Explorando o Cosmos: Universo, Galaxias, Sistema Solar e Fenómenos Celestes

O Universo: Conceptos Fundamentais

O Universo é o conxunto de toda a materia, enerxía, espazo e tempo que existen.

Modelos do Universo

Modelo Xeocéntrico

A Terra era o centro do universo e todo xiraba ao seu redor. Este modelo prevaleceu ata o século XVI.

Modelo Heliocéntrico

Aristarco de Samos foi o primeiro en propoñer este modelo, pero as súas ideas foron abandonadas ata que no século XVI Copérnico fixo a súa proposta de que o Sol era o centro e todo xiraba arredor del. O modelo de Copérnico foi rexeitado ao principio, xa que a Igrexa Católica, con moito poder en Europa, non aceptaba que a Terra non fose o centro do universo. Pouco a pouco, a teoría foise completando: Kepler propuxo a existencia de órbitas elípticas para os movementos planetarios arredor do Sol, e Galileo Galilei describiu o movemento de catro satélites arredor de Xúpiter, demostrándose que non todo xiraba arredor da Terra. Así, o heliocentrismo acabouse aceptando finalmente.

Composición do Universo

Os planetas, as estrelas e os seres vivos están formados por materia ordinaria, que é unha parte moi pequena da composición total do universo. Este está composto maioritariamente por materia escura e enerxía escura.

• Materia Ordinaria

  Forma o 5% da composición do universo. É todo aquilo que somos capaces de ver ou detectar empregando os medios técnicos actuais. A maior parte concéntrase formando grupos de galaxias denominadas cúmulos.

• Materia Escura

  Chámaselle a esa materia non observable que afecta ás forzas gravitatorias.

• Enerxía Escura

  Fai que o universo se expanda cada vez a maior velocidade. Non se sabe case nada sobre esta enerxía, e non se coñece por que ocorre iso.

O universo expándese e as galaxias vanse afastando, a pesar de que a forza da gravidade as intente aproximar.

Orixe e Evolución do Universo

Big Bang

Hai 13.700 millóns de anos, unha explosión dun punto infinitamente denso, quente e pequeno, onde se concentraba toda a materia e enerxía existentes, formou o universo.

O Primeiro Instante ou Época de Planck

Período que durou 10^-43 segundos. Nese momento, crese que o espazo-tempo e as leis da física aínda non existían.

O Nacemento dos Átomos

Durante os 380.000 anos seguintes, o universo arrefriou e formáronse as primeiras partículas subatómicas. Pouco a pouco, o arrefriamento permitiu que se xuntasen e deran lugar aos ións e átomos, e o universo volveuse transparente.

A Era das Estrelas

Tiveron que pasar 180 millóns de anos para que a forza de gravidade xuntase a suficiente cantidade de átomos para formalas. Cantas máis había, formáronse os primeiros cúmulos de galaxias.

O Futuro do Universo

Dise que o universo non parará nunca de expandirse e cada vez a maior velocidade. Dentro de millóns de anos, as galaxias irán máis alá do espazo observable e será imposible detectalas.

Expansión do Universo

Observada por Edwin Hubble en 1929, os seus estudos demostraron o mesmo que o do futuro do universo.

A Radiación do Fondo Cósmico de Microondas

Radiación que provén de todas as direccións coa mesma intensidade.

Composición e Medidas do Universo

Composición Química

O 98% é hidróxeno e helio; o resto formouse nas reaccións que se producen no núcleo das estrelas.

Unidades Astronómicas

Distancia da Terra ao Sol: 150.000.000 km (1,5 x 10⁸ km).

Ano Luz

Distancia percorrida pola luz que viaxa a 300.000 km/s nun ano, o que equivale a aproximadamente 9,46 billóns de km.

Parsec

A distancia que hai entre o Sol e unha estrela, que se proxecta sobre a distancia entre o Sol e a Terra, cun ángulo de 1 segundo de arco.

Calcúlase que o universo observable ten un diámetro de 93.000 millóns de anos luz.

As Galaxias

As galaxias son enormes agrupacións de estrelas e outros corpos celestes, gases e po cósmico que xiran no espazo.

A Nosa Galaxia: A Vía Láctea

A nosa galaxia, a Vía Láctea, é un conxunto de arredor de 300.000 millóns de estrelas. Forma parte dun cúmulo chamado Grupo Local, que conta cunhas 40 galaxias, como Andrómeda ou M32. De fronte, a Vía Láctea ten forma espiral e un diámetro duns 100.000 anos luz. Conta con 5 brazos e nun deles encóntrase o Sistema Solar. De perfil, ten forma de prato volante. Desde a Terra vémola máis ou menos de perfil e o centro galáctico aparece como unha borrosa banda de luz branca, debido á acumulación de estrelas e gas interestelar.

As Estrelas

As estrelas son corpos celestes esféricos formados por grandes cantidades de gas incandescente que brillan con luz propia. No interior dunha estrela prodúcense reaccións nucleares que desprenden grandes cantidades de enerxía en forma de luz e calor, así como partículas que son lanzadas ao espazo a gran velocidade. As estrelas poden ser de tamaños diversos: hainas moito maiores que o Sol (que é de tamaño pequeno) e moito menores ca el. En canto á cor, depende da súa temperatura e varía desde o azul das estrelas novas e quentes, ao amarelo das estrelas temperadas de mediana idade, ou o avermellado das estrelas vellas e frías.

O Sol: A Nosa Estrela

O Sol é unha estrela pequena; a súa masa é unhas 300.000 veces maior que a da Terra, e o seu diámetro, de arredor de 1.400.000 km. É de cor amarela (cunha temperatura superficial de 6.000 graos Celsius). Por iso, dise que é unha estrela anana amarela. Calcúlase que está na metade da súa vida. O Sol realiza movementos de rotación e translación. Tarda 25 días en xirar sobre si mesmo e uns 200 millóns de anos (Ma) en completar un xiro arredor do centro da Vía Láctea.

O Sistema Solar

É un sistema planetario formado por oito planetas e outros corpos celestes que xiran arredor do Sol. O Sistema Solar formouse hai uns 4.500 millóns de anos a partir dunha nebulosa de gas e po, cuxa materia empezou a xirar e a concentrarse debido á gravidade. No centro da nebulosa, a maior parte da materia formou o Sol. A materia que o rodeaba orixinou o resto de corpos celestes, que aínda xiran ao seu arredor.

Corpos Celestes do Sistema Solar

• Os Planetas

  Son corpos esféricos que xiran arredor do Sol. Non producen luz, senón que reflicten a que reciben da estrela. Os planetas do Sistema Solar realizan un movemento de translación arredor do Sol. Describen órbitas lixeiramente elípticas que se encontran situadas nun mesmo plano: a eclíptica. Ademais, os planetas realizan un movemento de rotación sobre si mesmos en sentido contrario ás agullas do reloxo, agás Venus e Urano, que xiran no sentido das agullas do reloxo. Divídense en dous grupos:

  • Os planetas interiores: Mercurio, Venus, a Terra e Marte. Son planetas pequenos e sólidos, formados principalmente por rochas e situados preto do Sol. Teñen poucos satélites, xiran lentamente sobre si mesmos e non teñen aneis.
  • Os planetas exteriores: Xúpiter, Saturno, Urano e Neptuno. Son planetas grandes, formados principalmente por gases e situados lonxe do Sol. Teñen moitos satélites, xiran rapidamente sobre si mesmos e teñen aneis.

• Os Planetas Ananos

  Son esferas de menor tamaño que xiran arredor do Sol. A súa masa non é suficiente para que as súas órbitas quedasen limpas doutros obxectos celestes. Actualmente, descubríronse 5 planetas ananos: Eris, Plutón, Haumea, Makemake e Ceres.

• Os Satélites

  Como a Lúa, son corpos que xiran arredor dos planetas e acompáñanos no seu movemento de translación. Agás Venus e Mercurio, todos os planetas teñen satélites.

• Os Asteroides

  Son pequenos corpos rochosos que xiran arredor do Sol. A maioría deles localízase no chamado cinto de asteroides, entre as órbitas de Marte e Xúpiter. En ocasións desvíanse da súa órbita, formando meteoritos que poden impactar con outros corpos celestes.

• Os Cometas

  Son pequenos corpos formados por rocha, xeo, po e gases, que xiran arredor do Sol, describindo órbitas moi elípticas. Moitos deles proveñen do cinto de Kuiper. Cando se aproximan ao Sol, o seu xeo evapórase e é empurrado polo vento solar, formando unha cola que sempre se orienta afastándose do Sol.

A Terra e a Lúa

A Terra

É o terceiro dos planetas interiores, situado a uns 150 millóns de km do Sol. A pesar de ter forma esférica, está achatada polos polos. Está dividida en dous hemisferios por un plano imaxinario: o ecuador. A Terra é un planeta formado por rochas. A masa do planeta é de aproximadamente 6 x 10²⁴ kg. Os elementos máis abundantes en función da masa son: o ferro, o osíxeno, o silicio e o magnesio. Está rodeada dunha atmosfera de gases e tres cuartas partes da súa superficie están cubertas por unha capa de auga, a hidrosfera. É o único planeta do Sistema Solar que presenta as condicións adecuadas para o desenvolvemento da vida. Ten un satélite natural, a Lúa, que xira arredor dela debido á atracción gravitatoria.

A Lúa

O noso satélite encóntrase a unha distancia media de 384.000 km da Terra, polo que é o segundo corpo celeste máis brillante que podemos observar no noso ceo, despois do Sol. Non emite luz propia, senón que reflicte a luz solar. A Lúa ten un diámetro de 3.476 km. A súa superficie presenta cráteres, que son pegadas dos impactos dos meteoritos.

Os Movementos da Lúa

Ademais da translación arredor da Terra, a Lúa realiza un movemento de rotación sobre o seu eixo polar. Os períodos de translación e rotación son ambos de 27,3 días. Como consecuencia desa sincronización dos dous movementos lunares, a Lúa ofrece sempre a mesma cara á Terra, polo que a outra parte permanece oculta, denominada cara oculta.

As Fases da Lúa

Debido aos seus movementos, a Lúa cambia de forma periódica a súa posición respecto ao Sol. Estes cambios chámanse fases lunares e son:

• Lúa nova: O Sol ilumina a cara oculta, polo que esta non se observa desde a Terra.
• Cuarto crecente: Unha parte cada vez maior da cara visible é iluminada.
• Lúa chea: É a fase en que o Sol incide na cara que vemos desde a Terra, polo que a vemos totalmente iluminada.
• Cuarto minguante: Unha parte cada vez maior da cara visible encóntrase en escuridade.

Os Movementos da Terra

A Terra realiza dous movementos de xeito continuo: a rotación (día e noite) e a translación (estacións).

A Rotación Terrestre

O movemento de rotación é o xiro que realiza a Terra sobre si mesma, arredor dun eixo imaxinario que atravesa o planeta desde o Polo Norte ata o Polo Sur. O eixo está inclinado formando un ángulo de 23,5º. A rotación terrestre ten un período de 24 h e xira en sentido contrario ás agullas do reloxo, de oeste a leste.

Consecuencias da Rotación

• A sucesión do día e da noite: Se o eixo terrestre non estivese inclinado, os días e as noites serían de 12 h en calquera zona da Terra. Pero debido á inclinación do eixo, a duración do día e da noite en cada zona da Terra depende da proximidade dese punto aos polos e ademais varía ao longo do ano.
• O movemento aparente do Sol e outros corpos celestes: Observamos desde a Terra que parecen moverse, pero en realidade somos nós os que nos movemos de xeito contrario. En función do lugar no que nos encontremos no planeta, os movementos aparentes varían ao longo do ano. Por iso, a posición na que vemos o Sol no ceo no inverno non é a mesma que en verán.

A Translación Terrestre

É o movemento que realiza a Terra arredor do Sol, que ten un período de aproximadamente 365 días, un ano terrestre. Durante a translación, a distancia ao Sol varía, xa que a órbita terrestre non é circular, senón lixeiramente elíptica. Denomínase afelio o punto da órbita terrestre no que a distancia entre a Terra e o Sol é máxima, e perihelio, aquel no que a distancia é mínima.

Consecuencias da Translación

• A sucesión das estacións: Ao ser a Terra unha esfera, a radiación solar incide de forma diferente na superficie: perpendicular no ecuador e cunha inclinación cada vez maior a medida que nos aproximamos aos polos. Debido á inclinación do eixo de rotación terrestre e ao movemento de translación, a cantidade de radiación solar que incide en cada un dos hemisferios varía ao longo do ano.
• A duración do día: Ao longo do ano prodúcense dous solsticios e dous equinoccios.

Fenómenos Astronómicos

Eclipses

Ocultación dun corpo celeste cando outro corpo se interpón, impedindo a súa visión. Poden ser parciais ou totais.

Eclipse de Sol

Cando a Lúa se interpón entre a Terra e o Sol, a Lúa proxecta unha sombra sobre a Terra. Como o tamaño da Lúa é menor que o da Terra, a sombra non escurece toda a superficie terrestre, senón só unha pequena zona. Vemos como o disco escuro da Lúa tapa o disco solar total ou parcialmente. No resto da superficie non se percibe.

Eclipse de Lúa

Prodúcese cando a Terra se interpón entre o Sol e a Lúa e evita que o satélite reflicta a luz solar. Desde a Terra vemos que a Lúa vai quedando cuberta por unha sombra (a da Terra) e comeza a verse avermellada. Vese desde todas as zonas da Terra orientadas cara ao noso satélite nese momento da eclipse.

Mareas

A Lúa exerce unha forte atracción gravitatoria sobre as masas de auga da Terra, deformándoas e facendo que o seu nivel varíe. Isto dá lugar ás mareas: son ascensos e descensos periódicos do nivel do mar debidos á acción gravitatoria que a Lúa e, en menor medida, o Sol exercen sobre as augas da Terra. O Sol tamén exerce unha atracción que inflúe aumentando ou diminuíndo as mareas provocadas pola Lúa. Hai mareas vivas e mortas.

Mareas Vivas

Mareas con variacións do nivel do mar máis intensas. Prodúcense cando o Sol, a Lúa e a Terra se encontran aliñados e as forzas de atracción do Sol e a Lúa se suman, producindo grandes variacións do nivel do mar.

Mareas Mortas

Son variacións do nivel do mar pouco intensas. Prodúcense cando as posicións da Terra, o Sol e a Lúa forman un ángulo de 90º. Nesa posición, a gravidade do Sol debilita o efecto da gravidade da Lúa.

A Vida no Planeta Terra

Ata agora, a Terra é o único planeta que coñecemos no que hai vida, porque cumpre cun conxunto de condicións que fan posible a existencia de vida.

Condicións para a Vida na Terra

• A distancia entre a Terra e o Sol

  Esta é a característica máis importante, xa que condiciona todas as demais.

• A presenza de atmosfera

  Protéxenos das radiacións e axuda a manter o planeta cunha temperatura moderada grazas ao efecto invernadoiro dos gases que a compoñen, e o osíxeno e o dióxido de carbono son necesarios para a respiración e a fotosíntese.

• A forza de gravidade

  A interacción do Sol e a gravidade da Terra permite o mantemento da atmosfera, a existencia de estacións e a sucesión do día e da noite. (Isto suaviza o clima terrestre).

• A temperatura media da Terra

  É duns 15ºC, o que permite a existencia da auga en estado líquido, que é o principal compoñente dos seres vivos e, en moitos casos, o medio no cal habitan.

Busca de Vida no Universo

Zona de Habitabilidade

É unha rexión arredor dunha estrela onde podería encontrarse auga en estado líquido nun planeta rochoso cuxa órbita se mantivese nesa zona.

Astrobioloxía

Ciencia multidisciplinar que estuda a orixe, evolución e distribución da vida no universo. A busca de vida no universo baséase nas características da vida na Terra, xa que é o único lugar do universo no que sabemos que hai seres vivos. Céntranse en buscar biotrazadores, que son rastros recoñecibles de vida nun planeta.

Métodos de Busca de Vida

• Rastros químicos: Búscanse moléculas orgánicas ou a presenza de precursores destas, como a auga, o amoníaco, o dióxido de carbono...
• Busca de auga: É o compoñente fundamental da vida tal como a coñecemos. Á parte de buscar auga en estado líquido, tamén se busca noutros estados, xa que isto pode achegar información de se xa existiu vida ou existirá nun futuro.
• Sinais electromagnéticos: Búscanse rastros de radiacións ou comunicacións que puidesen chegar á Terra procedentes de calquera punto do espazo.