6 - Formación de Galaxias

Formación de galaxias con millones de estrellas. Generación de elementos pesados en el interior de las estrellas y explulsión al medio interestelas

6.800 ma12.700 ma

7 - Estructuras de gran escala Agrupaciones galácticas en telaraña 12.70013.000

(presente)

9 - Era de las estrellas Evolución estelar hacia enanan marrones, pulsars, quasars, agujeros negros 13.00090 ba

10 - Era degeneradaSe extinguen las fuentes de luz, vuelve la oscuridadSe acelera la expansión del universoSe evaporan los agujeros negros.

[~90 trillion - ?]

ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR

❖ ORIGEN DEL SOL❖ Hace 4750 millones de años una

nebulosa comenzó a contraerse, formando el sol y los planetas.

❖ PASOS:❖ 1) Explota una supernova.❖ 2) Se generan ondas.❖ 3) Las ondas se acercan a una

nebulosa.❖ 4) Estas ondas comprimen la

nebulosa.❖ 5) Los choques entre las partículas

calientan el centro de la nebulosa, a 10 millones de grados centígrados el hidrógeno se transforma en helio, este proceso emite energía, la radiación solar.

FORMACIÓN DE LOS PLANETAS❖ 1) Hace 4750 millones de

años, una nebulosa se comprime y se transforma en un disco.

❖ 2) En el centro hay más choques, degenera más calor y los elementos más ligeros migran hacia el exterior que está más frío.

❖ 3) En la zona más interna, pequeños planetesimales chocan entre si dando lugar a los planetas.

❖ 4) Con el resto del material se formaron los satélites (excepto la Luna).

Tipos de planetas del sistema solar

❖ PLANETAS INTERIORES: Mercurio, Venus, Tierra, Marte

❖ PLANETAS EXTERIORES: Jupiter, Saturno, Urano, Neptuno

❖ Se conocen más de 300 planetas en todo el universo.

Exoplanetas: la gran sorpresa❖ Son planetas que orbital en

una estrella diferente al Sol.

❖ El primero en descubrirse fue en 1995, el Pegasi b.

❖ La mayoría son planetas gigantes.

❖ En 2007 se descubrieron las primeras Supertierras.

❖ Esto nos enseña la configuración de otros sistemas solares, muy diferentes del nuestro.

Condiciones para la vida basada en carbono en los planetas

❖ 1) La distancia del planeta a la estrella, condicionará la existencia de agua líquida.

❖ 2) Existencia de una gravedad suficiente para retener una atmósfera.

❖ 3) Existencia de un núcleo metálico fundido.❖ 4) Existencia de un satélite grande que estabilice el eje de

rotación, evitando cambios climáticos bruscos.❖ 5) Tiempo de vida de la estrella central. Estrellas más pequeñas

que el sol son más estables pero menos duraderas.❖ 6) Planetas gigantes cercanos que desvíen los asteroides,

protegiendo al resto de planetas.❖ 7) Situación dentro de la galaxia: lejos del centro para evitar las

radiaciones de las supernovas.

Nuestro lugar en el universo

La Tierra como planeta

Habitamos el tercer planeta del sistema solar

Tiene unas características propias.Algunas comunes a los otros planetas y otras específicas.

En este capítulo vamos a estudiar las características de la Tierra como un cuerpo del Sistema Solar

Características principales del planeta Tierra

ÓrbitaLa Tierra gira alrededor del Sol en un plano describiendo una trayectoria curva casi circular como el resto de los planetas. En realidad todas las órbitas son elípticas.

Radio medio: 149.6 E6 KmAlejamiento máximo 152.1Km . Llamado Afelio. Ocurre el 4 de JulioAcercamiento máximo 147.1Km . Llamado Perihelio. Ocurre el 3 EneroVelocidad orbital no constante: Velocidad media 29.79 Km/sPeriodo orbital 365d 6h 9min 9.5 seg

Rotación

❖ La rotación terrestre hace que no todas las zonas del planeta sean iguales. Una de sus características más salientables es que permite definir las coordenadas geográficas para localizar una zona en la Tierra.

❖ Periodo de rotación: 23h 56m 04 s❖ Inclinación del eje de rotación: 23º 26' . Responsable de las estaciones

del año.❖ Los puntos imaginarios por los que el eje de giro corta la superficie

terrestre se llaman Polos geográficos.❖ Hay, por tanto dos polos: Polo Norte (N) y Polo sur (S)❖ La circunferencia máxima que equidista de los dos polos se denomina

Ecuador❖ Entre las circunferencias desde los polos al ecuador se denominan

Paralelos❖ Los paralelos situados a 23º23' de los polos se denominan Círculos

polares Ártico (N) y Antártico (S)❖ Los paralelos situados a 23º23' al norte y al sur del ecuador se

denominan Trópicos de Cáncer (N) y Capricornio (S)❖ Las semicírculos máximos que pasan por los dos polos se denomina

Meridianos.

❖ El ángulo que forma un paralelo con el centro de la Tierra se denomina Latitud (0º para el ecuador. 90º para los polos)

❖ El la latitud se ha de indicar el hemisferio N o S

❖ Para determinar el meridiano se ha de definir uno arbitrario que sirva como origen de coordenadas. Este es el meridiano 0 que pasa por el observatorio de Wreenwich en Inglaterra.

❖ Los ángulos que forma el eje de rotación con el meridiano 0 y un punto dado a la misma latitud se denomina Longitud

❖ Las longitudes se miden al E y W del meridiano 0.

Forma

❖ Esfera: En una primera aproximación la Tierra es una esfera bastante perfecta. Esto es debido a la atracción de la gravedad

❖ Elipsoide de revolución: Si entramos más en detalle la tierra es un elipsoide. Más ancha en el ecuador que en los polos.

❖ Radio ecuatorial : 6.378 Km. Diametro: 12.756 Km❖ Radio polar: 6.357 Km. Diametro: 12.713 Km❖ Esto hace que g crezca con la latitud❖ Geoide: Si entramos más en detalle este elipsoide no es perfecto sino

que tiene desviaciones de unos cientos de metros debido a la diferente densidad de las rocas internas de la Tierra. El océano se adapta al geoide. El geoide terrestre se utiliza como origen de las diferencias topográficas (0 m es el nivel del mar).

Masa y densidad❖ Masa terrestre: 5.89 E12

Tm❖ Está distribuida por

densidades❖ Densidad media 5.52

g/cm3: (Corteza: 3 g/cm3 — Manto: 4 g/cm3 — Núcleo: 12 g/cm3)

❖ Aceleración de la gravedad ecuatorial 9.78 m/s2

Otras características

❖ Campo magnético biporar importante, se establece un polo Norte y un polo Sur magnéticos.❖ Responsable de desviar las partículas cargadas que vienen del Sol hacia los polos causando

auroras boreales❖ Radiación solar media 330 cal/m2/s❖ Luz y calor recibido del sol.❖ Distribución muy asimétrica en hora del día, nubosidad, latitud y estación del año❖ Emisión interna 1.4 cal/m2/s❖ Responsable de la tectónica y el vulcanismo terrestre❖ Temperatura superficial media 15ºC❖ Muy variable del ecuador a los polos. Muy variable en altitud❖ Muy variable en estaciones del año sobre todo en latitudes altas

Estructura

Las capas terrestres La estructura de la Tierra está formada por una cserie de capas concéntricas de densidad creciente.

El motivo de esta estratificación por densidades es la diferencia de energía potencial de los materiales según su peso y el que el planata estuvo fundido en su periodo de formación, lo que permitió a los materiales densos introducirse.

Capas externas fluidas

❖ Atmósfera

❖ Gaseosa con cantidades variables de agua disuelta

❖ Disminuye rápidamente en densidad❖ Presión a nivel del mar 760 mm de

mercurio = 1 atmósfera❖ Casi toda la masa de la atmósfera se

encuentra en la Troposfera que alcanza entre 8 y 16 Km de altitud

❖ El contacto entre la influencia de la Tierra y el Sol se denomina Magnetopausa. Alcanza 64.000 Km y es muy variable en función de la altitud a la que nos encontremos.

❖ Hidrosfera

❖ Capa líquida. Mayoritariamente agua con algunos solutos.

❖ Densidad 1 g/cm3❖ Adaptada al geoide❖ No es una capa contínua. Se

interrumpe en los continentes emergidos (29% de la superficie terrestre)

❖ Espesor 0 - 12 Km. De media unos 4 Km

Movimientos de las capas externas

❖ Atmósfera

❖ Los cambios de temperatura dan lugar a vientos

❖ Los cambios de temperatura hacen que la atmósfera disuelva agua o la precipite

❖ Precipitaciones por: Ascenso por convección, Ascenso topográfico, Choques de frentes de masas de aire, Frentes fríos, Frentes cálidos, Enfriamiento en el lugar

❖ Corriente de convección ecuatorial, Desciende el los trópicos

❖ Mezcla de frentes en latitudes medias, Aire frío desciende de los polos

❖ Zonas humedas y secas alternantes❖ Las franjas se desplazan con las estaciones

❖ Hidrosfera

❖ Movida principalmente por la atmósfera

❖ Olas

❖ Corrientes superficiales

❖ Corrientes oceánicas profundas

❖ Mareas

Clima Los movimientos de las capas fluídas, la situación de las masas de agua y la inclinación del eje de giro condicionan los climas.

Temperatura

La latitud terrestre tiene influencia fundamental sobre la temperatura.

La inclinación del eje de giro modifica esta temperatura en verano e invierno.

La altitud disminuye la temperatura media.

La continentalidad da lugar a valores exteremos.

Precipitación

Lluvias intensas ecuatoriales por convección.

Lluvias en latitudes altas por choque de masas de aire frías y cálidas.

Capas internas❖ Corteza: delgada 10-80

Km, formada por silicatos, sólida.

❖ Manto: gruesa 2900 Km, formado por silicatos, sólida hasta los 100 km, luego plástica.

❖ Núcleo: grueso, formado por aleaciones de hierro, primera parte líquida, interior sólido, hasta 6000ºC.

Movimientos de las capas internas

El manto y el núcleo externo también sufren convección.

En el manto se generan corrientes desde el núcleo a la litosfera.

Son lentas del orden de cm/año.

Son de gran importancia pues dan lugar a los movimientos litosféricos que:- Desplazan continentes- Levantan montañas- Crean fosas oceánicas- Provocan vulcanismo- Provocan la sismicidad terrestre

Las corrientes de convección del núcleo externo generan en campo magnético de la Tierra.

Satélite La Tierra tiene un satélite muy grande para su tamaño: la Luna. Se supone formada por impacto durante las últimas etapas de formación de la Tierra.Características de la Luna: Masa 7.3 E19 Tm : 1/81 terrestre Órbita 385.000 Km Afelio 356.000 Km Perihelio 407.000 Km Rotación: 27d 7h 43m, coincide con traslación: siempre presenta la misma cara a la Tierra Gravedad ejercida sobre la Tierra: 6 m/s2, suficiente para provocar mareas de varios metros y un lento frenado de la rotación terrestre.Los periodos lunares que observamos corresponden a la parte iluminada por el sol.Los periodos lunares que observamos corresponden a la parte iluminada por el sol

Tectónica de placas

Características de la superficie terrestre

La superficie de la Tierra tiene características curiosas que desde siempre han intentado explicar los geólogos

Aquí hay algunos de ellos:

• Zonas más elevadas de la corteza corresponden generalmente a zonas de mayor grosor.• Dos tipos diferentes de corteza situados a diferentes niveles: Corteza continental y corteza oceánica• Corteza continental con rocas revueltas, a veces muy antiguas• Corteza oceánica estratificada rocas recientes• Concordancia de algunos bordes continentales• Grandes elevaciones montañosas en largas cordilleras• Fósiles marinos en altas montañas• Cadenas volcánicas alineadas• Largas fosas oceánicas• Cordilleras volcánicas submarinas• Terremotos concentrados en determinadas regiones y a profundidades determinadas

Tectónica de placasLa teoría de la Tectónica de Placas es una teoría geológica que explica gran parte de las características de la corteza terrestre.Se desarrolló por varios investigadores a mitad del siglo XX, por tanto es la última de las grandes teorías científicas unificadoras (Evolución, Relatividad, Cuántica ..)

A continuación se hace un resumen de sus principales postulados• El exterior rocoso de la tierra es mayoritariamente sólido y rígido: la Litosfera.Existe litosfera continental y litosfera oceánica. Comprende toda la corteza y la primera parte del manto. Hasta unos 100-150 Km de profundidad.• La parte inferior del manto es fluida y más densa que la litosfera.• La Tierra es más caliente en el interior que en la superficie. Debido al Calor remanente de formación y a procesos radioactivos• La diferencia de temperatura produce corrientes de convección en la astenosfera y puede que en todo el manto.

• Las corrientes convectivas mueven la litosfera en placas rígidas llamadas Placas Litosféricas.• Se desplazan a un ritmo del orden de cm/año.• Las placas litosféricas se mueven unas respecto a otras según tres tipos de límites o bordes:

◦ Bordes constructivos Se forma litosfera oceánica: Dorsales oceánicas◦ Bordes destructivos Se elimina litosfera oceánica: Zonas de subducción◦ Bordes pasivos Movimientos laterales: Fallas de transformación

• Las placas no son constantes en el tiempo pueden:◦ Crecer o disminuir de tamaño◦ Cambiar el ritmo o dirección del movimiento◦ Fusionarse placas preexistentes◦ Dividirse una placa única en dos o más.