CoNrENroo ffi ffiffitr ffii ffiffi "W *: '&d . ' I'iy&' i.Êtr, - Sistema Solar Ð1 PARTE Lección 10 Actividad Eje: La Exploración Espacial Eje Ejercicio 10.1 Inicio de la Actividad Lección 11 El Sistema Solar: Diseño de un Modelo a Escala 130 132 L46 Ejercicio 11.1 Diseñando un Modelo del Sistema Solar 147 Ejercicio 11.2 Usando el Factor Escala Ejercicio 11.3 Construcción del Modelo del Sistema Solar Lección 12 148 150 Gráteres 160 Ejercicio 12.1 Observaciones Generales Sobre los Cráteres Cráteres Ejercicio 12.2 Ãnalizando Lección 13 Garacterísticas de una Superficie Planetarios Ejercicio 13.1 Analizando Procesos 167 L74 180 Lección 14 cravedad en la Superficie 200 Ejercicio 14.1 Analizando el Peso en Cada Planeta 202 Ejercicio 14.2 Analizando la Masa y el Peso 203 Lección 15 Gravedad y Movimiento N 1 163 Orbital 2L6 Ejercicio 15.1 Efecto de la Gravedad en el i \ Movimiento de los I Cuerpos 218 Ejercicio 15.2 Prueba de Fuerzas Balanceadas y No Balanceadas t 219 Ejercicio 15.3 Observando el Movimiento de los Planetas 221 Ejercicio 15.4 Analnando los Efectos de la Masa de un Planeta en la Órbita de su Luna Lección 16 Gravedad y Mareas Ejercicio 16.1 Analizando Datos Sobre Mareas 223 244 246 LEcc,óN1 0 Aaividad Eie: La F-ploraéiOn E spacial tþtTRoDUCCtON La Astronauta Sally Ride se comunica con los controladores en Tierra, desde la cabina del trasbordador espacial Challenger. La Dra. Rlde sosflene una grabadora de mano. A lo largo de la historia, nuestro conocimiento sobre el espacio ha sido muy iimitado. La información que hemos obteniclo acerca del espacio, ha venido de nuestras propias observaciones o de las observaciones hechas por instrumentos diseñados en la Tierra. Só1o a partir de los años 60 hemos podido explorar el espacio directamente. Desde entonces, la exploración espacial ha abierto, literalmente, "nuevos mundos". En esta lección, la primera de la Parte 2: "El Sistema solar", comenzarás un proyecto de investigación (llamado Actividad Eje), en el cual aprenclerás más sobre los planetas. Primero, leerás la introducción de una serie de lecturas sobre algunas de las misiones y sondas espaciales que nos han aludado a aprender más sobre nuestros vecinos en el sistema solar. Durante las próximas semanas) una vez que repases los pasos de la Actividad Eje, utilizarás diferentes recursos para aprender más sobre un planeta en particular y las sondas que 1o han observado. Registrarás tu investigación en un folleto de viaje planetario. Después, con tus compañeros de equipo, utilizarás esta oBJETIvos DE EsrA leccló¡¡ Leer sobre la historia del programa espacial. Cornentar cómo la ciencia y la tecnología contribuyen al avance de estudios planetarios. Repasar las pautas de la Actividad, y las fecha límite que tendrás para realizar tu investigación. Diseñar una misión espacial para explorar tu planeta en el futuro, L30 STC,^IS"' L¡ Trsnn.c nN rl Esprrclo información para diseñar una misión espacial para explorar el planeta elegido. Durante la Lección 19, presentarás tu folleto a tus compañeros de clase y tu equipo compartirá el diseño de su futura misión. MATERIAL PARA LA LECCIóN 10 Para 1 ti copia de Hoja del Alumno i-O.l-a: "Fechas límite para Actividad Eje" Para Empezar I -' "Introducción a la Misión: La historia d.la Exploración Espacial" Lee grupo, selecciona de la lectura una misión espacial (como Gemini) o una sonda espacial (como el Pathfinder). Informa a la clase lo que aprendiste o lo que ya sabías sobre esa misión o sonda. 2,C21tu -- !. 1- copia de Hoja del Alumno 10.1b: "Bosquejo para Folleto Espacial" 1- copia de la Hoja del Alumno 10.1c: "Mapa Planetario" ¿Cómo ha cambiado la exploración espøcial hoja de papel blanco o de color claro tamaño carta Acceso al laboratorio desde 1960? de computación, o al Comenta lo siguiente con tu clase. lnternet ¿Qué hemos aprendido gracias øl programa espaciøl sobre el sistema solar? ¿Qué piensas que pøsaró con la exploración espacial en el futuro? STC/lvISttt L¡. Trer¡.e r¡v nr Esp¡.cro l-3L LEccróN r.o AcrrvrDÁ.p El¡: L¡ Expron¡cróN EspRcrnr Ejercicio 10.1 lnicio de la Actividad Eje 28 cm 9.5 cm PROCED¡M¡ENTO t'I Tu maestro te presentará una muestra de folieto de viaje. Comenta sus características. , Consigue una hoja de papel 'blanco o de color claro, y practica los dobleces del folleto. Observa la Imagen 10.1. Puedes usaÍ este papel como borrador del folleto de viaje planetario. Puedes elegir libremente los materiales que vas a utilizar en la elaboración de tu folleto. Lee los Lineamientos de la ' Actividad Eje. Coméntalos con tu clase. 4. To maestro te darâla copia de la Hoja del Alumno l0.la: "Fechas Límite parala Actividad Eje". Comenta las fechas de entrega con tu maestro. Repasa tus copias de las $. -- Hojas del Alumno 10.1b y 10.1c. Utilizaestas hojas para or ganizar tu investigación planetaria. Registra la fecha límite en la Hoja delAlumno ' - -:;1: :.:'-:: 10.1c. lmagen L32 sTc/&fs" Ll Tlrn¡..q rN nr, Ðsp¡c¡o l0.l Dobla la hoja de papel para hacer el folleto leccrón $. 7r ' Expron¡cróN Esptcrnr 2,En tu Hoja Selecciona un planeta específico para tu actividad. Registra el nombre de èse planeta en la parte superior de aloja del Alumno. Lee "Los l0 Descubrimientos Q va - - REFLEXION SOBRE LO QUE HICISTE a.tus.compañeros de clase cual seleccionado. EJE: L¿, del Alumno 10.1a, registra los nombres de tus compañeros que seleccionaron el mismo planeta que tú. tabajarás con ellos en equipo para diseñar una misión que explore ese planeta en el futuro. Compartirás con tu equipo el diseño de la misión durante la Lección 19. Platica con tu maestro de qué manera asesorará tu proyecto. f--. Informa planeta to Acrrvroa¡ Científicos más Importantes que se Hicieron Durante la Exploración Apollo a la Luna". es STC/trIS" Lr Trenn.l ¡i,r nl Esp¡.cro L33 tEccróN 10 AcrrvrDAl E¡r: La ExpronrlcróN Esp¡ctar Lineamientos para la Actividad Eje que esté terminado. Incluye la siguiente información en tu folleto (estos puntos también se enlistan en la Hoja del Alumno 10.lb): La Actividad Eje de la Tierra en el Espacio es un proyecto de investigación que se enfoca en la exploración espacial y en el conocimiento obtenido sobre los planetas explorados. Sigue estos pasos para completar la Actividad Ej.. A. Defüne las fechas límite. Trabaja con tu maestro y define las fechas límite de cada parte del proyecto, éstas se encuentran en la Hoja del Alumno 10.la. B. Esco$e un Planeta. Ve a biblioteca o al laboratorio de cómputo con su clase. Selecciona el planeta que investigarás. Tu maestro puede asignarte un planeta en específico para que la clase cubra todos los nueve planetas. C. Investiga el Planeta. Realiza una investigación para conocer más sobre tu planeta. Utiliza recursos variados, incluyendo los del aula, de tu biblioteca escolar y de otras bibliotecas, en periódicos, o en el Intern et. Pue des también r ealizar entrevi stas personales o usar el correo electrónico para hacer preguntas a los expertos. Las misiones que leerás en la Guía del Alumno son otro excelente recurso. Tu maestro te comentará sobre las fuentes de Internet,libros, revistas, y artículos del periódico que puedas usar en tu investigación. Completa las Hojas de Alumno 10.lb y 10.1c. Organiza tu investigación. Averigua todo lo que puedas sobre tu planeta, y sobre las sondas espaciales y misiones que han proporcionado esta información. Puede que encuentres todas las respuestas a todas las preguntas de la Hoja del Alumno 10. lb. Con el permiso de tu maestro puedes sustituirlas con otra información. También podrás buscar Imágenes de tu planeta para ponerlas en tu folleto una vez L34 STC/lvlS'n' Ln Tr¿nnn sN e¡. Esp.ccro Historia: Nombre del planeta, ¿Quién le puso ese nombre? ¿Cuál es el significado de dicho nombre? Descubrimiento: ¿Cuándo fue descubierto el planeta?, ¿Quién 1o descubrió? Estructura del Planeta: Interior del planeta (cómo luce por dentro), ¿Cómo es su superficie?, ¿Es un planeta habitable? Atmósfera: La composición y condiciones de la atmósfera de cada planeta (por ejemplo: ¿tiene tormentas?), si existe o no atmósfera. Movimiento: Órbita del planeta (cuánto tiempo tarda en girar alrededor del Sol). Rotación (cuánto tiempo le lleva girar sobre su propio eje). Misiones: Describe las sondas y misiones enviadas al planeta, duración y fechas de las misiones. Datos: Completa la Hoja del AlumnolO.lc. Usa la serie de misiones, en la Guía del Estudiante, como ayuða.Incluye el diámetro de cada planeta, distancia promedio del Sol, masa, gravedad en la superficie, temperatura promedio, longitud, y número de lunas observadas. Otros: Información adicional interesante (incluye fotos y dibujos) D. Organi N zr ttt Bibliografía. realizar tu investigación, recuerda usar las guías para poder dar el crédito a tus fuentes consultadas, incluyendo las imágenes en tu folleto. D. Elabora tu Folleto Planetario. Prepara tu folleto de viaje planetario utilizando la información que tienes en tu Hoja del Alumno 10.lb y 10.lc.Incluye imágenes ytexto. Tiata de ser original. Observa la Imagen 10.2 con los ejemplos de folletos terminados. tEccróN 10 AcrrvrDAo E¡e: La Expron.rcróN Esp¡crar ft¡$rur 0t tll¡ ffiff '!rr¡il o! th"s: ÌirL¡s)' rr {lrlefs ihâl Y0LÌ llc'r'ri hrt'li'Sl Il,! .'.tll iiitlì! iLt L\ íi¡r,.,- ¡,,,,t t¡l I ll'rithr t" . \ì;,,ui,l t{rLr lli'( ìlit..,e a ilr.\i 1;üììln'lr ' ' Winte¡l tlle . \\ralil to i¡¡ rltrc ill tú [1;i trt ir¡'lc clcr Sit r' l()rrt' r¡ì i\'iil;ill1 'l ìtr rr ritl'ørcttry - . ' 'r'L'o \' I L Wini¿t nør'l:scÌ r - L'r¡for[rr¡UrIt h,¡t ls rurl]ltcl¡,¿.I¡nt Qelor'vov:'' \r \ Ul \,ìslr r,.,,,i i;¡,r./ "\trF{lrtt : .r '; ,;;i soorr. ..lJicr nÌI, ouly ore slx¡ccclulL \.'ol,ug(.r Il, Ihs ilxrlc it, il¡ld thrrr dn- plrun ts rçnrc ¡!E:re<l i¡r ¡uqke a "gu¡ùc¿tc sr ¡P|rhlgLñâti. Ililn, t er,l¡.¡ ¡¡.r,,, ,¡,. 't1-. 5s;llf .\It'tllrr r"r.,,,,, *.,,,i,i'in li' rqt,,tl.-.. lmagen 10.2 Ejemplos de Fol/efos STC/trIS'n' Ln Trennrr EN EL EspAcro 135 LEccróN 10 AcrrvrDÄo E¡r: Le ExpronacróN Esp¡crnr lmagen 10.3 Compafte tu folleto planetario con tus compañeros de clase durante la Lección 19 F. Trabaja con tu equipo en el diseño de una futura mísión a tu planeta. Trabaja en equipo con los compañeros de tu clase que investiguen el mismo planeta que tu, y diseñen la manera de poder explorarlo en el futuro. Toma en cuenta el conocimiento obtenido aceÍca del planetatp?ra determinar si pueden existir contratiempos en el viaje, y así diseñar tu exploración para superar estos contratiempos. Considera las siguientes preguntas: ¿Cómo determina la distancia al planeta, el tipo de nave espacial que debes usar para explorør el pløneta? ¿La exploración del planetø será sobre la superficie del mismo? o ¿Es un planeta gaseoso que debe explorarse desde su órbita? ¿Puede tu sonda soportar la fuerza gravitacional 136 STC .IS"' L.q Trrnnn r¡r el Esp¿cro del planeta? ¿Cómo pueden afectør las condiciones de la superficie, y la composición atmosférica del tþo de obseryaciones que quieres plønetø, al realizar? G. Presenta tu folleto y el diseño de la futura misión a la clase. Durante Lección 19, presentarás tu folleto a tus compañeros y les hablarás sobre tu planeta (Imagen 10.3). Después, tu equipo presentará el diseño de la futura misión. Prepâratepara debatir y comentar cualquier tema o preguntas relacionados con tu proyecto. NOTA Recuerda que la Tierra es un planeta y que puede ser observado desde el espacio al igual que los otros planetas. Revisa la Lección 17 para obtener mayor información acerca de las misiones a la Tierra. tEccróN 10 AcrrvrDap EJ¡: La Expron¡cróN Esp¡cr¡r INTRODUCCION A tA MISION: HISTORIA DT tA EXPLORACION ESPACIAT historia de la exploración espacial comienza a principios del siglo XX. Antes de que el vuelo espacial fuera físicamente posible, el ser humano imaginó set capaz de explorar el espacio. El vuelo espacial se hizo más factible durante la Segunda Guerra Mundial, cuando Alemania empezó a fabricar el Cohete V2. Los Estados La Unidos capturaron muchos de estos cohetes después de la guerra y los usaron para probarlos y desarrollarlos. En 1957,la entonces Unión Soviética envió el primer satélite, el Sputnik 1 a órbita. En 1961, el piloto soviético y cosmonauta Yuri Gagarin se convirtió en el primer ser humano en orbitar la Tierra. Proyecto Mercury La Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA, por sus siglas en inglés), se organizó el l de octubre de 1958. Seis días después,la NASA anunció su meta de poner a un estadounidense en órbita. Con un equipo sóliclo trabajando en la Base de la Fuerza Aérea de Langle¡ la NASA comenzó su primer programa de alto perfil-el Proyecto Mercury. En ese momento, ningún ser humano había estado alguna vez en el espacio. Nadie sabía cómo reaccionarían los astronautas ante la falta de peso, a las altas aceleraciones del despegue y del atenizaje, y ante la radiación del Sol, o a las presiones psicológicas de estar en el espacio. Por Yuri Gagarin piloto, de fuerza aérea soviética y cosmonauta, fue el primer ser humano en orbitar la Tierra. Su tiempo total de vuelo fue de t hora y 48 minutos. ello,la NASA envió primero a chimpancés, monos, y maniquís semejantes al ser humano, al espacio. Los científicos probaron los sistemas de rastreo y recuperación de varias naves espaciales. La NASA anunció que siete astronautas, todos militares, entrenarían intensamen te p ar a viajar al espacio. El Proyecto Mercury efectuó 13 vuelos, seis de ellos tripulados. El 6 de Mayo cle 1961, Alan Shephard voló en un cohete a 115 millas sobre la Tierra, para convertirse en el primer estadounidense en el espacio, 23 dias después del vuelo de Yuri Gagarin. Después STC^,ÍS"" L¡ TreR.R¡ r¡l nr Ðsp,rclo l-37 LEccrót{ 10 Acrrvr¡¡n EJe: Le ExpronacróN Espacrar El Proyecto Mercury demostró que los astronautas podían controlar su nave espacial, además, que un ser humano podía permanecer en el espacio por más de un día. del vuelo de Shephard, el Presidente John F. Kennedy anunció la próxima meta del programa espacial de la NASA: aterrizar en la Luna a finales de la década. ' |:: :.,!) i \ I \ \ \ \ i\ Cohete Mercury-Atlas en su posición de lanzamiento en Çabo Cañaveral, en espera de una misión, en 1963. 13a STC/I,ÍS" L.r Trann.r uN ol Esp¡clo tEccróN 10 AcrrvrDAD EIE: LA Expron¡cró¡r Esp¡crnr 1rc - Propulsor de altitud de reingreso Almacenamiento de paraca ídas de alerrizaje ie:i.s.::.'\ Capsula Géminis Proyecto Gemini Misiones Apollo El Proyecto Gemini se basó en los éxitos del Proyecto Mercury y utilizó una cápsula para dos astronautas. El Proyecto Gemini aumentó la habilidad de los Estados Unidos de mantener a Las misiones de Apollo están entre los proyectos tecnológicos más importantes en la historia norteamericana. Incluyeron I I misiones tripuladas, seis de las cuales culminaron en la las tripulaciones en las misiones en el espacio, de Luna. Doce norteamericanos caminaron en la superficie lunar, comenzando con los astronautas del Apollo 11, el 20 de Iulio de 1969 (véase la lectura "Apollo 11", en Lección 5). Las investigaciones científicas realizadas extenderse, y de maniobrar, todas ellas muy importantes en las posteriores misiones del Apollo. Los astronautas del Gemini también realizaron varios experimentos científicos y llevaron a cabo la primera caminata espacial de los Estados Unidos. Se enviaron un total de 12 misiones de Gemini; dos de ellas no tripuladas,llevando a 20 astronautas para un total de más de 40 días en el espacio. durante las misiones del Apollo cambiaron nuestro entendimiento de la Tierra, así como nuestra comprensión del origen de la Luna. Los astronautas recogieron varios cientos de libras de polvo y roca lunar, y las trajeron a la Tierra. Estas rocas mostraron que la Luna es rica en STCÂIS''' L.l'Irenn,+ ex el Esp¡.cro l-39 LEccróN 10 AcrrvrDAn EJe: Le Expron¡cróN Espacr.A.r L1$5$h # L O STC/I,IS"' L¡ Tronn¡ nN ¿l Espncro LEccróN r*. * 10 AcrrvrDAr EIE: L¡. Expron¡cró¡r Esp¡cr¡r los recursos necesarios para sostener la vida humana, salvo el agua, un ingrediente vital para la existencia humana. Sin embargo, en durante el proyecto Apollo, también hubo trageias. Durante un accidente de entrenamiento en l967,los tres primeros astronautas del Apollo murieron. El Apollo 13 casi sufrió un desastre, pero los programas continuaron con otras cuatro exitosas misiones. Las fotografías de la Tierra tomadas por los astronautas del Apollo cambiaron para siempre la manera en que vemos nuestro planeta. El Proyecto Apollo demostró que los seres humanos podían vivir y trabajar en el espacio, e incluso en otros mundos. Tämbién se demostró que las tecnologías que se desarrollaron para el programa espacial eran capaces de cambiar nuestras vidas para siempre (véase la lectura "Derivados del Espacio", en Lección 20). Proyecto Skylab El Skylab fue la primera estación espacial de los Estados Unidos. El laboratorio medía aproximadamente 36 metros de largo. Para construirlo, los científicos adaptaron elementos del programa Apollo. El nivel "inferior" albergaba las habitaciones de la tripulación, y estaba equipado con baño, galera,y un área para cenar; contaba, además, con otra âreapara realizar experimentos con dispositivos tales como una silla giratoria y un ergómetro. El nivel "superior" contaba con un compartimiento delantero, un área de almacenamiento parala comida, agua, equipo experimental, y trajes espaciales. La estación tenía dos paneles solares grandes y un broquel de aire en un extremo. El Astronauta Jack Lousma camina en el espacio fuera de la estación espacial Skylab, durante la misión 3 del Skylab. Obserua el reflejo del Skylab y de la Tiena en su casco. STC/trIS" Ln Tr¡nne eN ol Especro t L rEccróN 10 AcrrvrDan EJn: La Expron¡cróN Espacr,¡rr ( t ( El trasbordador espacial Challenger en lanzamiento El Skylab fue lanzado el 14 de Mayo de I973,y las primeras tripulaciones llegaron a la estación el25 de Mayo. En el laboratorio, los astronautas estudiaron y fotografiaron la Tierra y rcalizaron L42 STC/ì,ß'" L¡ Tr¿nn¡ rn nr Esp¡clo experimentos relativos a cómo las estancias prolongadas en el espacio afectaban el cuerpo humano. F;n1979, el laboratorio espacial, sin equipo y sin pasajeros, fue destruido en la atmósfera, sobre Australia. tEccróN 10 Proyecto de Prueba Apollo-Soyuz El proyecto Apollo-Soyuz demostró que los Estados Unidos y la Unión Soviética podían trabajar juntos en el espacio. El 15 de Iulio de 1975, Alexei Leonov-el primer ser humano que caminó en el espacio-yValery Kubasov fueron lanzados a órbita a bordo del Soyuz 19. El equipo Apollo de los Estados Unidos-Donald Slayton,Vance Brand y Thomas Stafford-fue lanzado 7 horas después, desde el Centro Espacial Kenned¡ en la Florida. La tripulación delApollo se acopló con la nave soviética.El77 de Julio, los dos equipos se saludaron y las dos tripulaciones hablaron por televisión a la gente en la Tierra. El 19 de )ulio, los equipos siguieron caminos separados. Dos días después,los soviéticos aterrizaron en Liberia. La tripulación norteamericana permaneció en órbita hasta el 24 de J:ulio, realizando experim ento s adi cio nales antes de acuatizar en el Océano Pacífico. Del Trasbordador a la Estación Espacial No fue sino hasta 1981 que la NASA retomó su programa de vuelos espaciales. En ese momento, propuso construir una estación espacial y un trasbordador espacial para darle mantenimiento. La meta era utilizar los transbordadores como aviones que pudieran volar una y otra vez, en lugar de los cohetes, que se usaban solo una vez y luego se perdían. La NASA construyó el primer trasbordador usando cohetes de combustible sólido que caían al océano como propulsores. Los propulsores se recuperaban para luego ser reconstruidos. El orbitador era completamente reutilizable, pero sus propulsores eran alimentados por un inmenso tanque externo que quedaba inutilizable tras cada misión. En 1993, se desarrolló un trasbordador completamente reutilizable. El trasbordador se utiliza para llevar AcrrvrDA¡ Ele : Le ExpronacróN Especr.qr cargas pesadas a órbita, y cuenta con un laboratorio para que los astronautas realicen investigaciones científicas en el espacio. Además posée una plataforma para recuperar satélites. También ha llevado y ha regresado a astronautas a la Estación Espacial Internacional-el proyecto espacial más ambicioso hasta la fecha. A través de la Estación Espacial, más de 15 naciones lideradas por los Estados Unidos han trabajado para construir un laboratorio en el espacio. La investigación en la Estación Espacial dará respuesta a preguntas básicas acerca de la vida y trabajo de seres humanos más allá de nuestro planeta. Sondas Científicas La NASA ha lanzado varias sondas científìcas importantes, incluyendo al Pionner, el Galileo, el Mariner, y el Voyager. Éstas naves espaciales han explorado las lunas,los planetas, y otros lugares en nuestro sistema solar. La NASA ha enviado varias naves espaciales, incluyendo al Viking y al Mars Pathfinder, para investigar Marte. El Telescopio espacial Hubble y otras naves han permitido a los científicas realizar descubrimientos astronómicos signifi cativos sobre nuestro más lejano planeta, Plutón, y sobre el "espacio profundó" (leerás sobre los descubrimientos hechos por estas sondas científicas en una serie de lecturas durante las próximas siete lecciones). La exploración del espacio ha cambiado la forma en que vivimos. Además del trabajo que la NASA ha realizado en estudios de aerodinámi ca y de otras aplicaciones espaciales, los satélites han cambiado la manera en que nos comunicamos. La historia de la exploración espacial ha sido relativamente breve, pero los cambios que ha aportado a nuestra forma de vida en la Tierra son interminables. ! STC/ìulS"' La Trunn,r ¡N ¡r. Esp¡cro 443 LEccróN 10 AcrrvrDAo EIa: L,r Expron¡cróN Esp¡cr¡r Los 10 Descubrimientos más I-portantes Re alizados Durante la E*ploracion Apollo ala Luna 1. l" Luna no se encuentra en su estado original; ha evolucionado a través deltiempo, y posee una estructura interna parecida a la de la Tierra. Antes del Apollo, la Luna se encontraba sujeta a todo tipo de especulaciones. Hoy en día sabemos que la Luna está hecha de un material rocoso que ha sido fundido por volcanes e impactada por meteoritos. La Luna posee una corteza muy densa (60 km), una litosfera medianamente uniforme (60-1,000 km), y un manto superior parcialmente líquido (1,0001,740 km). Es posible que exista una pequeña capa de hierro al fondo del mando. Algunas rocas lunares sugieren que alguna vez existió un antiguo campo magnético, pero éste ya no existe hoy en día. 2, ø Luna es muy antigua y tuvo una historia temprana (los primeros mil millones de años) que puede parecer común con todos los planetas terrestres. Los muchos cráteres de meteoritos sobre la Luna a¡rdan a los científicos a entender más acerca de la evolución geológica de Mercurio, Venus, y Marte, en base a sus registros individuales de cráteres. Nuestro entendimiento geológico de otros planetas se basa principalmente en lo que hemos aprendido de la Luna. Antes de Apollo, los científicos no estaban seguros de la causa de los cráteres sobre la Luna, y no se ponían de acuerdo sobre las causas de cráteres similares sobre la Tierra. L44 STC ,IS'" L¡ Trrnn¡ nN ol Esp,qc¡o 3. L"" rocas más jóvenes de la Luna son tan antiguas como las rocas más viejas de la Tierra. Evidencia de actividad geológica y eventos que probablemente afectaron a ambos cuerpos planetarios, puede ser encontrada hoy solamente en la Luna. Las rocas de la Luna tienen una edad que va a desde los 3 mil200 millones de años a los 4 mil 600 millones de años. Grandes fuerzas geológicas, que incluyen tectónica de placas y erosión, continuamente cambian la superficie de la Tierra. En cambio,la superficie de la Luna se encuentra prácticamente virgen. 4, uTierra y la Luna se encuentran genéticamente relacionadas. Fueron formadas por diferentes cantidades de los mismos materiales. Las claras similitudes en la composición de las rocas de la Luna y de la Tierra, muestran que tienen un origen común. Sin embargo, comparada con la Tierra, la Luna posee poco hierro y pocos de los elementos necesarios para formar gases atmosféricos y agua. 5, t" Luna no tiene vida; no posee organismos vivientes, fósiles, o compuestos orgán¡cos nativos. Extensas pruebas han demostrado la falta de evidencia de vida, pasada o presente, entre las muestras lunares. No se han encontrado ni siquiera compuestos orgánicos no biológicos. Cualquier rastro de compuestos orgánicos en la Luna se encuentra ahí, probablemente, debido al impacto de meteoritos sobre la superficie de la Luna. tEccróN 10 6. Tod"" las rocas lunares se or¡g¡naron mediante procesos de altas temperaturas (similar a |as rocas ígneas y rocas metamórficas de la Tierra) con poca o nada de agua. Éstas pueden ser clasificadas en tres categorías: basaltos, anortositas, y brechas. Los basaltos son rocas oscuras de lava, que rellenan cavidades en la superficie de la Luna. Estos basaltos se asemejan ala corteza oceánica de la Tierra, pero son mucho más antiguos. Las anortsitas son rocas ligeras que forman las tierras altas. Se asemejan a las rocas más antiguas de la Tierra, sin embargo son mucho más viejas. Aún cuando la Luna es más joven que la Tierra, su superficie no ha sido reciclada mediante movimientos tectónicos, tal como lo ha sido la superficie de la Tierra. Las brechas son rocas compuestas que fueron formadas por el aplastamiento y mezcla de otros tipos de rocas durante los impactos de meteoritos. La Luna no posee roca arenisca, caliza, o pizana,lo cual prueba que poca o nada de agua existe-o ha existido-en la Luna. 7 . Xinicio de su historia, gran parte del interior de la Luna se fundió para formar un "océano de magma". Las tierras altas de la Luna contienen algunas de las primeras rocas de baja densidad que flotaron hacia la superficie, provenientes del océano de magma. Las tierras altas de la superficie lunar se formaron hace unos 4 mil500 millones de años. La primer corteza de la Luna flotaba sobre un océano de magma que cubría a la Luna con una profundidad de varios kilómetros. Numerosos impactos de meteoritos a través del tiempo, redujeron gran parte de esta antigua corteza a cadenas montañosas. AcrrvrDAo E¡E: La ExpronacróN Esp¡cr¡r 8. Tr"" la formación delocéano de magma en la Luna, una serie de enormes asteroides impactaron sobre ésta formando enormes cuencas, Ias cuales después fueron rellenadas por flujos de lava. Las grandes y oscuras cuencas de la Luna son cráteres formados por impactos de meteoritos, los cuales fueron rellenados por flujos de lava hace unos 3 mil500 millones de años. Los volcanes en la Luna ocurren, por lo general, cuando la lava se distribuye horizontalmente. Fuentes del fuego volcánico produjeron depósitos de perlas cristalinas anaranjadas y verdes. 9. t" Luna no es simétrica. La masa de la Luna no se encuentra distribuida uniformemente. Esto se debe probablemente a que ha evolucionado bajo la influencia de la gravedad terrestre. La corteza de la Luna es más gruesa y menos densa en su costado más alejado de la Tierra. Y la mayoría de los volcanes tienen actividad en el costado visible desde la Tierra. También, Ia corteza lunar se encuentra desplazada hacia la Tierra por varios kilómetros. 10, l" superficie de Ia Luna está cubierta de fragmentos de roca y polvo |lamados regolita lunar. Esta regolita lunar (materialsin organismos vivos o muertos) contiene una historia única de la radiación solar que nos ayuda a entender los cambios de clima sobre la Tierta. La regolita fue producida por muchos impactos de meteoritos a lo largo del tiempo. Las rocas superficiales y los granos de mineral sobre la Luna se encuentran marcados por elementos químicos provenientes de la radiación solar. La Luna ha registrado cerca de 4 mil millones de años de historia solar. ! Adaptado por cortesía del Programa Espacial Äpollo de la NASA STC {S"' Ln Trrnn¡ oN ¡l Esp¡cro L45 LEcc,oNl 1 El Sistema Solar: Diseño de un Modelo aEscala INTRODUCCION Hace aproximadamente 4 mil600 millones de años, nuestro sistema Solar evolucionó de una enorme nube de gas frío y polvo. Las nubes se separaron en trozos de materia que implotó. El Sol comenzó a formarse en el centro de esta materia mientras el interior se calentaba. Cerca del Sol, las rocas y el metal se unieron para después convertirse en los planetas sólidos (rocosos)-Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Los enormes y gaseosos planetas-)úpiter, Saturno, Urano y Neptuno-se formaron más allá del Sol. Los asteroides y los planetas congelados se formaron de otros materiales sueltos. En esta lección, iniciarás tu aprendizaje sobre el sistema Solar, sus planetas, y asteroides. ¿Qué es lo que sabes sobre sistema Solar? ¿Qué tan lejos se encuentran los planetas entre sí? ¿Cómo se comparan los tamaños de otros planetas con el tamaño de la tierra? En esta jornada a través de nuestro sistema Solar, encontrarás las respuestas a estas y otras preguntas. oBJgnvos ¿Crees que nuestro slsfema So/ar se haya formado a partir de una enorme nube de gas y polvo como ésta-la nebulosa de Oión? DE EsrA t-¡cclóu Realizat una tormenta de ideas sobre lo que sabes y lo que te gustaría aprender sobre el orden y los tamaños de los planetas, y sus distancias entre sí. Construir una maqueta del sistema Sola¡ a partir de un Juego de objetos a escala, Utilizar los objetos a escala para explorar los diámetros relativos y las distancias que existen entre cada planeta y el Sol. Resumir y organlzar información sobre Mercurio, 146 STC,/IvIS'" L¡ Trenn,r B¡q el Esp¡cro Para Empezar 2 3 Escribe en tu cuaderno 1 -'conocimiento de ciencias el que tengas sobre el orden, el 3 tamaño, y las distancias relativas entre los planetas de nuestro sistema Solar. Comparte tus ideas con la clase. ) Platica con tu grupo sobre el significado -'de la palabra "escala" tal como lo encontramos en los mapas. Después, define la palabra "maqueta" y menciona algunos ejemplos. ¿Por qué es importante construir maquetas a escala? Comenta con tu grupo sobre la apariencia que debe tener una maqueta del sistema Solar. I 1 veletas para pesca chÍcharos por mitad piezas de cereal de avena redondo Trozo de papelpara máquina sumadora marcador PROCEDIMIENTO 1. -- Pr.:gmta a tu maestro cómo convertir de milímetros a centímetros. t -' Toma la bolsa grande resellable con la etiqueta "11.1". Decide qué objeto de la bolsa utiliz ar ân p ar a representar cada planeta junto con los miembros de tu grupo. Ejerciclo L7-.L Diseñando un Modelo del Sistema Solar MATERIAL PARA Para 1 ? - Escribe la palabra "Sol" en uno de los - YI tA LECCION 11.1 ti copia de la Hoja delAlumno 11.1: "Maqueta de Nuestro Sistema Solar" Ã, Mide el diámetro (en centímetros) " Para tu equlpo 1 extremos del papel para máquina sumadora. Coloca los objetos que seleccionaste a lo largo del papel para mostrar el orden de los tamaños y las distancias relativos entre cada uno de los planetas. bolsa grande de plástico resellable con la etiqueta "LI.L' que contenga lo siguiente: pelotas de hule pelotas de ping-pong 2 2 2 botones de plástico 2 canicas 2 perlas de acrilico 2 molduras para barril de madera de cada uno de los objetos que representan el diámetro de los planetas y registra el nombre de cada objeto y su diámetro en la Hoja del Alumno 11.1: "Maqueta de nuestro sistema Solar". Mide y registra la distancia (en centímetros) entre cada objeto y tu "Sol". tr -' Dibuia tu maqueta del sistema Solar en la Ho;u'd.l Alumno 11.1. Señala y titula las partes de tu dibujo. Observar las semejanzas en los tamaños y/o distancias entre tus planetas. STCtISt" L¡ Tr¿nnr e¡r nl Esp¡.cro L47 LEccróN 11 EL SrsrEM^ SoLAR: ì)rsEño oe u¡¡ Mooer.o , 3t Esc.¡rr..¡r Ejercicio L7..2 Usando el Factor Escala REFLEXTON SOBRE LO QUE HTCTSTE t. ¡ Muestra a tu grupo tu maqueta del srstema Solar. Para Contesta las siguientes preguntas y .. comparte tus ideas con los miembros del grupo. Respóndelas en tu cuaderno de ciencia si tu maestro que 1o pide: 1 l- ti copia de la Hoja delAlumno 11.2: Usando el Factor de Escala. calculadora (opcional) A. ¿Cuál fue el planeta más grande de tu maqueta? ¿Cuál fue el más pequeño? PROCEDIMIENTO B. ¿Puedes observar algún patrón en los tamaños de los planetas en tu maqueta? Si tu respuesta es si, explícalos. C. ¿Puedes observar algún patrón en las distancias entre los planetas de tu maqueta? Si tu respuesta es si, explícalos. D. ¿Crees que los objetos en su maqueta encuentran a escala en términos de tamaño? Explica tu respuesta. se Examina. cuicladosamente la l. ilustración -que se muestra en la Imagen 11.1. ¿Qué tan grande podría ser la maqueta de un autobús de transporte escolar de 10 metros de largo si el factor de escala utilizado para construir la maqueta fuera de lcm = 2m? ,æ ,t.Ë* ïL lg-.LJ E. ¿Consideras que los objetos en tu maqueta se encuentran a escala en términos de distancia? Explica tu : :::ti.:i..i; t: ;::1r: fì=; respuesta. Q_ Guarda todos sus objetos dentro de la bolru resellable. Si es posible, guarda cualquier papel para sumadora sobrante. -' lmagen ll. 1 ¿Cuántos centímetros mediría una maqueta de un autobús de transporie escolar de 10 metros si cada centímetro representar 2m? f,Utiliza el siguiente formato: x = lcm 10m 2m xx2m=l0mxlcm xx2m=10mxcm 1ç= (10mxcm) 2m x=5cm L4A STC/trIS"' L¡ Trrnn.q ¿N el Esp¡cro leccrón Divide el tamaño del autobús entre 2m y multiplica tu resultado por lcm. Esto te ayudarát a calcular el tamaño de la maqueta. Es decir, l0m + 2m=5 x I cm= 5 cm. Eltamaño dela maqueta sería de 5cm. m Er Srsrnrua Soran: Drseño rlr [_ -' Comenta con tu maestro sobre porqué el 3. radio "l cm= 2 m" en el procedimiento del Paso I es considerado el"factor de escala". ¿Cómo definirías "factor de escala"? Escribe dicha definición en ur.¡ Mo¡ero e Escere Revisa los diámetros reales y las distancias d.los planetas que se encuéntran en la lista de la Tabla 1: "Utilizando el Factor de Escala en la Hoja del Alumno 11.2". Calcula las distancias a escala aproximadas y los diámetros de cada planeta utilizando un factor de escala de lcm= 10,000 km. Anota tus cálculos en las columnas asignadas de la Tabla I de la Hoja del Alumno 11.2. Entrega todo tu trabajo. tu cuaderno. el diámetro a escala (DE) de la tierra con el factor de escala (fe) de I cm = 10,000 km (o, 1:10,000). Pista: Divide el Calcula ¿f -ll - REFLEXION SOBRE LO QUE HICISTE _ diámetro real (DR) de la Tierra (12,756 km) entre 10, 000 km-el factor de escala-y multiplica el resultado por 1cm. A continuación podrás ver cómo debe estar escrita la fórmula: Diámetro a Escala (SD) : Diámetro Real (DR) 1 cm: factor de escala (fe) Diámetro a Escala @ (lE; = lcm Ectoiãeesca-la DE = 1cm DR : I -' Iunto con los miembros de tu grupo, revisa tu información de la Hoja del Alumno 11.2: "Utilizando el factor de escala". !. -- Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno, y compártelas con tu grupo: A.¿Qué tan acertada resultó tu maqueta durante el ejercicio 11.1 comparada con la maqueta a escala del ejercicio 11.2? sorprendieron los resultados de tus cálculos de la Hoja del Alumno 11.2? Explica tu respuesta. B.¿Te fe DExfe=DRxlcm DExFE=DRxcm DE=DR x cm ---ió pg=(DR+fe) x DE=DR+fe STC/trfS"" Ln Tr¡nn,r Er nr, Espncro 149 leccrón tt Er Srsretr¡ Soran: Drsrño or uN Monsro Ejercicio 11.3 Construcción de un Modelo del Sistema Solar ¡ Esc¡ra el diámetro 3. - - Y1d. que matemáticamente su diámetro por medio de su circunferencia). Compara tus mediciones con las medidas que se encuentran en la lista de materiales. Registra el diámetro de cada objeto en la cuarta columna de la Tabla 1 de la Hoja MATERIALES PARA EL EJERCICIO 11.3 Para delAlumno ti 1 copia de la Hoja delAlumno IL.3a: 1 "Calculando el Factor de Escala" copia de la Hoja delAlumno 1l-.3b: "Calculando Distancias a Escala" "- Recuerda que debes registrar las cantidades que obtengas. Utiliza el ejemplo que se encuentra en la Hoja del Alumno II.3a paraguiarte. Planetario" $. Para tu grupo bolsa pequeña de plástico resellable con la etiqueta "1L.3" con el siguiente contenido: 2 perlaspequeñas,0.2cm 2 granos de pimienta, 0.46cm 1 pelota de hule, 5.5cm 1 veleta para pesca,4.6cm 2 perlas de acrílico, 1-.7cm 1 alfiler de cabeza redonda, 0.09cm 1 regla métrica, 30cm (12") Calcula el factor de escala promedio sumando todos los factores de escala y dividiéndolos entre 9. Recuerda que debes registrar las cantidades. Este promedio es el factor de escala aproximado de tu maqueta del sistema Solar completa. $. | 1- cinta métrica 1- juego de 9 Tarjetas de lnformación Planetaria 1 11.3a. Calcula el factor de escala de cada objeto. ¿f 1- copia de la Hoja delAlumno 10.1c: "Mapa 1 de cada uno de los objetos representan a los planetas colocándolos directamente sobre la regla o cinta métrica (también puedes calcular calculadora Comparte tus resultados con los miembros de tu grupo .Ut|lizand.o la Hoja del Alumno 11.3b y trabajando en conjunto con tu gmpo, calcula la distancia a escala entre el Sol y cada planeta. Deberás utilizar las distancias reales entre el Sol y los planetas. PROCEDIMIENTO TgTu la bolsa con la etiqueta"11.3." 1. -objetos Estos encuentran aescala con el diámetro real de los planetas. se objeto consideras que representa cada planeta? Coloca los objetos de manera que representen los tamaños de los nueve planetas (no tomes en cuenta las distancias todavía). Registra los nombres de estos objetos en la tercera columna de la Tabla I de la Hoja del Alumno 71.3a: "Calculando el factor de escala". .- åQué 15o STC,/ñIS"' Ln Tlrnn.q on nr Esp.rclo Utiliza el factor de escala que calculaste en la Hoja del Alumno 11.3a para determinar qué tan lejos del Sol deberás ubicar cada planeta. Esto te ayudarâ a construir una maqueta del sistema Solar precisa en sus distancias y tamaños. Utiliza el ejemplo de la Hoja del Alumno 11.3b para a¡rdarte. Observa que cada respuesta relacionada con distancias a escala en la Hoja del Alumno 11.3b se contestara inicialmente en centímetros. Sin embargo, deberás convertir tus respuestas a metros y kilómetros para que las cantidades sean más significativas. t-¡ccrón u Er Srsrnrure Sor¡n: Drsrño Si esposible, dirígete. con tu grupo a un 8. pasilto largo, glmnaslo, campo Mo¡no ¡ Escar¡ F. Analiza la Täbla 1 de la Hoja del Alumno 11.3b. ¿Cómo se comparan o deportivo. Selecciona un objeto en el área (por ejemplo, un muro o un poste de portería) que represente al Sol. Después, utilizando tus cálculos,trabaja con tu grupo para medir las distancias de cada uno de los planetas modelos de la manera en que tu maestro te indique. Señala y etiqueta cada planeta con la información apropiada. Te sorprenderás al darte cuenta de que Plutón se encontrara amís de una milla de distancia. r¡E uN las distancias entre los primeros cuatro planetas con las distancias entre los otros planetas? G. Recuerda la sección de "Para Empezar". ¿De que manera es tu maqueta del sistema Solar diferente con respecto a tus primeras ideas en cuanto a la distribución del sistema Solar? f _ Recoge un juego de Tarjetas de -' Información Planet aria paratu equipo. Examina las distancias planetarias y determina qué unidades se utilizan para describir este valor. ¿Qué es lo que piensas que significa AU? REFLEXTóN SOBRE LO QUE H|CTSTE Responde a las siguientes preguntas en tu t. - - cuaderno y compártelas con el resto de tu clase. A. ¿Qué observaciones y comparaciones puedes hacer en cuanto a tu maqueta? B. ¿Cómo puedes comparar la distancia y tamaño de otros planetas con respecto a la Tierra? C. ¿De que manera es diferente tu maqueta comparada con nuestro sistema Solar real? D. ¿De que manera es semejante tu maqueta comparada con nuestro sistema Solar real? E. ¿Cuáles la relación entre el diámetro de los planetas y sus posiciones con respecto al Sol? Explica tu respuesta. ? -' Con una calculadora, determina como el AU de cada planeta fue calculado. El AU es el factor de escala que se utiliza con mayor frecuencia para describir las distancias planetarias. fl_Lee la lectura "El Orrer¡ una Maqueta del '' Sirt.-a Solar" y piensa sobre cório tus observaciones de una maqueta del sistema Solar pueden ser aplicadas al verdadero sistema. la lectura "Misión: Mercurio." Agrega 5. - l.: la información que consideres necesaria sobre Mercurio a la copia de trabajo de la Hoja delAlumno 10.1c. "Mapa Planetario" y alaHoja del Alumno 10.lb, (si tu Actividad Eje es Mercurio). STC/IIS" L¡ Tron¡.n rr nl Espaclo 151 LEccróN 11 EL SrsrEM¡. SoLAR: Drssño nr uN Moorro a Esc,cre El Orrery: Una Maqueta delSistema Solar Cuando construyes la maqueta de un barco, un cohete o cualquier otro objeto,la meta es que ésta se parezca al original hasta donde sea posible. Cuando el inglés George Gram construyó su primera maqueta mecánica del sistema Solar en el año de 1700 esta era su meta principal. Duplicó las posiciones del Sol ylos planetas, y de sus lunas que eran conocidas en aquella época. Con la maqueta de Graham,la gente tuvo la oportunidad de apreciar por primeravez la manera en que la Tierra gira 152 STC/ì,IST" L¡ Tr¡nne ¡N or. Esp.rcro alrededor del Sol. También pudieron observar los movimientos de Mercurio,Venus, Marte, frlpiter y Saturno. La maqueta de Graham fue conocida como un "orrery." Fue llamada en honor a Charles Boyce, el4to conde of Orrery quien mandó construir aquella maqueta. El Orrery que se muestra aqul fue construido en los 1780's. Pertenece al Instituto Smithsoniano de Washington, D.C. ¿Conoces algun orrery que se encuentre en algún museo de tu localidad? ! LEccróN 11 EL SrsrEMA SoLAR: Drsaño ¡r uN Mo¡Ero ¡ Esc¡r¡ ElAstrarium relojfue diseñado hace aproximadamente 700 años por Giovanni de Dondi. El reloj, o astrarium, funciona así: Una rueda gira una vez por día y mueve otra Este maravilloso que da una vuelta completa cada año. El astrarium sigue las posiciones cambiantes de la Tierra, el Sol,la Luna y los otros cinco planetas que se conocían en el tiempo en que de Dondi diseñó el astrarium-Mercurio, Venus, Marte, Júpiter, y Saturno. Esta compleja herramienta astronómica también incluye un calendario de las festividades romanas. El invento de de Dondi fue eventualmente desmantelado para reutilizar el cobre del que estaba fabricado. Afortunadamente, de Dondi dejó notas detalladas sobre cómo construir el astrarium,las cuales fueron utilizadas para reproducirlo. ! ( i ( ( ( ( ( ( ( ( (r f, (r ( (., t ( _r L.r (.-,, (, (r i, STC/l,lS'"' L¡ Trsrn.{ rN rL Ðsp¿cro 153 tEccróN 11 EL SrsrErvre Sor¡n: DrsEño DE uN IVIODELO A EscALA Misión: Mercurio Hace cinco mil años,los astrónomos de civilizaciones antiguas de Sumeria (actualmente Iocalizada en Irak) identificaron a Mercurio como un planeta. Mercurio Solamente puede ser visto a lo largo del horizonte un momento antes del amanecer y después de la puesta del Sol. Cuando Mercurio se encuentra directamente arriba, la luz del Sol oscurece la vista de este planeta. El hecho de que Mercurio sea difícil de observar no fue un obstáculo para que los científicos trataran de aprender más sobre é1. Al inicio del siglo XX, el astrónomo Eugenious Antoniandi utilizó un telescopio para observar Mercurio y creó mapas del planeta que fueron utilizados por aproximaclamente 50 años. Los científicos llegaron a pensar que el día de Mercurio era igual de largo que su año. Pero en 1965, los científìcos utilizaron las observaciones del radar Doppler para probar que Mercurio rota tres veces cada vez que orbita el So1. A pesar de este nuevo conocimiento,lo científicos tenían muchas preguntas sobre el planeta más cercano al Sol de nuestro sistema Solar. Entonces, paÍa aprencler más sobre Mercurio,la misión del Mariner 10 fiielanzada desde el Centro Espacial Kennedy el3 de noviembre de 7973. ElVuelo del Mariner 7O El Møriner l0 era una astronave muy pequeña, media tan Solo 1.39 por 0.457 metros-menos que el ancho del escritorio de un salón cle clases. Sin embargo, sus paneles Solares, antena, y pantallas solares aumentaban el tamaño del Mariner 10. Esta aeronave contaba con instrumentos para estudiar la atmósfera, superficie, y características físicas de Mercurio. Los paneles Solares y el motor de cohete ayudaron aI Mariner 10 allegar hasta el planeta. E/ Mariner 10 transmitió las primeras fotografías de la supeiicie de Mercurio. L5,4 STC/ìvIS"*' L,r Tl¿nn¡ oN eL Ðsp.{cro tEcqóN 11 EL SrsrEÀ,r,q. Soren: Drsnño oe ux N[oorI-o  EscALA STC IStt' L,c Tlnnn,{ sx oL Ðsp,rcro L55 LECCIÓN 11 EL SISTEMA SOLAR: DrseÑo oE uN MooEro ¡ ElMariner 10 no llegó directamente a Esc¡,ra Utilizando lo último que le quedaba de combustible,los científicos pudieron hacer que el Møriner 10 volara cerca de Mercurio dos veces más en Septiembre de 7974y Marzo de 7975. Desde entonces, el Mariner 10 ha continuando su órbita alrededor del Sol, sin embargo, su operación ha cesado. Mercurio. Después de dejar atrás la atmósfera de la Tierra, voló por Venus y aprovecho su fuerza gravitacionil.para dar vuelta hacia Mercurio. Después de casi cinco meses de vuelo, eI Mariner 10 pasó por primeravez cerca de Mercurio. Después de que el Mariner 10 completó su paso por Mercurio, comenzó a orbitar al Sol. \ùú4/ \\' =t J-- MERCURIO AI. MOMENTO DEI- I.ANZAMIENTO Y EN JUNIO 28D81974 \ t. ( TA TIERRA AT MOMENTO DET I.ANZAMIEMO, 1 NOV I973 (. i=->- t -é ({ (, Diagrama de la NASA con la trayectoria del Mariner 10 tal como fué descrlfo durante la misión planeada en 1972. Sigue la llnea punteada para trazar el camino del Mariner 10 desde Ia Tiena hasta Mercurio. ( ( L ir L I I l-56 STCIñIS" L.r Trrnn,l ex rr, Esp¡cto LEccróN El Mariner, con Mercur¡o en Ia Mira Durante cada vuelo abaja altura, el Mariner 10 reunió imágenes e información. Las cámaras de la sonda tomaron más de 2,500 imâgenes de Mercurio. Estas imágenes abarcaron casi la mitad de la superficie de Mercurio. ¿Por qué Solamente la mitad? Porque Mercurio rota tan 11 EL SISTEMA SoLAR: Drs¡,ño r¡E uN Mo¡ero n Escer¡ lentamente que un Solo día en Mercurio dura más de 58 días en la Tierra. Debido a las fechas de los tres acercamientos, uno de los lados del planeta se encontraba siempre en la oscuridad cuando eI Møriner estaba 1o suficientemente cerca para tomar fotografías. La mitad de Ia superficie de Mercurio STC/l,lSttt L¡ T¡nnnn r¡ rl Ðsp,rclo L57 LEccróN 11 EL SrsrEùtA SoLAR: Drssño pr, uN Moosro Las ondas de choque creadas por el impacto de un enorme meteorito formaron esfas collnas en Mercurio. ¡ Esc¡ra Esta imagen tomada por el Mariner 10 muestra uno de las muchas fallas que se encuentran en Ia superficie de Mercurio. Las fotograffas tomadas por el Mariner l0 revelaron una superficie colmada de cráteres muy parecida ala de la Luna. Los cráteres con grandes "rayos" pueden verse esparcidos entre planos oscuros. Estos rayos pueden ser material expulsado de los cráteres durante el impacto. Los científicos creen que algunas de las partes planas de Mercurio fueron causadas por el flujo de lava. Las câmaras también tomaron fotograffas de un enorme crâter, Carolas Basin. Este cráter mide 1,300 kilómetros de longitud y pudo haber sido el resultado del impacto de un asteroide. Los científicos creen que este impacto también causó la formación de colinas en el otro lado del planeta. Otras fotografías tomadas por el Mariner l0 muestran fallas en la superfìcie. La evidencia sugiere que algunos trozos de la corteza de Mercurio se han encimado en estos lugares. El descubrimiento más sorprendente de la misión del Mariner 10 fue que Mercurio cuenta con un campo magnético. Algunos científicos creen que el campo magnético indica que el planeta tiene un núcleo de hierro parcialmente derretido. Otros piensan que un antiguo campo magnético puede estar congelado en la corteza. 154 STC/IIS"' L¡ Trn¡.n.r oN er. Esp¡cro Misiones Futuras Todavía existen misiones planeadas para Mercurio, entre ellas el mandar un orbitador a Mercurio. Un orbitador es una aeronave que estudia un planeta girando alrededor de él en vez de Solamente volar cerca de é1. Los científicos esperan realizar estudios más detallados al mandar un orbitador a Mercurio, clesean obtener un mapa de todo el planeta. Otra de las metas es enviar equipo a que aterrice en el planeta, como cámaras, sismómetros, y herramientas para estudiar el suelo de Mercurio. Una aeronave que aterriza en el planeta es llamada"aterrizador". En dicha misión, los científicos esperan reunir información directamente desde la superficie del planeta para encontrar las respuestas a numerosas preguntas: ¿Cuál es la composición y estructura de la corteza de Mercurio? ¿Tiene algún tipo de sucesos volcánicos? ¿Cuál es la naturaleza de sus capas polares? Probablemente encontremos las respuestas a estas preguntas en misiones futuras, y tendremos un mejor entendimiento de este planeta. n LEccróN ll 4,878 km al Sol ll 57,900,000 Temperatura promedio Diámetro Distancia promedio Masa Gravedad ll 33 x 102 kg (Tierra=l) ll 0.38 11 EL SrsrEMA SoLAR: Drseño ne uN MonEro a Escara km Duración de un día slderal Duraclón de un año ll 1790C 58 días terrestres ¿S dias terrestres Número de lunas ll o* Tamaño Relativo .,.,r1' ii ¡'..:, .Ær"' ., :1:1 ,. . .¡Wi'i'' ¿Sabías que...? .Mercurio es tan solo un poco más grande que la luna de la Tierra. Observa la ilustración "Tamaño Relativo" que se encuentra arriba, que compara la Tierra con Mercurio. .El nombre de Mercurio le fue dado en honor al mensajero de los dioses debido alarapidez con que se mueve por el cielo alrededor de su órbita, arazôn de 46.4 kilómetros por segundo-más rápido que cualquier otro planeta. * Para el año2OO2 STC¡vfSt" L,t Trrnne rN rr, Especlo LEcc,óNl 2 Cráfreres INTRODUCCION ¿Qué ocurrirfa si un asteroide gigante chocara con la Tiena? ¡Impacto! Repentinamente ocurre una enorme explosión. El tremendo calor generado por la velocidad del asteroide hace que la roca se vaporice al impacto. El impacto crea un agujero profundo y redondo. Los cráteres de impacto-agujeros con forma de platón en la superficie de un planeta rocoso, luna o asteroide-son la más grande formación de tierra en el sistema Solar. La Tierra no se ha escapado de impactos de asteroides, aunque los efectos de erosión por agua y viento, el vulcanismo, y otros procesos en la tierra han borrado gran parte de su evidencia. Sobre nuestra Luna y planetas como Mercurio, en donde no hay atmósfera, los cráteres permanecen intactos, y por lo tanto pueden gtardar muchos secretos sobre el pasado de nuestro sistema Solar. ¿Qué apariencia tienen los cráteres cuando se forman? En esta lección, examinarás fotograffas de cráteres. Modelarás la formación de cráteres de impacto, y diseñarás una investigación para probar los factores que afectan al tamaño y forma de los cráteres que se forman durante un impacto. Tämbién leerás sobre el planeta Venus. OBJETIVOS DE ESTA LECCIóN Clasificar fotografías de planetas, lunas y, asteroides en base a las características de sus superficies. Modelar los efectos de los cráteres de impacto. Diseñar un experimento para analizar cómo el tamaño, la velocidad, o la forma de los objetos que chocan con Ia superficie de un planeta afectan a la formacíón de cráteres, Resumir y organizar información sobre Venus, y compararlo con otros planetas, 1-60 STC/trIS"' L¡ Tr¡nn.r eN Bl EspRcro Para Empezar t. -- Observa las fotografías mostradas en las Imágenes 12.1 a la 12.6. ¿Qué observaciones puedes mencionar sobre ellas? ¿En que se parecen? ¿En que se diferencian? Clasifica las fotograffas. Registra tus clasificaciones en tu cuaderno de ciencias. Prepárate para justificar tus clasificaciones a los miembros de tu MATERIAL PARA LA LECCIóN 12 Para 1 1 tl par de gafas de seguridad par de lentes 3D rojo con azul 1 Hoja de Trabajo del Alumno 10.lc:Cuadro grupo. Para tu grupo 1- copia de la Hoja I I 30cm (12") transportador (opcional) periódico Planetario I plástico paquete con 3 esferas de acero 7 cinta métrica 7 imán de anillo lámpara de mano 2 baterías D-cell 7 regla métrica de de Planeación copia de la Hoja delAlumno 12.2: toa llas desechables de papel "Registrando Nuestra lnformación y Conclusiones" caja de plástico que contenga lo siguiente: arena harina lmagen 12.1 Mercurio cocoa taza cernedora grande con cocoa extra taza cernedora grande con harina extra bolsa grande de plástico resellable con lo siguiente: 2 lupas lmagen 12.2 El Cráter Baninger en Arizona I esparcidor de STC/l,lS'" L¡ Trrnnn nN rl Ðsp¡cro l-61- LECCIóÑ 12 CRÁTERES lmagen 12.4 Calisto, una de las lunas de Júpiter. lmagen 12.3 El lado de la luna "nunca v¡sto desde Ia Tiena". lmagen 12.5 Los grþanfescos s g a se o so s-J ú p ite r, Saturno, Urano y Neptuno-son también conocidos como los Planetas Jovianos. p I a n eta -Ð'q lmagen 12.6 Los asfero,?es Matilde, Gaspra e lda. LA2 STC/trIS" L¿ Trrnn¡ nN or. Esp¡cro LEcctóN rz Cni.rrnEs Ejercicio L2.L Obse rvaciones Genera Ies Sobre los Gráteres 2,C.orylurte tus observaciones y clasificaciones con tu equipo. Cg-..rta sobre estas preguntas con los 3. - - miembros de tu equipo o clase como tu maestro lo indique. PROCEDIMIENTO ¿Qué es lo que notas cuando observas la imagen del acercamiento de los cráteres? ¿Cuáles sonlas semejønzas o diferencias entre lø Imøgen 12.5 y las demás? d " Participa en una tormenta de ideas sobre lo qrr.iubes en cuanto a los cráteres y 1o que deseas aprender. $. Registra en tu cuaderno de ciencias una descripción de lo que piensas que causa los cráteres, y dónde es más probable que ocurra. Comparte tu descripción con tu compañero. ß !Jr -- t. tu POR TU STGURIDAD Trabaja en un área bien ventilada para minimizar los niveles de polvo en el aire. Utiliza gafas protectoras ventiladas indirectamente durante todo el ejercicio. No anojes las esferas de metal. Suéltalas cuidadosamente sobre la superficie de polvo. Observa la Imagen 12.7.Compara los cráteres mostrados en las Imágenes de la 12.7 ala 12.6. ¿Cómo consideras que fue formada esta característica? Comenta sobre estas preguntas con los miembros de tu equipo y comparte tus ideas con el No te subas a los muebles para dejar caer las esferas de metal. Coloca la caja en el suelo cuando te encuentres probando las alturas mayores a 60cm. gmpo. t é' ' lmagen 12.7 Pu'u Ka Pele, Mauna Kea Revisa las normas de seguridad con maestro. Cubre tu espacio de trabajo con un periódico, täl rrez desees proteger también tu ropa. Reúne la caja de plástico de tu equipo,la bolsa grande de plástico resellable, y las tazas cernidoras de cocoa y harina. Trabaja con tu equipo al analizar cómo se formán los cráteies. Selecciona una de las esferas de metal y suéltala al interior de la caja.Utiliza el imán para retirar cuidadosamente la esfera de la caja sin tocar el polvo a su alrededor. Utiliza la lupa Comenta lo que observas con los miembros de tu equipo. STC/IVIS"' Le Tr¿nnn rN rl Esp,rcro 1-63 LECCIÓN 12 CRÁTERIS 4- - Repite el Paso 3 unas cuantas I I tr -' .:. veces más, utilizando una parte diferente cle la caja cadavez que lo hagas. Observa el cráter que se forma en cada intento. Intenta Soltar la esfera desde una altura diferente o rodándola a lo largo de tu regla en diferentes ángulos, o intentalo utilizando esferas de diferentes tamaños. Observa cada uno de tus resultados. Si la superficie se llena de cráteres, suaviza cuidadosamente la superficie de polvo con la punta del esparcidor de plástico (ver Imagen 12.8). Utiliza la taza cernidora para esparcir una capa extra de harina sobre la superficie. Después, esparce una capa delgada de cocoa sobre la harina (la cocoa debe ser agregada encima de la capa blanca). lmagen 12.8 Cuando ya no tengas más espacio para cráteres, (A) utiliza tu esparcidor de plástico para suavizar la superficie de tu harina. (B) Cubre la superficie con una nueva capa de harina. (C) Cubre la harina con una capa delgada de cocoa. L6,4 STC/IIS"' L.c Tlrnn,r eN ¡r" Ðspacro l¡ccrón rz CnirEnes REFLEXION SOBRE LO QUE HICISTE f -'J . Comparte tus observaciones generales con Ia clase. Lee "Cráteres en Proceso" para d"s.ubrir más sobre la formación de cráteres. Comenta sobre las partes del crá¡ter con los miembros de tu grupo, consulta la ilustración. ¿De qué están hechos los rayos? CRÁTERES EN PROCESO Un cráter es un enorme agujero con forma de platón encontrado en superficies sólidas y rocosas. Los planetas terrestres, lunas y asteroides tienen cráteres. Algunos cráteres se forman cuando meteoritos, asteroides, o cometas se impactan en la superficie de un planeta o |una. Estos cráteres-lla mados "cráteres de impacto"<asi siempre son circulares. Existen de todos tamaños y formas, desde pequeñas zanjas hasta enormes estanques de cientos de metros de largo. Los cráteres de impacto son la característ¡ca geológ¡ca más común en nuestro sistema solar. Ellmpacto La apariencia de un cráter de impacto depende de muchos factores. Por ejemplo, eltamaño y velocidad del objeto que causó el cráter afecta el ancho y profundidad de éste. En los casos de impactos más pequeños y no tan profundos, la superficie material, simplemente es arrojada, así como la arena salta cuando lanzas una piedra y esta cae sobre la superficie de la playa. Sin embargo, cuando el objeto que se impacta es grande y viaja a altas velocidades, golpea la superficie con una luerza tremenda. Las temperaturas extremas y la presión de Ia colisión hacen que el objeto se derrita y mezcle con Ia roca a su alrededor. Partes de un Gráter Después del impacto, un cráter se forma con borde alto y con una punta central(ver ilustración). Los derrumbes pueden crear terrazas alrededor del borde. Elsuelo del cráter frecuentemente se encuentra bajo el nivel del terreno que lo rodea. Los materiales que son expulsados, como el polvo, arena y+i la temperatura es lo suficientemente alta-la roca líquida, caen alrededor del cráter para formar un átea de escombros que asemejan a los rayos de una rueda. Estos rayos, se forman radialmente en todas las direcciones. Algunos rayos pueden medir cientos de kilómetros más allá del punto del impacto. Algunos cráteres secundarios más pequeños también se forman alrededor del cráter principal. STC,IS'n' Ln Trrrn¿ oN er, Espncro 165 LECCIóN 12 CRÁTERIS Borde del Ondas de choque Meteorito Borde del crater Material Cima central I : ri:¿ ."'t .:: i'.1Ìi / 'o,/ ..ttl: Las fases en la formación de cráteres de impacto incluyen el impacto, el desprendimiento y derretimiento del objeto que se impacta, la expulsión de roca derretida, y la formación de rayos. l-66 STC^\,IS"' L¡ Tlonn.q eN nr Esp¡,cro explusado crater Cima central leccrór Los cráteres en las lunas y planetas se ven con mayor facilidad cuando son cubiertos por grandes sombras. Los cráteres a lo largo del límite del lado oscuro de la Luna y el lado iluminado son más visibles desde la Tierra cuando la Luna se encuentra en cuarto menguante. Cráteres: Enlaces al Pasado Los cráteres pueden decilnos sobre la historia de un planeta o luna. Entre más cráteres tenga un planeta o luna, más antigua será aquella parte de la supeúicie del planeta. Durante el principio de Ia formación de nuestro sistema Solar, muchos meteoritos bombardearon los planetas. Los cráteres que causaron esto pueden permanecer en la Luna y Mercurio. Esto se debe a los procesos biológicos como la erosión por agua y viento, que se detuvieron hace millones de años en estos cuerpos (ver lmágenes L2.1,y L2.31. Los cráteres permaneces casi igual que cuando se crearon. Los planetas gaseosos poseen poca o ninguna evidencia de cráteres de impacto, aunque estos planetas también sufren impactos de meteoritos con la misma frecuencia que los planetas rocosos. Los cráteres dejan Solamente un registro temporal en su atmósfera gaseosa. Cráteres sobre la Tierra La Tierra también se encontraba llena de cráteres durante su formación e incluso sigue recibiendo impactos en la actualidad. Muchos de los cráteres en la Tierra han sido erosionados por elviento y el agua, y desttuidos por terremotos y volcanes. En Ia Tierua se han identificado unos 12O cráteres de impacto. Algunos de los cráteres de Ia Tierra son relativamente jóvenes; por ejemplo, el Cráter Barringer (Meteoro) en Arizona (ver lmagen 12.2) tiene Solamente 5O,0O0 años de edad. El Gráter Manicouagan en Québec, Canadá, es mucho más antiguo;fue creado hace aproximadamente 2L4 millones de años. Con 70km de diámetro, elGráter Manicouagan es uno de los cráteres de impacto más grandes sobre la superficie de la Tierra. r: CnÁrnne.s Ejercicio L2.2 Analizando Gráteres PROCEDIMIENTO 1. ¿Qui interrogante te gustaría poner a prueba para descubrir más sobre los cráteres de impacto? Decide con tu equipo qué tema investigarían. Trata de escoger un tema que no sea repetido por otro equipo. (Si tienes dificultades, tu maestro leerá algunas de los temas sobre cráteres de impacto que tu equipo puede responder utilizando tus materiales del Ejercicio 12.1) )_Utiliza la hoja de planeaciónpara diseñar -r. la investigación de cráter de tu equipo. Tu -- maestro deberá aprobar tu plan. J. Decide cómo registrarás tu información. {. Repasa los Consejos de Seguridad con tu maestro. POR TU SEGURIDAD Trabaja en un área bien ventilada para minimizar los niveles de polvo en el aire. Utiliza gafas protectoras ventiladas indirectamente durante todo el ejercicio. No anojes las esferas de metal. Suéltalas cuidadosamente sobre la superficie de polvo. No subas a los muebles para dejar caer las esferas de metal. Coloca la caja en el suelo cuando te encuentres probando las alturas mayores a 60cm. STCnvIS'"n L¡ Tlrnn¡ oN ol Esp¡cr o l:67 LECCIÓN $. 12 CRÁTERIS Cubre tu ârea de trabajo con un periódico. L.l.t1 a cabo tu investigación. 6. - - siguientes puntos mientras Recuerda los trabajas: .Cambia Solamente la variable independiente-la variable que estás investigando (por ejemplo,la altura de la cual soltaste la esfera de acero). .Si varías la altura desde la cual sueltas la esfera (velocidad de impacto), utiliza incrementos uniformes, como 30,60 o 90cm. Comienza con la medición menor. .UtiIiza el imán para retirar la esfera de metal. Evita tocar el cráter. .UtiIiza la lupa para observar los detalles de tu cráter. .Utiliza herramientas para medir tu variable dependiente (por ejemplo, profundidad y diámetro del cráter, longitud, y número de los rayos). .Si tu superficie se llena de cráteres, utlliza el esparcidor de plástico parasravizarla superficie. Utiliza las tazas cernidoras para creaÍ nuevas capas de harina y cocoa. .Registra tu información y conclusiones en tu cuaderno o utiliza le Hoja del Alumno 72.2 como se te instruya. Si realizas intentos múltiples, calcula el promedio de los resultados. Cuando cada grupo haya completado su /.- - investigación, tu maestro apagará las luces del salón de clases. Utiliza las lámparas de mano para examinar tus resultados (ver Imagen 12.9). Alumbra los cráteres desde todas las direcciones. ¿Desde qué dirección se pueden apreciar mejor las características de los cráteres? ¿De que manera se ven diferentes los cráteres con la luz de la lámpara? l-68 STC IS"' Ln Tlannn e w rl Espnclo lmagen 12.9 Utiliza tu lámpara de mano para examinar Ia superficie con cráteres. REFLEXIÓN SOBRE LO qUE HICISTE l. Comparte tu información y conclusiones con la clase. Tiaba con tu equipo para determinar las conclusiones que puedes hacer sobre los cráteres de impacto con base en tu evidencia. Considera la profundidad y el diámetro del crâter yIa longitud de los rayos. a las fotografias en las Imágenes !. Acude -- l2.l ala 12.6 nuevamente. Responde a las siguientes preguntas en tu cuaderno y coméntalas con los miembros de tu grupo: A. ¿Cuál es la semejanza entre los cráteres de las fotografíasy los que se encuentran en tu caja de plástico? B. ¿Crees que la apariencia de un cráter te puede a¡rdar a saber cómo fue formado? Explica tu respuesta. C. ¿Dónde se encuentra el objeto que impactó en cada fotografía? se D. Recuerda cuando utilizaste la lámpara. ¿Cuándo es el mejor momento para que los científicos observen los cráteres? t¡ccrór Toma un par de gafas azuly rojo para ti. El lente rojo debe ir colocado sobre tu ojo izquierdo y el azul sobre tu ojo derecho. Utiliza las gafas para observar las características del crâter que se muestra en la Imagen 12.10, Permite que tus ojos se adapten a los lentes durante 30 segundos. ¿Puedes observar alguna nueva característica en el crâter? Si tu respuesta es positiva, regístralas en tu cuaderno de rz CnÁrnnss "Misión: Venus". Agrega cualquier 4.1": intormación nueva sobre Venus a tu copia de la Hoja del Alumno lO.lc: "Cuadro Planetario" (y alaHoja delAiumno 10.1b, si tu planeta elegido es Venus). ciencias. lmagen 12.10 Esta imagen del Apollo muestra el Cráter Rey de la Luna en 3-D. STC/ilIS" Ln Tr¡nnn nN sr, Esp.{c¡o 169 LEGCIóN 12 CRÁTERES Misión: Venus Los observadores y astrónomos han sabido sobre la existencia de Venus por cientos de años. Esto se debe a que es el objeto más brillante en nuestro espacio, después del Sol y la Luna. Por medio de la observación a través de poderosos telescopios durante los últimos 100 años, hemos podido aprender mucho sobre nuestros planetas vecinos. Los astrónomos han descubierto, por ejemplo, que Venus se encuentra rodeado por espesas nubes. Aún así,los científicos se preguntaban al obseervar la Tierra, su "planeta vecino". ¿Cómo clima en Venus? ¿Tiene agua? ¿Viento? ¿Vida? En 1978,los Estados Unidos lanzaron dos es el El orbitador de Venus, el Pioneer 12, se muestra en t7O STC^,IS'"' L¡ Trrnn¡ nN e¡. Espacro naves espaciales a Venus en busca de algunas respuestas. Estas dos naves espaciales de las misiónes Pioneer fueron seguidas, 11 años después, por el lanzamiento del Magelløn. Pi on eer 72-Ea Orbitador La primera de las dos misiones Pioneer, el Obitador de Venus Pioneer 12, despegó en mayo de 1978. Para diciembre, ya se encontraba en órbita alrededor de Venus-y permaneció allí durante 14 años. En ocasiones, el orbitador liegó a encontrarse a menos de 150 kilómetros de la superficie de Venus. su posición normal de vuelo (de cabeza). rEccróN r¿ CnÁrnnrs Durante su larga estancia en órbita, eI Pioneer 12 realizó mediciones, mapas, y tomó fotograffas de la nube amarilla que cubre a Venus. La información del Pioneer 12 demostró que las capas superiores de nubes contienen pequeñas gotas de ácido sulfi¡rico, un líquido venenoso que puede destruir metales. El Pioneer 12 también probó lo que muchos científicos sospechaban-que en Venus existe un poderoso "efecto de invernadero". Esto significa que la atmósfera de Venus, que está compuesta mayormente de dióxido de carbono, atrapa el calor del So1. El calor puede elevar la temperatura de la superficie de Venus hasta 475 "C-lo suficientemente caliente como para derretir plomo. Venus puede tener constantes relámpagos ylluvia (aunque no como la conocemos en la Tierra), sin embargo, el intenso calor hace que la lluvia se evapore antes de tocar el suelo. Si la superficie de Venus alguna vez tuvo agua, esta se ha evaporado y perdido en el espacio. Actualmente, el planeta se encuentra muy seco. El 8 de octubre deIgg2,elPioneer 12 se quedó sin combustible. El orbitador se quemó mientras caia por las nubes. Se ha ido para siempre, sin embargo, la información ylas fotograffas que mandó a la Tierra permanecen con nosotros. Pioneq l3-La Multisonda La segunda nave espacial,la Multisonda deVenus Pioneer l3,fiielanzada en agosto de 1978. El Pioneer 13 fue diseñado para entrar en la atmósfera de Venus en vez de orbitar el planeta. Estaba equipado con una enorme sonda y tres pequeñas. La sonda grande medía 1 metro de largo ypesaba 315 kilogramos. Las sondas pequeñas medlan 0.8 metros de diámetro y pesaban 75 kilogramos cada una. Las sondas se empacan con instrumentos para tomar observaciones y mediciones como el contenido atmosférico, turbulencia, temperatura, tamaño de las partículas, y radiación. El 9 de diciembre de 1978, cada una de las sondas descendió de la nave espacial durante aproximadamente 55 minutos antes de tocar la superficie del planeta. Los ingenieros que diseñaron las sondas sabían que no soportarían el impacto del aterrizaje en El concepto de un añista de la Sonda de Venus Pioneer 13 entrando a la atmósfera de Venus la superficie del planeta. La información que las sondas reunirían en su camino hacia la superficie sería la más importante. Sin embargo, una de las ondas sobrevivió el impacto con la superficie de Venus y siguió mandando información desde la superficiepor 67 minutos más antes de que el calor y la presión terminaran con su habilidad de transmitir. Durante su camino a través de la atmósfera, las cuatro sondas capturaron grandes cantidades de información. Los datos mostraron, por ejemplo, que los vientos en las capas superiores de la atmósfera de Venus se mueven con grán rapidez, dan vuelta al planeta en cuatro días. Sin embargo,los vientos cercanos a la superficie son apenas tan fuertes como para mover granos de sal y partículas de polvo. Los sensores de las sondas también registraron la presión atmosférica de Venus. La espesa atmósfera de Venus empuja objetos con 90 veces mâs faerza que la atmósfera de la Tierra. Este tipo de presión existe en la Tierra solamente a medio kilómetro bajo las profundidades del océano. STC/trIS"' L.r Trenn¡ e x e r. Esp¡.cr o L77- IEccIóN 12 CRÁTERIS Matellan ocasionadas por el r;j,.r.r)-* formó canales-algunos tan largos como el ancho de de los volcanes. La lava también La nave espacial Magellan que fue nombrada en honor al explorador portugues del siglo XVI, Magallanes. Fué lanzada el4 de mayo de 1989, y llegó a Venus el 10 de agosto de 1991. Durante cinco años, la antena principal del Magelløn envió señales de radar a la superficie de Venus. Una antena más pequeña midió las alturas de lasuperficie. Toda la información del radar fue enviada a la Tierra, donde una computadora utilizo la información para crear imâgenes de la superficie del planeta. El Magellan reveló que Venus es un planeta de volcanes. Miles de ellos puntean el planeta-muchos pequeños domos y algunas enormes montañas. Suaves superficies flujo de lava separan muchos Unidos-en la superficie de Venus. Algunos meteoritos han dejado cráteres de impacto en Venus. ElMagellan también mostró que en algunos lugares la superficie de Venus ha sido separada, posiblemente por el surgimiento de magma del manto de Venus. Un área de corteza débil, partió un cráter en dos. Los volcanes frecuentemente se forman a lo largo de los Estados estas áreas. En 1995, eI Magelløn se quemó en la atmósfera del planeta-pero no antes de registrar casi toda la superficie de Venus. Esta maravillosa nave espacial nos proporciono nuestra primera vista global geológica del planeta en nuestro sistema Solar casi como la Tierra. D :.:,,, Volcanes en Venus Esta imagen de Venus salió de las imágenes del radar del Magellan. 172 STC/lvlS'" L.c Trrnn¡ ril rl Ðsp¡cro rEccróN Diámetro Distancia promedio al Sol tYlasa Gravedad Temperatura promedio 12,102 km 108,200,000 ll 487 km Duración de un día sideral xt},' (Tiera=l) ll 9.91 rz CnÁren¡s 4640C 243 días terrestres Duración de un año ll ZZS diasterrestres Número de lunas ll 0x Tamaño Relativo Atmósfera de Venus Ácido sutfúriJo. ;-:i,^-:-,- -..' y helio, argón, II Dióxido de carbono ¿Sabías que...? tVenus rota de este a oeste-en el sentido opuesto que la Tierra. 'Las nubes de gas deVenus reflejan tan bien los rayos del Sol que es el planeta que más brilla del sistema Solar. Nitrógeno (3.5%) * Para el año2002 STC/r\IStt L¡ T¡rnn,r rN rl Espncr o t73 LEc'óNl3 I Rasgos Superficiales INTRODUCCION El rasgo más espectacular de Marte es el sistema del gran cañón llamado Valles Marineris. Se extiende aproximadamente 4,000 kilómetros, es decir, cerca de un cuarto del camino alrededor del planeta. Eltérmino cañén, sin embargo, puede ser un poco confuso en este caso. ¿Por qué? En la Tierra, los cañones normalmente se forman por el flujo del agua. Los cañones de Valles Marineris son básicamente grietas producidas por tensiones en la corteza,aunque se cree que el agua tuvo que ver posteriormente en su formación. Después de que se formaron las grietas, manantiales profundos se filtraron por los acantilados. Esto produjo derrumbes, que posiblemente se erosionaron por tormentas de viento, barriendo poco a poco los cañones. Todos estos procesos combinados formaron Valles Marineris y la fisura de Ofir, un rasgo Esta imagen muestra pañe de la Fisura de Ofir en Valles Marineri, un enorme sisfema de cañones de 4,000 kilómetros de planetaria espectacular. En esta lección, examinarás un conjunto de fotografias que muestran algunos rasgos de la superficie de la Tierra. ancha en Marte. La Fisura de Ofir fué formada por slsmos, vientos, depresloneg y posÍblemente agua y volcanes. OBJETIVOS DE ESTA LECCIóN Revlsar las fotografías que muestran rasgos de la superflcle de la Tlerra; entonces, conslderar sl el proceso que formó estos razgos exlste en otros planetas y lunas, Particlpar en una tormenta de ldeas sobre lo que ya sabes y lo que deseas aprender sobre procesos planetarlos en la Tlerra y otros planetas. Anallzar la eroslón por vlento y por aglua, por tectonlca y por vulcanlsmo, y sus efectos. Anallzar fotografías de rasgos de superflcles planetarlas y determlnar cómo fueron formados. Resumlr y organlzar lnformación sobre Marte, y compararla con otros planetas, STC/lvfS" Ln Tr¡nn.l er.l Br. Esptcro i Investigaras si estos razgos existen también en otros planetas. Algunos equipos en tu clase modelarán uno de los diferentes procesos planetarios que crean estos razgos-erosión por viento, erosión por agua, fracturas causadas por placas tectónicas, o volcanismo. Después compararás el modelo de cada equipo con fotografias de rasgos de cliferentes planetas. La lección terminará cuando leas sobre tres misiones de la NASA a Marte. MATERIAL PARA LA LECCIóN 13 Para Para tu grupo 1- bolsa grande de ti 1- copia de la Hoja 1 delAlumno I3.Ia: 2 "Observaciones de I los Procesos Planetarios" (o tu cuaderno) copia de la Hoja del Alumno 13.1_b: "Comparando los Procesos 1 1 1 Planetarios" (o tu cuaderno) par de gafas protectoras par de lentes 3-D rojoy azul copia de la Hoja de delAlumno 1-0.1c: "Mapa Planetario" 1 plástico resellable (de la Lección 1-2) con lo siguiente: lupas esparcidor paquete con 3 esferas cinta métrica imán de anillo 1 1 L lámpara 2 1 baterias D regla métrica de Erosión del viento bolsa de plástico resellable con arena, harina y cocoa (de la Tectonicas bolsa de plástico con arena, harina y cocoa (de la Lección 1-2) taza cernidora de arena taza cernidora de harina Lección 1-2) taza cernidora multiusos con arena taza cernidora con harina pajillas flexibles Erosión de agua caja de plástico Vulcanismo caja de plástico con arena, harina y cocoa (de la Lección 12) trozo de tubo de con un orificio para drenar y acrílico ancho jeringa grande de plástico Velcro@ con arena seca hasta la mitad. Iaza de harina con tapa botella con agua 1 tapón de hule 7 vaso con orificio y roja Velcro@ botella of clear tap of water L cubeta I t de plástico cuchara de plástico Taza 7 almohadilla de absorción grande almohadilla de absorción chica 30cm (1-2") Periódico Toallas de papel desechables 1 juego de Tarjetas Fotográficas de Procesos Planetarios 1 juego de materiales de proceso como se indica a continuación: STC/ÀIS''' L.r Trnnn¡ eN or. Esp¡cr o 7-75 tEccróN 19 RASGos Supsnprcr,A.rss Para Empezar t. Dentro de tu equipo, revisa las fotograffas de los rasgos superficiales mostrados en las Imágenes 13.1 a la 13.5, y comenta las siguientes preguntas: ¿Qué observaciones puedes hacer en cuønto ø los rasgos de cada superficie? ¿Cómo crees que se formøron cadø uno de los rasgos de las superficies? lmagen L7l3 ¿Crees que los procesos que crearon estos røsgos existen en otros planetas? Explica tu l3.l Derrumbes en San Jacinto, California. STC¡-IUS- Ln TrBn¡.¡ e n e¿ Esp¡c¡o respuesta. C?-qurte tus observaciones con los 2. miembros de tu grupo. !. Comenta lo que sabes sobre los rasgos de superficies planetarias y sobre lo que deseas aprender sobre éstos. Puede ser que se te pida registrar tus ideas en tu cuaderno de ciencias. r-¡cclón ß R¡scos SupEnrrcrRms lmagen 13.2 Dunas de arena ondeadas en Tibet lmagen 13,3 lmagen del Volcán Galens desde radar STC/IIS" L¡ Trer.n¡ rN rL Esp¡cr o L77 LEccróN 1g RASGos Supnnprcr¡.rrs lmagen 13.4 El Río Colorado coña a través de piedra caliza para crear el Cañón Marble, gue se encuentra al extremo noreste del Gran Cañón de Arizona. L7A STC/trlS'n' L¡ Tr¿nn¡ nN rl Especro l¡ccrón 13 RAScos Supenrrcr¡rss lmagen 13.5 La Falla de San Andrés STC/IIS"" Ln Tl¡nr.¡ rN nl Esp¡c¡o lecclón ts R¡scos SupEnrrcrerss Ejercicio 13.1 Analizando Procesos Planetarios E s' PROCEDIMIENTO I-' Observa los materiales de esta lección. ¿Qrré superficie te gustaría modelar: erosión por viento, erosión por agua, tectónica o volcanismo? Selecciona un proceso con la ayuda de tu maestro. -'? Reúne los materiales que necesitaras. Cada de materiales lleva el nombre del proceso. Cubre tu área de trabajo con periódico antes de comenzar. Si te '¡.t.go Participa en una tormenta de ideas con tu gr.rpo ,obr. forma en las que pueden utilizar el material para modelar el proceso que seleccionaron. encuentras probando la erosión por viento, volcanismo, o tectónicos, utiliza las cajas de arena, harina, y cocoa de la Lección i2. Si te encuentras probando la erosión por agua, utiliza una tabla de arroyo (una caja de plástico que tiene un orificio y contiene arena hasta la mitad). . ¿Cómo registrarás tus observaciones? Coméntalo con tu mâestro. d, Repasa las normas de seguridad con tu maestro. f POR TU SEGURIDAD Trabaja en un área bien ventilada para minimizar los niveles de polvo en el aire. No arrojes las esferas de metal. Utiliza gafas protectoras ventiladas indirectamente durante la Cubre la superficie de tu área de trabajo con periódico para absorber excesos de agua y para evitar superficies resbalosas investigación. l-8O STC/IIS"' L,r Trrnn,r nN ol Esp¡clo Lee el tema apropiado ("Erosión por Viento", "Erosiór, por Agua'l "Teciónicos", o "Vulcanismo") para aprender más sobre los procesos planetarios que seleccionaste. Necesitarás tus lentes 3D paraver algunas de las imágenes. (Coloca el lente rojo sobre tu ojo izquierdo). Utiliza la información que se encuentra en la lectura para a¡rdarte a planear cómo modelar el proceso que elegiste. a cabo tu investigación utilizando como guía la lectura correspondiente a tu proceso. .Lleva Cuando hayas terminado $. - - investigación, con tu sosLén una lámpara de mano paralela a la tabla para observar las características de la superficie en tu caja. Registra tus observaciones en la Hoja del Alumno 13.1a o en tu cuaderno según te indique tu maestro. Escribe lo que hiciste, lo que observaste, y porqué piensas que ocurrió. Registra qué fotograffa de la Tierra (Imágenes 13.1 ala 13.5) se asemeja más a tus resultados. leccróH REFLEXTON SOBRE LO QUE HtCtSTE salón de clases apagadas, utiliza tu lâmpara como si fuera "la puesta del Sol" (paralela a tu tabla) para mostrar los nuevos rasgos de tu superficie a otros grupos. f.Una.vez,que todos los grupos huyut. ? -' mostrado su proceso, reúne uno de los juegos del Tarjetas Fotográficas de Procesos Planetarios. Revisa las cuatro tarjetas con fotograffas. Comenta sobre lo que observas. ¿Cómo crees que fue formada cada una de los rasgos? ¿Dónde crees que fueron tomadas las fotograffas? Lee el rótulo detrás de cada tarjeta. Con la guía de tu maestro, dirígete hacia los resultados de los otros equipos. Utiliza tus tarjetas fotogrâñcas y la Hoja del Alumno 13.1b (o tu cuaderno) para comparar cada fotografia con los resultados en la caja de plástico de cada equipo. ¿Cómo crees que fueron formados estos procesos? ¿Qué característica en la Tierra (Imágenes 13. 1- 13.5) concuerda con la que se encuentra en cada tarjeta fotográfìca? Registra tus observaciones. 4. Cg-.lta tus descubrimientos con la clase y hmpla tu lugar. åSabías que las posiciones relativas de los $, rasgos de las superficies pueden aytdar a SupenprcrerEs de este rasgo? (Por ejemplo, un cráter en la superficie de un flujo de lava muestra que el crífier es más joven que la lava. Sin embargo, la lava llena el ctitteç entonces el crâter es más antiguo). Nuevamente, observa las fotograffas en esta lección y la Lección 12. (TaIvez puedas utilizar el programa de computación Explore the Planets para ver imágenes adicionales) ¿Puedes definir si cada crâter que se muestra es más jóven o antiguo que la tierra que los rodea? Comparte los resultados de tu grupo con t. -- la clase. Nuevamente, con las luces de tu -- ts R¡scos ' f Con tu clase, regresa aIa carpeta de la Pregunta F de la Lección 1 y su tarjeta fotográfica. åQué procesos crearon cada formación de tierra? ¿Existen estas formaciones en otros planetas o lunas? Repasa tus etiquetas de respuestas de la Lección 1. Como clase, trabajen juntos en retirr las notas que parezcan incorrectas. Agrega las nuevas ideas que tengas en la carpeta. .Lee"¿Húmedo como la Tierra?'l Responde a la siguiente pregunta en tu cuaderno de ciencias. A. ¿Hay agua en Marte? Explica tu respuesta. t. - Lee "Misión: Marte". Agrega nueva información sobre Marte a tu copia de la Hoja del Alumno 10.lc: "Mapa Planetario", y ala Hoja del Alumno 10.1b, si tu Actividad Eje es el planeta Marte. las científicos a determinar la edad relativa STC/I,lSttn Ln Tronne r¡ rl Esp,qclo l-8L LEccróN 13 R¡.scos SuprnEtcr¡rEs EROSION POR VIENTO Vientos Planetarios Elviento es gas en movimiento. Elviento puede existir únicamente en planetas con atmósferas. Tres de los planetas terrestres-Martes, Venus y la Tierra-poseen atmósferas y, por lo tanto, vientos. Mercurio, la Luna, y asteroides y muchos de los planetas gaseosos no tienen atmósfera como la conocemos, es decir, no tienen vientos. Entre más delgada (o menos densa) sea una atmósfera, más rápidos deberán ser los vientos para crear un impacto en la superficie lunar o planetaria. Se necesita un viento poderoso para mover los fragmentos de una El viento golpea Mañe. LA2 STC/ì'IS''' Ln Trann¡ rN ¡l Ðsp¡clo roca en Marte, debido a que su atmósfera es tan delgada. Solamente se necesita poco viento para mover los fragmentos de roca en Venus, que posee una atmósfera muy espesa. La densidad de la atmósfera de Ia Tierra se encuentra entre la de Marte y la de Venus. Surcos en la superficie de un planeta causados por elviento, como en la foto que se muestra abajo, son evidencia de que elviento mueve partículas más pequeñas. La erosión por viento sucede cuando las moléculas de gas rebotan contra las rocas y otras superficies. Esto significa que una atmósfera densa erosiona una superficie más rápido que una atmósfera delgada en Ia misma cantidad de tiempo. leccrón Los Vientos Marcianos La superficie marciana ha sido erosionada por vientos que barrieron con finísimas partículas, dejando atrás guijarros. Estos campos que fueron encontrados con el aterrizaje del Vikin!,o I en Marte se asemejan a los desiertos de la Tierra. Has podido ver dunas de arena en la Tielra, pero, ¿existen dunas de arena en Mate? Saca tus lentes 3D y examina esta dramática fotografía de dunas en Marte. Este campo ondeado se encuentra en Nili Patera, una depresión volcánica en Sytris Mayor, el rasgo oscuro más notable en Marte, el "planeta rojo". -&' ¡i # ffi ¡,j',., .' * ,r;;,F, f lmagen 3D de dunas de arena en Mafte. Dos diferentes imágenes del orbitador de Mañe Global Surueyor fueron combinadas para crear esta imagen. Observa los rizos que se encuentran a lo largo de las dunas de arena. rs RAscos Supnnprcr¡.rns Los Vientos de Venus parte más alta de Ia atmósfera de Venus tiene muchos vientos, que alcanzan velocidades de hasta 35O kilómetros por hora. En la parte baja de la atmósfera, la velocidad de los vientos disminuye hasta encontrarse a casiO kilómetros por hora en la superficie. Los vientos soplan en la dirección de la rotación del planeta. Debido a que Venus tiene una rotación muy lenta, elSol brilla por largos periodos de tiempo en la superficie. Cuando el Sol calienta la superficie de Venus, la superficie caliente también calienta el aire que se encuentra arriba de esta. Las altas temperaturas de Venus pueden ser las responsables de los vientos de Venus. La Modelado por elViento Puedes utilizar un popote y una caja de arena, harina y cocoa para modelar el efecto del viento en Ia superficie de un planeta (ver la ilustración en la siguiente página). Sigue Ios pasos a continuación: 1. Con tu esparcidor de plástico, suaviza las capas de arena, harina y cocoa en tu caja de plástico. No te preocupes si se mezclan. 2. Rocía una capa de arena encima de tu mezcla. 3. Rocía una capa delgada de harina encima de la arena. 4. Utiliza tu pajilla flexible y la ilustración como guía. Sopla suavemente hacia la superficie de tu caja de plástico. (No compartas tu pajilla). ¿Qué sucede cuando elviento sopla sobre el polvo fino? ¿En que dirección se mueve el polvo? ¿De que manera cambian los efectos de viento las partículas grandes y pequeñas? ¿Puedes crear dunas y surcos de viento como los que se muestran en las fotografías? 5. Utiliza la lámpara de mano para examinar los surcos de viento y las dunas de arena que has creado. Recuerda que la mejor hora para observar la superficie de un planeta es cuando el Solse está poniendo (cuando tu luz es horizontal y paralela a la tabla), no cuando se encuentra directamente sobre su cenit. STC lsttt L¡ Tlrnn¡ nN nl þlspecro l-83 LEcctóN 13 RASGos Supsnrrcrer-ps (A) Utiliza una pajilla flexible para modelar los efectos del v¡ento en la superficie de un planeta. No compañas tu pajilla. (B) Utiliza la lámpara de mano para revisar tus resultados. Mantén Ia luz paralela a la supeñicie de tu área de trabajo. LA4 STC/trfS"' Ln Tr¡nn¡ ¡N nr- Esprclo LEcctóN EROS¡óN POR AGUA Una montaña alta o meseta se forma cuando las fuerzas de un planeta levantan un área relativamente plana. El flujo del agua corta los profundos cañones en tierras altas. Normalmente, el agua fluye desde las tierras altas hasta las tierras bajas. La fuente del agua puede involucrar nacimientos de agua subterráneos, nieve o capas de hielo derretidas, o lluvia. El agua que fluye erosiona rocas formando cañones, valles, y sistemas de arroyos. Los grandes guijarros y pequeños fragmentos de roca se pueden mover con el agua y más adelante ayudan a erosionar la roca. Los complejos patrones de arroyos frecuentemente se parecen a |as redes del sistema nervioso del cuerpo humano (ver ilustración). Estos patrones son muestras comunes de la erosión del agua en un planeta o luna. Un patrón de arroyos depende de la 13 R¡,scos SupEnrtcr¡ms inclinación, topografÍa, tipo de suelo y cantidad de agua que fluye a lo largo de la superficie. Agua en Marte Elflujo delagua formó elGran Gañón, en la Tierra, sin embargo, elVelles Marineris-un enorme cañón en Marte-fue formado pot una combinación de fuerzas, tectónicas en su mayoría, aunque se cree que el agua jugó un papel importante posteriormente en la formación de cañones. Después de que las grietas se formaron por la tensión en la corteza de Marte, profundos manantiales se precipitaron por los acantilados. Valles Marineris es tan ancho Gomo los Estados U nidos-aproximadamente 4,00O ki lómetros. El Gran Gañón fácilmente podría entrar en una pequeña porción de Valles Marineris. Los patrones de anoyos como el que se muestra aqul, son pruebas muy comunes de la erosión por agua. Valles Marineris t- STC/trIStt Ln Trrnn¡ nN Br Espaclo L85 LEccróN 13 lìASGos Supenprcrerns ¿Cómo afecta la erosión por agua a los cráteres que ya existen en la superficie de un planeta? Toma tus lentes 3D y examina esta dramática vista de los canales de agua en Marte. Los canales, que fueron moldeados por elagua, tienen probablemente de 2OO a 300 metros de profundidad. EL agua de un conjunto de canales penetró en un cráter de impacto de t2 kilómetros de ancho (en la parte izquierda al centro), y formó un enorme lago. El suelo suave puede ser, en nuestros días, elsedimento de un lago. Modelando la Erosión por Agua Puedes utilizar una tabla de arroyo para modelar la erosión por agua en superficies planetarias (ver ilustración). Analiza la erosión del agua haciendo lo siguiente: 1. Coloca la almohadilla de absorción grande sobre tu mesa con el lado plástico hacia abajo sobre el periódico. Coloca la almohadilla chica sobre el piso. Esta imagen del Viquingo en 3-D muestra el Vedra Valles, un grupo de canales ahora secos, en donde alguna vez fluyó agua hacia la Chryse Basin en Marte. Estos canales fueron moldeados por el flujo del agua cuando Mafte tenía agua en su superfrcie. 186 STC/ì,IS"' L,r Tlenne ox nl Ðsp¡cro 2. Coloca tu "tabla de arroyo" sobre la almohadilla grande de manera que el orificio para drenar quede fuera de uno de los extremos de tu área de trabajo. 3. Utilizando el esparcidor de plástico, mueve la arena lejos del o¡ificio formando una inclinación. 4. Retira eltapón del orificio para drenar. 5. Sostén la cubeta directamente debajo del orificio para drenar, sobre la almohadilla que se encuentra en el piso. 6. Une elVelcro@ de la taza al Velcro@ de la tabla de arroyo. Sacude lalaza hasta que esta se encuentre asegurada a la caja. 7. Vierte el agua lentamente en la taza. Trata de mantener elagua en el nivel más alto de la taza. No toques la arena una vez que hayas comenzado a verter el agua. Observa tus Puedes usar una tabla de affoyo para simular la erosión por agua en la supefücie de un planeta. LEcctóN 13 RASGos Supnnrrcr¡rns TECTON¡CA La tectónica es el estudio de cómo la capa superf¡c¡al de un planeta puede moverse y romperse. Las fallas ocurren cuando las partes de esta capa exterior se mueven una encima de la otra. La compresión ocurre cuando las partes de la capa exterior chocan y se doblan. El adelgazamiento ocurre cuando la capa exterior se estira. La luna de Júpiter, Ganímeda (ver foto inferior) y la luna de Júpiter, Enceladus, exhiben ejemplos de fallas. Una enorme tensión ocurrió cuando las grandes paÉes de la capa exterior se encimaron. Este tipo de encimado por tensión eventualmente ocasionó que la roca se quebrara a lo largo de las líneas de la La fosa de Acheron es un conjunto de valles en Ma¡1e. falla. Cuando |as rocas de la capa exterior de un planeta colisionan, la roca se dobla. La 3-D para observar esta dramática imagen de las compresión causada por las colisiones fallas de Marte. La fosa de Acheron es un pueden crear arrugas en las crestas de la conjunto de valles en Marte, formados cuando superficie de un planeta o Iuna. La roca la corteza se estiró y se fracturó. Cuando se también puede estirarse, lo que produce forman dos fallas paralelas, el bloque de corteza grandes valles que se alternan y altos entre ellas puede desplomarse, formando una y montones de roca. Este contraste de rocas clesta entre éstas. valles son evidentes en Marte y Ganímeda. Si un asteroide o cometa choca con un planeta o luna, puede fracturar su superficie. A lo largo de las fallas en la tierra ocurren terremotos. ¿Pero, que apariencia tienen las Las fuertes ondas sísmicas que aparecen como fallas en otros planetas? Utiliza tus |entes de resultado de la energía del impacto y se mueven por toda la superficie del planeta o luna. Las líneas de fractura pueden irradiar hacia elexterior delcráter. Los cambios extremos en temperatura entre el día y la noche también pueden causar fracturas (piensa en cómo un cubo de hielo se fractura cuando lo colocas dentro de un vaso con agua caliente). Las fracturas que se ocasionan por cambios temperaturas extremas son comúnes especialmente en planetas o Iunas sin atmósfera. Una atmósfera actúa como una cobiia que guarda el calor durante la noche y protege la Los patrones de cresfas y depresiones indican la separación y superficie de temperaturas deslizamiento horizontal que dieron forma a la superficie de Ganímeda, una luna de Júpiter. demasiado altas durante el día. STC/ì'IS"' Ln Tror.nn nN er Esp¡cro L87 LEccróN 13 R^scos Supsnprcr,A.rEs Simulando Tectónica Puedes modelar la tectónica planetaria haciendo lo siguiente: 1. Utiliza tu esfera de acero grande y tu caja de plástico con arena, harina, y cocoa de la Lección L2 para analizat los efectos de los impactos de cráteres en una superficie. ¿Las ftacturas se forman alrededor del c¡âtet? 2. Los cambios extremos de temperatura, el encog¡miento planetario y otras fuerzas internas en un planeta pueden ocasionar que este se tuerza o deforme. Examina los efectos de las fuerzas de torsión en la superficie de tu caja (ver la ilustración de la derecha). ¿Puedes ver alguna grieta o cresta formandose en la superficie cuando tuerzas o comprimas |os extremos de la caja? 3. Ahora, utiliza el esparcidor de plástico para empujar (comprimir) las capas de arena y harina (ver la ilustración de abajo). ¿Pudiste cambiar las capas? ¿Puedes observar alguna evidencia de falla? Modela las fallas en tu caja de plétstico empujando /as capas de arena y harina con el esparcidor de plástico. 184 ST(yr\ISttt L,r Trrnn,r r¡,¡ cr Esp,qcro Puedes utilizar arena, harina, y cocoa en tu modelo para probar los efecfos de compresión, expansión, y torsión en b superticie de un planeta. tEccróN 13 RASGos VULCANISMO El magma esta hecho de roca derretida, cristales, y gases disueltos. Éste se encuentra en |as profundidades de un planeta. Guando el magma hace erupción en la superficie de un planeta, forma lava. Esta erupción crea diferentes formaciones de tierra, como lo son las planicies de lava, y los volcanes. Volcanes en Planetas y Lunas Obscuras y planas superficies de lava cubren aproximadamente un 17 por ciento de la superficie total de la Luna. Estos planos se llaman "matia," que viene de la palabra latina "océanos". Se puede ver la mar¡a en la superficie de la luna llena en una noche despejada. La maria de Ia Luna esta hecha de roca volcánica similar a la roca delsuelo oceánico de la Tierra. La lava que formó la maria recorrió grandes distancias. Muchas marias fueron formadas cuando la |ava inundó áreas bajas, como lo puede ser el fondo de un cráter de impacto. Las corrientes de lava más antiguas han sido cubiertas por corrientes más jóvenes o han sido apiladas con cráteres de impacto. lo, una de las lunas de Júpiter, posee numerosos volcanes bajos y planos llamados "volcanes de escudo". La mayoría de los volcanes de escudo tienen cimas oscuras con SupsnrrcrerEs largas corrientes de lava que salen de ellos. La lava corrió lentamente por las laderas del volcán. En Venus, elvolcán escudo Sif Mons es muy similar a muchos de los volcanes escudo que se encuentran en la Tierra. El volcán Olympus Mons en Marte, es elvolcán de escudo más grande de nuestro sistema solar y mide aproximadamente 600 kilómetros de largo. Los volcanes en Venus tienen domos planos circulares, poco frecuentes. Utiliza los lentes 3D para examinar la imagen del domo en Venus. EL domo mas grande en esta escena mide 65 kilómetros a lo largo y aproximadamente 1 kilómetro de alto. Este conjunto de domos se llama Carmenta Farua. Un pequeño cráter cerca del centro de cada domo pude ser la fuente delflujo de lava de dicho domo. ¿Porqué los volcanes de escudo en otros planetas son tan grandes? Los científicos opinan que las cortezas de otros planetas, a diferencia de la corteza de la Tierra, no están hechas por placas que se mueven. Sin las placas tectónicas, las aberturas volcánicas en otros planetas pueden permanecer intactas por largos periodos de tiempo. Gomo resultado de esto, otros planetas tienen enormes volcanes mucho más grandes que los de Ia Tierra. Vulcanismo (continua) lmagen 3D de /os domos volcánicos en Venus. STC/tr{S"' L¡ Trrnn,r e N nl Esp¡cro L89 LEccróN 13 RASGos Supnnprcr¡rns Vulcanismo (continuación) Modelando el Vulcanismo Siguiendo los pasos que se muestran a continuación, puedes modelar el volcanismo de otros planetas: 1. La |ava es frecuentemente viscosa (lo que significa que su flujo a veces será lento). Mezcla agua roja con una pequeña cantidad de harina en una taza para crear "lava" viscosa. No la hagas muy espesa debido a que esta puede no fluir debidamente por eltubo. 2. Entierra uno de los extremos deltubo de 90cm dentro de Ia arena asegurándote de que el extremo enterrado apunte hacia arriba. 3. Introduce la punta de la jeringa en el extremo deltubo que no está enterrado (ver ilustración). 4. Vierte |ava dentro de la jeringa y tápala. 5. Empuja suavemente la tapa de la jeringa para modelar la erupción de la lava en tu superficie planetaria. ¿Qué es lo que observas? ¿Qué sucede cuando la lava se aproxima a tus cráteres? Puedes utilizar una jeringa y un tubo largo en Ia arena para modelar la erupción de lava en la superticie de un planeta. Para crear tu lava, agrega harina a tu agua teñida de rojo. ¿Qué sucederá cuando la lava fluya hacia los cráteres en la superficie de un planeta? 19O STC/trIS'n' L¡ Tl¿nnn oN rl Esp¡cro rEccróN 13 RAscos Supnnrrcr¡res ¿Húmedo como la tierra? Los científicos han sabido desde hace mucho tiempo que Marte tiene grandes cantidades de agua congelada. Sus grandes capas polares de hielo han sido visibles para las personas que observan a través de un telescopio desde la Tierra por muchos años. Los científicos también han observado canales y valles en Marte que indican que el agua pudo haber fluido a lo largo de su superficie tiempo atrás. Sin embargo,los científicos no creían que Marte tuviera agualíquidø. ¿Cómo podría ser esto posible? Marte es más frío que la Antártica #:fr,i y más seco que cualquier lugar seco en la Tierra. Sin embargo, en junio de 2000, los científicos de la NASA anunciaron un descubrimiento maravilloso. Las nuevas imágenes transmitidas desde la nave espacial Mars Globøl Surveyor mostraron lo que parecían ser arroyos en la superficie de este planeta. Los arroyos son hondanadas en la superficie de un planeta que han sido talladas poi crecientes repentinas. Si los científicos de la NASA no se equivocan, entonces existe la evidencia de que Marte tuvo agua fluyendo en un pasado muy cercano. ,.,. #.r,..:-:::l;* raä .:j-: Esfas capas polares de hielo prueban que Mañe tiene grandes cantidades de agua en forma de hielo. STC/I,IS" L¡ T¡e nnn nt rl Esp¡clo rEccróN 13 RASGos SupnRprctares Evidencia Glara Los arroyos que aparecen en las imágenes de la NASA se encuentran a los lados de grandes cráteres o muros de valles. Grandes concentraciones de agua, que vienen de la superficie del planeta o de debajo de esta, han fluido de ellos. Algunas áreas con rocas acumuladas y otros escombros en los extremos más bajos de los arroyos son evidencia de que el flujo del agua probablemente llevaba mucha ñrcrza. Estos arroyos son evidencia importante de que hubo agua líquida en un pasado muy reciente en Marte. Los arroyos no han sido modificados por la erosión del viento, impactos de asteroides o actividad volcánica. Los científicos llegaron a la conclusión de que esto significa que los arroyos son extremadamente j óvenes. Durantes las primeras dos décadas de este siglo,la NASA enviará por lo menos seis misiones a Marte para explorar la superficie del planeta. La nave espacial incluirá orbitadores con poderosos telescopios y otros sensores, un laboratorio ambulante robótico, e incluso un vehículo que tomará muestras de suelo marciano y regresará con éstas a la Tierra. Estas misiones a Marte irán en busca de agua en el planeta. Pequeños arroyos en las paredes de esfe slsfema de valles fueron creados cuando un líquido-posiblemente agua-escurieron a través de las paredes hasta que llegaron al acantilado, desde donde fluyó hacia debajo de /as colrnas para formar los canales en /as profundidades de la pendiente. L92 STC/l,lS"' L,r T¡¡rn.l nN or- Espncro LEccróN ElAcertijo Marciano Hace muchos años,las condiciones en Marte pudieron haber sido similares a las de la Tierra hoyen día. Los canales nos dicen que posiblemente alguna vez,los ríos marcianos gigantes se convirtieron en océanos. La atmósfera pudo haber sido más densa y llena de oxígenos. Las temperaturas pudieron ser mucho más cálidas. Si esto es verdad, pudo haber existido vicla en Marte, e incluso puede que aún exista. n 19 RÄscos Supnnrrcr¡rns Colonizando Marte Si los científicos encontraran agua en Marte, ¿sería posible que los seres humanos trataran de ir a vivir a este planeta? Aunque la atmósfera marciana es muy delgada para respirar,los hombres pueden crear oxígeno del agua. También podrían generar hidrógeno para el combustible de los cohetes de la misma agua. La existencia de agua, también nos dice que los hombres podrían sembrar sus propios alimentos. Cuando los hombres lleguen a Marte, comenzarân a plantearse una pregunta importante-åQué ocurrió con Marte? Necesitamos saber que es 1o que causó este dramático cambio en el clima marciano, que alguna vezfie como el nuestro. Si alguna vez 1o descubrimos, será más fácil para nosotros saber cómo podemos proteger a la Tierra. El agua marciana nos puede enseñar tales lecciones de la vida. Evidenc;ia d, ugru tíquida en Uane, ømaAapor e/ Mars Global Surveyor Orbiter STC/lvlS'n' L,r Tronnn nN rl Espaclo 193 LEccroN 13 RASGos Sup¡nrrcr,r.rns Misión: Marte El color rojizo de Marte puede ser visto desde la Tierra,lo mismo que sus capas polares de hielo. Algunos astrónomos a finales de los lB00 vieron líneas oscuras avanzando a lo largo de la superficie del planeta. Percival Lowell y otros científicos norteamericanos creían que estas líneas eran canales, construidos por marcianos para el transporte cle agua. No se supo con seguridad lo que realmente eran estas líneas hasta el año de 1965. En aquel año, el Mariner 4 voló cerca de Marte y encontró un paisaje muy parecido al de la luna, pero sin señales de vida. Cuatro años después, otras dos misiones Mariner confirmaron estos descubrimientos. Sin embargo, los científicos creían que necesitaban más tiempo para comprender al planeta. Esto significaba entrar en su órbita. El Mariner 9 fue la primer nave espacial en orbitar otro planeta. Arrivó a Marte en noviembre ðe I97I,y orbitó al planeta por casi un año. Durante ese tiempo, pudo presenciar una tormenta de polvo que duró un mes completo. También encontró cañones, lagunas, y otras señales de agua del pasado. Antes de que el siglo terminara, otras navas-el Viking 1y 2, el Pathfinder,y eI Globøl Surveyor, entre éstas-visitarían Marte. Yikingly 2 Los Viking 1 y 2llegaron a Marte en marzo de 1976. Cada nave espacial estaban equipadas con un orbitador y un aterrizador. El orbitador estaba diseñado para encontrar un lugar para que el módulo aterrizaray para enviar información a los científicos que se encontraban en la Tierra.Los Viking 1 y 2 fteron diseñados para estudiar Marte durante varios 1¡s5ss-si¡ embargo, proveyeron información a los científicos por varios años. Las imágenes de los orbitadores mostraron cañones, planicies de lava, volcanes y cráteres. También mostraron valles y canales secos. Como se esperaba, gran parte de los paisajes se .,. Un mosaico de imágenes a color tomadas por el orbitador Viking 'l muestran la región Iherasls en la región este de Marfe. Obserua /os fres volcanes a la izquierda y el cañón en Ia parie inferior derecha . Ls4 STC^.IS"' L¡ Tren¡.n ¡x sL Ðsp.{cro _ :l ¡: l:l ' .,:.:rj:.,;i LEccróN 13 RASGos SupEnprcleres El móduloViking veían como si hubieran sido grabados por el agua en movimiento. Las imágenes también muestran que está dividido en dos regiones principales: planicies bajas del norte y tierras altas en el sur. Con los orbitadores volando,los módulos Viking descendieron a través de la superficie marciana. Sus instrumentos revelaron que el gas más prominente en Marte es el dióxido de carbono. Éstos aterrizatony llegaron a salvo en lados opuestos del planeta sobre el suelo abundante en hierro-el cual da a Marte ese color rojizo que lo distingue. Las cámaras de los módulos buscaron formas de vida grandes, pero no encontraron nada. Los instrumentos de los módulos realizaron experimentos para determinar si el suelo marciano en aquellos lugares poseía vida microscópica, pero no encontraron nada. Los módulos Viking si encontraron una superficie dura que se asemeja a la corteza de la Tierra. Las pruebas también demostraron que Marte es un planeta extremadamente estable. No ocurrieron tremores, terremotos o erupciones volcánicas. Hasta ahora,los módulos y orbitadores Viking han sido los laboratorios que más tiempo vivieron en otro planeta, y proveyeron la vista más completa de Marte. STC ,IS'nt L,r'lr¡nn¡ oN rr, Esp.ccro 195 rEccróN 13 RASGos Supnnprcr¡,rrs El Mars Pathfinder julio de 1997, eI Pøthfinder, rodeado por enormes bolsas de aire, se detuvo en la superficie de Marte. Aterrizó en una planicie antigua donde los científicos creen que una catastrófica inundación dejó grandes cantidades de rocas. Dentro de la nave espacial Pathfinder se encontraba un robot explorador llamado Sojourner. Éste se convertiría en el primer robot en operar en otro planeta. El trabajo del Sojourner era analizar las rocas y los tipos de El 4 de suelos. La información también mostró que Marte es más seco y polvoriento que cualquier desierto en la Tierra. El polvo frecuentemente gira en ráÍagas,llamados "demonios de polvo". Las nubes que cubren parte de Marte consisten en hielo de agua condensada en polvo rojizo. El explorador del Pøthfinder opero por 12 veces más del tiempo del que se esperaba (siete días).Iuntos, enviaron a la Tierra 2 mil 300 millones de bits de información, incluyendo más de 16,500 imágenes. E/ Sojourner tomando mediciones. Obserua Ia supeûicie de la roca con dos fonos. Puede ser que el polvo impulsado por el viento se haya acumulado en la superficie (la roca se encuentra inclinada contra el viento). Otra posibilidad es que esta roca pudo haberse desprendido de una más grande y fue depositada en esta área durante la antigua inundación. 196 STC/trfS'o' Lr Trpr.nr nN rl Esp¡cro Dale un Nombre a este Robot Explorador Imagina cómo serla si debieras darle un nombre al explorador de la misíón Mars Pathfrnder,Valerie Ambrose, una estudiante de 12 años de edad de Bridgeport, Connecticut no tuvo que imaginarlo. En 1995, ganó un concurso llevado a cabo en la Sociedad Planetaria, organización no lucrativa dedicada a la exploración del sistema solar. Los niños con edades de entre 5 y 18 años podían participar en el concurso. La Sociedad dijo que el explorador debla llamarse como una herolna de la mitología, ficción o historia (no en vida). Los participantes debían enviar el ensayo de 300 palabras explicando su elección del nombre del explorador. Los ensayos llegaron desde todas las partes del mundo. Valerie sugirió el nombre de Sojourner Tiuth,la activista afro americana que deseaba que la esclavitud fuera abolida y que promovió los derechos de la mujer. Sojourner Tiuth vivió en la época de la Guerra Civil, y viajó por los Estados Unidos luchando por el derecho de libertad de todas las personas y el derecho de las mujeres de participar en la sociedad en su totalidad. Finalmente, el día de nombrar al ganador llegó. Valerie fue la ganadora, la NASA eligió el nombre de Sojourner paîa el explorador deI Pathfinder. Este nombre brinda honor a Sojourner Truth, que incluso es un nombre muy apropiado, pues "sojourner" significa viajante en inglés. El ensayo de otro estudiante también fue ganador. Deepti Rohatgi, que obtuvo el segundo lugar sugirió a Marie Curie, en honor a la qulmica polaca que ganó el Premio Nobel en 1911 por el descubrimiento de los elementos radio y polonio. La NASA utilizó el nombre de Marie Curie para un segundo explorador de Marte. Es muy emocionante pensar que Valerie y Deepi le dieron nombre a estos famosos robots. Quién sabe, tal vez algún día te toque asignarle un nombre a algún explorador, cometa, asteroide, o incluso el siguiente planeta en el espacio. LEccróN 19 RASGos Sup¡nprcr¡rrs Esta imagen muestra a/ Global Surveyor sobre Mañe. Se puede ver al Olympus Mons en el fondo. STC^ISttt L.c Tlenn¡ e ir eL Esp¿clo tEcctóN 13 RÁscos SupEnprcr¡rss El orbitar doce veces al dla alrededor de Mañe proporciona a las cámaras de ángulo ancho una vista global de los patrones climáticos de Ma¡1e. Aquí, se ven algunas nubes blanco azulosas de agua congelada sobre /os volcanes lharsis. El Global Surveyor EI Global Surveyor, que fue lanzado en noviembre de 1996, fue equipado para volar a una baja altitud en una órbita cercana a los polos. Esta veloz nave espacial orbitaba Marte 12 veces aIdia. EI Surveyor ha enviado imágenes de nubes colgando de volcanes gigantes, tormentas de polvo que soplan por todo el planeta y capas polares que se expanden en el invierno y se encogen en el verano. EI Surveyor confirmó que estas capas polares consisten en capas de polvo y dióxido de carbono congelado. Los científicos creen que estas capas guardan secretos sobre los cambios de estación en Marte. También pueden ser uno de los mejores lugares para buscar evidencia de la vida pasada en el planeta. 194 STC/},IS"' L.q Tlrnn¡ oN ¿r. Esp¡clo El Surveyor reahzó otro descubrimiento que aumenta las posibilidades de encontrar rastros de vida pasada. Resulta que Marte, alguna vez tuvo un campo magnético, muy parecido al que la Tierra tiene hoy en día. Este conocimiento es importante debido a que los campos magnéticos funcionan como escudos de la radiación dañina. Solamente la Tierra y Marte gozan ðela temperatura perfecta-ni muy caliente ni muy fuia-y son un factor positivo parulavida como nosotros la conocemos. Los científicos no saben todavía si Marte desarrollo algún tipo de vida. Sin embargo, este planeta rocoso es elúnico en nuestro sistema solar en el que sería posible para los seres humanos caminar y explorar. Incluso, es posible que algún día sea un buen lugar para vivir. ! LEccróN Temperatura promedio Diámetro ll e,zszkm Distancia promedio al Sol ll 228,000,000 km Duraclón de un día sideral Masa ll 64xt0" Gravedad 13 RASGos Supenprcrarns (Iierua=l) ll g.3g Duraclón de un año ll -55"C 24.62horas OSZ dlas terrestres Número de lunas ll 2* Tamaño Relativo Atmósfera de Marte ¿Sabías que...? Oxígeno, agua, vapo¡ y otros Argón (1.6%) Nitrógeno (2.7%) .A Marte se le dio su nombre en honor al dios romano de la guerra debido a que el color rojizo de Marte parece sangre derramada. .Olympus Mons, un volciín en Marte, tiene24kilómetros de altura-más del doble que el volcín más alto de la Tierra, y tres veces más alto que el Monte Everest. * Para el año2002 STC/I,lSt'n L¡ Trennn rN el Esp¡cro LEcc,óNl 4 Gravedad en la S.rperficie INTRODUCCION ¿Cuánto pesas? ¿Cuál es la masa de tu cuerpo? Imagina que pudieras viajar a otros planetas. ¿Qué ocurriría con tu peso y masa? En esta lección analizarâs las respuestas a estas preguntas. Simularás levantar diferentes objetos en diferentes planetas. Entonces, utilizando una bascula de resorte, relacionarás lo que observaste con la fierzallamada gravedad. También continuarás con la serie de misiones, esta vez para aprender más sobre la misión Galileo a Júpiter. OBJEÍIVOS DE ESTA LECCION Este astronaufa so/o pesa sobre la luna una sexta parte de lo que pesa en la Tierra. Esfo se debe a que la gravedad en la superticie de la luna no es tan fue¡Ie como la de la Tierra. Utilizar una muestra para comparar el peso de una lata de refresco en diferentes planetas. Analiza¡ la relación entre el peso de un objeto en cada planeta con la masa y el diámetro de este. Medir el peso de objetos que tengan diferente masa. Describir cómo la masa y el peso están relacionados (fuerza de gravedad). Resumir y organizat información sobre Júpiter y compáralo con otros planetas, 2OO STC/ì,IS''' Ln Tr¡nnn nN rr. Ðsp,qcro MATERIAL PARA Para Empezar 1. ¿Qu¿ es 1o que sabes con respecto a que la gravedad es un rasgo de la superficie de un planeta? Registra tus ideas en tu cuaderno de ciencias. Comparte lo que has escrito con el resto y comenta tus ideas sobre las siguientes preguntas: Para 1 es gravedad? ¿Córno se relncianøn la gravedad 1t el peso? ¿Cómo se mide lø grøvedad? copia de la Hoja del Alumno 14.1:"¿Cuánto Pesaría una Lata de Refresco?" 1 ' d.l giopo ¿Qué ti copia de La Hoja del Alumno 1O. 1c:"Mapa Planetarion Para ti y tu grupo I latas previamente preparadas 1 juego de Tarjetas de lnformación Planetãria Para tu grupo 1 bascula de resorte 1 cilindro de plástico 25 rondanas de acero grandes STC/IIS" L¡ Trrnn.l nN nr, Esp¡cro 2A7. TECCIóN 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE Ejercicio L4.L Analizando el Peso en Gada Planeta PROCEDIMIENTO l. Examina las latas previamente preparadas en tu estación asignada. Cada lata representa la misma lata con refresco pero en diferentes planetas. Sostén cada una de ellas y siente la diferencia de su peso en cada planeta (ver Imagen 14.1). ¿En qué planeta pesa menos la lata? ¿En qué planeta pesa más? ¿Por qué crees que esto ocurre? Comenta tus ideas con los miembros cle tu equipo )_Califr,ca el peso de cada lata en la Hoja del -a -- Alumno 14.1 escribiendo un "1" junto al nombre del planeta con la lata más ligera. Aumenta el número respectivamente hasta que llegues alalatamás pesada. Si alguna lata parece pesar lo mismo, puedes repetir el número para calificarla. ? -' Voltea las sizuientes Tarjetas de planeta que calificaste con "1" (la lata más ligera); el planeta que calificaste con el número más alto (la lata más pesada); y el planeta con algún número intermedio. Examina la información impresa al reverso de estas tres tarjetas.¿Qué características de cada planeta podrían explicar por qué el peso de cada lata es diferente en cada uno? Comenta tus ideas con los miembros del equipo. Registra tus ideas debajo de la Tabla 1 en la Hoja delAlumno 14.1. Irrfor-ucióí Planetariaiel lmagen l4.l Siente que tan pesadas son /as latas en cada planeta. ¿En qué planeta pesa más la lata? ¿En qué planeta pesa menos la lata? 2o2 STC/IIS"' L¡ Tl¡nn¡ ¡:,r Er. Esp¡cro r¡cc¡ór r+ GReveo¡o sN ra SupsRrrcrn REFLEXION 5OBRE LO QUE HICISTE t. -- Comparte tus calificaciones de la Hoja del Alumno 14.1 con la clase. t -' ¿De qué manera las características de un planeta afectan a su capacidad de atraer un objeto-dándole a este su peso? Comparte tus ideas con el resto del gmpo valiéndote de tu explicación en la Hoja del Alumno 14.1 como guía. 3. Escribe en tu cuaderno lo que sepas sobre la relación entre masa y peso. Comparte tus ideas con el resto del grupo. à Lee "Masa y Peso: ¿Cuál es la Diferencia?". T. Anota una definición de estos dos términos en tu cuaderno. Ejerciclo L4.2 Analizando la Masa y el Peso PROCEDIMIENTO 1. f. ¿Pot qué la masa afecta al peso? Comenta esta pregunta con tu grupo o clase. Registra las ideas que obtengas en tu cuaderno del alumno. ¿Cómo crees que funciona la báscula de resorte? Comenta tus ideas con tu grupo. Después, observa la demostración que dará tu maestro para explicar cómo utilizarla. Comenta sobre el significado del newton. Trata de calibrar la báscula de resorte sosteniendola verticalmente sin colgar ningún objeto en el gancho. Asegúrate de que la escala marque cero. Si es necesario, ajusta la parte superior hasta que la escala marque cero (ver Imagen 14.2). EÊ).4 1fr lmagen '14.2 Ajusta la báscula de resoñe en ceros antes de cada medición. STC/trIS"' Ln Tr¡nn¡ riv rl Esp¡cro 2O3 LECCIóN 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE ? - Coloca la báscula de resorte acostada - vl- horizontalmente sobre la mesa. Coloca dos o tres rondanas en el gancho de la báscula. ¿Qué observas? Comenta tus ideas con los miembros cle tu equipo. Z[, Sostén la báscula de resorte verticalmente. Coloca dos o tres rondanas en el gancho de la báscula. ¿Qué observas? ¿Son diferentes resultados a los del paso 3? ¿Por qué? Comenta tus ideas con los miembros del equipo. $, Sostén el cilindro de plástico transparente. Describe su peso a tu grupo. Aumenta la masa del cilindro $, -- de plástico agregândole cinco rondanas, y sostén el cilindro con tus manos. ¿Cambió la masa del cilinclro? ¿Cambió el peso del cilindro? Comenta tus icleas con los miembros del equipo. Aumenta la masa del cilinclro con25 /. - - rondanas y sostenlo con una mano. ¿Cambió la masa del cilindro? ¿Cambió el peso del cilindro? Comenta tus ideas con los miembros del grupo. Cuelga el cilindro $, -- con25 rondanas en el gancho de la báscula de resorte como se muestra en la Imagen 14.3. ¿Cuál es el peso del cilindro con 25 rondanas? Registra la cifra obtenida en tu cuaderno. Comenta tus observaciones con los miembros del grupo. $. Diseña una investigación con tu grupo para probar cómo la masa y el peso están relacionaclos. Registra tu plan cle diseño en tu cuaderno de ciencias. Considera lo que cambiarás (variable indepencliente), lo que medirás (variable dependiente), y lo que se mantendrá sin cambios (variable 14.3 Utiliza la báscula de resorie para medir el peso del cilindro con 25 rondanas. lmagen en newtons (una medida de fuerza de gravedad). Si realizas más de un intento, obtén el promedio de tus resultados. controlada). tQ. Dibuja una Tabla de datos en tu cuaderno. En cada intento, registra la masa del cilindro (número de rondanas), y su peso 2O4 STC ,IS'"" L,r Tronn¡ ¡x ¡l Esp¡cro I t. Antes de comenzar cada intento, recuerda que debes calibrar la báscula de resorte ajustándola en ceros. Completa tu investigación. leccrón REFLEXIóN SOBRE LO QUE t. -' HIC¡STE del peso? lectura por f:urrra peso? E. ¿En qué direcci cilindro? ón jalaesta fuerza al ¿por qué lafierza de gravedad en la il5r.r'ff'..rX",Xäå.,:::ï:*.î'#" que la mercurio? B. ¿Cuándo aumentaste la masa cilindro' que ocurrió con su D. Ahora sabes por medio de la que una fueruaãs empujada o jalada un objeto. ¿Cuál es el nombre de la que hace que el cilindro tenga Supenprcre I. Si Marte posée más masa que Mercurio, rondanas?. masa? r¡ H. ¿Cuáles son los dos factores que afectan a la gravedad en la superficie de un planeta? !. - Responda las siguientes preguntas en tu cuaderno de ciencias, y coméntalas con tu clase: C. ¿Cómo se relacionan el peso y la eN G. ¿Qué fuerzanos mantiene sobre la superficie de la tierra? Comparte tus resultados del ejercicio 14. 2 con tu grupo. A. ¿cuál es el peso de las cinco t¿ Gn¡vepat !, -- Regresa aracarpetade ra pregunta G en ra Lección 1 y su,Tarjeta Fotográfica con tu clase. Revisen las notas de la etiqueta que trata sobre dónde existe la gravedad, y retira cualquier respuesta que parezca incorrecta. Agrega nuevas ideas a la carpeta" 4.' información l.^. "Misión: Júpiter'l Agrega cualquier sobre en tu Hoja del Júpiter es jalando F. Piensa en el ejercicio 14.1. Si el peso la medida de la'fuerza de gravedaå un objeto, ¿qué planeta tiene una mayor fiierza de gravedad atrayendo objetos a su superficie-Plutón o Júpiter? Explica tu Alumno 10.1c: "Mapa Planetario" (y en la Hoja del Alumno 10.1b, si tu Actividacl Eje es Júpiter)' respuesta. STC/lvIS"n L¡ Trrnn¡ ¿N rl Ðsp.rclo 2O5 LECCIóN 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE asa Pcso ¿eatíl es la Drferencia? Muchas personas piensan que no hay diferencia entre los significados de "peso" y "masa", pero si la hay. La masa está relacionada con la cantidad de materia de un objeto, sin tomar en cuenta cuánto espacio ocupa el objeto. Mientras no agregues o quites parte de la materia de un objeto, su masa permanece la misma, incluso en diferentes lugares. Si llevas un objeto a la luna o a Marte, éste tendrá la misma masa que tenía en la tierra. ¿Pero que sucede con su peso? ¿Pesará 1o mismo un objeto en la luna o Marte de lo que pesa en la tierra? Como pudiste darte cuenta durante tu investigación,la respuesta es "no". El peso de un objeto cambia dependiendo de su ubicación en un planeta (como en la cima de una montaña, en donde puede que tu peso sea menor, o en el fondo de un valle profundo, donde tu peso puede ser mayor). 2o,6 STC ,IS'n' L¡ Tru¡n¡ o¡ nl Esp¡.cro Midiendo Masa y Peso El peso es una medida delafuerza de gravedad sobre un objeto (una fuerza atrae o empujada a algún objeto). Nosotros utilizamos una báscula de resorte para medir Iafiserza de la atracción gravitacional sobre la masa de un objeto. Los objetos que tienen la misma masa tienen el mismo peso. Un objeto con mayor masa tiene una fuerza gravitacional mayor que atrae objetos con una masa menor. La báscula de resorte es jalada hacia abajo, mostrando que el objeto pesa más. En el sistema métrico, el peso se mide con newtons. La masa se mide en kilogramos y gramos dentro de sistema métrico. Para encontrar la masa de un objeto, utilizamos una balanza. Cuando colocamos cantidades iguales de materia en los lados opuestos de una balanza, por ejemplo,la atracción de gravedad es la TECCIóN 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE El peso se mide utilizando una báscula de reso¡1e. La rnasa se mide utilizando una balanza misma en ambos lados. Si la masa de un objeto se midiera con una balanza en en la tierra, y con la misma balanza en la luna,los resultados serían exactamente los mismos. La cantidad de materia en el objeto no ha cambiado. La Masa y el Peso en los Nueve Planetas Un objeto con masa atrae a cualquier otro objeto con masa. Lafuerzade atracción depende de la masa de cada objeto y su distancia entre otro objeto. Esta fuerza gravitacional que atrae es muy pequeña entre objetos de tamaño ordinario y por lo tanto es muy difícil medirla. La atracción entre un objeto con una gran cantidad de masa, como el planeta tierra, y otro objeto, como una persona sobre la superficie del planeta, puede ser fácilmente medida. El peso en la superfìcie de un planeta es una medida de la fuerza de gravedad entre un objeto y el planeta en el que se encuentra. Esta fierza de gravedad aplicada sobre un objeto sobre la superficie de un planeta depende de la masa del objeto y de la masa del planeta. (continua) STC/l,IStnt L¡ Trenn.a clv ol Esp,rcro 2Q7 LEccIóN 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE Entre méts /elos se encuentre un objeto del centro del planeta, más débil será la atracción entre ellos. Esto significa que tu peso en Saturno sería muy parecido al peso que pudieras tener en Venus, aunque Saturno tiene mayor masa que Venus. 2OA STC fS"' L.l Tr¡nnr nN nl Esp¡.clo LECCIÓN ¿Guánto Pesarías en Júpiter? |úpiter posée 318 veces más masa que la tierra, por lo que podría suponerse que tu peso es 318 veces mayor en |úpiter que en la tierra. Esto podría ser cierto si iúpiter tuviera el mismo tamaño que la tierra, pero el diámetro de Júpiter es 10 veces mayor al diámetro de la tierra. Esto significa que si estuvieras de pie sobre Júpiter, te encontrarías más lejos del centro del planeta de 1o que estarlas en la tierra. Esto reduce la atracción gravitacional de Júpiter a aproximadamente 2.36 veces (y no 318 veces) tu peso en la tierra. El número 2.36 es el "factor de gravedad" de iúpiter. El factor de gravedad es la cantidad de gravedad que tiene cada planeta en proporción a la de la tierra. El factor de gravedad en la tierra es de I y el de )úpiter es 2.36. N multiplicar tu peso en la tierra por el factor de gravedad de un planeta, puede determinarse tu peso en ése planeta. Utiliza la Tabla para descubrir cuál serla tu peso en cada uno de los nueve planetas. Lafiierza de gravedad también depende de la distancia que hay entre un objeto desde el centro del planeta a su superficie, está distancia se llama radio del planeta. Entre más lejos se encuentre un objeto del centro del planeta, más débil será la atracción entre elios. Esta fuerza se debilita rápidamente, pero existe un patrón definido para calcularlo. Si duplicas el radio del planeta, el peso del objeto sería de un cuarto de su peso. Si triplicas el radio del planeta, el peso del objeto sería de tan sólo un noveno su peso. Lafuerza de gravedad disminuye arazón de un cuadrado de la distancia que existe entre el centro del planeta y el objeto. 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE 1 Masa, Radio, y Gravedad Superficial en Gada Planeta Tabla Factor de Masa Radio Gravedad (10"kg) (km) (Tietta=1) 33 2,439 0.38 Venus 487 6,051 0.9r Tierra 597 6,378 1.00 Marte 64 3,396 0.38 Júpiter 189,900 77,492 2.36 Saturno 56,850 60,268 0.92 8,683 25,559 0.89 r0,240 24,764 1.12 I 1,170 0.06 Planeta Mercurio Urano Neptuno Plutón En planeta en nuestro sistema solar tiene diferente masa y tamaño, lo cual significa que el peso del mismo objeto será diferente en la superficie de cada planeta. Por ejemplo, tu peso sería menor en la luna que en la tierra porque aunque no es tan grande como la tierra, tiene menos masa que ella y la masa de la tierra la supera notablemente. Eso significa que la luna emana unafterza gravitacional menor en su superficie que la tierra. Cualquier objeto que puedas imaginar tendrá la misma masø sobrela tierra o sobre la luna, pero el peso del objeto en la luna será de solamente el 16 por ciento (un sexto) del peso en la tierra. n STC/lvlS'n' L,r Tlnr.n¡ nN nL Esp¡cro 2O9 LEccIóN14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE Misión: Júpiter En los años 1600, el astrónomo Galileo Galilei a Júpiter, un planeta cubierto por nubes, a través de uno de los primeros telescopios del mundo. Lo que vio impresionó a todo el mundo-¡cuatro lunas! Los telescopios fueron mejorando a través de los años y más lunas de Júpiter fueron descubiertas. Más de 300 años después del descubrimiento de Galileo, una nave espacial voló 1o suficientemente cerca de ]úpiter para tomar fotograffas detalladas. El Pioneer l0 voló pudo observar cerca de lúpiter por primera vez en 1973.Un año después fue el turno del Pioneer I l. Los Voyager 1y 2, de camino a otros planetas, pasaron cerca der Júpiter en7979. Estas misiones proporcionaron a la humanidad un mayor conocimiento sobre Jupiter, asimismo nos dejaron un sinnúmero de preguntas. ¿De qué están hechos los anillos de Júpiter? ¿Qué tan rápido soplan los vientos de Júpiter 2LO STC/ìufS'n' Ln Trenn.r eN n¡. Esp¡clo Júpiter? ¿Que hay entre esas nubes? Muchos científicos creían que solamente un orbitador podría responder a tales preguntas, debido a que los orbitadores pueden observar un planeta por largos periodos de tiempo. El orbitador Vikingo, había revelado mucho sobre Marte y el Pioneer contesto muchas preguntas sobre Venus. ¿Pero, cómo podría un orbitador ver a través de las nubes? ¡Eso tendría que hacerlo una sonda! Se iniciaron los planes para enviar una nave espacial con un orbitador y una sonda a lúpiter. La misión seria llamada en honor al científico italiano, quien fue el primero en descubrir cuatro lunas en Júpiter-Galileo. El Galileo fue lanzado en 1989. Seis años después, mientras se aproximaba a Júpiter,la sonda y el orbitador se separaron. En diciembre de 1995,Ia sonda finalmente llegó a las nubes de |úpiter. tEcclóN 14 GRAvEDAD EN LA ( ( ( ( Supenrrcrr Mientras tanto, el orbitador comenzaba su trayectoria hacia el planeta más grande del el sistema solar. Los Descubrimientos Galileo Descendiendo a través de la atmósfera de Júpiter, el escudo de calor de la sonda alcanzô temperaturas dos veces más calientes que las de la superficie del sol. Aún así, pudo enviar ( ( ( ( ( ( información por aproximadamente 58 minutos, antes de que el calor y la presión la destruyeran. ¿Qué tanto puede descubrir una sonda espacial en menos de una hora? De hecho, bastante. Para asombro de los científicos, la sonda mostró que no había nubes en la parte baja de la atmósfera de Júpiter. El aire debajo de las nubes era también mucho más seco de 1o que esperaban. Los científicos piensan que la sonda pudo haber descendido por una parte de la atmósfera de )úpiter que estaba inusualmente seca. Sin embargo la velocidad del viento-54O km/h- fue la misma en las nubes y debajo de ellas. Estos vientos confundieron mucho los científicos. Sobre la tierra, el calor del sol ayuda a creaÍ vientos. Pero )úpiter recibe solo aproximadamente una octava parte del sol en proporción a la tierra. ¿Entonces de dónde provienen los vientos de lúpiter? Algunos científicos creen que provienen del calor que se escapa desde las profundidades del planeta. La sonda se aventuró 600 km a través de la atmósfera de Júpiter. Como se pronosticaba, no impactó alguna superficies u objeto sólido.lúpiter es, después de todo, un gigante gaseoso. Su superficie sólida permanece bajo decenas de miles de kilómetros de atmósfera. La sonda Galileo descendió a través de la atmósfera de Júpiter. STC/trIS''" L¡ TrBnn¡ e¡l ol Esp¡cr o 2L7. TECCIóN 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE Esta imagen del sistema anular de Júpiter fue captada e/ Galileo el nueve de noviembre de 1996. por Los Descubr¡m¡entos del Orbitad ot Galileo A fines de los l970s,la nave espacial Voyager descubrió dos, posiblemente tres anillos alrededor de Júpiter. En 1995, el orbitador Gølileo confirmó la presencia de un tercer y delgado anillo e incluso encontró un cuarto anillo dentro de éste. Segun los datos transmitidos por el Galileo, todos los anillos están formados por pequeños granos de polvo. Al parecer, el impacto de un meteorito arrojó granos de polvo de la superficie de las cuatro lunas más cercanas al planeta. El Galileo también reveló que Júpiter es sede de enormes tormentas. La más grande es el Gran Punto Rojo. ¡Esta tormenta es tres veces más grande que la tierra! 2L2 STC/trIS" L,r Trrnne rr ¿r Ðsp¡cro Mientras |upiter tiene más tormentas que las esperadas, tiene menos relámpagos que los pronosticados por los científicos. Los relámpagos ocurren en |úpiter con una frecuencia diez veces menor que en la tierra. En nuestro planeta, existen en promedio 100 relámpagos por segundo. Mientras orbitaba a Júpiter, eI Galileo voló cerca de varias de las lunas de Júpiter. Los científicos sabían que Io, una de las cuatro lunas más importantes de fúpiter, posee volcanes activos. ElVoyager descubrió muchos de ellos en 1979. Sin embargo, el orbitador Gølileo mostró que Io está cubierta por cientos de volcanes, de los cuales muchos arrojan lava desde las profundidades debajo de la luna. LEcctóN 14 Gn¡vso,q.o sN r¡ SuprnrIcI¡ :i:ì: ,;j.. ':t El Gran Punto Rojo de J(tpiter. STC IS"' L.r 'lrnnn.-r ¡¡ cl Esp.,rcl o 2LS LECCIóN 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE Europa, una de las lunas de Iúpiter, aparenta tener un océano entre su superficie cuarteada y congelada. En este océano, bloques gigantescos de hielo del tamaño de ciudades aparentan haberse roto y separado. Calisto,la más lejana de las cuatro lunas más importantes de Júpiter, posiblemente también tenga un océano debajo de su superficie cubierta de cráteres. Ganímedes es la luna más grande del sistema solar entero. La información transmitida por el orbitador Galileo muestra que hasta el momento, es la única luna que posee un campo magnético. El orbitador está programado para terminar su misión con una exploración dentro de la mortal atmósfera de fúpiter-¡un dramático final para un viaje tan informativo! Las cuatro lunas más grandes de J(tpiter: lo, Europa, Ganf medes y Calisto (de arriba hacia abajo). El Gran Punto Rojo de Júpiter se muestra en el fondo. 2L4 STC IS'n Ln TrBnn¡ BN pL Esp¡clo ( I I ( ( t I f LECCIóN 14 GRAVEDAD EN LA SUPERFICIE Temperatura promedio ll -108.C Duración de un día sideral Duraclón de un año Gravedad (Tlera=l) ll 2.36 9.92 horas I 1.86 días terrestres Número de lunas ll 39* Tamaño Relativo interno hidrógeno Manto de Núcleo de roca €; Atmósfera de Júpiter ¿Sabías que...? amontaco, y agua Helio (10%) Hidrógeno (8e%) .|úpiter (así como otros planetas gaseosos) tiene un sistema anular. Sin embargo el sistema anular de ]úpiter es esencialmente transparente, las partículas de los anillos son visibles cuando hayluzdetrás de ellos. .Los patrones de remolinos en las nubes de Júpiter son causados por su rápida rotación. * Para el año2002 STC/trIS'n' Ln Tr¡nnn ¡N nr. Espncro LEcc,óN15 Gravedad y Movimiento Orbital INTRODUCCION ¿De qué manera llega un satélite artificial a órbita? Los satélites son lanzados por un cohete altura (o altitud) en la cual la fierza gravitacional de la tierra mantiene al satélite en órbita alrededor de la tierra. Un satélite natural, como la luna, debe viajar a cierta velocidad para permanecer en la órbita de la tierra. Si el satélite se mueve demasiado lento,la gravedad puede atraerlo hacia la Tierra. Si el satélite se mueve demasiado rápido, puede alejarse de la atracción gravitacional de la tierra y perderse en el a una espacio. En la Lección 14, investigase sobre los efectos de la gravedad superficial sobre el peso. En esta lección, realizarâs cuatro ejercicios enfocados en la gravedad y sus efectos en las órbitas de lunas y planetas. ¿Qué papel juega la gravedad al mantener los planetas en órbita alrededor del sol? ¿De qué manera las lunas se mantienen en órbita alrededor de cada planeta? En esta lección averiguarás las respuestas a estas y otras preguntas. Además, aprenderás más sobre las misiones a Saturno, Urano y Neptuno. OBJEÍIVOS DE ESTA TECCION Analizar los patrones del movimiento planetario, Observar el movimiento de una canica cuando se le aplican diferentes fuerzas, ¿Qué es lo que mantiene a un satélite en órbita? ¡La gravedad! La gravedad también ayuda a otros planetas como la tierra a permanecer en la órbita del sol. lnvestigar el efecto de una fuerza de atracción en el periodo orbital de una esfera. Relacionar el comportamiento observado de una canica y una esfera, con el movimiento de las lunas y los planetas. 2L6 STC^,ÍS'"' L¡ Tronr.¡ ¡¡r o¡, Espnclo Resumir, organizar y compa¡ar información sob¡e Saturno, Urano y Neptuno, MATERIAL PARA LA LECCIóN 15 Para Empezar I-' Revisa la Introducción del software Explore the Planets con tu clase. t') Valiéndote de lo que aprendiste con Explore the Planets, realizaobservaciones generales sobre el movimiento de los planetas alrededor del sol. Registra tus ideas en tu cuaderno si tu maestro te lo pide. Comenta tus ideas con el resto de la Para 1 ti copia de la hoja del Alumno 10.1c: "Mapa Planetario" clase. J. Utiliza el Software St-ørry Night Bøckynrd pata conocer más sobre cómo las órbitas de los planetas son diferentes entre ellas. Observa las órbitas de los planetas más cercanos al sol. A continuación, observa las órbitas de los planetas que se encuentran más lejos del sol. Registra o comenta tus observaciones como se te pida. {. Revisa los objetivos de esta lección con tu maestro. Comenta sobre los procedimientos y las normas de seguridad enlistados en cada ejercicio. Un resumen de cada procedimiento será preparado en cada estación. Divide una página tu cuaderno $. -- en cuatro partes iguales. Rotula cada parte de la siguiente manera: L5J,I5.2,15.3 y I5.4 respectivamente. $. Completa los cuatro ejercicios en el orden proporcionado por tu maestro. Recuerda que debes regresan todo el equipo y su Guía para Ejercicio ala caja o bolsa de plástico antes de dirigirte a la siguiente estación. STC/rVSttt L.l Tr¡nn¡ ¡w e¡, Esp¿cl o 2L7 LECCIóN 15 GRAVEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL MATERIALES PARA EL EJERCICIO 15,1 Para ¡ tl 1- par de gafas protectoras Para tu grupo I copia de la Guía para Ejercicio 15.1-: Los Efectos de la Gravedad en Objetos en caja.) Compara tus observaciones con tu pronóstico. l\4ovimiento 1" caja l- de plástico de la Lección 12 (Llena con arena, harina y cocoa) bolsa grande resellable con el siguiente conten ido: l regla métrica de 30cm (12") 1 canica Suelta la canica. Comenta las observaciones que tengas sobre el movimiento de la canica con los miembros del equipo. (No te preocupes por el pequeño crâter que se forma con la canica. Laarenayla harina bloquean el movimiento de la canica una vez que aterriza dentro de la ¿J. Repite los Pasos 1 al3 del procedimiento. ¿Tiene la canica siempre el mismo movimiento? Comparte tus observaciones y registralas en la parte 15.1 de tu cuaderno. l- cinta métrica $. Ejercicio 15.1 Efecto de la Gravedad en el Movimiento de los Cuerpos IJtiliza la regla como rampa para hacer rodar la canica sobre ella hacia el interior cle la caja de plástico. Mantén la regla casi totalmente horizontal. Comenta tus observaciones. ¿Cuál fue el movimiento de la canica una vez que salió de la regla? PROCEDIMIENTO 1. Sostén la canica a 40 centímetros por encima dela caja de plástico. Con la canica en tu mano, piensa en cuales dos fuerzas están siendo aplicadas en la canica. ¿Se encuentran estas fuerzas balanceadas (ambas jalando con la misma fuerza) o desbalanceadas (una de ellas está jalando más que la otra)? Comenta tus ideas con los miembros del grupo. ' ¿Qué sucederá si sueltas la canica de tu mano hacia la caja? Comparte tus pronósticos con los miembros del grupo. POR TU STGURIDAD Utiliza tus gafas protectoras lo largo del ejercicio. Trabaja en un área bien ventilada para minimizar el nivel de polvo en el aire. 2La STC IS"' Lrr Tlenn¡ r¡¡ rl Esp¡cro lmagen 15.1 Haz rodar la canica sobre la regla hacia el interior de la caja de plástico lrcclóru 1s Ç¡,qys¡4p y 6" }Jaz rodar la canica sobre la regla a diferentes velocidades. Mantén la regla casi totalmente horizontal. ¿Cómo es el movimiento de la canica cadavez que sale de la regla? Si es posible, mide la trayectoria de la canica cadavez. Registra tus observaciones en tu cuaderno. I*' Coloca la hoia blanca de papel sobre el fondo dela íajade plástiåo. Sobre ella, coloca el anillo de metal con el borde hacia arriba, como si lo estuvieras colocando en un frasco. ) -' Traza un círculo alrededor del anillo sobre la hola de papel. Retira el anillo de metal se B. ¿Cuando hiciste rodar la canica lentamente, cómo fue su movimiento al dejar atrás la regla? C. ¿De qué manera afecta la velocidad de la canica a su movimiento una vez que se separa cle la regla? D. Toclos los planetas que giran alrededor del sol avanzan debido a la inercia y la atracción del sol causada por la gravedad. Describe la ruta de algún objeto que avance (como tu canica) pero que alavez esté siendo atraído por la gravedad. $. Limpia,tu.lugar. Ejercicio 15.2 Prueba de Fuerzas Balanceadas y No Balanceadas PROCEDIMIENTO Escribe las respuestas a las siguientes /,- - preguntas en tu cuaderno: A. ¿Cuál es la fuerza de atracción que ejerce sobre la canica todo el tiempo? MovtvreNro Onerr¡r Devuelve los materiales dela caja. Marca cuatro puntos a las mismas clistancias alredeclor clel círculo. Enumera las marcas clel I a 4 en el senticlo de las manecillas del reloj, como se muestran la Imagen 15.2. a su condición original. MATERIALES PARA EL EJERCICIO 15.2 Para L ti par de gafas protectoras Para tu grupo 1- copia de I 1 la Guía para Ejercicio L5.2: .Probando Fuerzas Balanceadas y No Balanceadas. caja de plástico (vacía) anillo de metal para enlatar 1- canica I hoja de papel blanco lmagen 15.2 Traza un círculo alrededor del anillo con los números 1, 2, 3 y 4. POR TU SEGURIDAD Utiliza tus gafas de seguridad durante todo el ejercicio STCAIS"tt [,,q Tlenn,q nN nr. Esp¡cl o 2a9 TECCIóN 15 GRAVEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL ?_ Coloca el anillo de metal sobre el círculo, -' d.la misma manera que lo hiciste anteriormente. Coloca la canica dentro del anillo de metal. Sin mover el anillo, describe el movimiento de la canica. Registra sus observaciones en el cuadrante I5.2 de tu cuaderno. " en papel el anillo para mover la canica círculos. Mantén el anillo sobre el todo el tiempo. Registra observaciones. Comenta con su cómo el anillo crea una fiærza "fiJerzano balanceada") que influye el movimiento de la canica. L_Utiliza tus equipo (llamada sobre Pt-o.lo*ica.lo.que ocurrirá si levantas 5. - - anillo (es decir, si quitas la fuerza no balanceada). A llr -- el D. Imagina que levantas el anillo cuando el movimiento orbitante en sentido de las manecillas del reloj de la canica cuando esta se encuentra en el "4." Dibuja la trayectoria que tomaría la canica. E. Así como la canica, los planetas avanzan debido a la inercia y a la atracción que se debe a una fuerza no balanceada. Juntas, estas fuerzas obligan a los planetas a girar. ¿Cuál es la fuerza no balanceada que mantiene a los planetas en órbita? ¿Qué le ocurriría a los planetas sin esta fuerza no balanceada? Limpia tu lugar. Devuelve todos los original. $-' matèriales a Ju condición Mueve la canica en círculos de nuevo, continúa levantando el anillo. ¿Qué sucede? Describe el movimiento de la canica sin la fuerza no balanceada del anillo, en el cuadrante 15.2 en tu cuaderno. Intentarlo varias veces. Registra tus observaciones con palabras y dibujos. rJtilizalas marcas num'eradas päramárcar el movimiento de la canica en cada MATERIALES PARA EL EJERCICIO 15.3 Para 1- Para tu grupo I intento. /.- - Responde a las siguientes preguntas cuaderno: en tu A. Describe el movimiento de la canica cuando éste es influenciado por una fuerza no balanceada (el anillo de metal). B. Describe el movimiento de la canica cuando la fiierza no balanceada es retirada. C. Imagina que levantas el anillo cuando el movimiento orbitante en sentido de las manecillas del reloj de la canica se encuentra en eI"1." Dibuja la trayectoria que tomaríala canica. 22O STC/I,IS"' Le Tr¡nn,r rN ol Esp¡cro tl par de gafas protectoras 1- 4 l- copia de la GuÍa para Ejercicio 1_5.3: "Observando los lVovimientos Planetarios" Maqueta de Movimiento PlanetariorM cajas de plástico o cajas de la misma altura bolsa de plástico resellable con el siguiente contenido: gtobo amariilo con agua 1- regla métrica de 30cm (12")L canica I I l¡cclóru Ejercicio 15.3 Observando el Movimiento de los Planetas Sostén la reela tal como se muestra en la Imagen 15.3 de manera que apunte hacia la orilla dentro del aro. }lazrodarla canica dentro del lienzo tensado. Observa la canica. Repite este procedimiento varias veces. Comenta tus observaciones con los miembros del equipo. Registra resultados en el cuadrante 15.3 de tu cuaderno. |-' _ Observa la Maqueta de Movimiento Planetario". Lä parte profunda del aro f .rJtilizarás la regla como rampa para hacer rodar la canica hacia el lienzo de látex. Antes de hacerlo, pronostica el camino que tomará la canica sobre lienzo. Comparte tu pronóstico con los miembros del grupo. y Movr,vrE,Nro ORnrr¿.r aQ PROCEDIMIENTO debe estar colocada hacia arriba para evitar que la canica caiga fuera del lienzo de látex, tal como se muestra en la Imagen 15.3. Permite que parte del lienzo salga del aro. Asegúrate de que el aro descanse sobre las orillas de las cajas para que no interfieran con la canica ûnavez colocada sobre lienzo. rs Gnavntrro ¿l_ Coloca el globo en el centro del lienzo y suéltalo. Cãmenta sobre la reacción dei globo en el lienzo. Entonces haz rodar la canica hacia la orilla del aro. Observa al globo y ala canica cuidadosamente. ¿Qué puedes ver sobre el movimiento de la canica? ¿Qué es 1o que observas sobre comportamiento del globo? Comenta y registra tus observaciones con los miembros del equipo. " f magen 15.3 La Maqueta de Movimiento PlanetariorM debe instalarse corno se muestra. (A) La parle profunda del aro debe estar colocada hacia aniba. (B) Permite que el lienzo sobrante cuelgue alrededor del aro hacia fuera. (C) Reposa el aro sobre las orillas de cada caja. STC/I,IS"' L¡'Ilrnn.q r¡ nl Espnclo 221 leccrón ts Gn¡veo,q¡ y MovrurENro On¡rr¡r /. POR TU SEGURIDAD Utiliza gafas protectoras a lo largo de la lección. Se cuidadoso mientras trabajas con el globo ya que éste puede bloquear las vías respiratorias. El látex del lienzo de hule puede causar reacción alérgica inmediata en ciertas personas sensibles a este material. Mantén una presión constante sobre el Realiza el paso 6 varias veces y observa cuidadosamente el movimiento de la canica. Permite a otros miembros del equipo realizar el ejercicio. ¿De qué manera cambia el movimiento de la canica al acercarse al globo? Ahora, mece el globo suavemente $. -- mientras la canica gira alrededor de é1. ¿Qué sucede? Mécelo suavemente para mantener la canica en movimiento. Comenta tus observaciones y suelta el globo. ¿Se tambalea el globo mientras la canica lo orbita? $. Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: A. Describe el movimiento de la canica cuando la masa en el centro (el globo) no estaba presente. B. Describe el movimiento de la canica cuando la masa en el centro estaba presente. C. ¿Qué ocurrió con la velocidad de la canica cuando la distancia entre globo y la canica disminuían? D. Basándote en tus propias observaciones, ¿cuál planeta piensas que tiene la velocidad orbital más rápida? ¿Qué pruebas tienes para apoyar tu respuesta? E. ¿Cuál es la fuerza que mantiene a los planetas en sus trayectorias orbitales alrededor del sol? lmagen '15.4 Presiona constantemente el globo con agua Pronostica cuál será el movimiento de la $. - - canica ahora que el centro del lienzo tiene más masa. Pide a uno de tus compañeros que haga rodar la canica hacia el lienzo mientras presionas el globo hacia abajo. Comparte tus observaciones con los miembros de tu equipo, y regístralas a manera de palabras y dibujos en tu cuaderno. 222 STC/luIS'n' L¡ Trnnn¡ rr n¡. Esp¡cro F. Lee "Tambaleo de Estrellas" ¿Por qué el tambaleo de las estrellas indica que un planeta se encuentra cerca? lQ. Limpia.tu.lugar. Devuelve los materiales a su condicion original. tEccróN TAMBALEO DE ESTRELLAS Existen muchas estrellas como nuestro sol. Algunas de estas estrellas también tienen planetas que g¡ran alrededor de ellas en órbitas. Aunque los astrónomos en la Tierra todavía no han podido observar un planeta orbitando alguna otra estrella, ellos saben que existen otros planetas orbitando estrellas. ¿Gómo pueden ellos saber esto? Porque cuando un planeta órbita una estrella, hace que ésta se tambalée. Los astrónomos pueden examinar el tambaleo de una estrella y de esta manera saber qué tan grande, que tanta masa y qué tan lejos de su estrella se encuentra un planeta. Al principio del milenio, aproximadamente 60 planetas habían sido descubiertos con el método de tambaleo. Todo comienza con la gravedad. Es por ella que elsolatrae a los planetas, pero esto MATERIALES PARA EL EJERCICIO 15.4 Para t ti par de gafas protectoras Para tu equipo 1 t copia de la Guía para Ejercicio 15.4: "lnvestigando el Efecto de la Masa Planetaria Sobre la Orbita de una Luna" caja de plástico o bolsas resellables grandes de plástico con el siguiente contenido: 1 Orbitador LunarrM armado 25 rondanas de acero grandes 1 1s GRAVEDAD y lVIovrMrENTo ORBTTAL también significa que los planetas atraen al sol(y de esta misma manera las lunas y los planetas se atraen entre si). Un planeta eierce una fuerza gravitacional que hace que la estrella se tambalée en pequeños círculos u óvalos. Eltambaleo de una estrella refleja en pequeño grado la órbita de sus planetas. Es como dos bailarines tiránose el uno al otro. Los cientÍficos utilizan poderosos telescopios espaciales que orbitan a la tierra en busca de estrellas tambaleantes. Gomo se encuentran fuera de la atmósfera terrestre, estos telescopios pueden ver estrellas con mayor claridad que los telescopios de la superficie de la Tierra. ¿Quién sabe? Talvez algún día los científicos utilizen este método de tambaleo para descubrir otros sistemas solares semejantes al nuestro. Ejercicio 15.4 Analizando los Efectos de la Masa de un Planeta en la Orbita de su Luna PROCEDIMIENTO t, Observa el Orbitador Lunar'*. Comparte con los miembros de tu equipo cómo piensas que funciona el Orbitador Lunar. t -a Busca un lugar dentro del salón en donde no hayan otros equipos trabajando. Revisa que todos los nudos de nylon estén fijos a la esfera blanca grande. cronómetro POR TU SEGURIDAD Utiliza gafas protectoras en todo momento. No columpies el Orbitador hacia otros alumnos. Asegúrate de que tus compañeros de clase no estén cerca de ti cuando columpies la esfera blanca. Siempre columpia el Orbitador sobre tu cabeza. STC/trIS""' Ln Trcnn,r rN nl Esp.qcr o 223 LECCIóN ' 15 GRAVEDAD Y MovIMIENTo ORBITAL Sostén con tu mano el tubo delgado de plástico del Orbitador Lunar como si fuera una manija. Practica sosteniendo el Orbitador Lunar sobre tu cabezay moviendo tu mano en círculos para que de esta manera la esfera blanca comience a girar de manera orbital alrededor de tu mano. Trata de que los movimientos de tu mano sean suaves y constantes. Cuando la esfera se encuentre en su órbita, la parte inferior del tubo debe casi tocar el cilindro. !,.Agrega el5 rondanas al cilindro para aumentar la masa del Orbitador Lunar. Mueve tu mano en círculos sobre tu cabeza de manera el esfera blanca orbite tu mano tal como se muestra en la Imagen 15.5. Describe qué tan rápido debe moverse la esfera para mantenerse en órbita alrededor de tu mano con una masa de 5 rondanas atrayéndola. Si es posible, calcula su periodo orbital-el tiempo que le toma a la esfera llegar a la órbita de tu mano. Por ejemplo, cuenta el número de segundos que le toma a la esfera llegar a la órbita de tu mano 10 veces. (Para obtener el periodo orbital, divide el número de segundos entre 10). Registra tus observaciones e información en el cuadrante 15.4 de tu cuaderno. Permite que todos los miembros de tu $. -- equipo realicen el ejercicio con el Orbitador Lunar. Recuerda que cuando la esfera se encuentre completamente en órbita, el tubo deberá estar casi en contacto con el cilindro. ' Pronostica lo que sucederá si aumenta la masa de cilindro de la Orbitador Lunar a 25 rondanas. 'l Introduce 25 rondanas dentro del cilindro ' ' d.l Orbitador Lunar. Repite el procedimiento del paso 4 y comenta tus observaciones. Permite que cada miembro de tu equipo tenga una oportunidad de intentarlo. Describe qué tan rápido la esfera debe avanzar para mantenerse en órbita alrededor de tu mano con25 rondanas atrayéndola. (Intenta calcular el periodo orbital de la esfera.) Registra tus observaciones. $. Contesta las siguientes preguntas a tu cuaderno: A. ¿De qué manera afecta la masa del cilindro a la velocidad en la que la esfera alcanzala órbita de tu mano? B. Examina la Täbla 15.1. Compara la masa de fúpiter con la masa de la tierra. ¿Qué planeta tiene mayor masa? C. Examina la Tabla 15.1. Compara Io,la luna de Júpiter, con la luna de la tierra. ¿De qué manera se asemejan? ¿Cuáles son sus diferencias? lmagen 15.5 Mueve tu mano en círculos sobre tu cabeza de manera el esfera blanca orbite tu mano. 224 STC/l{S'n' L¡ Trnnnn rN ¡¡. Espncro TECCIóN 15 GRAVEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL Tabla 15.1La masa Planetaria Contra el Periodo Orbitalde la Luna. Guerpo del Sistema Solar Júpiter Tierra Masa aproximada (ks) 189,900 x 10" 597 x\0" Diámetro (km) Distancia Velocidad Periodo del orbital orbital planeta (km) (kmlseg) (días) - 2 dias - días 142,984 12,756 lo 9 x70" 3,643 427,600 t7 Luna 7 xl0" 3,475 384,400 1 A. Compara a Io con la luna. ¿Cuál de los dos satélites planetarios viajaa a mayor velocidad, es decir cuál tiene una mayor velocidad orbital? ¿Porqué piensas que es REFLEXTON SOBRE LO QUE H|C|STE Comparte tres respuestas a las preguntas del ejercicio con los miembros de tu l. clase. así? B. El periodo orbital es el tiempo que le toma a un objeto que gira, llegar a la órbita central del objeto. ¿Qué satélite planetario tiene un periodo orbital más corto? ¿Cuál es la relación entre la velocidad orbital y el periodo orbital? C. En la Lección 14, estudiaste la masa aproximada de cada planeta. ¿De qué manera piensas que los científicos pueden determinar la masa de cada planeta? $. Limpia tu lugar. Regresa los materiales su condición original. f .Lee"Ideas Pesadas". Contesta las preguntas que se encuentran al final de dicha lectura en tu cuaderno. J. Iunto con tu clase, regresa ala carpeta de la Pregunta H en la Lección 1. ¿Existe alguna información que cambiarías o agregarías? Comparte tus ideas con el resto de la clase. {. a $. Regresa a la lista de ideas sobre la gravedad en la Leccón 14. ¿Qué nueva información te gustaría agregú a la lista? Lee las lecturas de "La Misión" sobre Saturno, Urano y Neptuno. Agrega información sobre estos planetas en la Hoja del Alumno 10.1c: "Mapa Planetario" (y alaHoja del Alumno 10.Ib, si tu Actividad Eje asignada durante la Lección 10 fue Saturno,lJrano, o Neptuno). STC/]VIS'"' L¡ Trenn¡ pN rr. Esp¡clo 225 TECCIóN 15 GRAVEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL IDEAS PESATIAS ¿Alguna vez que te has preguntado por qué cuando saltas siempre regresas al suelo? ¿O alguna vez te has preguntado por qué la luna se mantiene girando alrededor de la tierra en vez de perderse en el espacio? A lo largo de la historia, ias personas se han preguntado lo mismo. Ahora sabemos que una propiedad del universo llamada "gravedad" es la responsable. Si saltas, la gravedad de la tierra te llevará de nuevo hacia el suelo. Tú gravedad también atrae a la tierra hacia ti. Lo mismo sucede entre el sol y los planetas así como entre los planetas y sus lunas. La gravedad guía los movimientos de todo aquello que se encuentra sobre la tierra, y todos los objetos en el cielo. La manzana de Nevyton Según la bien conocida historia, un científico inglés de 23 años llamado Isaac Newton, se encontraba sentado debajo de Una famosa historia cuenta que Isaac Newton comenzó a pensar sobre la gravedad en nuestro planeta y en nuestro universo un árbol de manzana en una después de que una manzana cayó de un árbol sobre su cabeza. tarde de 1666, cuando una manzanacayó sobre su cabeza. Newton comenzó a pensar sobre Iafuerza que jaló lamanzana del árbol. gravedad no es tan fuerte como las fuerzas Newton concluyó que la fuerza que llamamos electromagnéticas). Tämbién determinó que la gravedad debe ser una fuerza invisible, como la gravedad afecta a las manzanas que caen de los que se puede sentir cuando colocas un imán árboles y que mantiene a los planetas y lunas cerca de un objeto metálico (sin embargo,la girando en sus órbitas. 226 STC/I,IS''' Ln Trrnne ¡¡ nl Ðsp¡.cro TECCIóN La gravedad mantiene a los nueve planetas y sus /unas, y a miles de asferoldes del sol. La Ley de lnercia de Newton Newton escribió dos leyes famosas sobre la gravedad: laLey de la Inercia y la Ley de la Gravitación Universal. LaLey de la Inercia dice que un cuerpo en movimiento tiende a viajar en línea recta a menos que sea interrumpido por unafuerza no balanceada. Esto explica por qué no te sigues elevando cuando brincas en el aire. Lafircrza no balanceada de la gravedad interrumpe tu movimiento y te jala de nuevo hacia el suelo. LaLey de la Inercia gobierna el movimiento de los planetas y las lunas. Si éstos no fueran afectados por la gravedad, viajarian en líneas rectas y se alejarían el sistema solar. La gravedad del sol mantiene a los planetas en órbita alrededor de é1, y la gravedad de cada planeta captura y mantiene a sus lunas en órbita. 15 GRAVEDAD y cometas en Y MOYIMIENTO ORBITAL órbita girando alrededor ¿Qué es una fuerza no balanceada? Si dos fuerzas individuales poseen la misma magnitud (tamaño) y se dirigen a direcciones opuestas, entonces las fuerzas son balanceadas. Piensa en la canica que sostuviste en tu mano durante el ejercicio 1 5. 1. Una fuerza-Ia atracción gravitacional de la tierra-emana una fuerzasobre la canica que la lleva hacia abajo. La otra fuerza-tu mano-jala la canica hacia arriba. Las fuerzas que actuan sobre la canica son balanceadas; como resultado, el movimiento de la canica no se acelera ni disminuye. Pero si dos fuerzas no se encuentran balanceadas, la canica cambiará su velocidad o dirección. Si sueltas la canica,IafiJerzano balanceada de gravedad altera el movimiento de la canica y ésta cae dentro dela ca)a. Las fuerzas no balanceadas causan que los objetos aceleren (cambien su velocidad o dirección). STC/À,IS''t L¡ Trs¡'n¡ nN cr. Espncro 227 LECCIóil 15 GRAVEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL Newton La Ley de la Gravitación Universalde Por medio de los resultados de sus experimentos, Newton formuló la Ley de la Gravitación Universal, que establece que cualquier par de objetos en el universo tienen gravedad y se atraen a sí mismos. La forma en que estos objetos se atraigan a sí mismos depende de dos factores-la masa de cada objeto y la distancia entre ellos. Entre más masa tenga una estrella-como nuestro sol-y entre más cerca se encuentre esta a un planeta, más grande será la capacidad de la estrella para mantener al planeta en su órbita (mercurio es un ejemplo perfecto). Los planetas con demasiada masa probablemente puedan mantener más lunas en su órbita (Júpiter es un buen ejemplo). Atracción Mutua Un objeto que posea una gran cantidad de masa puede emanar una gran atracción gravitacional incluso en objetos que se encuentÍan a una gran distancia y que posean una gran cantidad de masa. La atracción gravitacional del Sol es tan fuerte que fácilmente puede mantener a |úpiter en órbita, que pesa 2.5 veces más que los otros planetas juntos. El Sol también ejerce su fuerza gravitacional sobre Plutón. Pero lo que es más sorprendente es que el pequeño Plutón también emana :unafuerza gravitacional sobre el sol aunque se encuentren a 4 mil 500 millones de kilómetros de distancia. Así como la punta de un lazo que hace círculos sobre la cabeza de un vaquero, un planeta en su órbita es "atado" al Sol por medio de la Tabla 15.2 Velocidad Orbital delos Planetas Velocidad Orbital (kmlseg) Distancia al Sol (km) Mercurio 48 57,900,000 Venus 35 108,200,000 Tler¡a 29 149,600,000 Marte 24 228,000,000 Júpiter t3 778,400,000 Saturno 9 r,426,700,000 Urano 4 2,866,900,000 Neptuno 5 4,486,100,000 Plutón 4 5,890,000,000 Planeta cuando la distancia entre ellos aumenta. La atracción gravitacional que jala a Plutón hacia el Sol es mucho menor que la atracción entre el Sol y mercurio. Como resultado, Plutón gira en su órbita alrededor del sol a una velocidad mucho menor. Newton y otros científicos hicieron importantes descubrimientos que explican cómo funciona la gravedad. Estos descubrimientos demuestran que los objetos sobre la tierra operan bajo los mismos principios que los objetos en el espacio. El trabajo de Newton influirá sobre la ciencia planetaria por siglos. n pREGUNTAS gravedad. Sin embargo entre más lejos se encuentre un planeta del sol, más lenta será velocidad a la que viaje alrededor de su Entre más cerca se encuentre un planeta del más rápido vtajara a través de su Mercurio, el planeta más cercano al sol, viaja una velocidad de aproximadamente (kilómetros por segundo). Plutón tiene historia un tanto diferente. Observa la 15.2 "Velocidad Orbital de los Planetas" compara la velocidad orbital de los ¿Puedes encontrar algún patrón en información? larazón. la l. ¿Cuál es la fuerza que mantiene a los planetas órbita. en sus órbitas alrededor del Sol? sol, 2. ¿Qué sucedería con los planetas sino existiera órbita. la influencia gravitacional proveniente del a Sol? 48km/s 3. Basandote en las observaciones de los una miembros de tu clase y en la Tabla 15. ¿De Tabla qué manera depende la velocidad de un y objeto en órbita con, de la distancia que planetas. existe entre éste y el Sol? la 4. Basandote en el conocimiento que obtuviste Si tu respuesta es positiva, explica por medio de tus investigaciones y lecturas, La aûacción entre los objetos 22A STC/N{S'" L¡ Trrnn¡ rN rl disminuye Especro ¿cuiíl es el planeta que tiene la capacidad de mantener el mayor número de lunas en su órbita planetaria? TECCIóN 15 GRAVEDAD Y MOVIMIENTO C)RBITAI- o o o o o o a t I æ O I t t o o I o a o o o a a t o o o o o .-. f'''¿ t I 'e ' ,í:'i Í r I . . t, /¡' .C i La gran masa de Júpiter ayuda a mantener sus /unas en órbita alrededor de este enorme planeta. STC/l'lSttt L,r'lrann,r rN rr, Ðsp,rcl o 229 ' n '#'' .t :, .:,'. LECCIóN 15 GRÂVEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL ( ( ( ( ( ( ( ( ( Curuas espacra/es alrededor de la materia, tal como la supeíicie de un lienzo p/ásfico se curua cuando un globo pesado descansa sobre el. ( ( Cómo Afecta la Materia al Espacio la fuerza de gravedad o se trata de algo más? Unos 250 años después de Newton, otro genio comenzó pensil sobre la gravedad. Su nombre era Albert Einstein. Las teorías de Einstein cambiaron la manera de pensar sobre el universo. Einstein llegó a creer que la gravedad no es realmente una fuerza,sino simplemente la forma en que la materia afecta al espacio. Según Einstein, en cualquier parte donde se encuentre un bulto de materia-una manzan , una persona, un planeta, o una ¿Es estrella-el espacio debe hacerse curvo alrededor de é1. Entre más grande sea la materia, mayor será el espacio que se haga curvo.Y cuando el espacio se curva, cualquier objeto viajando en ese espacio debe seguir aquella curva. Segrln Einstein,los planetas se encuentran atrapados en el espacio curvo alrededor del So1. Nuestra luna permanece atrapada en el espacio curvo alrededor de la tierra. Si te encontraras 1o suficientemente lejos de la fuerua gravitacional de la Tierra o del Sol,los pequeños objetos quedarlan atrapados en el espacio curvo alrededor de ti. Modelando el Espacio Gurvo Einstein creía que entre más masa tuviera un objeto, más se curvarla el espacio alrededor de éste. Ahora recuerda el experimento que realizaste en el laboratorio en el que colocaste un globo lleno de agua en el centro de un lienzo de látex. El lienzo se curvó alrededor del globo. Una canica colocada sobre el lienzo comenzó a girar hacia el globo, más no en línea recta. Por lo contrario,la canica siguió las curvas de lienzo y comenzó a "orbitar" alrededor del globo con agua en el centro. Entre más cerca se encontraba la canica al globo del centro, más rápidamente giraba. Algo similar sucede con las estrellas como nuestro sol. El espacio se curva alrededor de la masa de las estrellas y mantiene a otros objetos, como planetas, girando alrededor de ellas. ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (. (. ( ( ( ( (. (. ( ( 23O STC/ñIS" L¡ Trnrrr rN oL Esp.ccro LECCIóN 15 GRAVEDAD Y MovIIvfIENTo ORBITAL Misión: Saturho, Uraho, y Neptuno ¡Que misión! Las naves espaciales gemelas, Voyager 1 y 2, dejaron atrás a la tierra en el verano de 1977. Ties años mas tarde, después de su visita a Júpiter, el Voyager I voló cerca cle Saturno y se dirigió al norte a través del límite exterior del sistema solar, como se había planeado. ElVoyager 2 estabaprogramado para seguir el mismo curso, pero su desempeño era tan bueno que los científicos y los ingenieros en la tierra consideraron no solamente posible, sino irresistible la idea de enviarlo a Urano y Neptuno para observarlos más de cerca. Una oportunidad así no se repetiría hasta el año espacial en proporcionar imágenes cercanas desde la parte exterior del sistema solar. El enorme campo gravitacional de Saturno Ianzaria alVoyager 2 hacia Urano. Un empuje similar enviaría aI Vo y øger 2 hacia Neptuno. Ésta maniobra, llamada asistencia gravitacional, tomó décadas del tiempo de vuelo delVoyager. (Desafortunadamente, el gran recorrido por el sistema solar desempeñado por el Voyager no pudo incluir a Plutón debido a que su órbita lo llevó lejos del camino que debía tomar). La asombrosa jornada delVoyager 2trajo 2t57. consigo grandes descubrimientos. EIVoyager 2 se convertiría en la primer nave (continúa) (.r (_) (_l rL,l l_l Ir t, (_i La nave espacøl Voyager. STC nfs"' Ln Trrnn.l ¡x rl Espacro 23t :ì:: :i'- ..'.:iri ',,t¡' ii l': rl ,i'','-.á¡+:;' ,. ti:a. .:.r .:l:ì ,¿'.: ).iirì;-rh,l.;ê.i, 232 STOllS'n' L¡ Tr¡nr¡ ¿x rl Ðsp,rcro '"DtTii*:trË1,+.*g;Ë:l¡.i,.i ,, Saturno ElVoyager 2 nos proporciono nuevas perspectivas de los anillos de Saturno. Los anillos son como un collar con 10,000 hebras, y son más hermosos y extraños de 1o que alguna vez se pensó. La evidencia nos dice que los anillos de Saturno se formaron por grandes lunas que se fragmentaron debido a impactos ocasionados por cometas y meteoritos. Los fragmentos de roca y hielo que resultaron de esto-algunos tan pequeños como un grano de arena y otros tan grandes como casas-se reunieron en un ancho plano alrededor del planeta. Cada anillo es muy delgado, pero juntos abarcan 171,000 kilómetros de ancho. (continúa) o o ¡ I o o I o I I Mosaico de los anillos de Saturno creados a partir de las imágenes tomadas el 28 de agosto de 1981 por elVoyager2. STC IS"" L¡ Trnnn,r oN er, Esp¡clo 233 TECCIóN 15 GRAVEDAD Y MOVIìVIIENTO ORßITAL Las formas irregulares de las ocho lunas más pequeñas de Saturno indican que ellas también son fragmentos de cuerpos más grandes. Dos de estas pequeñas lunas-Prometeo y Pandora-se encuentran en uno de los muchos anillos de Saturno. ElVoyager 2 mostró cierto tipo cle "batalla" dentro de Saturno-una lucha de "jalones" gravitacionales entre el planeta, sus muchas lunas y lunetas, y los fragmentos de anillos. Ésta batalla ha provocaclo variaciones en el grosor de los anillos. Algunas partículas incluso se están alejando del anillo como si trataran de escapar. (continúa) la NASA tomó esta fotografía de Saturno el 3 de noviembre de 1980, cuando esta nave espacial se encontraba a 13 millones de kilómetros del planeta. Dos ptrones de nubes brillantes pueden verse en el hemisferio noñe y, algunos objetos oscuros pueden verse en los anillos a su izquierda. Las lunas Tethys y Dione aparecen como puntos al sureste de Saturno. E/ Voyager 1 de 234 ST(ytrlS"'' L,r Trrnn¡ ¿N rr. Ðspecro LECCIóN 15 GR^VEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL * t Los anl/os de Urano. Obserua que Urano se encuentra inclinado a 98" sobre su eje. 236 STC'lS"' L.c'flann¡ ¡N ¿r. Esp¡clo TECCIóN 15 GRAVEDAD Y MovIMIENTo ORBITAL por elVoyager 2 en enero de 1986. El color verdoso de su atmósfera se debe al metano y al smog. El metano absorbe Ia luz roja y refleja una luz verde azulosa. Esta imagen de Urano fue captada Urano ,t i ,) I l ) ) ,) Después de su empujón del campo gravitacional de Saturno, eIVoyøger 2llegô a Urano en 1986 donde descubrió diez nuevas lunas. Contando las lunas ya descubiertas por astrónomos en la tierra, el total de las lunas subió a 20. Los científicos creían que existían varios satélites pequeños entre los anillos, y estaban en lo correcto. Las cámaras delVoyager detectaron algunos anillos adicionales alrededor de Urano. También mostraron que existían cinturones de polvo fino alrededor de los nueve anillos más grandes del planeta. Según la información,los anillos de Urano probablemente se formaron después de Urano. Las partículas que forman los anillos pueden ser restos de alguna luna que se fragmentó debido a un fuerte impacto. ElVoyager 2realizî otros dos importantes descubrimientos en Urano. Resulta que este planeta cuenta con un campo magnético tan fuerte como el de la tierra. La causa de este campo no está muy clara, pero su forma es la de un gran destapacorchos que alcanzalos 10 millones de kilómetros detrás del planeta. (continua) ) ì, Lr L; l_t ( -l (-r \.) (i STC/trIS"' Ln Trrnnn rN nl Espncr o 237 LEccróN 15 GRAVEDAD y lv[ovrùrrENTo ORBTTAL Neptuno es de color azul puro. El Voyager 2 observó Neptuno Antes de que el Voyager se encontrara con Neptuno en agosto de 1989,los científicos creían que el planeta poseía arcos, o anillos parciales. Pero el Voyøger mostró que Neptuno tiene anillos completos con grupos brillantes. ElVoyøger también descubrió seis nuevas lunas, siendo su total de ocho. ElVoyager voló a través de 5,000 kilómetros de las brillantes y largas nubes de Neptuno que se asemejan a las nubes llamadas cirrus en la tierra. Los instrumentos que llevaba el Voyager captaron vientos que viajaban a 2,000 kilómetros por horalos vientos más rápidos que cualquier planeta. (continúa) 23A STC^IS"' L.q Tr¡nn¡ ¡N rr- Ðsp¡clo Iunas brillantes semeTanfes a /os cirros en la tierra que cubrían la región alrededor del gran punto oscuro. Los rápidos cambios en las nubes durante 18 horas prueban que el clima en Neptuno es tan dinámico como el de la tierra. El punto oscuro de Neptuno ya no es vlsrb/e. ¿Serán posible que está "tormenta" haya llegado a su fin? y MovrMrENTo ORBTTAL tEccróN 15 GRAVEDAD ' " -!-. 'ra: ,l*.! :'1-d Una vista parc¡al de Tritón, Ia luna más grande de Neptuno. Tfitón,la luna más grande en el de Neptuno, uno de los satélites más fascinantes de nuestro es sistema solar. Algunas imágenes delVoyøger 2 revelaron volcanes arrojando gas de nitrógeno invisible y partículas de polvo a varios kilómetros dentro del atmósfera. En 1989, elVoyager 2 se alej6 de la Saturno para dirigirse a su destino por un camino que lo llevaría, de la misma manera que al Voyager 1, aI límite en el nuestro sistema solar y más allá. Se espera que esta incansable nave-que utiliza como combustible desperdicio radioactivo de Plutónio-continuará operando por otros 25 años. t ( (, \ (.., (__ 240 src/tr{s'" L.q Trenr.¡ eN Bl Esprcro (r i_ [_ , LEccróN Diámetro Distancia promedio al Sol Masa ll Gravedad Temperatura promedio 120,536 km 1,400,000,000 56,850 x 15 GRAVEDAD y MovrMrENTo ORBTTAL km Duración de un día slderal 10,, (Tiera=l.) ll 6.92 Duraclón de un año -1850C 10.66 horas 29,46 dlas terrestres Número de lunas ll 30* Tamaño Relativo Atmósfera de Saturno ¿Sabías que...? .¿Si existiera un océano tan grande como para sumergir a Saturno, el planeta idrógeno Helio (3.3%) flotaría-de la manera que lo hace iceberg en el planeta tierra? Esto se debe a la baja densidad de Saturno, Saturno es el único planeta miis ligero a su mismo volumen en agua. .¿Los vientos en Saturno alcanzan los 1800 kilómetros por hora? (Los tornados m¿ís fuertes sobre la tierra tienen vientos que avanzan a velocidades de tan sólo 3s0 km/h.) * Para el año2002 STC/rl,ISttt L¡ Trnnn¡ ex ¿l Esp,rcr o 247. TECCIóN 15 GRAVEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL Temperatura promedlo Diámetro ll Sl,ttekm Distancia promedio al Sol ll 2,900,000,000 km Masa Gravedad (Tlerra=1¡ 8,683 x Duraeión de un día slderal 102 kg -2000c 17.24 horas Duraclón de un año ll S¿.ot dlas terrestres Número de lunas ll 20* 0.89 Tamaño Relativo .¡;.:. . :r¡,i. -i:È:+,.. 'l-rìiÈ.!i : t ::.'Þ1i. t:ji;1.;,,..,... .. ,,, . .:,:l jJ:;sr.ti.t¡:r]. .:..:r'r _:-:I i-' n: ::ii;: -i ' -1 ¡il:-'. '-l r{a1jiîil:ir¡11':'' Atmósfera de Urano ¿Sabías que...? .Ins polos Hidrógeno (83%) Helio otros Metano y compuestos (2%) (5%) únicamente ocho minutos) * Para el año2002 242 STC/l,lS"' L,q Trnnn.c eN de Urano se encuentran en la misma posición que los Ecuadores en otros planetas, Esto se debe a que Urano rota de lado .Se toma aproximadamente dos horas y media para que la luz de Sol llegue a Urano (Para que la luz de Sol llegue la tierra, se necesitan rr. Esp,rclo LECCIÓN Diámetro Distancia promedlo al Sol 49,528 Temperatura promedlo km 4,500,000,000 km 15 GRAVEDAD Y MOVIMIENTO ORBITAL -2250C Duración de un día sideral Masa ll to,24oxtú, Gravedad (Tierra=1) ll 1.12 Duraclón de un año 16.11 horas 164 dlas terrestres Número de lunae ll g* Tamaño Relativo Atmósfera de Neptuno ¿Sabías que...? 'Se le llamó Neptuno al planeta en honor al dios del océano, probablemente por su color azul Hidrógeno (80%) .Neptuno despide más calor del que recibe del Sol. Esto significa que Metano y otros compuestos (0.5%) probablemente cuente con una fuente de calor propia, * Para el año2OO2 STC/trIS'"' L¡ Tle ¡.nR rx nr Esp¡cr o 243 LEcc,oNl6 Gravedad y Mareas INTRODUCCIóN ¿Alguna vez has construido un castillo de arena en la playa para finalmente observar cómo las olas se lo llevan unas horas después? Cada 6 a 12 horas más o menos, el agua en la mayoría de las costas sube o baja su nivel en un ciclo regular llamado "marea". ¿Qué causa este fenómeno? En las Lecciones 14 y 15, pudiste investigar sobre los efectos de la gravedad en el peso y el movimiento orbital. En esta Lección, que Las mareas del océano a lo largo de la costa suben y bajan durante el dia, bajo la influencia de la atracción gravitacional del Sol y la Luna. La altura de una marea depende de su ubicación en la tierra. ¿Puedes identificar alguna prueba de /os efecfos delSol y la Luna, que provoque la marea en el océano que se muestra en esta fotografía? concluye la Parte 2 del módulo, aplicarás tus conocimientos sobre la gravedad del Sol, laTierra, y la Luna a los hechos de las mareas en la tierra. Para comenzar,leerâs sobre el efecto de las mareas en los organismos a lo largo de la costa. Se hará una tormenta de ideas sobre lo que sabes en cuanto a mareas. Después de ver un video sobre la marea, deberás considerar cómo la posición relativa del Sol,la Tierra y la Luna provocan las mareas en la Tierra. ¿De qué manera cambian los tiempos de mareas altas y bajas a 1o largo del Océano Atlántico también dia a diay cada mes? ¿Existe alguna relación entre el amanecer y el anochecer con la marea? ¿Es posible que la fase de la luna afecte las mareas? En esta lección, encontrarás las respuestas a estas preguntas. OBJEÍIVOS DE ESTA LECCION Grafica¡ y analizar los patrones en tiempos y alturas de las mareas, amanecer y anochecer, y las fases de la luna a lo largo de la Playa de Virginia. Dibujar conclusiones sobre la causa y efecto de las mareas, Determinar si este proceso climático de las mareas existe en otros planetas y lunas. Resumir y organizar información sobre Plutón y compararlo con ot¡os planetas. 244 STC/lvlS'n' L¡ Trnnne ox ol Esp¡cro Para Empezar I -' MATERIAL PARA LA LECCIóN 16 Lee "Marchando al Ritmo de las Mareas". Para Com.nta con los miembros de tu grupo la siguiente pregunta y menciona un ejemplo de algún organismo que sea afectado por los ritmos de la marea. ¿Por qué cuenta la historia que las mareas son como relojes? l-¡ Escribe en tu cuaderno de ciencias lo que ya sepas sobre las mareas de los océanos. !. Comparte tus ideas ya sea con tu grupo o con tu clase. {. Observa detenidamente el globo con agua que tu maestro sostiene en sus manos. Observar su forma. Un voluntario trazarâ la sombra del globo enlapizarra. $. ' 1 ti copia de la Hoja del Alumno 16: "La ley de Bode" 1- hoja de papel milimétrico 1- copia de la hoja del Alumno 1O.1-c: "Mapa Planetario" Para tu grupo 1- copia de la Guía de Ejercicio i:6.Ia: Patrón de lVlareas (copiado en cartulina) Observa a tu maestro quitar la mano que sostenía al globo y ahora sostenerlo con su cuello. De nuevo, un voluntario trazarala forma del globo enlapizarra. ¿De qué manera cambió la forma de globo bajo la influencia de la fuerza de la mano de tu maestro y la gravedad de la tierra? Comenta tus observaciones. Tablero Sol-Tierra-Luna (sEM)fM I L juego de 8 barras, etiquetadas del I al 8 barra con la etiqueta E globo terráqueo a escala Lámpara de mano pequeña Observa el vídeo Sol, Tierra, Luna. Comenta sobre el vídeo con los miembros de tu grupo. ¿De qué manera puede la luna "jalar" a la tierra pata crear mareas? 2 baterías AA 7 esfera blanca de 3.5cm par de tijeras STC/lvlS'"' L¡ TlEnnn rN r¡, Esp¡cro 245 LECCIóN 16 GRAVEDAD Y MAREÀS Ejercicio 16.1 Analizando Datos Sobre Mareas øbril? ¿A qué hora se levantó lø Luna del 2001? I -- abril Examina la información de la Tabla 16.1: parte de la Luna era visible el I de abril de 2001? ¿Dado este porcentaje, cuál era la fase lunar el I de abril? Las mareas de la Playa de Virginia: Del 3 al 30 de abril del 2001. Junto con tu maestro, comenta sobre la manera correcta de leer la Tabla contestando preguntas como las ¿Qué siguientes: ¿A qué hora ocurrieron las mareas altøs el 5 de abril del2001? Tabla ¿Qué parte de la Luna era visible el 16 de abril de 2001? ¿Dado este porcentaje, cuál era la fase lunar el 16 de øbril? ¿En qué ¿Qué altura tuvieron las mareøs el 5 de 246 9 de ¿A qué horø ocurrió la segunda marea alta el9 de abril de 2001? PROCEDIMIENTO -t el parte ocurrieron las mareas en la Tabla 16.1? 16.1 Las mareas de la Playa de Virginia: Del S al3O de abril del 2OO7- AItura (pies) Luna 4:11 am 3.7 Puesta 4:07 am Baja 10:39 am 0.3 Salida 2:29 pm 3 Alta 4:42pm 3.3 3 Baja 10:49 pm 0.0 Miércoles 4 Alta 5:18 am 3.9 Puesta 4:52 am 4 Baja 11:38 am 0.0 Salida 3:4pm 4 Alta 5:45 pm 3.6 4 Baja l1:54 pm -0.3 Jueves 5 Alta 6:77 am 4.0 Puesta 5:32 am 5 Baja I2,3lpm -0.1 Salida 4:51pm 5 Alta 6:42pm 3.9 Viernes 6 Baja 12:53 am -0.4 Puesta 6:08 am 6 Alta 7:11am 4.0 Salida 6:01pm 6 Baja l:20 pm -0.4 6 Alata 7:34pm 4.1 Día Alta/Baja Martes 3 Alta 3 STC/tr{S'"' L¡ TrBn¡.¡ nN Hora de Marea nl Esp¡cro Hora o/oLuna Visible 67 86 93 LECCI6N 16 GRAVEDAD Y MAREAS Tabla 16.1 Las mareas de la Playa de Virginia: Del 3 a130 de abril de12001 (continuaci6n) Dia Alta/Baja Hora de Marea Altura (pies) Luna Hora S~ibado7 Baia 1:47 am -0.5 Puesta 6:42 am 7 Alta 8:01 am 4.0 Salida 7:11 pm 7 Baia 2:07 pm -0.4 7 Alta 8:23 pm 4.3 Domingo 8 Baia 2:38 am -0.7 Puesta 7:15 am 8 Alta 8:49 am 4.0 Salida 8:19 pm 8 Baia 2:51 pm -0.5 8 Alta 9:09 pm 4.4 Lunes 9 Baia 3:27 am -0.5 Puesta 7:48 am 9 Alta 9:34 am 3.9 Salida 9:26 pm 9 Baia 3:34pm -0.4 9 Alta 9:55 pm 4.3 Martes 10 Baia 4:14 am -0.4 Puesta 8:23 am 10 Alta 10:18 am 3.7 Salida 10:31 pm 10 Baia 4:17 pm -0.3 10 Alta 10:39 pm 4.1 Mi~rcoles 11 Baja 5:01 am -0.1 Puesta 9:01 am 11 Alta 11:01 am 3.5 Salida 11:34 pm 11 Baja 5:00 pm 0.0 11 Alta 11:24 pm 4.0 Jueves Baja 5:48 am 0.1 Puesta 9:42 am 12 Alta 11:47 am 3.3 12 Baja 5:44 pm 0.1 % Luna Visible 98 99 99 95 90 83 STCA~’IBTM LA TIE~P.A EN EL ESPACIO 247 LECCIbN 16 GRAVEDAD Y MAREAS Tabla 16.1 Las mareas de la Playa de Virginia: Del 3 a130 de abril de12001 (continuacibn) Dia Alta/Baja Altura (pies) Luna Hora Viernes 13 Alta 12:10 am 3.7 Salida 12:33 am 13 Baia 6:37 am 0.4 Puesta 10:27 am 13 Mta 12:34 pm 3.0 13 Baia 6:32 pm 0.4 S~bado 14 Mta 1:00 am 3.5 Salida 1:27 am 14 Baja 7:29 am 0.5 Puesta 11:16 am 14 Mta 1:25 pm 2.9 14 Baja 7:25 pm 0.5 Domingo 15 Mta 1:55 am 3.3 Salida 2:15 am 15 Baia 8:24 am 0.8 Puesta 12:09 pm 15 Alta 2:22 pm 2.9 15 Baia 8:24 pm 0.7 Lunes16 Alta 2:54 am 3.2 Salida 2:58 am 16 Baja 9:21 am 0.8 Puesta 1:04 pm 16 Alta 3:22 pm 2.9 16 Baja 9:26 pm 0.8 Alta 3:54 am 3.2 Salida 3:37 am 17 Baia 10:16 am 0.8 Puesta 2:00 pm 17 Alta 4:20 pm 3.0 17 Baia 10:26 pm 0.7 Mi4rcoles 18 Alta 4:49 am 3.2 Salida 4:11 am 18 Baja 11:06 am 0.7 Puesta 2:57 pm 18 Alta 5:13 pm 3.2 18 Baja 11:21 pm 0.7 Martes 17 248 Hora de Marea STC/MSTM LA TIERRA EN EL ESPAClO % Luna Visible 74 65 56 46 37 28 LECCII~N 16 GRAVEDAD Y MAREAS Tabla 16.1 Las mareas de la Playa de Virginia: Del 3 a130 de abril de12001 (continuaci6n) Dia Alta/Baja Hora de Marea Altura (pies) Luna Hora Jueves 19 Alta 5:38 am 3.3 Puesta 4:43 am 19 Baja 11:50 am 0.5 Salida 3:55 pm 19 Alta 6:00 am 3.5 Viernes 20 Baja 12:10 am 0.4 Salida 5:12 am 20 Alta 6:23 am 3.5 Puesta 4:53 pm 20 Baja 12:30 pm 0.4 20 Alta 6:43 pm 3.6 S~bado 21 Baja 12:56 am 0.3 Salida 5:40 am 21 Alta 7:05 am 3.6 Puesta 5:52 pm 21 Baja 1:09 pm 0.3 21 Alta 7:23 pm 3.9 Domingo 22 Baja 1:39 am 0.1 Salida 6:08 am 22 Alta 7:45 am 3.6 Puesta 6:53 pm 22 Baja 1:46 pm 0.3 22 Alta 8:01 pm 4.0 Lunes 23 Baja 2:20 am 0.1 Salida 6:38 am 23 Alta 8:24 am 3.7 Puesta 7:55 pm 23 Baja 2:22 pm 0.1 23 Alta 8:40 pm 4.1 Martes 24 Baja 3:01 am 0.0 Salida 7:09 am 24 Alta 9:04 am 3.7 Puesta 8:59 pm 24 Baja 3:00 pm 0.1 24 Alta 9:19 pm 4.3 % Luna Visible 20 13 7 2 0 0 STC#NISTM LA TIERRA EN EL ESPACIO 249 LEem6N 16 GRAVEDAD Y MAREAS Tabla 16.1 Las mareas de la Playa de Virginia: Del 3 a130 de abril del 2001 (continuaci6n) Altura (pies) Luna Hora 3:44 am 0.0 Salida 7:45 am Alta 9:45 am 3.6 Puesta 10:05 pm 25 Baja 3:40 pm 0.1 25 Alta 10:01 pm 4.3 Jueves 26 Baja 4:28 am 0.0 Salida 8:26 am 26 Alta 10:29 am 3.5 Puesta 11:10 pm 26 Baja 4:23 pm 0.1 26 Alta 10:47 pm 4.1 Viernes 27 Baja 5:16 am 0.1 Salida 9:14 am 12 27 Alta 11:16 am 3.5 27 Baja 5:11 pm 0.1 27 Alta 11:37 pm 4.1 S~ibado 28 Baja 6:09 am 0.3 Puesta 12:14 am 20 28 Alta 12:09 pm 3.3 Salida 10:10 am 28 Baja 6:06 pm 0.3 Domingo 29 Alta 12:34 am 3.9 Puesta 1:13 am 29 Baja 7:07 am 0.3 Salida 11:11 am 29 Alta 1:09 pm 3.2 29 Baja 7:09 pm 0.3 Lunes 30 Alta 1:37 am 3.7 Puesta 2:05 am 30 Baja 8:10 am 0.3 Salida 12:18 am 30 Alta 2:15 pm 3.2 30 Baja 8:19 pm 0.3 Dia Alta/Baja Mi~rcoles 25 Baja 25 Hora de Marea Fuente: www.saltwatertides.com NOTA Parte de la informaci6n de esta Tabla se encuentra incompleta. 250 STCAI8TM L,~ TIERRA EN ~L ESPAClO % Luna Visible 2 6 30 41 teccrór f.Utiliza liJabþ 16.l y trabaia con tu grupo para analizar los patrones que existen en las mareas altas y bajas, después responde a las siguientes preguntas en tu cuaderno: le Gnrrvrn¡o y Men¡es G. Examina la información de las fases. Compara estas fases de la luna con los tiempos de mareas altas y bajas. ¿Durante qué fase(s) ocurren las mareas altas más bajas? ¿Durante cuál fase ocurren las mareas altas más altas? ¿Qué explicación puedes ofrecer sobre estos patrones? A. Examina la altura de las mareas de cada día. ¿De qué manera cambia la altura en 24 horas? .Utiliza tu papel milimétrico para mostrar la relación entre dos juegos de la información examinada durante este ejercicio. Toma una decisión con tu maestro de lo que deberás graficar. Las griificas pueden incluir ia siguiente B. Una marea alta ocurre cuando esta alcanza su nivel máximo de altura. ¿Cuántas mareas altas ocurren normalmente a 1o largo de la Playa de Virginia en 24 horas? información: C. Una marea baja ocurre cuando ésta alcanza su nivel más bajo. ¿Cuántas ol,os tiempos y las alturas de las mareas de mareas bajas ocurren normalmente a lo largo de la Playa de Virginia en 24 horas? cada dla por un periodo de cuatro días. olos tiempos y las alturas de las mareas y los tiempos del amanecer y el anochecer de cada día por un periodo de cuatro D. ¿Por qué crees que existe este patrén en mareas altas y bajas? E. Compara los tiempos en que las mareas altas y bajas ocurren diariamente en un periodo de dos semanas. ¿Qué es lo que observas? Explica por qué crees que esto sucede. información del amanecer y el anochecer. Compara sus tiempos con los de las mareas altas y bajas. ¿Qué patrones puedes observar? ¿Qué explicación puedes ofrecer sobre estos patrones? F. Examina la días. olos tiempos y las alturas de las mareas y las fases lunaes del periodo de un mes. {. Cuando hayas completado tu grafica, corta el patrón de mareas en cartulina. Colocalo alrededor del globo terráqueo de l2cm sobre tu SEM. Acomoda las piezas para mostrar cómo las mareas altas y bajas ocurren en la tierra a 1o largo del día y del mes (ver Imagen 16.1 como ejemplo). Por ejemplo, coloca la luna en la barra l. 1 Método para mostrar los patrones de las mareas oceánicas en la tiena. Observa cómo las ubicaciones de las mareas altas caen a lo largo de la llnea que conecta a la tierra con la luna. Esto significa que una marea alta ocurre cuanda ésta se encuentra frente a Ia tierra (y se encuentra opuesta a la luna) mientras la tierra rota sobre su eje. lmagen 16. STC/ï{S'" L¡ Trs¡.n¡ r¡ ¡' I Ðsp¡cr o 25¡L LEccIóN 16 GR.{VEDAD Y MAREAS Apunta el patrón de "marea alta" en la .urt.tlirru hicia la barra 1. Lentamente , rota la tierra sobre su eje en una vuelta completa cuidando de mantener el patrón de "marea alta" apuntando hacia la luna. Esto representa un día sobre la tierra. Observa como en 24 horas, cada seccién de agua sufre una marea alta mientras la tierra rota sobre su eje. Ahora mueve la luna a la barra 2. Apunta el patrón de "marea alta" hacia la barra 2 y repite este proceso. f--. Compara estos descubrimientos con el resto de tu grupo. Utiliza tus gráficas si es necesario. "¿Puede el Agua Caer hacia Arriba?" Contesta en tu cuaderno de ciencias las preguntas que se encuentran al final de la .Lee lectura. Prepárate para compartir tus respuestas con el resto de tu clase. 25¡2 STC/trlS'n' L¡ TrEnn¡ p¡q nl Esp¿clo de ideas del paso 2 de "Para Epezar"? Comenta esta información con los miembros de tu clase. Con tu clase, regresa al fólder de la {.- - Pregunta I de la Lección 1. ¿Cambiarías o agregarías información? Compara tus ideas con tus compañeros. ' REFLEXIóN SOBRE LO QUE HICISTE f información sobre las mareas ¿Qué -?_' iodtiur agregú a tu lista de tormenta Lee "Misión: Plutón". Agrega información sobre Plutón a tu copia äe ia Hoja del Alumno 10. lc: "Mapa Planetario" (y ala Hoja del Alumno 10. lb:, si tu Actividad Eje es Plutón). TECCIóN 16 GRAVEDAD Y MAREAS Marchando al R¡tmo de las MaÍeas Vivimos en un planeta redondo que se encuentra rotando constantemente. Día a día, mientras la tierra gira sobre su eje, observamos el ciclo natural del día y la noche. Durante el día la mayoría de los humanos se encuentran ocupados. Durante las oscuras horas de la noche, descansamos. ¿Alguna vez te has preguntado por qué seguimos este patrón? ¿Porque nos levantamos en la mañana, incluso aunque no suene alarma alguna que nos despierte? Todo ser vivo tiene sistemas internos que funcionan como relojes llamados "relojes biológicos". En los humanos, estos relojes biológicos nos mantienen en sintonía con nuestro entorno. Estos relojes nos despiertan en la mañana y nos hacen saber cuánclo es la hora de dormir. Seguimos diariamente un ritmo. Sin embargo, algunos animales siguen un ritmo diferente. Sus actividades se relacionan con las mareas altas o bajas. La Vida en las Mareas Un cangrejo anda por laplaya en busca de comida y de otros cangrejos con quienes pueda pelear. La marea se encuentrabaja,por lo que cangrejo tiene poco tiempo para realizar sus tareas. Unavez que el agua comience a subir, el cangrejo regresa a su madriguera. Las actividades de un cangrejo no coinciden con el día o la noche sino con las mareas. Durante la marea baja, el cangrejo se encuentra activo. Cuando la marea regresa unas seis horas después, el cangrejo descansa. Este patrón se repite a lo largo del día en la noche. En la vida del océano,las mareas son como relojes, pues proveen un delicado ritmo que algunos animales utilizan para regular su comportamiento. þ '{l :Í Un cangrejo macho. STC/trIS"' L¡ Trnnn.n n¡ rl Ðsp.qcro TECCIÓN 16 GRAVEDAD Y MAREAS El cangrejo no es el único animal que puede verse durante la marea baja. Algunas aves como las lavanderas, se precipitan a lo largo de la playa para alimentarse durante la marea baja. También se pueden ver caracoles cosechadores utilizando su largo pie para movilizarse por la playa. Ellos buscan malaguas y otras presas. Cuando la marea sube los caracoles se oculta bajo ia arena. Algunos animales se encuentran activos durante la marea alta. Las ostras y las veneras, por ejemplo, abren sus conchas para alimentarse durante la marea alta y la cierran durante la marea baja. Los percebes de las rocas son criaturas que permanecen todo el tiempo sobre las rocas y otros objetos a lo largo de la costa. Durante la marea alta, sacan sus patas de la concha para detectar plancton y comida veneras en el agua. Las veneras cierran sus conchas durante la marea baja. Las las almejasde navaja viven entre las líneas de mareas en una posición vertical, dejando parte de sus conchas fueran de la arena. Durante la marea Este Ritmo no Para alta, estas almejas abren sus conchas para reunir ¿Que sucede cuando los cangrejos violinistas comida. Durante las mareas bajas cierran sus son retirados de su entorno natural y llevados a conchas. un laboratorio, en donde no hay mareas que regulen su actividad diaria? Sorprendentemente, aún cuando los cangrejos se encuentren lejos del mar y de las mareas, continúan sus actividades a las horas de marea baja visible este comportamiento también ocurre con otros animales. Por ejemplo, algunos caracoles permanecerán inactivos en horas de marea alta, aún cuando vivan dentro de un acuario. Las ostras también abren y cierran sus conchas con las mareas, incluso si se encuentran en un tanque cerrado y sin actividad de mareas. Estos animales marinos mantienen sus relojes biológicos al ritmo del mar. E 25,4 STC/trIS'"' L¡ Trenne nN el Esp.rclo rEccróN 16 GRAVEDAD y Nl,cnn'ns ,t 'i:,i i ti ;,'iit,t, í. ,) En un día cálido de verano, talvez escojas un espacio para clescansar la playa para que unas horas después te des cuenta de que quieres encontrar un nuevo lugar más lejos del agua como resultado de que la marea ya ha comenzado a subir. ¿Qué es lo que significa? La gravedacl de la Luna se aferra a la Tierra de manera que fácilmente podemos observar las Mareas La atracción gravitacional de la Luna es la que provoca las mareas naturales en el nivel del océano y otras aguas sobre la tierra. Aproximadamente cada 12 horas, el océano alcanza su punto más alto, llamado "marea alta." (continua) mareas. Marea alta en /as Rocas de Hopewell en New Brunswick, Canada. 'i i'{ +' i:' ''t tttt :rt: t :; i::?::)a. r .. ;i:i '1 Marea baja en /as Rocas de Hopewell en New Brunswick, Canada. STCAIS.,'I,,q Ttnnnrr cN nl. Esprrr:to 255 LECCIóN 16 GRAVEDAD Y MAREAS Cuando el agua alcanza su nivel más bajo se llama "marea baja." El Sol, la Luna y todos los planetas del sistema solar ejercen una fuerza sobre las aguas y la superficie de la tierra, pero solamente la Luna y el Sol tienen efectos realmente significativos. Debido a que la Luna se encuentra tan cerca de la Tierra, su efecto sobre las mareas de la tierra es dos veces mayor que en el Sol aunque éste sea mucho más grande. Las Mareas en los Lados Opuestos de la Tierra El agua que se encuentra en el lado de la Tierra que apunta hacia la luna es atraida con mayor fuerza por la gravedad de la luna que el agua que se encuentra en el lado opuesto. Sin embargo, ambos lados de la Tierra sufren mareas altas al B-1 mismo tiempo. ¿Por qué? Observa la ilustración de la Tierra y la Luna. Imagina que una línea conecta sus centros. Las mareas altas ocurrirán a lo largo de esta línea imaginaria. Las mareas bajas ocurren perpendicularmente a esta línea. Esto significa que el agua tiende a ser más profunda en el lado de la Tierra que se encuentra más cercano a la Luna. En el lado opuesto de la Tierra, más lejos de la Luna,la parte sólida de la tierra es atraída lejos del agua. Esto es 1o que le da la Tierra una apariencia de pelota de firtbol. Esta atracción de la parte sólida de la Tierra causa que el agua quede atrás, y una marea alta ocurra también en el lado opuesto. Las mareas bajas ocurren en los lados de la Tierra que no se encuentran alineados con la Luna. ---/--' -.t' t--' El agua del océano se eleva a lo largo de la línea que une el centro de la Tierra y de la Luna. Las mareas altas ocurren en los puntos A y C. Las mareas bajas ocunen en los puntos D y E. 25,6 STC/r'yIS'"' Le Trn¡.n¡ rN nl Espncro LEccIóN 16 GRAVEDAD Y MAREAS Marea Alta O O Sol €@*eLuna Marea Baja €@rierra I 1 l lr La posición relativa del Sol, la Luna y Ia Tierra afectan a la formación de mareas altas y bajas. Mareas Altas y Bajas Cuando la Luna se encuentra en su cenit, una marea alta puede ocurrir. Pero las mareas son particularmente altas cuando el Sol,la Luna y la Tierra encuentran alineados. Ya conoces las fases lunares y puede saberse que éste alineamiento ocurren cuando la Luna se encuentra en su fase de luna llena y nuevas . Cuando la Luna se encuentra en su primer y último cuarto, el Sol y la Luna se encuentran en ángulo recto el uno del otro. Durante este tiempo lafuerza gravitacional del Sol parcialmente defasa lafúerza gravitacional de la luna. Esto provoca que las mareas altas sean más bajas de lo normal. (Continua) STC IS'n' Ln Trrnn¡ nN or. Esp.rcr o 257 LECCIóN 16 GRAVEDAD y ÌVfenEes Las Mareas en la Luna Mientras la Luna produce mareas en la Tierra,la Tierra produce los mismos efectos en la luna. Aunque la Luna no tenga océanos, existen pruebas de los efectos de marea de la Tierra en la luna. Por ejemplo,la Luna rota sobre su propio eje una vez en27.3 días. También le toma 27.3 dias girar alrededor de la Tierra. Las fuerzas de la marea de la Tierra probablemente disminuyeron la velocidad de la Luna hasta llegar a su estado actual. Con una rotación y devolución sincronizadas, podemos observar que siempre el mismo lado de la luna-el "lado çs¡ç¿¡6tr-apunta hacia la Tierra; mientras que el lado que no podemos observar desde la Tierra-el "lado lejano"-5is¡¡pyg 5s encuentra fuera de nuestra vista (observar las fotografias). Podemos encontrar otras pruebas de que la Luna también sufre efectos de marea, una de ellas es su forma (está alargada como el globo) y otra es cómo la Luna se inclina hacia la Tier¡a. Otro efecto de la marea en la Luna ocurre cuando esta se alinea con el sol y la Tierra. Mientras encuentran alineados, la Luna se distorciona con terremotos mientras los cuerpos más grandes literalmente fracturan a la Luna deformándola. ffi El lado cercano de la luna. lo, la Luna de Júpiter Uno de los ejemplos más dramáticos en las fuerzas de la marea es el efecto que Júpiter tiene sobre Io, una de sus lunas.Io posee numerosos volcanes activos. Tiene más volcanes que cualquiera de los planetas más grandes. Esto se debe al efecto gravitacional de Júpiter sobre Io. Esta Luna se encuentra aproximadamente a la misma distancia de Júpiter a la que se encuentra nuestra Luna a la 254 STC/¡,IS'"' L¡ Tr¿nne e¡¡ ol Es peclo Tierra, sin embargo la masa de Júpiter es 300 veces mayor a la de la Tierra. Las fuertes mareas de Io son el resultado de la poderosa fuerza gravitacional de Júpiter sobre esta luna. La fuerza gravitacional de lúpiter contrae a Io. La fricción causada por esta "contracción y relajación" hacen que la Luna se caliente. Este calor derrite las rocas bajo la superfìcie de Io provocando una continua actividad volcánica. LECCIóN 16 GR,{VED,{.D Y MAREAS ;'ã$?ËGtJr\TAs 1. ¿Por qué una luna ejerce un efecto de marea mayor sobre la tierra que el sol? 2. ¿Durante cuáles dos fases lunares ocurren las mareas mas altas. 3. ¿Durante cuáles dos fases lunares ocurren las mareas más bajas. 4. ¿Menciona clos efectos de la fuerza gravitacional de la tierra sobre la luna? 5. ¿De qué manera influye lafuerza gravitacional de |úpiter en existencia actividad volcánica en su luna Io? n cle El lado lejano de la luna. Volcanes en lo, una luna de Júpiter. STC IS"" L.,r. Trcnne oN e r. Esp,tcro 259 tEccIóN 16 GR^VEDAD Y MAREAS Misión: Plutón Plutón es el planeta más pequeño de nuestro sistema 561¿¡-s5 aproximadamente dos tercios el tamaño de nuestra luna. Plutón es también el planeta más lejano a nuestro sol. No ha existido nave espacial alguna que haya podido visitar este pequeño planeta, descubierto en 1930 por un joven astrónomo llamado Clyd. Tombaugh. La distancia que existe entre Plutón y la tierra y su pequeño tamaño no significa que no tenemos conocimiento sobre el punto por esta razón, podemos agradecer al Telescopio Espacial Hubble (HST), un instrumento que ha realizado algunos cle los más increíbles descubrimientos en la historia de la astronomía. La historia del Hubble Fue lanzado por el Transbordador Espacial Discovery el24 de abril cle 1990. El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto realizaclo por la Agencia Espacial Europea y la NASA. El el Hubble es más que un telescopio. Es un observatorio espacial del cual se espera que permanezca en operación hasta el año 2010. El Hubble gira alreciedor de la tierra cada 96 a 97 minutos. El Hubble viaja dentro de una órbita que se encuentra a aproximadamente 600 km de la superficie de la tierra, aun a distancia significativa por encima del atmósfera de la tierra. Como resultado de esto,las imágenes que transmite el Hubble no están distorsionadas como las imágenes que se captan desde la superficie de la tierra. Los lentes del Hubble son diez veces más potentes que los de los telescopios más grancles que se encuentran en tierra. Pero aun hay mas, el Hubble opera dentro de de cualquier espectro de luz-desde infrarrojos hasta la luz visible ultravioleta. Esto significa que puede registrar ondas que normalmente se filtran en atmósfera. ¡Nada mal para ser un instrumento de apenas 16 metros de largo y un poco más de cuatro metros de diámetro! (Continua) El Telescopio Espacial Hubble 260 STC ,lS"' L,r Tr¡nn.r ¡N ¡r. Esp¡clo .. r : r.-i:::l- 'r 1.,'¡l::.-,:;-, a,. :: ¿: ';j¡l;:i;;,i ::ial:,'.:' -'' ' .1 t_ a:1-l I r. .:.. ! aaa ,. t t a a o t o o ¡ o O o O a O o Io o a D ó STC'lst" Lrr'I'rrnn¡ eN rr, Esp¡.cl o 261 LEccIóN ( 16 GRAVEDAD Y MAREAS (( (- Los astronautas Story Musgrave y Jeffrey Hoffman reparan el Telescopio Espacial Hubble. La costa oeste de Australia puede verse en el fondo. Plutón y Charon son como un planeta doble. Otro factor muy importante del Hubble es que es modular. Si algo anda mal, puede ser reparado. Cuando el Telescopio Espacial Hubble había estado en órbita por solamente dos meses, los científicos descubrieron que su espejo principal no estaba perfectamente formado y tenían que repararlo. Del mismo modo, si algún sistema deja de funcionar, este puede ser remplazado. Por ejemplo,las cétmaras que el Hubble lleva han sido reemplazadas dos veces-una en 1993 y otra en 1997. El Hubble 26.2 STC/ì{S'"' L¿ T¡¡nnn nN Br. Esp¡cro toma su energía de la luz del sol cuando se encuentra bajo esta. Cuando el Hubble llega a la sombra, sigue funcionando con baterías de hidrógeno de niquel que también han sido cargadas por el sol. Enfocando un Planeta Borroso Antes del Hubble, ya se conocían algunos detalles sobre Plutón. Desde los telescopios más poderosos de la tierra, Plutón sólo podía verse como una pequeña pelota amarilla y borrosa. TECCIóN 16 GRA,VEDAD Y MARIAS a a t o ¡ o I I t o I o ¡ o a a I I a t I I o t o a En l97B,los astrónomos sostuvieron que Plutón tenía una luna, a la cual llamaron Charon. El diámetro de Charon ese aproximadamente la mitad clel diámetro de Plutón. Su órbita es de sólo aproximadamente 18,000 kilómetros sobre la superficie de Plutón. Plutón y Charon asemejan ser más cómodos planetas que como un planeta y su satélite por diferentes razones. Otro factor único sobre Plutón es su órbita. Algunas veces, Plutón se encuentra más cerca del sol que Neptuno. Cada 248 años, estos planetas intercambien sus lugares. Así, Plutón se convierte en el octavo planeta y Neptuno en el noveno durante unos 20 años. Por ejemplo, Plutón se encontraba más cerca del sol que Neptuno desde 1979 hasta 1999. Entonces en 1999, Plutón intercambió su lugar con Neptuno, y nuevamente Plutón se convirtió en el noveno planeta del sistema solar. (Gontinua) STC IS"" L.r Tlennrrs EN EL ESp¡cro 263 LECCIóN 16 GRAVEDAD Y MAREAS I i { I ( i: t, (r { ir ( (' (ì i Estas imágenes de Plutón fueron tomadas desde el Telescopio Espacial Hubble durante un días solar en Plutón. Observa /as capas de hielo polares y las áreas billantes cerca del Ecuador. Algunas de las áreas oscuras pueden ser valles o cráteres impacto fresco. ( ( (, ( El Telescopio Espacial Hubble envió sus primeras imágenes de Plutón en 7994, cuando mapeo aproximadamente el85% de la superfìcie del planeta. Estas imágenes muestran un planeta de enormes contrastes. Algunas partes de la superficie del planeta son blancas y brillantes, mientras otras se ven oscuras. Plutón también posee una capa en su polo norte. El Dr. Marc Buie, miembro del equipo del Hubble, explicó, "es fantástico. El Hubble nos proporcionó de un borroso y distante punto de luz, un mundo que podamos comenzar a mapear ybuscar cambios en la superficie. Los resultados... son mucho mejores cle los que esperaba." ¿Plutón, el Planeta? Hasta la fecha todavía sabemos menos sobre Plutón que cualquier otro planeta. Su tamaño, su extraña orbita y su relación con Charon son únicas.Incluso la composición de Plutón-una mezcla de rocas y hielo-lo hacen sobresalir. Los otros planetas rocosos se encuentran mas adentro del sistema solar. En la parte más 26,4 STC/trIS"' L¡ Tr¿nnn pN el Esp¡cro cercana al exterior del sistema solar rigen los planetas grandes y gaseosos-con excepción de Plutón, que es rocoso. Algunos astrónomos piensan que Plutón alguna vez fue un satélite de Neptuno que se salio de orbita. Otros opinan que Charon y Plutón son parte del cinturón de Kuiper. El cinturón de Kuiper es un anillo de cometasrocosos y de objetos congelados-que giran alrededor del sol más allá de Neptuno. Fue formado en los tiempos del origen del sistema solar. Es posible que Plutón sea un'KBO" excepcional-Objeto del Cinturón de Kuiper-que se salio de camino. Exploraciones futuras permitirán que los científicos obtengan mas conocimiento sobre Plutón-las propiedades de su superficie y como se compone su interior. Mientras tanto, las fotograffas del Hubble nos a¡rdan a prepáranos para misiones futuras proporcionándonos mas información sobre este pequeño y distante planeta. E ( ( l: ( (, ( (.1 (. ( .r tEcctóN 16 Gn¡vroeo y M¡n¡¡s Platón: Datos lnteresantes Diámetro Distancia promedio al Sol Masa 2,340 km 5,900,000,000 km Ix l0"kg Gravedad (Tierra=l) ll 6.96 Temperatura promedio Duración de un día sideral Duración de un año Número de lunas ll -230"C 6.39 horas 278 dias terrestres t* Tamaño Relativo Núcleo de Hielo Núcleo de roca ¿Sabía que? 'La órbita de Plutón es la menos circular de todos los planetas. La dista¡cia que tiene entre sol varía entre los 4 % de billones de Km. hasta los 7 billones de km. 'La órbita de Plutón alrededor del sol se encuentra inclinada 17 grados, más que cualquier otro planeta en el sistema solar * Para el año2002 STC fstt' L¡ Trrnn,r e¡r nl Esp¡clo 265