Història de les Idees sobre l'Univers i el Sistema Solar

Història de les idees sobre l'univers: Terra plana, terra esférica: Aristòtil, segle IV abans de Crist. Divideix l'univers en dues parts: tot el que està per sota de la lluna (el món sublimar) i la resta.

El món sublimar és un món canviat. La matèria d'aquest món és una barreja en proporcions de quatre elements: terra, aigua, aire i foc. Els elements tenen un lloc natural: per sota, terra; a sobre, l'aigua; a sobre, l'aire; i a dalt de tot, el foc. El món supralmar és etern i inmutable, està format per un únic element: l'èter. Els moviments eren perfectes: moviment circular. Univers geocèntric amb la terra quieta. Aristarc, segle III aC, mesura la mida de la lluna i el sol respecte a la terra. La lluna gira al voltant de la terra, que al seu torn gira al voltant del sol.

La retrogradació dels planetes: Ptolomeu, segle II dC. El moviment dels planetes és la suma de dos moviments circulars. Segle XVI, Copèrnic: heliocèntrica. Tycho Brahe, principis del segle XVI, mesura durant molts anys la posició dels planetes (a ull nu). Proposa un altre model. Kepler, finals del segle XVI. Lleis de Kepler.

1a llei: Els planetes fan òrbites el·líptiques al voltant del sol, d₁ + d₂ = ct. El sol està en un focus de l'el·lipse. F₁F¹: focus de l'el·lipse.

2a llei: Radi vector: vector de posició del planeta agafant com a origen de coordenades el sol. Quan el planeta es mou, el radi vector escombra una àrea. La 2a llei: l'àrea escombrada pel radi vector és la mateixa en temps iguals. Quan el planeta s'apropa al sol, guanya velocitat; quan s'allunya, en perd.

3a llei de Kepler: T² = k . R³ / T: període de revolució, R: distància mitjana del planeta al sol.

Llei de gravitació universal de Newton: Les lleis de la física són les mateixes a tot l'univers: F = 6Mm/r².

El sistema solar: sol, Mercuri, Venus, Terra, Mart, Júpiter, Saturn, Urà, Neptú.

Altres cossos del sistema solar:

1. Cinturó d'asteroides: format per cossos rocosos o metàl·lics situats entre les òrbites de Mart i Júpiter. El primer asteroide (el més gran) es va descobrir el 1801.

2. Cinturó de Kuiper: format per cossos rocosos, metàl·lics i de gel que està entre 30-50 UA. És la font dels cometes de període curt.

3. Núvol d'Oort: 5000-50000 UA, format per cossos de gel. És la font dels cometes de període llarg.

4. Els cinturons i els planetes estan aproximadament tots en el pla de l'el·líptica (el pla de l'òrbita de la Terra) que pràcticament coincideix amb el pla equatorial del sol.

Visió del sistema solar: A ull nu es veuen: sol, lluna, Mercuri, Venus, Mart, Júpiter, Saturn, cometes. Quan es veuen els planetes? Quan la llum del sol és baixa o és de nit.

Dues condicions: 1. Ha d'estar per sobre de l'horitzó.

2. Ha de ser de nit (o crepuscle o alba) perquè, si no, la lluminositat del cel no ens permet veure'ls.

Què veiem al cel: El sol (el més lluminós), la lluna reflecteix la llum del sol, Venus, Júpiter, Saturn, estrelles (i Mart i Mercuri).

Origen de la Terra: 4570 milions d'anys. La Terra es forma a partir de la concentració de fragments petits (planetesimals). Els xocs entre planetesimals produeixen calor que acaba fonent el planeta en formació. Els planetes rocosos han passat per una fase líquida. La Terra va trigar a tenir una capa superficial sòlida 80 milions d'anys. L'origen de la lluna és l'impacte d'un planeta aproximadament de la mida de Mart que va xocar contra la Terra fa uns 4000 milions d'anys.

El sistema Terra-lluna: La lluna no és el satèl·lit més gran del sistema solar. El més gran és Ganimedes, que té una massa (m) = 1,48 . 10²³ kg. La lluna és el sisè en massa, m = 7,3 . 10²² kg. Ganimedes és 1/12500 m Júpiter. Tità és 1/4700 m Saturn. La lluna és 1/81 m Terra. L'òrbita de la Terra al voltant del sol serveix per definir el pla de l'el·líptica. L'eix de rotació de la Terra està inclinat 23º respecte al pla de l'eclíptica. La inclinació de l'eix oscil·la entre 22º i 24º. La inclinació de l'eix de Mart oscil·la entre 11º i 35º en un període de 100000 anys. La lluna és la causa de l'estabilitat de la inclinació de l'eix de la Terra. La inclinació de l'eix és la causa de les estacions (solstici d'estiu a l'hemisferi nord, solstici d'hivern a l'hemisferi sud, 20 i 22 de juny; solstici d'hivern a l'hemisferi nord, el dia que comença a créixer; solstici d'estiu a l'hemisferi sud, el dia que comença a disminuir). Equinòcis: el dia dura 12h a tots els punts de la Terra. 21 de març: 1. equinocci de primavera a l'hemisferi nord, 2. equinocci de tardor a l'hemisferi sud. 21 de setembre: 1. equinocci de tardor a l'hemisferi nord, 2. equinocci de primavera a l'hemisferi sud.

Òrbita de la lluna: T = 29 dies, 12 h, 44 min, 2,9 seg. La lluna surt aproximadament 50 min més tard cada dia. Sempre es veu la mateixa cara de la lluna perquè el període de revolució de la lluna al voltant del seu eix coincideix amb el període de translació de la lluna al voltant de la Terra.

Exoplanetes: és un planeta que no gira al voltant del sol. A partir de l'efecte Doppler es poden detectar aquests canvis de velocitat.

Condicions de la vida als planetes: 1. Distància a l'estrella que faci que la temperatura superficial permeti l'existència d'aigua líquida. 2. La gravetat ha de ser suficient per retenir una atmosfera. 3. Tenir un nucli metàl·lic parcialment fos que crea un camp magnètic per desviar les partícules carregades que arriben de l'estrella.

Un satèl·lit gran (comparat amb el planeta) perquè estabilitza l'eix de rotació del planeta. La mida de l'estrella. Les estrelles grans tenen una vida tan curta que no hi hauria prou temps perquè la vida aparegués al planeta. Planetes grans propers que protegeixen l'impacte d'asteroides i cometes. Shoemaker-Levy. Estar lluny del centre de la galàxia.