Tema 1 El origen del Universo El sistema solar

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Cultura Científica. 4º ESO. Curso. El Universo. El sistema solar. 
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TEMA 1: EL ORIGEN DEL UNIVERSO. EL SISTEMA SOLAR 
 
La imagen que se ha tenido del universo a lo largo de la historia ha variado. 
En la antigüedad se creía que la Tierra era plana rodeada por océanos. Si se adentraba en ellos, 
correría el peligro de caer en el abismo. El cielo formaba una especie de coraza que sujetaba a los 
mares en el horizonte extremo. Se creaba una especie de caja. 
El egipcio Claudio Ptolomeo, en el siglo II d.C., estableció que la Tierra es el centro del universo y los 
planetas y estrellas se mueven en círculos alrededor de la Tierra, lo que constituye la teoría 
geocéntrica del universo. 
En el año 1543, Nicolás Copérnico estableció la teoría heliocéntrica, que afirma que la Tierra no es el 
centro del universo y gira alrededor del Sol. 
 
En el siglo XVII, Johannes Keplerse dio cuenta de que aun cuando al Tierra y los demás planetas giran 
alrededor del Sol, no describen una trayectoria circular y consideró que las órbitas eran elípticas. Isaac 
Newton afirmó que la ley de la gravedad hace que la Tierra gire alrededor del Sol. 
Observando el firmamento mediante telescopios, se comprobó que nuestro sistema solar no es el 
límite del universo y a lo largo del cielo se extiende una banda luminosa en forma de disco que es 
nuestra galaxia, la Vía Láctea. 
Con potentes telescopios, se observaron otros objetos celestes: las nebulosas, que se veían como 
manchas blanquecinas en el negro fondo celeste. 
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Con los telescopios del siglo XX no queda duda de que las nebulosas sean galaxias y están 
enormemente lejos. Por lo tanto, lo que se llama universo es un espacio en el que existen muchos 
cuerpos celestes, y que va más allá de nuestro sistema solar. 
 
La vía láctea y el Sistema Solar 
EL ORIGEN DEL UNIVERSO 
 
Lo primero es situarnos en el universo y para ello debemos localizar nuestra posición espacial y 
temporal. La primera cuestión lleva al tamaño, y la segunda, a la edad del universo. 
En cuanto al tamaño del universo, las distancias entre los objetos estelares son muy grandes y se 
utilizan unidades como el año luz, distancia que recorre la luz en un año, es decir 9,46·1015 m. Si se dice 
que una estrella está a 4 años luz, quiere decir que su luz tarda en llegar a la Tierra 4 años y está a 4. 
9,46· 1015 m de distancia. 
La edad del universo es de 13700 millones de años. 
 La información proporcionada por potentes telescopios y por satélites de exploración espacial, ha 
llevado a los científicos a aceptar la teoría del bigbangcomo explicación del origen del universo. 
 
EL BIG BANG: LA GRAN EXPLOSIÓN. 
 
El bigbang (“gran explosión” en inglés) explica la existencia de un universo inicial en un punto en el que 
se concentra toda la masa y energía, que estalla y origina las galaxias, que se alejan entre sí. 
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Existen muchas dudas sobre lo que ocurrió en los primeros instantes del universo. Se sabe que la 
temperatura era altísima y la materia tenía la máxima simplicidad posible. Todas las partículas se 
movían a una velocidad extremadamente alta, produciéndose colisiones con una violencia tal, que 
impedía que se formasen átomos. Todas las partículas eran semejantes y no existían, ni siquiera, 
partículas tan simples como protones y neutrones. 
 
El espacio era pequeño, denso y caliente, y al poco tiempo de haber surgido, el universo entró en un 
periodo de inflación cósmica: comenzó a expandirse de manera muy rápida a la vez que se iba 
enfriando. 
Se formaron primero los quarks (partículas fundamentales que forman los protones y neutrones) y los 
electrones. Luego los quarks se agruparon para formar protones y neutrones. Los protones y 
neutronesse unieron para formar núcleos atómicos de hidrógeno y helio, que tienen carga positiva y 
coexistían con electrones libres de carga negativa. 
Cuando la temperatura descendió se formaron los primeros átomos de H y He. Más tarde, algunas 
zonas del cosmos, constituidas principalmente por H y He, cobraron mayor densidad y dieron origen a 
las nebulosas, las estrellas, las galaxias y todo lo que hoy conocemos del universo, entre ello, nuestra 
Vía Láctea 
Para entender lo que pasó a partir del bigbang se han construido grandes aceleradores de partículas, 
como el que hay en Ginebra, que intenta reproducir condiciones semejantes a las iniciales e 
interpretar los hechos que ocurrieron tras la explosión. 
 
LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO. 
Hoy se sabe que el Sol es una estrella que forma parte de un conjunto de estrellas que conforman la 
galaxia llamada Vía Láctea. Durante mucho tiempo se pensó que la Vía Láctea era todo el universo. En 
1924 el astrónomo Edwin Hubble demostró que la nuestra no es la única galaxia y en 1929 afirmó que 
las galaxias se alejaban unas de otras. 
 
Las galaxias pueden imaginarse como puntos pintados en un globo. Si lo hinchamos, ladistancia entre 
todos los puntos irá aumentando. 
 
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Expansión del Universo. La espirales representan las galaxias. Ga ( Giga años) significa billones de años. 
El universo está actualmente en expansión, pero ¿está ante una expansión indefinida o puede haber 
una contracción después de la fase de expansión? No hay una respuesta científica a cuál es eldestino 
final del universo, pero los datos apuntan a que continuará en expansión. 
ORGANIZACIÓN DEL UNIVERSO 
 
La observación del cosmos indica que existe un número muy elevado de estrellas. 
Estrella es todo objeto celeste que brilla con luz propia y emite radiaciones al espacio en todas las 
direcciones. 
Una estrella es un gran horno que contiene fundamentalmente H y He y donde la energía transmitida 
al exterior en forma de luz y de calor es consecuencia de las reacciones nucleares que tienen lugar en 
su interior. 
Galaxia es un conjunto, unido gravitacionalmente, formado por estrellas, nubes de gas, planetas, polvo 
y otros astros. 
Nebulosa es una región interestelar constituida por gases ( principalmente H y He) y polvo. Muchas de 
ellas son los lugares donde nacen las estrellas por condensación y agregación de la materia. 
La mayoría de las galaxias están dispuestas en agregados galácticos, estructuras formadas por galaxias 
de diferentes formas y tamaños, llamados grupos, cúmulos y supercúmulos, según el tamaño y 
número de galaxias que contienen. Los grupos contienen una decena de galaxias. 
Se estima que existen más de 10.000 millones de galaxias en el universo y la mayoría de ellas tienen un 
diámetro de entre 300 y 300 000 años luz. La separación media entre las estrellas de una misma 
galaxia es de 10 años luz. La separación media entre las galaxias de un mismo agregado de galaxias es 
de 10 millones de años luz, y la separación media entre distintos agregados de galaxias es de 100 
millones de años luz. 
El espacio entre galaxias está formado por un gas cuya densidad no supera un átomo por metro 
cúbico. 
 
 
EL SISTEMA SOLAR. 
 
El sistema solar forma parte de la galaxia denominada Vía Láctea y está formado por una única estrella 
llamada Sol, más 8 planetas que orbitan alrededor del mismo y un conjunto de otros cuerpos menores: 
planetas enanos, asteroides,satélites y cometas, y todos ellos se encuentran sujetos al campo de 
atracción gravitatoria del Sol. 
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La teoría más aceptada actualmente para explicar el origen del sistema solar es la teoría nebular o de 
la acreción planetesimal. 
Según esta teoría, el Sistema Solar se formó hace unos 5000 millones de años a partir de 
una nebulosa, una gran nube de gas (hidrógeno y helio, principalmente)y polvo cósmico situada en el 
extremo de uno de los brazos de la Vía Láctea, nuestra galaxia. 
 
La explosión de una supernova pudo producir una onda expansiva que provocara el giro de las 
partículas y contracción de la nebulosa, tomando forma de un gigantesco disco. 
 
La mayor parte de la materia se concentró, por acción de la gravedad, en el centro del disco originando 
una gran masa de hidrógeno y helio cuya temperatura aumentó hasta que se produjeron reacciones 
termonucleares de fusión que originaron el Sol. 
 
El resto de la materia seguía girando en torno al Sol, formando un disco plano. Las partículas de gas y 
polvo se fueron condensando y uniendo para formar cuerpos cada vez más grandes, 
los planetesimales. Del choque y fusión de distintos planetesimales durante 400-450 millones de años, 
surgieron los planetas: 
• Cuatro planetas internos rocosos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. 
• Cuatro planetas externos gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. 
Estos impactos de planetesimales y meteoritos siguióproduciéndose años después de la formación de 
la Tierra (hace 4500 millones de años), por lo que continuó aumentando su masa y temperatura, que 
provocó su fusión. 
 
La fusión del planeta es la causa de que los materiales estén distribuidos en el interior de la Tierra 
según su densidad: 
• Elementos pesados, como el hierro y el níquel, formaron el núcleo. 
• Elementos ligeros. Formaron la corteza y el manto. 
• Sustancias gaseosas, como el dióxido de carbono, vapor de agua, nitrógeno, etc., salieron del 
interior de la Tierra y formaron la atmósfera primitiva. 
Al descender la temperatura de la atmósfera, se formaron nubes por la condensación del vapor de 
agua que produjeron enormes precipitaciones que enfriaron la corteza terrestre y originaron los mares 
y océanos de la primitiva hidrosfera. 
https://biologia-geologia.com/BG1/14_composicion_del_universo.html#vialactea
https://biologia-geologia.com/biologia2/121_los_bioelementos_primarios.html#hidrogeno
http://biologia-geologia.com/BG1/141_el_sol.html
http://biologia-geologia.com/BG1/142_los_planetas.html
http://biologia-geologia.com/BG1/1521_planetas_interiores.html
https://biologia-geologia.com/BG1/1521_planetas_interiores.html#mercurio
https://biologia-geologia.com/BG1/1521_planetas_interiores.html#venus
https://biologia-geologia.com/BG1/1521_planetas_interiores.html#tierra
https://biologia-geologia.com/BG1/1521_planetas_interiores.html#marte
http://biologia-geologia.com/BG1/1522_planetas_exteriores.html
https://biologia-geologia.com/BG1/1522_planetas_exteriores.html#jupiter
https://biologia-geologia.com/BG1/1522_planetas_exteriores.html#saturno
https://biologia-geologia.com/BG1/1522_planetas_exteriores.html#urano
https://biologia-geologia.com/BG1/1522_planetas_exteriores.html#neptuno
http://biologia-geologia.com/BG1/24_estructura_y_composicion_del_nucleo.html
http://biologia-geologia.com/BG1/22_estructura_y_composicion_de_la_corteza.html
http://biologia-geologia.com/BG1/23_estructura_y_composicion_del_manto.html
https://biologia-geologia.com/biologia2/121_los_bioelementos_primarios.html#nitrogeno
https://biologia-geologia.com/BG1/4_la_atmosfera.html
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OBJETOS QUE FORMAN PARTE DEL SISTEMA SOLAR 
 
• Nebulosas. Región interestelar constituida por gases (principalmente H y He) y polvo, y 
muchas de ellas son los lugares donde nacen las estrellas por fenómenos de condensación y 
agregación de la materia. 
• Planetas. Cuerpo celeste esférico, que gira alrededor de una estrella, que no emite luz propia 
y que ha “barrido” sus inmediaciones, es decir, no tienen otros cuerpos en sus órbitas. 
Aunque no emiten luz propia, pueden verse gracias a la luz que reciben y reflejan del Sol. 
• Planetas enanos. Es aquel cuerpo celeste esférico, que está en órbita alrededor de una 
estrella, pero tiene otros cuerpos en su órbita. Plutón, Ceres y Eris son planetas enanos. 
• Satélites. Un satélite natural es un cuerpo celeste que orbita alrededor de un planeta. 
Generalmente el satélite es más pequeño y acompaña al planeta en su órbita alrededor de su 
estrella madre. 
• Asteroides. Es un cuerpo rocoso, más pequeño que un planeta que orbita alrededor del Sol. Su 
escasa masa no le permite tener forma regular. 
Los asteroides se localizan principalmente en tres lugares: 
➢ Cinturón de asteroides. Este grupo de asteroides se encuentran entre las órbitas de 
Marte y Júpiter. 
➢ Cinturón de Kuiper. Grupo de asteroides situado más allá de la órbita de Neptuno. 
➢ Nube de Oort. Es una nube esférica de objetos transneptunianos (más allá de 
Neptuno) que se encuentra en los límites del sistema solar. Se supone que está 
compuesta de "escombros" del sistema solar, cuerpos pequeños que salieron 
despedidos del sistema solar. De esta nube suelen escapar algunos cuerpos que, al 
llegar a las cercanías del Sol, se calientan y el hielo de su superficie se evapora, dando 
origen a la famosa cola de los cometas. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Planeta
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• Meteoritos.Fragmento de un cuerpo procedente del espacio exterior que entra en la 
atmósfera a gran velocidad y cae sobre la Tierra. 
• Cometas. Objetos terrestres constituidos por hielo y rocas que orbitan alrededor del Sol y, 
cuando se acercan a él, dejan tras de sí una cola luminosa de miles de km. Se cree que 
proceden de la nube de Oort. 
 
 
AGUJEROS NEGROS 
 
Un agujero negro es una región finita del espacio 
en cuyo interior existe una concentración de masa 
lo suficientemente elevada como para generar un 
campo gravitatorio tal que ninguna partícula 
material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella. 
Los agujeros negros son los restos fríos de 
antiguas estrellas, tan densas que ninguna 
partícula material, ni siquiera la luz, es capaz de 
escapar a su poderosa fuerza gravitatoria. 
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ACTIVIDADES TEMA 1: EL ORIGEN DEL UNIVERSO. EL SISTEMA SOLAR. 
 
• GLOSARIO DE TÉRMINOS. Debes buscar, y expresar con palabras que entiendas, el 
significado de los siguientes términos relativos al tema: 
 
 1.Supernova 2. Cosmos 3. Estrellas supergigantes 4. Estrellas enanas 
 5. Estrellas blancas 6. Novas 7. Supernovas 8. Protoplanetas 
 9. Estrella gigante roja. 10. Protoestrella 11.Cosmología 12. Astronomía. 
 13. Astrofísica. 14. Astrología. 15. Constelación. 16. Púlsar 
 
• Responde en tu cuaderno a las siguientes preguntas: 
 
1. ¿Qué quiere decir la frase “ Mirar al cielo es, literalmente, mirar al pasado? 
 
2. ¿Qué es el cinturón de asteroides? ¿Y el cinturón de Kuiper?¿Qué es Ceres y Eris ? 
 
3. ¿Por qué Plutón es un planeta enano y no un planeta como se consideraba hasta 2006? 
 
4. ¿Qué es la nube de Oort y dónde se encuentra? 
 
5. ¿Cómo justificarías el texto que se describe a continuación? 
“ Cuando observemos el cielo esta noche, veremos acontecimientos ciertamente paradójicos; 
por un lado, el paso de una nave espacial lanzada ayer por una agencia espacial y en órbita 
alrededor de la Tierra, y, por otro, no lo que está pasando ahora mismo en cualquier galaxia, 
sino lo que ocurrió hace decenas, centenas o millones de años.” 
 
6.Betelgeuse es una estrella que se encuentra a una distancia de 500 años luz de la Tierra. 
Imagina que esta noche, mientras la observas con un telescopio, presenciaras su explosión. ¿En 
qué año se habría producido realmente dicha explosión? 
7. Explica la diferencia entre astrología y astronomía. 
8. La estrella Alfa Centauri A se encuentra a una distancia aproximada de 4,34 años luz de la 
Tierra. Si dispusiéramos de una nave interestelar capaz de alcanzar una velocidad media de 
1000.000 km/h. ¿Cuánto tardaríamos en llegar a dicha estrella? 
9.¿Qué elementos componen, mayoritariamente el Sol? ¿Cuál es la temperatura en su superficie?10. ¿Cuándo se formó el Sistema Solar? 
 
11. ¿Cuántas estrellas hay en la Vía Láctea? 
 
12.¿Cuántas galaxias componen el Universo visible? 
13.¿Cómo era el universo hace 13700 millones de años? 
14.¿Qué es el Big Bang? 
15.¿Qué sucede cuando el universo se expande?