tema 2 nuestro lugar en el universo

TEMA 2
NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO
El Universo es el conjunto de todo lo que existe bajo unas leyes físicas
determinadas, que son las que nosotros conocemos. Es el conjunto de toda la
materia y de toda la energía que existe en un espacio determinado y que se
están intercambiando constantemente una en otro, y nosotros constituimos una
parte muy pequeña de esa materia y de esa energía.
Todo lo que no es materia y energía es vacío cósmico El Universo está
constituido por miles de millones de galaxias que se mueven a gran velocidad.
La Vía Láctea es la galaxia en la que se encuentra situada nuestra estrella, que
es el Sol y, por lo tanto, también se encuentra en ella nuestro planeta, la Tierra.
Es un conjunto de centenares de miles de estrellas que se disponen formando
una enorme espiral aplanada que gira alrededor de su centro como si fuera un
remolino.
Nuestra estrella, el Sol, se encuentra en uno de los brazos de la espiral, cerca
del borde (Brazo de Orion).
Nuestra Galaxia tiene de diametro 100000 años-luz
El Sol recorriendo unos 270 km/s completa un giro alrededor del nucleo central
de la galaxia cada 225 millones de años
Vista desde España, la Vía Láctea aparece como una banda luminosa que va
de norte a sur. En el resto de Europa también se ve como una banda que va de
norte a sur, por lo que los peregrinos que viajaban a España para visitar la
tumba de Santiago, en Galicia, bajaban hacia el sur siguiendo la Vía Láctea
hasta llegar a los Pirineos, por lo que le dieron el nombre de "Camino de
Santiago"
Dentro de las galaxias se encuentran las ESTRELLAS, que son enormes
masas de gases, sobre todo hidrógeno, sometidos a grandes presiones y
temperaturas que hacen que se produzcan reacciones termonucleares que
liberan enormes cantidades de energía, entre ellas la luz que nosotros
podemos ver desde la Tierra;
Según la edad, Temperatura, masa, cada estrella posee un color determinado:
azules, blancas, amarillas, anaranjadas, rojas
El color de una estrella depende de su edad, ya que con el tiempo pierden
masa y temperatura, ya que las estrellas evolucionan , nacen en el interior de
las nebulosas, crecen y gastan el hidrógeno que tienen y van envejeciendo
hasta que finalmente mueren.
Las estrellas jóvenes son blancas, azules o verdes, a medida que gastan
hidrógeno se hacen amarillas, como nuestro Sol, y cuando empiezan a
envejecer se hacen naranjas y luego crecen de tamaño y se convierten en
gigantes rojas que poco a poco se irán apagando hasta convertirse en enanas
blancas primero y finalmente en una especie de cascote rocoso, como un
planetoide que vagará por el espacio.
Cuando las estrellas son muy grandes y tienen mucha masa, después de
naranjas se convierten en supergigantes rojas, estrellas de un tamaño
descomunal en las que cabría toda la órbita de la Tierra, alrededor del Sol
varias veces;
Estas estrellas pueden sufrir enormes explosiones que las convierten en
NOVAS o SUPERNOVAS, tras lo cual pierden parte de su masa y lo que queda
se convierte en ESTRELLAS DE NEUTRONES, que poseen un campo
gravitatorio inmenso.
Finalmente, si la estrella de neutrones se contrae, aparecen unos cuerpos
extraordinarios, los AGUJEROS NEGROS, con un campo gravitatorio tan
descomunal que no deja salir ni su propia luz, de tal manera que todo lo que
queda cerca del agujero negro es literalmente tragado por él
Por último, girando alrededor de las estrellas se disponen otros cuerpos más
pequeños, que no emiten energía o emiten muy poca, hechos con gases, hielo
o rocas, que son los PLANETAS, y los PLANETAS MENORES o
PLANETOIDES, cuerpos oscuros que parecen ser muy abundantes en nuestra
galaxia, y por tanto en otras galaxias, y que podrían albergar vida, como la
nuestra o de otro tipo.
¿Cómo es el Universo?.
Probablemente las respuestas que se pueden dar hoy a esta pregunta tienen
mucho que ver con ideas previas que se han ido forjando a lo largo del tiempo.
Algunas cuestiones acerca del Universo que hoy resultan evidentes (como, por
ejemplo, el que el Tierra gira alrededor del Sol y no al revés) en realidad no lo
son y que, de hecho, han sido objeto de un profundo e intenso debate a lo largo
de la historia.
Podemos comenzar la unidad haciendo un recorrido por los diferentes modelos
de Universo que han sido significativos a lo largo de la historia, haciendo
hincapié en que este es un asunto que ha preocupado a la humanidad desde
siempre.
Los modelos de universo primitivos. La Tierra plana:
Desde la antigüedad más remota hasta el tiempo de los griegos la humanidad
pensó que la Tierra era plana.
Sin embargo hacia el año 500 a. C. Hecateo de Mileto resumía la cosmología
del momento de acuerdo con el pensamiento ancestral: "La Tierra tenía la
forma de un disco con Grecia, naturalmente, en su centro". El disco, de unos
10.000 kilómetros de diámetro, estaba rodeado por el río Océano en toda su
periferia. Este río penetraba en su interior formando el mar Mediterráneo.
La Tierra y el mar que la rodeaba estaban dentro de una semiesfera
transparente, semejante a una quesera, donde se encontraban sujetas las
estrellas fijas.
Esta esfera giraba en torno a un eje central perpendicular al disco, dando una
vuelta al día.
La Luna, el Sol y los demás planetas se desplazaban por la semiesfera tal
como se veían desde la Tierra.
Pero los filósofos querían saber más y entre otras cosas se preguntaban: qué
era lo que movía la esfera de las estrellas y qué era lo que se encontraba
detrás de ellas.
2. El modelo aristotélico del mundo
En el año 340 a.C. el filósofo griego Aristóteles, en su libro De los Cielos , fue
capaz de establecer dos buenos argumentos para creer que la Tierra era una
esfera redonda en vez de una plataforma plana.
En primer lugar, se dio cuenta que los eclipses lunares eran debidos a que la
Tierra se situaba entre el Sol y la Luna. La sombra de la Tierra sobre la Luna
era siempre redonda.
Si la Tierra hubiera sido un disco plano, su sombra habría sido alargada y
elíptica a menos que el eclipse siempre ocurriera en el momento en que el Sol
estuviera directamente debajo del centro del disco.
En segundo lugar, los griegos sabían, debido a sus viajes, que la estrella Polar
aparecía más baja en el cielo cuando se observaba desde el sur que cuando se
hacía desde regiones más al norte. (Como la estrella Polar está sobre el polo
norte, parecería estar justo encima de un observador situado en dicho polo,
mientras que para alguien que mirara desde el ecuador parecería estar justo en
el horizonte).
Los griegos tenían incluso un tercer argumento en favor que la Tierra debía de
ser redonda, ¿por qué, si no, ve uno primero las velas de un barco que se
acerca en el horizonte, y sólo después se ve el casco?
Modelo geocéntrico (Ptolomeo)
La Tierra permanece inmóvil
en el centro del Universo.
Está rodeada de ocho esferas
concéntricas que transportan al
Sol, la Luna, los cinco planetas
conocidos en ese momento y las
estrellas fijas.
Los planetas arrastrados por estas
esferas se mueven en círculos
perfectos.
La última esfera contiene las
estrellas fijas que siempre se
encuentran en las mismas
posiciones unas respecto de las otras.
El Universo es finito y acaba en
la esfera de las estrellas fijas.
Modelo heliocéntrico ( Copernico, Galileo)
El Sol se encuentra inmóvil en el
centro del Universo.
La Tierra y los demás planetas
conocidos giran alrededor del Sol
en círculos perfectos.
La Tierra describe dos tipos de
movimientos: uno de rotación
sobre sí misma y otro de traslación
alrededor del Sol.
Alrededor del sistema solar se
encuentra una esfera con las
estrellas fijas.
El Universo es finito y acaba en
la esfera de las estrellas fijas.
Modelo Estructural para el estudio del Universo
¿Qué es el Big Bang?
Se entiende habitualmente por Big Bang el estado de alta densidad y
temperatura que dio origen al universo observable.
.
Actualmente podemos extrapolar hacia atrás en el tiempo con muchas
garantías hasta la época de la nucleosíntesis primigenia.
Esto corresponde a unas condiciones con una temperatura de unos
100,000,000,000 de grados y una densidad que equivalía a unos 3,800
millones de veces la densidad del agua. Todo el universo que podemos
observar en la actualidad estaba concentrado en unos pocos años luz cúbicos
y era sólo una sopa de electrones, fotones, neutrinos y ligeras trazas de
protones y neutrones.
El calificativo de Big Bang (Gran Explosión) fue creación del astrónomo
británico ya fallecido Fred Hoyle en los años cincuenta como término
descalificativo a este modelo de universo.
En resumen, el Universo se creo a partir de la gran explosión , el Big Bang:
a.- La materia, el espacio y la energia, estaban concentrados en un punto
llamado Átomo Primigenio o Huevo cosmico, con una enorme densidad y
temperatura
b- Era tan inestable debido a sus condiciones que se expandió en una enorme
explosión y e, aquí empieza a contar la edad del universo, entre 13500 y 14000
millones de años.
La energia se aleja en todas las direcciones y se transforma en materia según
la Teoría de la Relatividad de Einstein.
, donde c es la velocidad de la luz
Y a la vez que se formó la materia, tambien lo hicieron el espacio y el tiempo
c- Se generó las particulas subatomicas, atomos como el hidrogeno (H) y el
helio (He)
d- Al expandirse el universo , se enfrio descendiendo así su temperatura , la
materia se fue condensando y surgieron las estructuras astronomica,
nebulosas, galaxias, estrellas, planetas, satelites, cometas, asteroides , en las
estrellas a partir del H y el He por fusión aparecen el resto de elementos
quimicos
Polvo de estrellas
"Todos somos polvo de estrellas", la frase es de Carl Sagan, y no solo es
poesía sino que resume el resultado de varios siglos intentando comprender el
funcionamiento de las estrellas y la evolución del universo.
Cuando se descubrió la fusión nuclear se comprendió el proceso que
proporcionaba esa inmensa cantidad de energía a partir del hidrógeno. Y, como
toda fuente de energía, generaba unos residuos a cambio. De hecho, el calcio
de nuestros huesos, el hierro de la hemoglobina, el carbono, nitrógeno y
oxigeno de los diferentes tejidos y células que forman nuestros cuerpos no
existían al comienzo del universo.
En los cinco primeros minutos después de Bing Bang se formaron los primeros
átomos, hidrógeno, helio y pequeñas trazas de deuterio y litio. Solo una mínima
parte de los aproximadamente 115 elementos conocidos. Más tarde
aparecieron las primeras estrellas que inicialmente tenían esa misma
composición.
Desde entonces diversos procesos de fusión han ido generando átomos cada
vez mas pesados como el calcio o el hierro a partir de elementos menos
masivos. El problema es que las sucesivas reacciones de fusión cada vez
aportan menos energía.
¿Cuáles son las fases por las que evoluciona una estrella?
La muerte de las estrellas es el nacimiento de los átomos de los
elementos químicos.
En las diferentes fases que atraviesa la vida de una estrella se mantiene un
delicado equilibrio entre la fuerza gravitatoria y la fuerza expansiva de la fusión
termonuclear.
Cuando se agota el hidrógeno de la estrella, esta se enfría, se rompe el
equilibrio y gana la fuerza gravitatoria. El peso de las capas de gas genera una
contracción de la estrella.
Se produce un gran aumento de presión y de temperatura, y comienza la fusión
del helio, para dar carbono y oxígeno. Esta nueva fuente de energía hace que
gane ahora la fuerza de la presión de radiación termonuclear, la estrella se
expande hasta más de 300 veces su radio.
La estrella se transforma en una gigante roja, como Aldebarán (Tauro),
Betelgeuse (Orión) o Antares (Escorpión), cuyo gran núcleo se asemeja a una
enorme cebolla. Cada una de sus capas concéntricas alberga un proceso
diferente de reacción de fusión termonuclear, que forma un elemento químico
distinto de menor a mayor número atómico (H, He, C, O, Ne, Mg, Si, etc.), y
que origina en cada fase una nueva expansión hasta que se sintetiza el hierro,
el elemento más estable de la naturaleza.
Todos los elementos generados en las estrellas han pasado a los planetas
como la Tierra y son los ladrillos de toda la materia ordinaria o visible que
existe en el Universo. También existen en el Universo en grandes proporciones
la materia oscura y la energía oscura, que no son visibles, pero que se
manifiestan o ponen en evidencia indirectamente. La materia oscura se
evidencia por sus efectos gravitacionales sobre las galaxias, y la energía
oscura por actuar como fuerza repulsiva en contra de la gravedad,
contribuyendo a acelerar la expansión del Universo, a que se alejen de
nosotros los cúmulos y galaxias.
Las unidades de medida del Universo
Cuando miras la luz de las estrellas y galaxias estás viendo su pasado.
Algunas están tan remotas, que su luz ha tardado miles de millones de años en
llegar a la Tierra. Las vemos tal como eran en su juventud. Puede que ya no
existan. Tan solo vemos su luz viajar por el espacio.
Cuando hablamos de tamaño y de distancias en Astronomía, nos referimos a
magnitudes de tal dimensión que las unidades de medida que utilizamos
habitualmente no nos sirven y debemos emplear otras que solo tienen sentido
en el ámbito del Universo. La unidad básica de distancia (longitud) usada en
Astronomía es el AÑO LUZ (a.l.), que es la distancia recorrida por la luz en un
año.
Teniendo en cuenta que la luz en el vacío se mueve a 300.000 km/s,
deducimos que un año luz equivale a 9,5 billones de kilómetros.
Si navegáramos en una nave espacial que viajase a la velocidad de la luz (cosa
imposible en la actualidad), llegaríamos a la Luna en menos de 1 s.
Al Sol tardaríamos 8 minutos y medio. Después de más de 5 horas
abandonaríamos el Sistema Solar. Tardaríamos 4 años y 4 meses en llegar a
Próxima Centauri, la estrella más próxima al Sol.
Si salimos en dirección al brazo de Perseo, tardaríamos aún más de 20.000
años en abandonar la Vía Láctea. Tendríamos que esperar más de 2 millones
de años para llegar a la «cercana» galaxia de Andrómeda
1 año = 365 días · 24 horas · 3600 s = 31.536.000 s
a) Explica qué es el año luz, para qué se utiliza y deduce a cuántos metros
equivale.
b) Calcula cuánto tarda la luz del Sol en llegar a la Tierra si están separadas
por 150 millones de km. ¿A cuánto equivale la distancia Tierra-Sol en tiempo
luz?
c) Calcula a qué distancia de la Tierra está la galaxia más próxima a la Vía
Láctea (Andrómeda), si su luz tarda en llegarnos unos 2 millones de años.
d) Una nave espacial que viajara a una velocidad de 150.000 km/sg, ¿cuánto
tardaría en llegar a la estrella Sirio que se encuentra a 6 años luz de distancia?
e) Para ir desde la Tierra hasta el extremo del universo observable, se deberían
recorrer 46.500 millones de años luz. • ¿A cuántos metros y km equivalen? •
¿Cuántos años se tardaría en llegar viajando a la velocidad de la luz?
f) Si una estrella que esta a 5 años luz de la Tierra se apaga. ¿Cuánto tiempo
tardaremos en enterarnos?
g) ¿ Cuantos kilómetros recorre la Tierra alrededor del Sol durante un año,
sabiendo que la distancia al Sol es de 150 millones de kms y a que velocidad
hace este recorrido de traslación alrededor del Sol?
h) ¿Qué distancia y a que velocidad gira La Tierra alrededor de su eje,
sabiendo que su radio es de 6370km ?
¿Cómo se formo el Sistema Solar?
El sistema solar, es un sistema planetario perteneciente a la galaxia Vía
Láctea, formada por cientos de miles de millones de estrellas que se extienden
a lo largo de un disco plano de 100.000 años luz. Se encuentra en uno de los
brazos de ésta, conocido como el Brazo de Orión; alrededor del cual gira
empleando 225 millones de años en dar una vuelta completa lo que
denominamos año cósmico
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Cualquier teoría que se elabore sobre el origen del sistema solar tiene que
explicar los siguientes hechos:
- El sol y los planetas giran en el mismo sentido.
- Los planetas recorren órbitas casi circulares y situadas en un mismo plano.
- El movimiento de rotación de la mayoría de los planetas se produce en el
mismo sentido del movimiento de traslación.
- Los planetas cercanos al sol son pequeños y densos. Los externos, grandes y
ligeros.
- Todos los cuerpos planetarios presentan grandes impactos.
En la actualidad la teoría de los planetesimales, concebida por los astrónomos
Carl F. Von Weizsäcker (alemán) y Gerard Kuiper (estadounidense) y que dice
que nuestro sistema solar se formó a partir de gas y polvo de una nebulosa
situada en la Vía Láctea; es capaz de explicar todos estos hechos, y es la más
aceptada para explicar su origen.
Los científicos creen que el origen de nuestro sistema solar puede situarse
hace unos 4.600 millones de años, cuando una inmensa nube de gas y polvo
se contrajo a causa de la fuerza de la gravedad y comenzó a girar a gran
velocidad; probablemente, debido a la explosión de una supernova cercana.
Entonces, la mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era
tan elevada que los átomos comenzaron a partirse, liberando energía y
formando una estrella, éste fue el nacimiento del Sol.
Las intensas emisiones solares expulsaron hacia el espacio una buena parte
de esa materia. El resto permaneció girando alrededor del Sol, debido a su
gravedad, hasta formar un disco aplanado.
Los materiales más densos se dispusieron en el centro. Posteriormente
aparecieron concentraciones llamadas planetesimales que se colocaron en
órbitas diferentes alrededor del Sol, colisionaron entre sí destruyéndose y
reuniéndose de nuevo en cuerpos cada vez más grandes; este fue el origen de
los planetas.
Los planetas que se formaron cerca del Sol originaron los planetas interiores
rocosos; y los que se condensaron más lejos del Sol, se convirtieron en los
exteriores gaseosos.
Por último, los planetas se enfriaron, y los que tenían una gravedad importante
formaron su propia atmósfera. Todo esto ocurrió en unos cien millones de años
aproximadamente.
Se calcula que el Sol tiene 4500 millones de años y seguirá brillando otros
tantos. Se cree que al agotar todo el hidrógeno que tiene como combustible,
pasará a consumir helio en sus reacciones nucleares.
Entonces, se convertirá en una estrella gigante roja, crecerá y todos los
planetas hasta Marte serán atraídos y englobados en su masa.
Nuevas transformaciones lo convertirán en una estrella enana blanca. Los
planetas más lejanos se contraerán o se extinguirán, alterándose la mecánica
de nuestro sistema solar y posiblemente influyendo en el de las estrellas
próximas
El sistema solar es una estructura compleja, compuesta por diversos cuerpos:
El Sol
Ocho planetas con sus respectivos satélites
Los planetas enanos
Asteroides
La nube de Oort (un enjambre de cometas que envuelve el sistema)
El cinturón de Kuiper (se sospecha que existe entre la nube de Oort y
estaría
formado por planetas de muy pequeño tamaño).
Material interplanetario de miles de planetas menores y meteoritos
Estos cuerpos están ligados al sistema por la gravedad.
Se cree que este sistema se formó hace 4600 millones de años por la reunión
acumulativa de una nube giratoria de gas y polvo que también dio origen al Sol.
La gravedad fue la fuerza dominante durante el proceso formativo y en un
momento dado se originaron núcleos dentro de la nebulosa solar que más
tarde dieron lugar a los planetas que conocemos.
Los planetas interiores
Los miembros de este grupo son planetas rocosos relativamente pequeños:
Mercurio, Venus, Tierra, Marte. A pesar de su semejanza inicial tienen
diferencias: Mercurio y Venus son altamente calientes, mientras que Marte
durante la mayor parte del año es terriblemente frío.
Los planetas exteriores
Difieren mucho de los interiores. Están mucho más alejados del Sol, y son
mucho mayores. Júpiter, saturno, Urano y Neptuno son planetas gaseosos
gigantescos, sin superficies sólidas.
Los planetas menores
Llamados también asteroides, abarcan varios miles de astros, la mayoría de
ellos en órbita entre Marte y Júpiter (el cinturón de asteroides).
La mayoría de los astrónomos creen que estos cuerpos representan una clase
de objetos primitivos, “dejados” durante la formación del sistema solar a causa
del tirón gravitacional de Júpiter.Se conocen los siguientes planetas menores:
Orcus, Varuna, Sedna, Quaoar, Ixión y 2002 TX300.
Los planetas enanos
En la actualidad, desde lo determinado por la Unión Astronómica
Internacional (UIA) el 24 de agosto de 2006,Plutón, Ceres, Creonte y Eris o
Xena son planetas enanos. En 2008 agregaron a Makemake y Haumea
Plutoides
Un plutoide es un cuerpo celeste en órbita alrededor del Sol a mayor
distancia que la de Neptuno, con masa suficiente para que su propia gravedad
supere las fuerzas de cuerpo rígido de tal modo que asumen una forma casi
esférica de equilibrio hidrostático, y que no han vaciado su órbita de cuerpos
vecinos. Cualquier objeto que tenga las condiciones de la definición de planeta
enano y objeto transneptuniano es un plutoide.
Meteoros
También se mueven en órbitas alrededor del Sol millones de partículas
diminutas llamadas meteoroides. Tienen el tamaño de granos de arena.
Cuando un meteoroide entra en la atmósfera de nuestro planeta, se calienta a
causa de la fricción y es destruido. Entonces el aire brilla y produce el efecto
que conocemos como meteoro o “estrella fugaz”.
Los objetos mayores pueden sobrevivir y alcanzar intactos la Tierra. Se los
llama meteoritos. Al alcanzar la Tierra pueden producir cráteres en su
superficie.
Anillos planetarios
Los planetas gaseosos Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno poseen sistemas de
anillos. El más espectacular es el de Saturno.
Los anillos se componen de millones de partículas de hielo y polvo. No se ha
entendido del todo la mecánica de los sistemas anulares, pero, especialmente
en el caso de saturno, parece que las particulares anulares son retenidas en su
lugar por pequeños satélites “pastores”.
Los cometas
Se los puede describir como “bolas de nieve sucia”. Se cree que
se originan en la región conocida como nube de Oort, a
aproximadamente un año luz de distancia del Sol.
Están constituidos por un núcleo que aparece como un punto brillante, rodeado
de una nube de apariencia circular, transparente y débilmente luminosa,
denominada coma (cabellera): cuando un cometa se acerca al Sol, parte del
núcleo se evapora para formarla. Muchos cometas exhiben también una cola
en forma de un largo haz luminoso, orientado siempre en dirección contraria al
Sol.
A veces, los cometas se ven expulsados de la nube de Oort y
caen hacia el Sol. La atracción gravitacional de un planeta puede
atrapar al cometa en una órbita muy elíptica que lo llevará
periódicamente a la proximidad del Sol ( es el caso del conocido cometa Halley,
que tiene un periodo de 76 años).
Otros cometas pueden alcanzar órbitas parabólicas abiertas o hiperbólicas.
Pasarán una vez cerca del Sol para perderse para siempre fuera del Sistema
Solar.
Teoria de los Planetesimales
1- Nebulosa inicial. Hace unos 4600 millones de años una nebulosa
giratoria de polvo y gas, cuyas dimensiones eran superiores al sistema
solar, comenzó a contraerse.
2- Colapso gravitatorio. La concentración o colapso formó una gran masa
central y un disco giratorio en torno a ella.
3- Formación del protosol. La colisión de las partículas en la masa central
liberó gran cantidad de calor. Comenzó la fusión nuclear del hidrógeno,
lo que marcara el nacimiento de una estrella, el protosol, en el interior de
la nebulosa.
4- Formación planetesimales. Las partículas de polvo y gas que formaban
el disco giratorio en torno al protosol siguieron, paralelamente, un
proceso de agrupación. Así inicialmente, se formaron gránulos de
algunos mililitros de cuyas colisiones y fusiones se originaron cuerpos
mayores, los planetesimales, con tamaños entre algunos centenares de
metros y kilómetros.
5- Formación de protoplanetas. Las colisiones de los planetesimales y
su unión, acrecion, originaria los planetas primitivos o protoplanetas.
6- Barrido de la órbita. En virtud de ese proceso de acreción cada
protoplaneta fue despejando su zona orbital de planetesimales.
Cronologia del Universo
1.
_Origen del Universo. La gran explosión (Big Bang): hace 13.700
millones de años.
2.
_Origen del Sol y del planeta Tierra: hace unos 4.500 millones de años.
3.
_Origen de la corteza terrestre sólida: hace unos 4.000 años.
4.
_Origen de la vida. Primeros fósiles: hace 3.800 millones de años.
5.
_Origen de organismos fotosintéticos (atmósfera con oxígeno): hace
3.000 millones de años.
6.
_Origen de las Islas Canarias. Empezaron a emerger sobre el nivel del
mar hace unos 20 millones de años
(a mediados del terciario).
7.
_Origen del Australophitecus (primeros homínidos): hace 4 millones de
años.
8.
_Origen de las primeras poblaciones del género homo (Homo habilis):
hace unos 2,5 millones de años.
9.
_Origen del Homo erectus: hace 1,8 millones de años.
10.
_Origen del Homo antecesor (Atapuerca): hace 800.000 años.
11.
_Origen del Homo neandertalensis: hace unos 200.000 años. Su
extinción hace 28.000 años.
12.
_Origen del Homo sapiens: hace 35.000 años (Fósil de Lucy, la Eva
negra)
(El Homo sapiens estuvo hace 150.000 años al borde de su extinción
La Estructura de La Tierra
El Método Sísmico
Terremoto:
Movimiento entre placas tectónicas con liberación de energía en forma de
ondas electromagnéticas (P, S y L)
Las ondas P y S viajan por el interior terrestre y se origina en el punto de origen
o Hipocentro
La perpendicular desde el hipocentro hasta la superficie da lugar al Epicentro
que es donde empieza a propagarse las ondas superficiales L causantes de las
catástrofes humanitarias que padecemos cuando hay uno.
Cuando se produce una fractura en el interior de la Tierra, la energía liberada
se propaga en forma de ondas sísmicas. La velocidad y propagación de las
ondas sísmicas depende de las características de los materiales que atraviesan
y, especialmente, de la rigidez de los mismos. Las ondas son más veloces
cuando los materiales son más rígidos, y más lentas, cuando tienen poca
rigidez.
Cuando las ondas sísmicas atraviesan un determinado material y llegan a otro
de distintas características, cambian tanto su velocidad como su trayectoria, es
decir, se refractan.
Las discontinuidades son zonas del interior de la Tierra en las que se
producen cambios bruscos en la trayectoria y velocidad de las ondas sísmicas,
debido probablemente a que separan regiones con distintas características
Características de las ondas P y S
Ondas P
Se llaman P debido a que son las 1ª
en llegar a los sismógrafos
Viajan por tanto a mayor velocidad
media de 5.5- 13.5 km/s
Su desplazamiento es Compresiónexpansión o tira y afloja
Se propaga tanto en medios sólidos
como fluidos
Ondas S
Se llaman S debido a que son las 2ª
en llegar a los sismógrafos
Viajan por tanto a menor velocidad
media de 4-8 km/s
Su desplazamiento es perpendicular
a la dirección de propagación o zigzag
Solo se propaga en medios sólidos
A mayor Rigidez de los materiales implica una mayor velocidad
de las ondas
Los cambios bruscos de velocidad en un determinado punto se
llaman Discontinuidades 1ª que sirven para diferenciar capas y
las Discontinuidades 2ª que sirven para diferenciar subcapas
Refracción de las ondas
Se produce cuando una onda pasa de un medio sólido a uno fluido y
viceversa
División del interior terrestre
Atiende la división a 2 criterios
a.- Las discontinuidades: Corteza, Manto y Núcleo
b.- El comportamiento físico al paso de las ondas. Litosfera,
Astenósfera, Mesosfera y Endosfera
Estas graficas representan la propagación de ondas S en 3 planetas distintos
¿En que estado fisico se encuentran cada uno de los planetas? ¿Su material sería
homogéneo o heterogéneo?
Dados las siguientes graficas, de La luna y de planetas imaginarios contesta a estas
cuestiones:
a.- Interpreta las variaciones de rigidez y el estado físico a lo largo de cada planeta
b.- ¿Cuántas Discontinuidades hay y a que profundidad?
c- ¿Es homogénea o heterogénea La estructura de cada planeta?
d- ¿Cuantas capas deduces y a que profundidad se encuentran?
Tectónica de Placas
placas cada una de las porciones de la litosfera terrestre que se
mueve de forma independiente. Poseen forma de casquete esférico y
unos límites definidos por procesos intensos de sismicidad y
vulcanismo.
Se les denomina litosféricas pues afectan tanto a la corteza, cómo a la
parte superior del manto que se desplaza de forma solidaria con esta.
Tipos de límite de placa
Pueden ser de tres tipos según el movimiento relativo que de las
placas:
Límites divergentes o dorsales: el movimiento es de separación.
Límites convergentes o fosas: el movimiento es de aproximación.
Límites o fallas transformantes: el movimiento es paralelo.
Límites divergentes
Cuando el movimiento de las placas es de separación, se crea un
"hueco" en la litosfera, aprovechado por rocas magmáticas para
generar nueva corteza oceánica. También se denominan zonas de
Dorsal o límites constructivos
Límites convergentes
Una de las placas (la más densa) se introduce bajo la otra en un
proceso que se denomina subducción. A estos límites también se
denominan fosas, zonas de subducción y límites destructivos.
Presentan intensa sismicidad y vulcanismo.
Límites transformantes
Existen zonas donde el movimiento de las placas es paralelo y de sentido contrario.
Son conocidos también por zonas de falla transformante o límites transcurrentes.
Presentan una intensa sismicidad.
3. El Ciclo de Wilson
Tuzo Wilson realizó un modelo teórico que resume la posible evolución de las
placas. Divide las posibles situaciones en etapas nombradas con el nombre de la
zona dónde actualmente podemos encontrar esa situación
Con él aprenderás cómo evolucionan las placas y en qué zonas del planeta se están
dando las situaciones.
El motor del movimiento de las placas.
El modelo actual de la convección
Como vimos anteriormente la convección es el mecanismo de transmisión de calor
que nos permitía explicar lel movimiento de los continentes. Actualmente se cree
que la convección afecta a la totalidad del manto.
En la ilustración puedes observar materiales calientes (en amarillo) que ascienden y
forman en la superficie límites divergentes y litosfera fría (en azul) que desciende
por subducción hasta el núcleo (nivel D").
Teoría deriva continental: Wegener
Uno de los cambios más importantes en Geología, fue promovido por Wegener,
el autor de El origen de los continentes y los océanos en 1915. Levantó una
gran polémica, porque iba en contra de los Inmovilistas, que no admitían los
desplazamientos laterales.
La Teoría de la deriva continental propone que hace doscientos millones de
años, todos los continentes se encontraban unidos formando el
supercontinente llamado Pangea (toda la tierra). Posteriormente se separó en
dos: Laurasia (Norte América, Eropa, Asia) al norte yGondwana (Antártida) y
los continentes del Hemisferio sur) al sur. Con el transcurso del tiempo se
fueron fragmentando en los actuales continentes.
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La Teoría de la deriva continental propone que hace doscientos
millones de años, todos los continentes se encontraban unidos formando
el supercontinente llamado Pangea(toda la tierra). Posteriormente se
separó en dos: Laurasia (Norte América, Eropa, Asia) al norte
y Gondwana (Antártida) y los continentes del Hemisferio sur) al sur.
•
•
Con el transcurso del tiempo se fueron fragmentando y dividiendo,
formando los actuales continentes.
Al final del Carbonífero, hace 290 millones de años, sólo existía un único
continente, Pangea .
Esa inmensa masa continental se habría fragmentado en distintas
direcciones, en el Eoceno ya se podrían distinguir dos continentes:
o el eurasiático, que se comunicaba, a través de Escandinavia con
Norteamérica, dando lugar a un supercontinente septentrional
llamado Laurasia
o Al sur, una serie de bloques continentales que constituía el
supercontinente de Gondwana , el cual comprendía a
Sudamérica, Antártida, Australia y África.
o
Los argumentos de Wegener eran de cinco tipos principales: geodésicos,
geofísicos, geológicos, paleontológicos y paleoclimáticos.
Pruebas aportadas por Wegener
•
Pruebas geográficas. Se basan en la correspondencia y acoplamiento
topográfico entre las costas de ambos lados del Atlántico. Este encaje
había sido observado por F. Bacon en el XVII y fue dibujado y publicado
por Snider en 1858 en su libro “La creación y sus misterios revelados: un
trabajo que explica claramente todas las cosas incluyendo el origen de
los primitivos habitantes de América”. El ajuste de costas propuesto por
Snider en 1858 (Fig.8-1) es perfecto, algo que ni siquiera con los
modernos ordenadores se ha conseguido todavía.
La coincidencia de las costas atlánticas fue inspiradora para Wegener quien, a
partir de la idea inicial, se dedicó después de la 1ª Guerra Mundial a recopilar
argumentos y pruebas en favor de que los continentes habían estado juntos en
el pasado
El mayor problema surge sobre el nivel de ajuste: en la línea del nivel del mar o
donde termina la corteza continental. Actualmente se ha acordado realizar el
encaje con los perfiles correspondientes al nivel de profundidad media del talud
continental, 2.000m. Warren Carey, 1958 consiguió el acoplamiento perfecto y
Bullard en 1959, lo realizó con computador.
•
Pruebas geológicas
Correspondencia que existe entre las formaciones geológicas de la misma
edad a ambos lados del Atlántico.
•
Presencia estratos de tillitas de finales del Paleozoico y principios del
Mesozoico, en América del Sur y en África. Sin embargo, Wegener
supuso que la separación entre Europa y América del Norte era mucho
más reciente, tan reciente que hasta los glaciares (y sus morrenas
terminales) del Plioceno Superior y comienzos del Pleistoceno habrían
sido divididos por la gran escisión continental. Esto no ha sido
demostrado y fue aprovechado para desacreditar su teoría. Hay que
aclarar que la existencia de glaciaciones se reconoce por la presencia
de un tipo de roca sedimentaria especial, las tillitas, que se forman por
el efecto erosivo y de transporte del hielo.
•
Cinturón de plegamientos de Sudáfrica que se empareja con los de
Argentina
Las estructuras geológicas son como líneas impresas a través de los
continentes. En gris: cratones con más de 2000 Ma. Rayas: cinturones
orogénicos más jóvenes. Así lo expresó Wegener: "Es como si debiéramos
recomponer los fragmentos rotos de un periódico comparando primero la
coincidencia de los bordes y luego las de las líneas de texto impreso. Si
coinciden, sólo podemos concluir que los trozos estaban originariamente en
esa posición. Si sólo dispusiéramos de una línea escrita, aún tendríamos una
importante probabilidad de que el ajuste fuera exacto: pero si tenemos n líneas,
entonces esa probabilidad se elevará a la enésima potencia."
•
Pruebas paleontológicas y biológicas
Los paleontólogos habían descubierto claras afinidades entre las faunas de
Europa y la de Norteamérica, las de América del Sur y Africa, y las de Australia,
India, Sudáfrica y la de Patagonia.
Esto sólo podía explicarse por la presencia de puentes transoceánicos, a través
de los cuáles se habrían desplazado. Darwin ya había establecido que en
presencia de barreras geográficas, los seres vivos evolucionan de forma
independiente para construir especies nuevas. La conclusión es que los
continentes ahora separados se han desplazado lateralmente a partir de un
antiguo supercontinente unido. Las afinidades se acentuaban en el Mesozoico
entre Brasil y Africa, Australia y Africa-India, y Sudáfrica-Madagascar e India.
Wegener citaba como ejemplos:
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•
•
El pequeño reptil Mesosaurus, conocido solamente a partir
del Pérmico en Sudáfrica y Brasil,
La planta Glossopteris, un helecho de pequeño tamaño, indicador de
clima frío, muy difundida a fines del Paleozoico, pero confinada a los
continentes del sur.
Los marsupiales australianos evidentemente habían evolucionado en
forma aislada por lo menos desde comienzos del Terciario, pero su
existencia en América del Sur (y su ausencia en el Viejo Mundo) sugería
nexos entre Australia y Sudamérica.
•
Argumentos paleoclimáticos
Actualmente podemos distinguir varias zonas climáticas de latitud
aproximadamente paralela, de la misma forma que basándonos en los fósiles
podemos decir que han existido climas tropicales en regiones templadas y
frías, como Norteamérica y Europa, o climas fríos en Brasil, Sudamérica e
Indica. Si los continentes estuviesen como en la actualidad, deberíamos
pensar que el hemisferio N estaba con clima tropical y el Sur con clima polar. Si
los continentes estuviesen unidos, Gondwana estaría por debajo del casquete
polar y Laurasia en la zona ecuatorial, que permitiría explicar tillitas en
Gondwana y carbón en Laurasia.
En esa época, Norteamérica, Europa y China estaban cubiertas por selvas
tropicales que han dado origen a yacimientos de carbón. Después fueron
sustituyendo la flora por desiertos rodeados de mares poco profundos que al
evaporarse, dieron lugar a yacimientos de sal e indicadores de petróleo, en
algún caso.
El clima de una época y región, se puede determinar a través de las rocas
existentes.
•
Una de las evidencias geológicas más importante en lo que respecta a
los climas es la de las tillitas, o conglomerados glaciales, que
demuestran la existencia de antiguas capas de hielo.
Huellas del hielo en Pérmico
Reconstrucción basada en movimiento
de hielo
•
•
•
Los carbones implican climas húmedos, puesto que sólo pueden
formarse en zonas pantanosas, pero no son buenos indicadores de la
temperatura. Sin embargo, capas excepcionalmente gruesas de carbón
señalan climas tropicales, de exuberante vegetación.
Los depósitos de yeso y de sal gema, donde es evidente el exceso de la
evaporación sobre la precipitación, así como las areniscas desérticas,
que poseen rasgos petrológicos específicos, indican aridez. Los
depósitos gruesos de cal viva indican probablemente condiciones
tropicales o subtropicales.
Los organismos fósiles son también útiles indicadores paleoclimáticos.
Así, la ausencia de los anillos anuales en los troncos suele significar
condiciones tropicales, por carencia de contraste estacional, y los
reptiles de gran tamaño implican invariablemente un clima cálido. Los
arrecifes de coral, con su crecimiento óptimo a temperaturas constantes
sería también un fiel indicador.
Utilizando criterios de este tipo, resulta evidente que, entre el Carbonífero y el
presente, el clima de Europa ha pasado de tropical a templado, y en Sudáfrica,
de polar a subtropical, confirmando que los polos hayan podido desplazarse
gradualmente a lo largo de un extenso período de tiempo.
El casquete polar en el Carbonífero y Pérmico se encuentran ahora ubicados
en zonas muy distantes: Suráfrica, Patagonia, Australia y la India. La única
explicación razonable es que todas estas zonas formaban en esa época una
única zona donde estaba el Polo Sur y los continentes estaban unidos
formado Pangea.
Wegener dedicó todo un capítulo a las migraciones de los polos. La migración
polar "superficial" puede detectarse sólo por medio de determinaciones
geológicas del clima. Mayores complicaciones surgen si además ha habido
deriva continental siendo preciso tomar entonces un continente (Africa) como
base. Wegener trató de resolver la confusión vinculada con el controvertido
punto: ¿La migración polar se debía al movimiento de toda la corteza sobre el
substrato, o a una modificación interna del eje de rotación? Para algunos
geofísicos la duda no existe porque suponen que el ensanchamiento ecuatorial
de la Tierra achatada no podría haber cambiado de posición.
Pruebas paleoclimáticas
Se basan en la existencia de rocas que son características de un clima
determinado.
Críticas
Una de las críticas más fundamentadas partió del geofísico Harold Jeffreys,
quien 1924 en su libro The Earth criticó la hipótesis afirmando que:
“la fuerza de gravedad es mucho más fuerte que cualquier otra fuerza
tangencial conocida que actúe en la corteza terrestre; como las capas
continentales y oceánicas son tan fuertes como para soportar accidentes
topográficos (como el Everest) y profundas cuencas oceánicas sin deshacerse
lentamente bajo la acción de la gravedad, no sería factible que permitieran una
deriva horizontal de bloques siálicos a lo largo del sima. Jeffrey se manifestó
contra una aparente incongruencia de la hipótesis wegeneriana: si los
continentes se desplazan mecánicamente en el sima subyacente, ¿por qué
razón en la "proa" de los continentes el mismo sima opone tal resistencia que
en el frente del continente ocurren arrugamientos que ocasionan el surgimiento
de montañas?
El sima, concluía Jeffreys, debería ser lo suficientemente blando como para
permitir la deriva de bloques continentales, y la evidencia sísmica había
demostrado que no lo era. “
Resulta increíble el acierto de datos y la contundencia de sus argumentos en
defensa del movimiento. Sin embargo, prácticamente se quedó sólo en su
defensa, en 1912. Posteriormente recuperado, entre otros por Holmes, al
determinar las corrientes de convección del manto.
Los desaciertos de la teoría de Wegener eran básicamente dos:
•
•
Las causas de los movimientos no son la fuga polar y el frenado mareal,
no conocía las corrientes de convección.
Los continentes no se desplazaban sobre los fondos oceánicos, los
océanos también se mueven.
Posteriormente, el avance de la tecnología permitió:
•
Bullard casar los continentes con ayuda del ordenador pero no llegó a
conocer cómo podían moverse lateralmente los continentes.
o
o
Al sónar descubrir la existencia de dorsales oceánicas de
60.000 km de longitud, la juventud de la corteza oceánica y la
ausencia de sedimentos en las dorsales y su escasez en el
resto de los fondos
En 1965, Tuzo Wilson describe las placas y, en 1968 surge la
teoría integradora de la Tectónica de placas.
Teoría de la expansión del fondo oceánico
Pruebas
1.- La edad de las rocas del fondo marino. Las rocas de las dorsales son
más jóvenes que las cercanas a la costa.
2.-Acumulación de sedimentos. El espesor de los sedimentos es mayo
cerca de los continentes que en las zonas de las dorsales, en las que
apenas hay. El espesor medio real de estos es menor que el calculado
teóricamente. Esto indica que el suelo marino se ha formado hace poco
tiempo y que los sedimentos se reabsorben
3.- Presencia de paleomagnetismo en las rocas.
4.- Existencia de un flujo térmico en las dorsales oceánicas.
5.- Presencia de lavas almohadilladas en las dorsales oceánicas.