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Unidad 1: Nuestro lugar en el Universo

De qué está hecho el universo? El Universo es: Un inmenso vacío. 10 % materia visible Galaxias, miles de estrellas, planetas y nebulosas. 75% hidrógeno, 20% helio, 5% otros. 90% materia oscura. Se sabe de su existencia por la gravedad. No emite radiación, por eso se desconoce su composición.

Cómo sabemos de qué elementos está hecha una estrella? Por comparación de los espectros de luz y de absorción. El espectro de luz fue descubierto por Isaac Newton con 22 años. La técnica se ha especializado.

Cómo está organizado el universo? El universo Supercúmulo de Virgo Grupo Local Vía Láctea Sistema solar. Supercúmulo de Virgo: miles de galaxias con mil billones de estrellas. Grupo Local: 30 Galaxias, entre ellas la Vía Láctea. Vía Láctea: 100.000 millones de estrellas y quizá número igual de planetas. No todas las estrellas de una constelación están a la misma distancia de la Tierra.

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El universo en movimiento La fuerza de la gravedad según la ley de la gravitación de Isaac Newton: Los cuerpos se atraen tanto más cuanto más próximos estén y mayor sea su masa. La fuerza de la gravedad según Einstein: Las grandes masas actúan sobre el espacio a su alrededor, deformándolo.

Los agujeros negros Son concentraciones de materia de altísima densidad. Ni siquiera la luz escapa de ellos.

Se conoce de su existencia por la radiación que emiten los cuerpos al acelerar antes de caer.

Casi todas las galaxias tienen uno en su centro. El de la Vía láctea es Sagitario A: Masa de 3 millones de soles. Punto de no retorno 7,7 millones de kilómetros.

Del Big Bang al Big Rip A comprobar el espectro de las galaxias se comprobó que el rojo del espectro estaba desviado como si se alejaran unas de otras. Sabemos que se alejan por el efecto Doppler. Si las ondas se contraen, se acerca. Si las ondas se expanden, se aleja.

La confirmación del Big Bang Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron en 1964 la radiación cósmica de fondo.

Entonces si las galaxias se están alejando unas de otras, alguna vez tuvieron que estar más cerca, y al principio concentrada en una zona muy pequeña.

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El Big Bang y la historia del Universo 1. Etapa de inflación

El Universo supercomprimido se expande creciendo a enorme velocidad con una temperatura de 1027 grados.

2. Formación de la materia

Estaba formado por partículas subatómicas bañadas en cantidades inmensas de energía: fotones. Al cabo de 3 minutos al enfriarse hasta llegar a 1000 millones de grados se formaron protones y neutrones

3. Los primeros átomos

300 000 años después se formaron átomos de hidrógeno y helio. 4. El encendido del universo.

Las partículas cargadas (protones y electrones) interfieren con los fotones. Al combinarse para formar átomos la luz viajó y surgió la radiación cósmica de fondo.

5. La formación de estrellas y galaxias.

400 millones de años tras el big bang. Zonas más densas se convirtieron en centros de atracción gravitacional. En torno a ellos se reunió materia, nebulosas, planetas y estrellas (primeras galaxias).

6. La energía oscura

Hacia 9000 millones de años Las galaxias empiezan a alejarse unas de otras Se cree que es debido a una energía oscura de naturaleza desconocida contra la atracción gravitatoria.

Los fotones: Partículas sin masa cuya energía depende de la frecuencia de la radiación. Lo más energéticos rayos x, rayos y. Los menos energéticos ondas de radio, microondas.

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El origen de los elementos Las estrellas como el Sol producen 695 millones de toneladas de helio a partir del hidrógeno.

Estrellas mucho más masivas que el sol carbono, silíceo, aluminio o hierro. El resto de elementos se producen en las supernovas. Del hidrógeno se han formado el resto de elementos.

Cuando la temperatura de la estrella es tan alta los núcleos de éste alcanzan velocidades de 1000 km/h.

A estas velocidades se producen choques y se fusionan creando nuevos elementos. Supernovas

Cuando una estrella muere, deja de existir energía y toda la materia es atraída por la gravedad a su núcleo. Las enormes presiones y temperaturas provocan una fusión nuclear instantánea generando el resto de elementos.

La energía producida en la fusión provoca una explosión (supernova). Su brillo puede ser superior al de una galaxia.

El origen del Sistema Solar Origen del Sol En la misión Stardust un satélite recuperó granos de cometa. También meteoritos. Encontrando minerales muy distintos a los del Sol o los planetas. Tienen elementos que se formaron en Supernovas y no en el Sol. De esto se llega a la siguiente hipótesis: Explotó una Supernova. La Supernova generó una onda de choque. La onda de choque se acercó a una nebulosa. La nebulosa por la onda empieza a comprimirse y se colapsa.

En el centro de la nebulosa las partículas están más cerca unas de otras generando choques y calentándose. A partir de unos 10 millones de grados los núcleos de hidrógeno se mueven a enorme velocidad y pueden fusionarse fabricando helio. (Nacimiento del Sol).

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La formación de los planetas Hace 4 500 Ma, la nebulosa se comprimió, se colapsa y se transforma en un disco. El disco está más caliente en el centro, los elementos más ligeros emigran hacia el exterior. En cada zona del disco comienza a crecer un planeta atrayendo la materia cercana. Los planetas exteriores fueron los primeros en formarse. Tienen más masa porque constituyen los elementos más abundantes de la nebulosa.

En las zonas internas se forman cuerpos pequeños que chocan entre sí dando origen a planetas como la Tierra.

Los choques duraron 10 Ma. Estos de los planetesimales fundieron el exterior de los protoplanetas generando océanos de magma hasta 1 000km de profundidad.

Con el material sobrante se formaron los 166 satélites (2008), excepto la Luna. Miles de millones de cometas (restos helados de la nebulosa).

Los planetas exteriores: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno Planetas Gigantes. Se formaron a partir de gas. Todos tienen núcleo de roca. Júpiter y Saturno hidrógeno y helio. Urano y Neptuno agua con amoniaco y metano disueltos.

Los planetas interiores Mercurio, Venus, Tierra, Marte. Planetas Terrestres. Se diferencian por su masa. Tierra y Venus Atmósfera. Mercurio y la Luna Sin atmósfera. Marte Atmósfera muy tenue. Hay muchos más planetas en el universo (conocidos más de 300 en el 2008) Esto significa que la mayoría de las nebulosas tienden a contraerse.

Formación de la luna Al analizar muestras de rocas de la Luna. Se comprobó que se creó por una colisión de un planeta menor contra la Tierra. Los compuestos de bajo punto de fusión son muy escasos en la Luna. Los compuestos de alto punto de fusión son abundantes.

El material lunar sufrió un proceso de alta temperatura expulsando los materiales con temperatura de fusión más baja (volátiles) y se concentraron los de temperatura más elevada (refractarios).

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Un viaje científico por el Sistema Solar Venus: Temperatura superficial 450º Presión atmosférica fondo marino a 800m Nubes de ácido sulfúrico. Sus escasas moléculas de agua contienen mucho deuterio (hidrógeno pesado) Se obtiene evaporando mucha agua. Pudo ser un océano evaporado. Hace 500 Ma casi todo el planeta se cubrió de lava. Luna Al carecer de atmósfera y actividad geológica No se han borrado las huellas y se pueden sacar hipótesis del Sistema Solar inicial Los océanos de magma se descubrieron por ella.

El gran bombardeo terminal hace 3900 Ma dejó grandes cráteres circulares rellenos de roca volcánica oscura.

Marte Tiene unos enormes cauces secos. Y un posible océano perdido.

Ambos son las huellas de enormes cambios climáticos en un mundo que pudo albergar vida.

Actualmente sus glaciares se están fundiendo. Los mayores volcanes del sistema solar. Interior misterioso: Antiquísimas cadenas de montañas parecidas a las terrestres. Sistema Júpiter Enormes óvalos son tormentas mayores que la tierra. En 2007 63 satélites. Lo: El único satélite que no tiene cráteres ya que sus activos volcanes los cubren. Europa.

Algunas zonas parecen formadas por una capa de hielo rota y movida sobre un océano de unos 100 km de profundidad.

Alrededor de Saturno. Titán: Mayor satélite del sistema, mayor que Mercurio. Atmósfera densa de nitrógeno de origen misterioso. Los lagos de metano pueden albergar otro océano subterráneo. Japeto: En su superficie de hielo hay una mancha oscura de origen desconocido. No se sabe Si cae del exterior. Si brota del interior. Cometas:

100 000 Millones de escombros sobrantes de la formación de los planetas. Agua y compuestos sencillos de carbono. En ellos se buscan pruebas del origen del Sistema Solar y la vida.

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Exoplanetas: la gran sorpresa. Descubrimiento de los Exoplanetas. 1995 Observatorio de Ginebra Descubierto primer planeta alrededor de una estrella distinta del Sol. Los avances son muy rápidos, 303. La mayoría son planetas gigantes. 2007 Detección de supertierras. Esto nos ha enseñado que hay sistemas planetarios muy diferentes a la nuestra. Planetas Gigantes mucho más cerca de lo que está Mercurio.

Se creen que migraron desde órbitas lejanas y están a punto de caer sobre la estrella.

Condiciones para la vida en los planetas: Distancia del planeta a la Estrella. Para que pueda albergar agua en estado líquido. Gravedad suficiente en el planeta. Para que la hidrosfera no se evapore. Un núcleo metálico fundido.

El núcleo al girar produce un campo magnético protegiéndolo de las radiaciones X y gamma.

Satélite grande Si él la inclinación del eje de rotación habría variado provocando grandes cambios en el clima.

El tiempo de vida de la estrella. Solo las estrellas medianas como el sol y más jóvenes pueden albergar vida por el hecho de que la vida tarda mucho en formarse.

Existencia de planetas gigantes cercanos Pueden desviar grandes asteroides. Situación dentro de la Vía Láctea.

Lejos del centro galáctico donde las explosiones de supernovas son mucho más frecuentes.

No obstante podría haber vida muy diferente a la que conocemos y que necesiten otras condiciones diferentes.

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Observar el cielo La esfera celeste Por el efecto de la rotación de la Tierra las estrellas y la luna parecen moverse de este oeste. Los astros visibles cada noche no son los mismos. Depende de dos factores: Latitud. Cada región d la Tierra es una ventana a una región del universo. Época del año: Hay constelaciones de invierno (Orión) Otras solo son de verano (Lira) Los mapas celestes Para observar el cielo son útiles los planisferios o mapas celestes. Se representa la esfera celeste sobre un plano. Las más brillantes se dibujan más gruesas.

Una parte exterior que puede girar sobre el mapa celeste permite saber qué constelaciones son visibles.

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Unidad 2: Nuestro planeta: La Tierra. La Tierra: un planeta dinámico La atmósfera contiene gases como el metano (CH4) y el oxígeno (O2) que reaccionan rápidamente. CH4 + O2 CO2 + H2O Si no existiera actividad volcánica o vida, el metano no se regeneraría. La composición de la atmósfera ha cambiado mucho a lo largo de su historia. Algunos gases minoritarios son los que controlan el clima: Los gases invernadero: Mantienen la temperatura media en 15ºC en vez de -18ºC. Vapor de agua, dióxido de carbono, metano.

La atmósfera es dinámica: Cuando el aire absorbe calor de la superficie terrestre, se expande. Pierde densidad y se eleva. Se sustituye por una masa de aire más frio. (formación del viento, desde una brisa hasta un huracán).

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Un planeta oceánico Tenemos agua líquida por: Estar más cerca del Sol. Mayor masa, para mantener atmósfera. Limita la evaporación del agua. Gases invernadero. La atmósfera y la hidrosfera constituyen un sistema dinámico. Intercambian continuamente materia y energía con el ciclo del agua. Erosión y sedimentación El agua erosiona y mueve material sólido. Desde las zonas altas a las zonas bajas, donde se deposita (sedimentación). Material: Disuelto iones. Fragmentos de roca. Cuando se depositan generan sedimentos químicos o detríticos. Tiene lugar en lagos, fondos marinos someros.

El interior de la Tierra Formas indirectas de conocer el interior de la tierra. La densidad de la tierra tiene 5,5g/cm3, mientras que el granito es de 2,2 g/cm3.

Se deduce que debe de existir otro tipo de material a parte del que existe en la corteza.

Originadas en los terremotos.

Modifican su dirección y velocidad cuando cambia el medio por el que se propagan. Las ondas S no se propagan en fluidos. Dejan de transmitirse a los 2 900 km (núcleo externo)

Cada cambio brusco indica una variación en la estructura terrestre y nos informa de las propiedades físicas de los materiales profundos.

El núcleo terrestre está formado por un 80 ~ 90 % de hierro un 10 % de níquel y otros elementos. Tiene una parte externa fundida y ~ 8% la interna.

La energía interna de la Tierra Se piensa que debe de provenir de los choques de los planetesimales.

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Discontinuidad de Mohorovicic: Primer cambio de velocidad brusco. Separación entre la corteza y el manto. Discontinuidad de Wiechert-Gutenberg: Las ondas S no se propagan y las ondas P reducen bruscamente su velocidad: Separación entre el manto y el núcleo externo fundido. Discontinuidad del Lehman. Las ondas P aumentan su velocidad. Pasan de una velocidad menor en el núcleo externo a una mayor en el interno.

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Wegener: los continentes en movimiento Alfred Wegener presentó la teoría de la deriva continental. Los continentes estuvieron unidos hace 200 Ma 1915: El origen de los continentes y océanos.

Teoría que afirma que los continentes se habían desplazado lentamente hasta la posición actual. La mayoría de los geólogos la rechazaron. 50 años después volvió a ser retomada. Aportó muchas pruebas pero no pudo explicar el origen de ese desplazamiento. Sentó las bases de la teoría de la tectónica de placas.

Pruebas de la deriva continental: Pruebas geográficas: Gran coincidencia ente las formas de la costa de los continentes. La coincidencia es mayor si se tienen en cuenta los límites de las plataformas continentales. Pruebas paleontológicas:

Existen varios fósiles de organismos idénticos que se han encontrado en lugares que hoy distan a miles de kilómetros, como la Antártida, Sudamérica, África, India y Australia.

No hubieran podido cruzar los océanos. Pruebas geológicas y tectónicas:

Si se unen los continentes se puede observar que la cronología de las rocas y las cadenas montañosas tienen continuidad física.

Pruebas paleoclimáticas Existían zonas en la Tierra cuyos climas actuales no coincidían con el pasado. Zonas calidad estuvieron cubiertas de hielo. El norte d América y Europa fueron bosques cálidos.

La deriva continental según Wegener

1. Periodo Carbonífero (300 Ma) Continentes unidos formando Pangea (toda la tierra)

2. Terciario (50 Ma) Aspecto muy similar al actual con notables diferencias. India aún separada del continente asiático.

3. Cuartenario antiguo Forma y posición misma que la actual.

4. Futuro El dinamismo de la Tierra cambiará la posición y siluetas de los continentes.

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De la deriva continental a la tectónica global La litosfera fragmentada

Si se localizan los focos sísmicos y los volcanes sobre un mapa se observa que la mayoría están alineados. Estos datos y la investigación oceanográfica llevaron a los científicos a retomar las ideas de Wegener.

El océano creciente Al estudiar las rocas del fondo oceánico. Rocas volcánicas. Con simetría. La edad va creciendo a medida que se alejan de las dorsales. (extensión del fondo oceánico). La máquina Tierra Tectónica global o tectónica de placas

El almacén térmico del núcleo calienta el manto lo suficiente como para provocar corrientes de convección. Esta agitación térmica mueve la litosfera rompiéndola en placas.

Litosfera en movimiento Si las placas chocan generan orógenos de borde continental. La litosfera oceánica se destruye introduciéndose en el manto (subducción). Si se desplazan se denomina deriva continental. Pueden formar supercontinentes o aislarse. Creación y destrucción del relieve Relieve Consecuencia de la dinámica litosférica.

Por la baja densidad de la corteza el engrosamiento bajo los orógenos hace los efectos de un flotador. La erosión del material de la montaña provoca una nueva elevación de la corteza hasta que ésta se hace normal. Con el flotador eliminado, el orógeno deja de elevarse y la erosión lo aplana. Cratón: orógeno antiguo ya arrasado.

Destrucción del relieve Por erosión progresiva de la corteza.

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Historias de un viejo planeta -4470 Ma La Tierra es una esfera de roca candente. -4440 Ma Un objeto rocoso del tamaño de Marte colisiona con la Tierra. Con las escorias se formó la luna. -4400 Ma Indicios de los primeros mares y de la primera corteza continental. -850 a -580 Ma La disminución del efecto invernadero congela casi totalmente al planeta. -250 Ma Los continentes están unidos. Año 2009 La Tierra hoy. +150 Ma La geografía de un mundo que nuestra especie no verá. +2500 Ma El sol ha incrementado su actividad convirtiéndose en una estrella roja. Ha quedado abrasada.

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Unidad 3: El origen de la vida y el origen del ser humano