UNIDAD 1 – LA TIERRA EN EL UNIVERSO

UNIDAD 1. LA TIERRA EN EL UNIVERSO.

1. ORIGEN DEL UNIVERSO

1.1. Primeras teorías.

La astronomía es la ciencia que estudia los cuerpos celestes, su origen, sus movimientos y los fenómenos relacionados con ellos. Esta ciencia es una de las más antiguas conocidas por el hombre pero también una de las que más ha evolucionado en los últimos siglos gracias a los avances tecnológicos.

En un principio, el ser humano estudió el mundo que le rodeaba sin otro medio que sus propios ojos para observar los lejanos objetos del cielo. A partir de estas primeras observaciones se crearon las primeras teorías para explicar el universo conocido:

• Geocentrismo. Considera la Tierra como el centro del Universo mientras el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas giran a su alrededor. Fue la teoría más difundida en la antigüedad, formulada por el astrónomo griego Ptolomeo en el siglo II.

• Heliocentrismo. El Sol permanece inmóvil mientras todos los demás astros (incluida la Tierra) giran en torno suyo. Esta teoría fue formulada por Copérnico en el siglo XVI y reforzada por Galileo en 1610 gracias al telescopio.

1.2. Teoría del Big Bang.

El descubrimiento de que las galaxias están en continuo movimiento, y por tanto nos hallamos ante un universo en expansión, dio lugar a la tesis del Big Bang. Según esta teoría, hace 15.000 millones de años una gran cantidad de materia y energía acumuladas en formidable densidad provocaron una gigantesca explosión que dio lugar al Universo que hoy conocemos. Se formaron millones de galaxias, entre ellas la nuestra: la Vía Láctea. Algunas se agruparon en los llamados cúmulos de galaxias.

Las galaxias están formadas por estrellas, nebulosas y materia interestelar. Las nebulosas son nubes de polvo y gas en las que se forman las estrellas. Las estrellas son acumulaciones de gases que se encuentran a elevadísimas temperaturas produciendo enormes cantidades de energía, emitiendo luz, calor y otras radiaciones. En ocasiones podemos verlas agrupadas, formando constelaciones. La estrella más cercana a la Tierra es el Sol.

Muchas estrellas tienen planetas que giran a su alrededor formando sistemas planetarios (como nuestro Sistema Solar). A su vez, estos planetas pueden tener otros cuerpos celestes que giran a su alrededor, llamados satélites. La Luna es el satélite de la Tierra (otros planetas, como Júpiter, tienen varios).

Otros cuerpos celestes son los asteroides, los meteoritos, los cometas o los planetoides.

2. EL SISTEMA SOLAR

2.1. Composición del Sistema Solar

La Tierra forma parte del Sistema Solar, un sistema planetario inmerso en la Vía Láctea, galaxia espiral que contiene más de 400.000 millones de estrellas.

El Sistema Solar está formado por el Sol y una serie de cuerpos celestes que giran a su alrededor.

El Sol tiene un radio de 695.000 kilómetros (aproximadamente 109 veces el de la Tierra). Está formado principalmente por dos gases: helio e hidrógeno. En su interior se producen continuamente explosiones nucleares que generan gran cantidad de energía en forma de luz y calor. La superficie alcanza la temperatura de 6.000º grados centígrados.

El recorrido de un astro alrededor de otro se denomina órbita.

Los planetas son cuerpos celestes de forma esférica que giran alrededor del Sol en diferentes órbitas. Hay 8 planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Alrededor de los planetas giran otros cuerpos rocosos más pequeños llamados satélites, como la Luna. Aún más pequeños son los asteroides, que forman un cinturón de rocas de diversos tamaños girando alrededor del Sol entre las órbitas de Marte y Júpiter.

Los cometas, formados por hielo y gases, giran alrededor del Sol en órbitas muy abiertas.

Hay pequeños cuerpos celestes que pueden llegar a cruzar la órbita de nuestro planeta a gran velocidad; al producirse el rozamiento con nuestra atmósfera generan un fenómeno que conocemos como estrellas fugaces. En algunos casos, si son de mayor tamaño y llegan a impactar en la superficie terrestre, se llaman meteoritos. El impacto de estos meteoritos es muy visible en otros astros, carentes de atmósfera protectora, como la Luna.

2.2 Cálculo de medidas en el Sistema Solar

El tiempo que tarda cada planeta en completar su órbita es un año solar. En la Tierra su duración es de 365 días terrestres (en realidad tarda un poco más, razón por la que es necesario añadir un día al calendario cada cuatro años, los años bisiestos).

Los astrónomos han calculado que la distancia entre el Sol y la Tierra es de 150 millones de kilómetros. A esta distancia la han denominado Unidad Astronómica (UA).

Otra unidad de medida para distancias estelares es el año luz: la distancia recorrida por la luz (cuya velocidad es de 300.000 kilómetros por segundo) en un año, unos 9,5 billones de kilómetros.

En la siguiente tabla puedes observar las distancias de cada planeta con respecto al Sol, su radio ecuatorial, el número de satélites, la duración de un día en ese planeta (rotación) y la duración de un año solar (órbita) para cada uno de ellos.

3. LA TIERRA EN EL SISTEMA SOLAR.

 3.1 Movimientos de la Tierra

Como todos los astros, nuestro planeta está en continuo movimiento en el espacio. Vamos a estudiar los movimientos de rotación y traslación, que la Tierra realiza simultáneamente.

Rotación. La Tierra gira sobre sí misma con respecto a un eje de rotación imaginario que atraviesa el planeta desde el Polo Sur hasta el Polo Norte y apunta hacia la Estrella Polar. Tarda casi 24 horas en dar una vuelta completa (23 horas y 56 minutos).

Traslación. Es el desplazamiento de nuestro planeta alrededor del Sol. Se llama eclíptica al plano imaginario que define la órbita. Tarda 365 días y 6 horas en completar una órbita.

El eje de rotación de la Tierra se mantiene siempre inclinado con respecto al plano de la eclíptica. Esta inclinación de 23º 27 minutos da lugar a las estaciones y la distinta duración a lo largo del año del día y la noche.

Un observador situado en el Polo Norte percibirá que la Tierra gira en el sentido contrario a las agujas del reloj y verá el Sol salir por el Este y ponerse por el Oeste. Pero no es el Sol el que se mueve, sino la Tierra.

3.2 Fenómenos relacionados con los movimientos terrestres: las estaciones, el día y la noche

La órbita recorrida por la Tierra alrededor del Sol es casi circular, manteniéndose a unos 150 millones de kilómetros durante los 365 días de su recorrido. Sin embargo, la inclinación del eje de rotación terrestre provoca que los rayos solares no lleguen a todo el planeta con la misma inclinación e intensidad durante el mismo período de tiempo.

Si dividiéramos la Tierra en dos mitades iguales haciendo un corte perpendicular al eje de rotación obtendríamos los hemisferios Norte y Sur, siendo esta línea divisoria el Ecuador.

Cuando el hemisferio Norte es el que está expuesto más directamente a los rayos solares, los días son más largos y en este hemisferio estamos en verano. Al mismo tiempo, las noches son más largas y estamos en invierno en el hemisferio Sur.

Hay cuatro fechas señaladas para definir las estaciones: los solsticios de verano e invierno, y los equinoccios de primavera y otoño.

Para los habitantes del hemisferio Norte, el solsticio de verano se produce aproximadamente el 21 de junio, momento del año en que transcurre el día más largo y la noche más corta, para dar comienzo al verano. El solsticio de invierno tiene lugar en torno al 22 de diciembre: con la noche más larga comienza el invierno. En los equinoccios de primavera y otoño la duración del día y de la noche es la misma.

Si nos situamos en el hemisferio Sur, la sucesión de fechas cambia por completo: el 22 de septiembre empieza la primavera; el 22 de diciembre, el verano; 21 de marzo, equinoccio de otoño; 21 de junio, solsticio de invierno.

4. LA LUNA

4.1. Movimientos de la Luna. Las fases de la Luna

La Luna tarda el mismo tiempo en realizar los movimientos de traslación (alrededor de la Tierra) y rotación (sobre sí misma): 28 días. Por esta razón, vista desde la Tierra, siempre observaremos la misma cara de la Luna. Hasta que una nave espacial obtuvo las primeras fotografías en 1959, nadie conocía el aspecto de la cara oculta de la Luna. Su eje de rotación está inclinado 5º con respecto al plano de la eclíptica. Vista desde el hemisferio Norte, gira en sentido contrario a las agujas del reloj. Debido a las distintas posiciones de la Tierra y la Luna con respecto al Sol, se producen las fases lunares.

Cuando el Sol, la Luna y la Tierra están alineados con la Luna en el medio desde la Tierra no podemos distinguir el satélite porque la cara que nos muestra no recibe la luz solar: es la luna nueva.

Cuando el Sol, la Tierra y la Luna están alineados con la Tierra en el medio desde nuestro planeta veremos toda la parte del satélite que recibe la luz solar: es la luna llena.

A medio camino entre la luna llena y la luna nueva se produce el cuarto menguante, cuando vemos la parte izquierda de la luna (forma de C).

Entre la luna nueva y la luna llena se produce el cuarto creciente, entonces se ve claramente la parte derecha de la luna (forma de D).

4.2 Los eclipses

Los eclipses se producen a causa de las posiciones relativas del Sol, la Tierra y la Luna. Cuando la Luna se interpone entre la Tierra y el Sol, el satélite puede llegar a tapar por completo o parcialmente a la estrella, es un eclipse de Sol.

Cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna, podemos observar cómo la sombra de nuestro planeta se proyecta sobre la luna llena, es un eclipse de luna.

Otro fenómeno natural debido a la atracción que ejerce la Luna son las mareas.

5. COORDENADAS GEOGRÁFICAS: PARALELOS Y MERIDIANOS

Las líneas imaginarias que sobre la superficie terrestre se extienden de polo a polo son los meridianos. Tomamos como origen el meridiano que pasa por Greenwich (en las cercanías de Londres) y los numeramos de 0º a 180º hacia el Este o hacia el Oeste, definiendo la longitud.

Las líneas imaginarias paralelas al Ecuador (plano perpendicular al eje de rotación de la Tierra que pasa por su centro) definen la latitud, son los paralelos. La latitud puede ser Norte o Sur, extendiéndose desde 0º (en el Ecuador) a 90º (Polo Norte o Polo Sur).

Con la cuadrícula establecida por meridianos y paralelos podemos determinar la situación de cualquier punto sobre la superficie terrestre. Para mayor precisión, cada uno de los grados se divide a su vez en 60 minutos (´) y estos en 60 segundos (“). Si observamos los bordes de los mapas o planos encontraremos estas líneas numeradas que definen la cuadrícula de longitud y latitud. A modo de ejemplo, el Cabo de Peñas (Asturias) está situado a 43º 39´ 24” de latitud Norte y 5º 50’ 48” de longitud Oeste.

6. PERIODOS DE TIEMPO Y HUSOS HORARIOS

Las unidades que utilizamos para definir períodos de tiempo tienen como referencia los movimientos de traslación y rotación de la Tierra, así establecemos días y años, pero también semanas, meses, minutos, segundos, etc.

La Tierra tarda 365 días, 5 horas y 48 minutos en completar una órbita alrededor del Sol, por lo que cada cuatro años debemos añadir un día al calendario (año bisiesto).

El movimiento de rotación de la Tierra define el día y la noche. Un giro completo de la Tierra sobre sí misma dura 24 horas. A mediodía, momento en que los rayos del Sol caen directamente sobre un meridiano, en el otro lado del planeta, a lo largo del meridiano opuesto, es medianoche.

En 1884 se establecieron los husos horarios como cada una de las 24 zonas en que dividiríamos la Tierra a partir del meridiano 0º, que define el Tiempo Universal Coordinado (UTC, en inglés). Desde el meridiano de Greenwich, al pasar de un huso horario al siguiente en dirección Este, añadiremos una hora (hasta llegar a las 12). Con respecto a los meridianos (180º cada doce horas), cambiaremos de huso horario cada 15 grados.

ACTIVIDADES:

1. ¿Por qué crees que los científicos de la antigüedad afirmaban que la Tierra era el centro del Universo? ¿Lo era el Sol? Razona tu respuesta.

2. ¿Es el Sol la estrella más grande del Universo? ¿Qué creerían los antiguos griegos? ¿Por qué?

3. ¿Sabemos hoy del Universo lo mismo que hace un siglo?

4. ¿Por qué se mueven las galaxias?

5. ¿Es lo mismo un planeta que un satélite? ¿Por qué?

6. Indica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

• Las nebulosas son acumulaciones de estrellas.
• Las estrellas emiten luz y calor.
• Las estrellas se forman en los planetas.
• Hace 15.000 millones de años se produjo una gran explosión.
• La Vía Láctea es una galaxia.
• Plutón se ha desintegrado.
• El Sol es la estrella más grande de la Vía Láctea.
• La Vía Láctea está formada por millones de estrellas.
• La Tierra es el tercer planeta más cercano al Sol.
• Los cometas orbitan alrededor de los planetas.

7. ¿Qué es una órbita?

8. El cinturón de asteroides, ¿orbita alrededor de un planeta?

9. Completa el siguiente cuadro teniendo en cuenta que la distancia del Sol a la Tierra es 1 UA:

PLANETAS	Distancia al Sol (Millones de Km)	Distancia al Sol (UA)
Mercurio	58
Venus	108
Tierra	150
Marte	228
Júpiter	778
Saturno	1430
Urano	2875
Neptuno	4495

10. Tomando como medida la UA, ¿a qué distancia se encuentra el planeta UBS313, situado a 14.550 millones de kilómetros de la Tierra?

11. ¿Cómo se llama el plano imaginario definido por la órbita terrestre?

12. Si nos situáramos en el Polo Sur, ¿en qué sentido veríamos girar la Tierra? ¿Por dónde saldrá y se pondrá el Sol?

13. Si el eje de rotación de la Tierra fuera perpendicular al plano de la eclíptica ¿existirían las estaciones? Razona tu respuesta.

14. ¿Cuándo tiene lugar la noche más larga en el hemisferio Sur? ¿Y la más corta?

15. ¿Sobre qué zona de la Tierra caen perpendiculares los rayos del sol durante los equinoccios?

16. Indica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

• La Luna tarda el mismo tiempo en realizar rotación y traslación.
• Desde el hemisferio Sur se ve la cara oculta de la Luna.
• Cuando la Luna nos tapa el Sol se produce un eclipse lunar.
• Cuando la Tierra tapa el Sol se produce un eclipse lunar.
• La atracción de la luna produce pleamares y bajamares.

17. Al hablar de las fases lunares se suele decir que la Luna es mentirosa, ¿por qué?

18. Rellena los huecos seleccionando entre estas palabras.

Paralelos – la luna nueva – longitud – órbita – equinoccios – Solsticios – Hemisferios – verano -de 0º a 180º – un eclipse de Sol      – latitud – Ecuador – hemisferio Norte – meridianos – año bisiesto – de 0º a 90º

Si dividiéramos la Tierra en dos mitades iguales haciendo un corte perpendicular al eje de rotación obtendríamos los _____________________ Norte y Sur, siendo esta línea divisoria el _________________. Hay cuatro fechas señaladas para definir las estaciones: los ____________________ de verano e invierno, y los _________________________ de primavera y otoño. Para los habitantes del _______________________, el solsticio de ______________ se produce aproximadamente el 21 de junio, momento del año en que transcurre el día más largo y la noche más corta. Cuando el Sol, la Luna y la Tierra están alineados, con la Luna en el medio, desde la Tierra sólo se ve la parte del satélite que no recibe la luz solar: es _______________________. Cuando la Luna se interpone entre la Tierra y el Sol, el satélite puede llegar a tapar por completo o parcialmente a la estrella, es _______________________. Las  líneas  imaginarias    que      sobre  la superficie terrestre              se      extienden      de        polo     a          polo     son      los ___________.  Tomamos  como  origen  el              que  pasa  por  Greenwich.  Los  numeramos  ____________  hacia  el  Este  o  hacia  el              Oeste,  definiendo  la  __________________. Las líneas imaginarias      paralelas        al              Ecuador       que      definen la _____________ son los ________________. La latitud puede ser Norte o Sur, extendiéndose ______________________ (desde el Ecuador hasta los polos). La Tierra tarda 365 días, 5 horas y 48 minutos en completar una ___________________ alrededor del sol, por lo que cada cuatro años debemos añadir un día al calendario (____________________).

19. ¿Tienen el mismo tamaño todos los paralelos? Razona tu respuesta.

20. En un mapa de Asturias tenemos marcado el Cabo de Peñas (43º 39’ de latitud Norte, 5º 50’ de longitud Oeste). Una localidad situada a 43º 25’ de latitud Norte y 4º 45’ de longitud Oeste la encontraremos:

• Más abajo y a la izquierda.
• Más arriba y a la izquierda.
• Más abajo y a la derecha.
• Más abajo y a la izquierda.

21. La diferencia entre Londres y Nueva York es de cinco husos horarios. ¿Qué hora marcarán los relojes londinenses cuando en los neoyorquinos son las 17:20?

22. Tomamos un vuelo en Lisboa a las 13:00 para llegar a Río de Janeiro siete horas más tarde. Hay cuatro horas de diferencia entre ambas ciudades. ¿Qué hora será cuando lleguemos a Brasil? ¿Cuántas horas habremos “ganado”?