ASTRONOMÍA UN POUCO DE HISTORIA,...

Transcript

1 UN POUCO DE HISTORIA,... ASTRONOMÍA - Claudio Ptolomeo ( d.c.) Modelo Xeocéntrico: os 7 planetas coñecidos xiraban ó redor dela, en órbitas algo excéntricas. - Eratóstenes (Sc. III a. C:) calculou o radio terrestre (erro de 114 km). 7.2 (distancia angular) é á distancia lineal (5000 estadios) 360 º (circunferencia) é a X=perímetro da Terra (2.π.r) 5000 estadios x 157,5 m/estadio = m (distancia) X = (360º x m )/ 7,2º = m Perímetro = 2.π.r r = m / 2. π = ,45 m

2 ASTRONOMÍA - Copérnico finais do século XVI. Modelo Heliocéntrico. - Kepler ( ) Basado en datos de Tycho Brahe Primeira Lei Os planetas xiran ó redor do Sol en órbitas elípticas nas que o Sol ocupa un dos focos da elipse Segunda Lei As áreas varridas polo radio vector que une o centro do planeta co centro do Sol son iguais en lapsos iguais de tempo Terceira Lei A relación da distancia media, dun planeta ó Sol, elevada ó cubo, dividida polo cadrado do seu período orbital, t, é unha constante, é dicir, d 3 /t 2 é igual para todo os planetas.

3 ASTRONOMÍA Implicacións: os planetas aceléranse nas proximidades do Sol (Segunda Lei) e a menor órbita maior velocidade (Terceira Lei). - Galileo (Sc XVIII) Demostra visualmente o modelo Heliocéntrico (Venus), descubre as manchas solares, os satélites de Xupiter (Io, Europa, Gamínedes e Calisto) - Newton ( ) Lei da Gravitación Universal. - Hubble (Ppios Sc XX), as estrelas forman parte de galaxias e estas están separándose unhas doutras (corremento ó vermello); a distancia á que se separan é directamente proporcional á distancia á que se atopan (por cada ano-luz de distancia sepáranse a unha velocidade de entre km/s). - Albert Einstein en 1950 publica a súa teoría da relatividade; segundo isto no universo non existen ningún punto inmóbil, polo que non pode haber medidas absolutas de velocidade. A masa dun corpo aumenta ó aumentar a súa velocidade E=mc 2 - Penzias e Wilson en descobren unha radiación de fondo procedente de todas as direccións do espazo o que parece probar o gran estoupido do Big bang.

4 ASTRONOMÍA ASTRONOMÍA O Universo comezou a formarse fai uns millóns de anos segundo a Teoría do BIG-BANG, llamada también Gran Explosión ou Tempo Cero Toda a materia, o tempo e o espazo estivieron orixinalmente condensados nun punto de altìsima densidade (singularidade, superátomo ou ovo cósmico) desde onde, tras un estoupido, inicio a súa expansiòn Nun primeiro momento todo estaba formado por un plasma (quarks gluones). Estes darían lugar ás partículas subatómicas e cando arrefriou suficientemente, pasados uns anos aparecen os primeiros átomos hidróxeno (e isótopos), helio e algo de litio. Con estes tres elementos formáronse as primeiras estrelas (poboación III). Non atopamos ningunha na actualidade.

5 ASTRONOMÍA ASTRONOMÍA Cuando as galaxias estaban formadas producíronse reaccións nucleares que deron orixe a átomos máis pesados coma o C (tres núcleos de He), N, e O. Os gases, enriquecidos deron lugar as estrelas de poboación II (algunhas que vemos) e finalmente as estrelas de poboación I (o noso Sol) As estrelas fusionan núcleos de H (1p + ) e He (2p + ). Estas reaccións termonucleares desprenden unha gran cantidade de enerxía. Está é a secuencia principal dunha estrela, que pode durar milllóns de anos (estrelas grandes) ou miles de millóns de anos (estrelas pequenas). EVOLUCIÓN ESTELAR Cando a estrela esgota o H, Reaccións triple α comeza a fusión do He (2p + ) formado Be (4p + ). Canto maior é a estrela, máis rápido consume o H e a fusión nuclear comenza a declinar. A súa evolución dependerá da masa estelar:

6 ASTRONOMÍA ASTRONOMÍA Cuando as galaxias estaban formadas producíronse reaccións nucleares que deron orixe a átomos máis pesados coma o C (tres núcleos de He) 1.- Se a estrela presenta menos de 9 M solares rematará expandíndose formando unha Xigante Vermella. A estrela rematará expulsando as súas capas exteriores en forma de nebulosa planetaria e o núcleo rematará por converterse nunha Anana Branca. Xigante Vermella

7 ASTRONOMÍA ASTRONOMÍA 2.- Se a masa da estrela (9 e 30 M solares). A temperatura no seu interior é suficiente como para queimar os elementos resultantes do proceso triple alfa ata chegar ó Fe. A estrela remata coma unha cebola en capas con diferente composición. Remataría sendo unha Superxigante azul e finalmente unha Superxigante Amarela. O destino final será unha Superxigante vermella (as estrelas máis grandes do universo). A partires do Fe non é capaz de extraer máis enerxía mediante reaccións termonucleares, polo que forma unha supernova (liberando os elementos máis pesados) e finalmente unha Estrela de Neutróns

8 3.- Se a estrela supera as 30 M solares convertirase nun Burato negro en lugar dunha estrela de neutróns. Evolución estelar

9 ASTRONOMÍA Destinos dos universo: 1.- Big Crunch: A única forza que pode frear a expansión do universo é a forza de atracción gravitacional. Se é quen de frear a expansión, o universo colapasaráse. 2.- Expansión isotrópica: Se aí pouca masa, o universo continuará expandíndose. Que ocorra unha cousa ou outra dependerá da dansidade do universo (densidade crítica = g/cm 3 ). Hoxe todo apunta a que o universo está en expánsión, incluso parece que está acelerándose (enerxía escura).

10 ASTRONOMÍA Características dos corpos planetarios do Sistema Solar - Lei de Titius-Bode D (u.a) = (n+4)/10 Os planetas están en progresión xeométrica; onde n adquire valores de razón 2 (0,3,6,12,24, 48,..). Cumpren isto incluso o cinto de asteroides e os satélites de Xupiter, pero non Neptuno nin Plutón. - As órbitas están no mesmo plano (eclíptica) Excepto o Cinto de Asteroides e Plutón (órbita máis elíptica). A traslación (vista desde o N do Sol) é en sentido contrario ás agullas do reloxo - A rotación é no mesmo sentido ca traslación excepto: Venus, Urano (eixo perpendicular) e Plutón. - Os planetas interiores son: pétreos, sen satélites, sen campo magnético e con atmosfera (excepto Mercurio) os exteriores gasosos, cun gran campo magnético e con numerosos satélites e aneis. - O Sol contén o 99,85 % da masa do Sistema Solar. Xupiter o dobre de materia co resto dos planetas.

11 ASTRONOMÍA

12 ASTRONOMÍA

13 A orixe do Sistema Solar: un pouco de historia... ASTRONOMÍA 1.- Hipóteses nebulares ou de condensación (Descartes, Kant e Laplace) Formaríase o Sol por condensación e na súa rotación, produciría salpicaduras que orixinarían os diferentes planetas. Embrión da Teoría Planetesimal. Problema: baixa velocidade de rotación do Sol (período de rotación 27 días) SOL 2.- Hipóteses de fragmentación, catastróficas, colisionistas ou mareais (Sc XVIII James e Buffon) Formaríase por colisión ou por influenza dunha masa que pasou preto. Problema: a enorme distancia que hai entre estrelas, (estrela binaria?)

14 Teoría Planetesimal ASTRONOMÍA Unha enorme nube de gas, xeo e po comenzaría a rotar sobre si mesma, concentrando unha maior parte de partículas no centro. No centro ó colisionar os átomos de H darían lugar a reaccións termonucleares transformándose en He ( ºC). Esta enerxía provocou a vaporización dos materiais ata aproximadamente o cinto de asteroides (gradiente de densidades). Fórmase un disco aplanado que a medida que se foi arrefriando aparecerían os diferentes materiais, primeiramente os de punto de condensación máis alto.

15 Teoría Planetesimal ASTRONOMÍA As partículas agrúpanse en diferentes zona do espazo (órbitas) dando lugar a planetésimos ou planetesimais. Estes planetesimais agrúpanse por atraccións gravitatorias dando lugar a planetoides ou protoplanetas. Isto explicaría que os Planetas interiores sexan rochosos e os exteriores gasosos. Fase cataclísmica ( anos).

16 ASTRONOMÍA Teoría nebular Teoría planetesimal

17 ASTRONOMÍA Nos planetas interiores prodúcese o proceso de zonación debido á fusión dos materiais. Aparecería a atmosfera. Cando a temperatura descende de 100 ºC aparecerían os océanos (fai anos). A orixe da Lúa segue sendo unha incognita: máis nova ( anos menor), menos densa (3,3 g/cm 3 fronte a 5,5 g/cm 3 ). Tres hipóteses: 1.- A Lúa é irmá da Terra, formouse da mesma maneira por acrección binaria (densidade?) 2.- A Lúa é filla da Terra, deprendeuse dela debido ó xiro rotacional. 3.- A Lúa foi adoptada pola Terra (formaríase noutro lugar, difícil de explicar por que se quedou), formouse por colisión dun obxecto semellante a Mercurio ou Marte).

18 SOL ASTRONOMÍA A T no núcleo º C; na superficie º C. Presenta un ciclo de variacións nas manchas solares de 11 anos. Mercurio (sonda Mariner 1o (1.974 )e Messenger, 2.008) * A de km do Sol. Obscilacións T (-180 a 430 º C). * Tamaño semellante á Lúa. Densidade semellante á Terra. Presenta un núcleo máis grande. * Non hai atmosfera (restos de Na e K gasosos). * Cráteres de impacto. * Non presenta actividade xeolóxica recente. Grandes chairas de orixe volcánico. * Presenta un campo magnético menor co da Terra. * Órbita máis excéntrica dos planetas interiores.

19 Venus ASTRONOMÍA * Tamaño, volume e idade semellante á Terra. Xeoloxicamente moi activo. * Atmosfera: H 2 SO 4, CO 2, pouco N 2 e mínimas cantidades de H 2 O. A presión atmosférica é de 90 atm (=1km profundidade no océano). Gran efecto invernadoiro (500 º C). Cráteres de impacto de +3 km diámetro. * Densidade 2,7 g/cm 3. As rochas son de tipo Basalto. * Hai vulcanismo pero non Tectónica de Placas. * Período de traslación menor (224,7 días, órbita case circular) co de rotación (retrógrada (impacto?) 243 días, freada polo Sol). * Núcleo líquido pero sen campo magnético, debido á súa rotación extremadamente lenta. * Dous continentes. As máximas elevacións están no Norte Cartografía Venus Proba do heliocentrismo (Galileo)

20 ASTRONOMÍA Terra * Presenta un gran satélite: (planeta dobre?: Baricentro a km de profundidade). * Inclinación do eixo 23º (estacións). * Órbita máis próxima á circular (excepto Venus e Neptuno). * Presenta cuberta hidrosférica. * Sistemas autorreproducibles. * Rotación cada 24 h, (pero fai de anos 21 h.) traslación 365 dias e 6 h. * Campo magnético moi grande (670 veces máis intenso que Marte, 180 veces maior que Mercurio, ).

21 Lúa ASTRONOMÍA * Polo tamaño podería ser o sexto do Sistema Solar (1/3-1/4 da Terra). * Densidade media de 3,3 g/cm 3. Temperaturas extremas 107 ºC a -173ºC * Período de rotación igual ó de traslación, 28 días. * Presenta unha codia de 60 km de grosor na cara visible e 100 km na oculta. * Presenta actividade sísmica non moi clara. * Sen atmosfera, numerosos cráteres de impacto (astroblemas), erosión. * Anomalías gravimétricas positivas: Mascóns (densidade dos materiais). * Os Mascóns identificáronse con mares (Maria), provocados por enormes meteorítos, creando u ascenso de material do manto, formadas por Basalto. * Eclipses de sol; 400 veces máis pequena pero 400 veces máis próxima a nós. * Seis alunizaxes ( )

22 Marte * Ten a metade do tamaño da Terra. * Periódo de rotación de 24 h e 41 minutos e período de traslación de 668 días. * Atmosfera estreita dun 95 % de CO2 e 5 % (N2 e He). Ten óxidos de Fe en suspensión (cor vermello). Ventos de máis de 100 km/h * O Norte formado por grandes chairas (mergulladas?) e o S de cráteres. * Accidentes: campos de dunas (proximos ós casquetes polares), cráteres de impacto (hemisferio S), Cuncas de impacto (maior tamaño) Volcáns (10 % do planeta; Monte Olimpo 24 km), fosas tectónicas (vales delimitados por fallas), Canles (N, orixe na auga líquida?). Ó ter pouca atmosfera o planeta quentouse, e a auga evaporaríase, debido ó vulcanismo posterior ou cambios no eixo do planeta, puido aparecer novamente auga líquida (canles máis recentes), Casquetes polares (cambian coas estacións)

23 Marte * A presenza de auga líquida é controvertida (puido evaporarse ou permanecer nas capas profundas conxelada) a baixa P atmosférica fai que o xeo se sublime. * Presenta dous satélites: Fobos (13 km de radio) e Deimos (6,5 km), que non son quen de estabilizar o eixo do planeta (varía máis de 40º) * O seu campo magnético e 0,002 o da Terra e presenta inversión magnética.

24 Xúpiter ASTRONOMÍA * Representa o 75 % do V. total dos planetas (1.410 Terras e 318 masas). Densidade moi baixa: 81 % H2, 18% He, o resto son NH3, CH4, podería haber núcleo sólido constituído por silicatos (2 Terras) * Período de rotación de 10 h, (Achatamento dos polos e bandas de nubes paralelas ó Ecuador, ventos de +500 km/h). Campo magnético 10 veces ó da Terra * Gran Mancha vermella (2,5 Terras) de máis de 300 anos antigüidade. Comparativa coa Terra

25 Xúpiter ASTRONOMÍA * Emite o dobre de enerxía da que recibe do Sol Se tivese veces máis masa podería ser unha estrela(?). * Posúe un pequeno anel de anacos de rocha e xeo non visibles desde a Terra. Numerosos satélites: Satélites galileanos: Io Europa Ganímedes Calixto - Io (maior actividade volcánica S.S) - Europa (cuberto de xeo fisurado). - Ganímedes (5.256 km, máis grande que Mercurio e Plutón) - Calixto (cuberto de cráteres). Os tres últimos presentan posiblemente océanos de H2O baixo a superficie.

26 Saturno ASTRONOMÍA * Segundo en tamaño (740 veces a Terra). Presenta aneis formados por partículas de xeo (gradiente granulométrico mm ata m) a orixe estaría nun satélite que foi destruído polo campo gravitatorio. Xiran km/h * A atmosfera está formada por H e He en menor proporción que Xúpiter. A súa densidade é de 0,7 g/cm 3. * +20 satélites: Titán (5.150km,) atmosfera de CH 4, emite máis enerxía da que recibe (contracción); Encélado (océanos de H 2 O a pouca profundidade, geiseres, ). * Emite máis enerxía da que recibe por procesos de contracción. Encélado Titán

27 ASTRONOMÍA Urano * Diámetro de km (cuarto en tamaño). * Eixo de rotación inclinado 98º. * Posúe 27 satélites pero pequenos. * A súa atmosfera está compostoa por H2, He, NH3, CH4. Neptuno * Moi parecido a Xúpiter. * Presenta 8 satélites. O máis importante é Tritón (semellante á Lúa), capturado do cinturón de Kuiper? Ou de Plutón?) que presenta unha órbita retrógrada (fugado doutro satélite Plutón). * Foi descuberto despois de calcular a súa existencia.

28 Plutón ASTRONOMÍA * Órbita moi excéntrica e moi inclinada con respecto á eclíptica * É un planeta anano (obxeto transneptuniano) (metade da Lúa). * A superficie está formada por CH4 xeado (-210ºC). * Órbita moi estraña (adianta a Neptuno, satélite evadido de Neptuno?) * Posúe 5 satélites; o máis importante Caronte (Planeta dobre?) Comparativa

29 Outros corpos planetarios ASTRONOMÍA Ceres 1.- Os asteroides: * Corpo rochoso (entre planeta e meteoroide) que xira ó redor do Sol nunha órbita interior á de Neptuno. * Cinto de Asteroides (Planeta vacante entre Marte e Xúpiter). * Ceres (952 km de diámetro), Quirón (233 km entre Saturno e Urano). * Rotan cada 5 h. 2.- Meteoritos: * Fragmentos rochosos que entran no campo gravitatorio dun planeta. * Proceden do Cinto de Asteroides, de Marte ou da Lúa tras impactos. * Se son pequenos transfórmanse en estrelas fugaces. * Clasifícanse en catro grupos. - Aerolitos condritos: (86%) presentan unha estruturas circulares (cóndrulos). Composotos por silicatos (primeiros planetesimais do Sistema Solar). - Aerolitos acondritos: (9%) de composición semellante pero sin cóndrulos. Estes dous grupos son os máis abundantes. Orixe en planetas ou no Cinto. - Sideritos: (5%) Formado por Fe e Ni (Núcleo?) - Siderolitos ou litosideritos (1%) Presentan Fe e Ni e rochas silicatadas (Manto-núcleo?).

30 3.- Os cometas: ASTRONOMÍA *Desprázanse polo Sistema Solar con órbitas moi excéntricas e con períodos que van de 3 anos a de anos. * Presentan un diámetro entre 1 e 10 km. * Orixe na Nube de Oort ( km) ou Cinto de Kuiper ( km). * A medida que se achegan ó Sol redúcense de tamaño por sublimación e. * Composición ( bola de neve sucia procedente da nebulosa primitiva): H2O, NH3, CH4, CO2, CO, fragmentos de rochas, materia orgánica (hidrocarburos, aminoácidos, ). * Cando a Terra atravesa a órbita dun cometa os fragmentos que vai deixando, transfórmase en estrelas fugaces. * Presentan dúas partes: Núcleo e cola. - Coma ou cabeleira ou núcleo: (gas e po) a medida que se aproxima ó Sol xérase a cola de millóns de quilómetros en dirección oposta. - Cola: (polvo e gas ionizado). Poden ter diferentes tipos de colas: as de gas sempre en dirección oposta ó Sol, e as de po que se alinea entre a cola principal e a traxectoria do cometa (en amarelo). As veces, aparece unha terceira cola composta por ións de Na.

31 ASTRONOMÍA Zonación da Terra-Atmosfera * A formación da Terra como a do resto dos planetas formouse por acreción de planetesimais. * Debido ós choques e a desintegración dos elementos radioactivos o planeta volveuse incandescente provocando un gradiente de densidades. * Os elementos máis lixeiros formaron a atmosfera primitiva (Protoastmosfera). * A protoatmosfera estaba formada por CO2, H2O(v), N2, H2, NH3, (O2). Estes gases procederían das partículas que chocaron nun principio (os máis lixeiros escaparían á gravidade), engadiríanse posteriormente os gases procedentes do interior (vulcanismo) e finalmente aparecería o O2 (autótrofos) * A atmosfera actual está formada por : 78,08 % de N2, 20,95 % de O2, 0,93 % de Ar (desintegración do K-40), 0,03 % CO2.

32 ASTRONOMÍA Atmosfera * A función da atmosfera: - Protexer das radiacións solares. - Protexe da caída de pequenos meteoritos. - Homoxeniza o clima. Estrutura da atmosfera + Troposfera prodúcense os fenómenos atmosféricos (8 km nos Polos e 16 km no Ecuador) a temperatura diminúe en altura ata -46 ou -80 ºC)(tropopausa). + Estratosfera Chega ós 50 km de altura. Non hai movemento de gases (estratos). Importante a capa de ozono (O3) protexe radiación uv. (Estratopausa) + Mesosfera ata os 400 km de altitude; onde volve a baixar a temperatura ata -100ºC (Límite mesopausa). + Termosfera ou ionosfera (reflicten ondas de radio e tv) Ata os 800 km de altura, supéranse os 1.500ºC. Destrución de pequenos meteoritos. + Exosfera zona de tránsito desde a atmosfera ata o espazo onde existe practicamente o valeiro.

33 Hidrosfera ASTRONOMÍA + É a capa fluída (auga cometaria e da desgasificación) que recobre a Terra. Océanos e mares (97,2%), auga conxelada (2,2%) augas subterráneas (0,6 %), lagos e ríos (0,02%) e finalmente na atmosfera (0,001%) + A meirande parte é salgada, debido ás partículas en disolución que levan os ríos + emisións volcánicas do fondo do océano. + A composición de auga salgada: 55% Cl, 30,5% Na, 7,5% sulfatos, 3,7% Mg, 1,2% Ca e 1,1% de K.