Cosmografias canarias A4 · las Nebulosas, los Cúmulos de estrellas, la Evolución estelar, la Vía Láctea y las Galaxias integran esta colección de doce láminas acompañadas

Cosmografías Canarias

MaterialescurricularesCuadernos de aula

EDUCACIÓN SECUNDARIA


Colección:

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Edita:

Autor de las láminas:

Primera Edición:

Depósito Legal: TF-124/07

CUADERNOS DE AULA

COSMOGRAFÍAS CANARIAS

© CONSEJERÍA DE EDUCACIÓN CULTURA Y DEPORTES

DEL GOBIERNO DE CANARIAS

DIRECCIÓN GENERAL DE ORDENACIÓN E INNOVACIÓNEDUCATIVA

Miguel C. Diaz Sosa

Canarias, marzo 2007

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P re sen tac ión

Desde las más antiguas civilizaciones las estrellas y los planetas han cautivado a los seres humanos,hasta tal extremo que muchos de aquellos han recibido el nombre de sus dioses y héroes legendarios.

Los materiales educativos Cosmografías Canarias acercan el interesante mundo de la astronomíay la astrofísica, de forma especial, al alumnado que estudia las materias de Ciencias de la Naturalezao Biología y Geología de la Educación Secundaria Obligatoria, o las optativas Iniciación a laAstronomía de esta misma etapa educativa y Astronomía Fundamental e Historia de la Cosmologíade Bachillerato; igualmente sirven para que el público en general conozca algunos aspectos básicosrelacionados con nuestros cielos.

La Luna, el Sol, las Auroras boreales, los Cometas, los Meteoros, los Planetas, el Sistema Solar,las Nebulosas, los Cúmulos de estrellas, la Evolución estelar, la Vía Láctea y las Galaxias integran estacolección de doce láminas acompañadas de una unidad didáctica con textos explicativos y activida-des, en las que destaca sobremanera el correcto diseño de las imágenes, para las que se ha utilizadomaterial fotográfico original de astrofotografías de cielo profundo realizadas desde las cumbres denuestras Islas Canarias, enclave reconocido mundialmente por los expertos por la excelente visión desus cielos.

Es mi deseo que estos materiales sean no sólo un excelente apoyo didáctico para el aula con elque se fomente la capacidad del alumnado para observar, reflexionar, analizar y respetar la calidad delos cielos canarios; sino también un aceptable libro de divulgación científica para todo aquel queempieza a introducirse en este tipo de contenidos.

JUANA DEL CARMEN ALONSO MATOSDirectora General de Ordenación eInnovación Educativa

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Índ ice

1. Introducción 9

2. La Luna 10

3. El Sol 12

4. Auroras Boreales 16

5. Cometas 17

6. Meteoros 19

7. Planetas 21

8. Sistema Solar 24

9. Nebulosas 26

10. Cúmulos de Estrellas 28

11. Evolución Estelar 30

12. La Vía Lactea 32

13. Galaxias 34

1. Introducción

En la actualidad, la ciencia, en todas sus disciplinas, va penetrando en el tejido cultural de la socie-dad arropada por una serie de eficaces técnicas de divulgación y nuevas tecnologías informáticas yaudiovisuales que complementan los libros clásicos. Entre ellas, la astronomía, la astrofísica y la cos-mología están captando un gran interés, debido al avance que, con los últimos instrumentos, se haproducido en la visualización de los objetos del universo.

Los materiales educativos COSMOGRAFÍAS pretenden satisfacer la demanda que desde la ense-ñanza se hace sobre el mejor conocimiento del cosmos, a través de la fascinación visual que nos ofre-cen las imágenes que se presentan para “deleitar enseñando”. Se trata de una colección de 12 lámi-nas, acompañadas de una unidad didáctica, con textos explicativos y actividades para el alumnado,diseñada para su utilización en la materia de Ciencias de la Naturaleza de la ESO, en las materias deBiología y Geología de la ESO y en las optativas Iniciación a la Astronomía de la ESO y AstronomíaFundamental e Historia de la Cosmología de Bachillerato.

Los contenidos versan sobre los componentes del Sistema Solar: la Luna, el Sol, los planetas, loscometas y meteoros, así como las consecuencias de los movimientos de la Tierra y la Luna y fenóme-nos terrestres como las auroras polares; las características de nuestra galaxia: la Vía Láctea, y de losprincipales componentes del Universo más distantes (nebulosas, cúmulos de estrellas, evolución este-lar y galaxias), con utilización de técnicas e interpretación de datos relacionados con su observación.

En el diseño de las imágenes se ha utilizado material fotográfico original de astrofotografías decielo profundo realizadas desde las cumbres de Canarias, enclave reconocido mundialmente por lacalidad de sus cielos. De ahí la ubicación de los observatorios del Roque de los Muchachos (LaPalma) y del Observatorio del Teide (Tenerife). Otros eventos astronómicos han sido captados desdeotros lugares, como Groenlandia, Himalaya, Australia, Andes y Turquía. También se aportan imáge-nes de recreaciones artísticas de algunos modelos, para la mejor comprensión del alumnado, utilizan-do técnicas de infografía en tres dimensiones.

Estos materiales se ha diseñado como una herramienta de apoyo didáctico para el aula, con el finde estimular la curiosidad y el disfrute del alumnado en el conocimiento actualizado del Universo,fomentando el desarrollo de su capacidad de observación, reflexión y análisis, y las actitudes de con-cienciación y respeto de la calidad de los cielos canarios para la observación del Universo.

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2. La Luna

Tiene un tamaño muy grande en comparación con su planeta, con un diámetro de 3475 km. Sudensidad es similar a la del manto de la Tierra (3,3 g/cm3) y su gravedad supone la sexta parte de laexperimentada en la superficie terrestre. No tiene atmósfera, por lo que los fenómenos erosivos estánausentes.

La Luna posee tres movimientos: un giro alrededor de la Tierra (traslación lunar); una rotaciónsobre sí misma (rotación lunar), con la particularidad de que ambos se realizan aproximadamente enel mismo intervalo de tiempo. Como consecuencia de ello, muestra siempre la misma superficiemirando hacia la Tierra, de tal manera que la otra superficie, llamada cara oculta, permanece invisiblepara el observador desde cualquier lugar de la Tierra. El tercer movimiento es el que realiza alrede-dor del Sol, acompañando a la traslación de la Tierra, y haciendo que casi coincida el año lunar conel terrestre.

En el transcurso de la traslación lunar describe una órbita elíptica irregular, debida a las influen-cias gravitacionales del Sol, Júpiter y Venus; la mayor distancia con la Tierra es de 406 740 km (apo-geo) y la menor de 356 410 km (perigeo). En ella se distinguen: los cráteres producidos por el impac-to de meteoritos; las tierras altas con cordilleras que ocupan la mayor parte de la superficie lunar yuna gran densidad de impactos; las maria, constituidas por extensiones de lavas basálticas producidaspor el impacto de los asteroides sobre su superficie; y el regolito, formado por derrubios de rocas ypolvo lunar no consolidados.

El modelo más aceptado sobre su origen establece que durante la formación del Sistema Solar uncuerpo del tamaño de Marte colisionó con la Tierra y licuó su superficie, expulsando grandes canti-dades de materiales procedentes de la superficie y del manto que entraron en órbita y se solidificaronalrededor de la Tierra formando la Luna. Durante la primera época de formación debió recibir nume-rosos impactos que fundieron su superficie externa y, posiblemente, también su interior. Los restosde su corteza original forman las tierras altas a las que se les ha calculado una edad de 4500 millonesde años, la misma que la de la Tierra.

En la Luna hay unas montañas que se han denominado Montes Tenerife y otras cercanas a ellasllamadas Pico. Probablemente han sido denominadas así como alusión al volcán del Teide o bien a laisla macaronésica de Pico en Azores.

La Luna no siempre se encuentra igualmente iluminada por el Sol, lo que produce cambios en suaspecto que se conocen como ciclo de las fases lunares de una duración de 29 días, 12 horas y 44minutos. Cuando la Luna se encuentra de espaldas al Sol, es invisible porque este ilumina la caraopuesta a la Tierra: es la fase de Luna Nueva. Días más tarde, la parte iluminada va aumentando, hastallegar al séptimo día, que entra en la fase de Cuarto Creciente. A las dos semanas se completa la ilu-minación de todo el disco formando una circunferencia perfecta durante la Luna Llena. Con poste-rioridad, la sección brillante del disco se va reduciendo mostrando la otra parte de su cara: es el CuartoMenguante. A partir de este momento sigue disminuyendo la zona iluminada hasta que llega a des-aparecer, completando el nuevo ciclo con la Luna Nueva.

Actividades

1. Explica por qué en la Luna hay tantos cráteres y en la Tierra tan pocos, teniendo aquella una super-ficie menor.

Materiales Curriculares. Cuadernos de Aula

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2. ¿Qué edad tiene La Luna? ¿Cómo podrías explicar que su densidad sea similar a la del manto dela Tierra?

3. Calcula para la Luna:a) ¿Cuál sería tu peso sobre su superficie? b) Si dieras un salto de 0,75 cm, ¿qué altura alcanzarías? c) ¿Qué peso necesitaría tu soporte vital para que tuvieras el mismo que en la Tierra?

4. Utilizando objetos o personas, explica por qué desde la Tierra, nunca podemos observar la caraoculta de la Luna, y represéntalo.

5. Identifica las formas morfológicas del relieve de la Luna.a) Distingue entre las zonas oscuras con pocos cráteres (maria), las cordilleras más altas y los cráteres más característicos.b) Busca algunos de los lugares donde alunizaron las naves tripuladas Apollo:Apolo 11. Mar de la TranquilidadApolo 12. Océano de las TempestadesApolo 14. Cráter Fra MauroApolo 15. Cordillera de los ApeninosApolo 16. Cráter DescartesApolo 17. Región de Taurus

(R. Aeschliman)

6. Observa las fotos de la Luna totalmente eclipsada y de la Luna gibosa menguante, en la lámina deLa Luna, y contesta:

a) En la fase de totalidad, durante un elipse de Luna, ella no desaparece sino que adquiere unatonalidad rojiza. ¿Sabes a qué es debido?b) ¿Cuándo se la denomina Luna gibosa menguante?

7. Calcula el tamaño de la Luna. A partir de una foto de un elipse parcial de Luna, dibuja circunferen-cias con distinto diámetro y busca cuál de ellas coincide mejor con el diámetro y el arco de la som-bra. Sabiendo que el diámetro de la Tierra es de 12 756 km, podemos conocer el diámetro de la Luna,aplicando esta fórmula:

D (L) =D (T). d (L)/d (T)D (L)= diámetro verdadero de la LunaD (T)= diámetro verdadero de la Tierrad (l)= diámetro de la Luna en la fotod (T)= diámetro de la Tierra en la foto

8. Identifica en la imagen y señala el nombre de la fase lunar que se corresponde con cada número.La porción de la semiesfera lunar iluminada determina la fase, oscilando entre 0% en Luna Nueva y100% en Luna Llena.

Observación de La Luna

La Luna es el objeto celeste más fácil de observar debido a su cercanía. A simple vista se puedenobservar las fases, los maria o extensiones de lavas basálticas, algunos cráteres y los rayos brillantesque parten de ellos; además de los eclipses parciales y totales. Con prismáticos, sujetos a un trípodepara evitar vibraciones, se pueden ver muchos cráteres y accidentes lunares. Con un pequeño telesco-pio aumentan las posibilidades de observación y se pueden ver con más detalle estos cráteres, cade-nas montañosas, valles, fallas, canales, etc.

3. El Sol

Es una estrella amarilla de tamaño mediano, formada por un 73% de hidrógeno, 25% de helio y2% de otros elementos. Se encuentra situado en el exterior de uno de los brazos espirales de la VíaLáctea, a unos 27 000 años luz del centro de esta Galaxia. Se formó hace unos 5 000 millones de años,a partir de una nebulosa de hidrógeno y polvo interestelar que comenzó a condensarse y originó undisco central plano y giratorio. A causa de la acción de la fuerza gravitatoria, la materia se fue concen-trando, aumentando la presión y temperatura, hasta que se iniciaron las reacciones de fusión nuclear.En esta reacción, cuatro núcleos de hidrógeno se unen para formar un núcleo de helio, desprendien-do una gran cantidad de energía. A la cantidad de energía que recibimos desde el Sol por unidad deárea y tiempo se la conoce como constante solar; se calcula a partir de los datos de luminosidad y dela distancia a la que se encuentra la Tierra desde el Sol. Se ha calculado que durante el proceso setransforman en un segundo unos 630 millones de toneladas de hidrógeno en helio y se liberan 4,5millones de toneladas en energía.

El diámetro es de 1392 530 km, lo que equivale a 109 veces el diámetro de la Tierra. Su masa esde 2x10

30kg, lo que representa unas 300 000 veces la de la Tierra. Tiene un movimiento de rotación

diferencial, como consecuencia del estado fluido de su materia, girando más deprisa en los lugarescercanos al ecuador que en las regiones próximas a los polos.


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La estructura del Sol está formada por las siguientes capas: corona o envoltura exterior de gases;fotosfera o esfera de luz formada por una masa gaseosa incandescente; cromosfera o esfera de colordonde surgen las protuberancias solares; zona de convección donde se producen movimientos porconvección de la masa fluida; zona radiactiva donde se difunde la energía desde el interior; y núcleo,en cuyo centro se pueden alcanzar unos 15 000 000 ºC.

Sabemos que el Sol ha estado brillando, casi con el mismo brillo, aproximadamente 4500 millo-nes de años y que continuará brillando al menos unos 5000 millones de años más.

Actividades

l. Relaciona cada capa del Sol con la característica que la define.CORONA Esfera de color con protuberancias solaresFOTOSFERA Envoltura exterior formada por gasesCROMOSFERA Transporte exterior de energía en corrientes ZONA DE CONVECCIÓN Parte más interna ZONA RADIACTIVA Esfera donde se produce luzNÚCLEO Transporte de energía por radiación

2. Responde a las siguientes cuestiones.¿Qué elemento es el más abundante en el Universo? ¿Y en el Sol?¿Cómo se formó el Sol? ¿Qué edad tiene?¿Cómo se genera la energía en el Sol y en el resto de las estrellas? ¿Cómo puede brillar a lolargo de tanto tiempo?¿De qué depende el color del Sol?

3. Lee el texto y contesta las cuestiones:Un escenario para la muerte del Sol

“¿Ha pensado alguna vez en que nuestra estrella va a morir un día, tras muchas pericias cósmicas?El Sol es actualmente estable, en equilibrio entre la gravedad que lo comprime y la irradiación quelo va agotando muy lentamente. Puesto que casi todo su hidrógeno se transformará en helio, comen-zará a contraerse y su temperatura central aumentará hasta 100 millones de grados, quizás.Entonces comenzará otro ciclo de fusión nuclear, en 8000 o 9000 millones de años… La capa exte-rior del Sol se dilatará al enfriarse. Su diámetro aumentará 400 veces, alcanzará hasta 500 millo-nes de kilómetros, mientras que su temperatura superficial descenderá a 3000 ºC. El Sol se conver-tirá en un gigante rojo dispersando su atmósfera en el espacio. Envolverá Mercurio y Venus, luego ala Tierra, y el sistema solar interno se hallará englobado en el interior mismo del Sol, mientras queel Sol continuará enrojeciendo y dilatándose. Tras cientos de millones de años, todo tipo de vida des-aparecerá sobre la Tierra, donde el agua y el aire habrán desaparecido. La luminosidad total abso-luta del Sol será 10 000 veces más potente que en la actualidad. Pero tras haber consumido casitodo el helio, el Sol experimentará una recuperación de su actividad y comenzará otro ciclo, más cortoesta vez, en el que el carbono se utilizará como carburante. Las temperaturas aumentarán y el Solse concentrará primero para dilatarse de nuevo, en pulsaciones sucesivas de miles de años de interva-lo. Unos tras otros se consumirán todos los elementos… Es probable que entonces el Sol libere alespacio diversas capas concéntricas de gas más allá de la órbita de Plutón. Su densidad produciráuna concentración inimaginable: más de una tonelada para el contenido de una cucharadita de café…Habrá degenerado en un enano blanco del tamaño de la Tierra. En el último estadio, tras haber pre-sentado un color rojo durante mucho tiempo, no será más que un núcleo negro y muerto.”

(Jean Lacroux, 1987)


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a) Interpreta, a partir de esta lectura, si el Sol evoluciona.b) Explica en qué ciclo de fusión nuclear se encuentra actualmente y cuándo comenzará el siguiente.c) Analiza los cambios que se producirán en el Sistema Solar cuando el Sol se convierta enuna estrella gigante roja.d) Indica cuándo se formará el carbono y de qué tipo de estructuras es característico esteelemento.e) Expón cuál será el destino final del Sol.

4. Señala las respuestas verdaderas y falsas:La edad del Sol es de 15 000 millones de años. —— La fusión nuclear es la transformación de cuatro núcleos de hidrógeno en uno de helio yenergía. ——El Sol se convertirá en un agujero negro. ——La materia en el Sol se encuentra en estado fluido. ——Los elementos más abundantes en el Sol son el hidrógeno (73%) y el helio (25%). —— Entre las estrellas más grandes del Universo se encuentra el Sol. ——En la cromosfera se forman las protuberancias solares. ——

5. El color de una estrella se caracteriza por la longitud de onda a la cual emite la mayor cantidad deradiación y está relacionada con la temperatura por la Ley de Wienn (Longitud de onda máxima=0,29cm/T ºK)

a) Calcula la longitud de onda máxima del Sol, sabiendo que su temperatura superficial (T) es de 5 800ºK.b) Deduce el color del Sol a partir del dato anterior, buscando el espectro electromagnéticoque se corresponde con esta longitud de onda.

6. Observa las siguientes fotografías en la lámina de El Sol.Imagen 1: corona solar durante un elipse total de Sol.Imagen 2: protuberancias solares.

7. Interpreta las fotografías anteriores y responde:¿Qué capa del Sol es la que se observa en la Imagen 1? ¿De qué está formada? ¿Por qué podemos verla durante un elipse total de Sol? ¿Qué cuerpo se ha situado entre la Tierra y el Sol?¿Qué estructuras se observan en la Imagen 2? ¿En qué capa se forman? ¿Cómo son? ¿Cuál essu com posición?

8. Calcula:a) ¿Cuanto tiempo tardarías en llegar desde el Sol a la estrella más cercana, Próxima Centauro,viajando en una nave a la velocidad de la luz?b) ¿Cuánto tiempo se tardaría a la velocidad anterior desde el Sol a la Tierra si están a una distancia de 150 millones de km (1 UA)?

9. Interpreta lo que ocurre en los siguientes esquemas:A.

B.

Observación del Sol

El Sol es muy brillante y nunca debería mirarse directamente, ni a simple vista ni con instrumen-tos ópticos sin protección. Sin embargo, hay una forma segura para observarlo que consiste en pro-yectar su imagen en una lámina blanca. Para observar el Sol directamente se necesita un filtro, quesólo deje pasar una millonésima (1/1000 000) parte de los rayos solares y se coloca en el extremo exte-rior del tubo del telescopio. Así se pueden observar, por ejemplo, las manchas solares y las fases par-ciales de los eclipses. La totalidad de un eclipse solar se puede observar sin peligro a simple vista.

Los filtros que se adaptan al ocular del telescopio nunca deben usarse, ya que corren el riesgode agrietarse y dejar pasar la radiación solar. Esta circunstancia provocaría la ceguera instantánea delobservador.


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4. Auroras Boreales

Las auroras son brillos que aparecen en el cielo nocturno, generalmente en zonas polares. Por estarazón, los científicos las denominan “auroras polares”. Las zonas donde se pueden observar corres-ponden a óvalos centrados en los polos magnéticos norte y sur; se llaman “auroras boreales” las queaparecen en el hemisferio norte y las “auroras australes” las del hemisferio sur.

Se producen al chocar el viento solar con las capas altas de la atmósfera, entre 90 y 110 km dealtura. El choque excita e ioniza las partículas atmosféricas (protones y electrones), que hacen brillarlos gases produciendo una luz difusa proyectada en la ionosfera terrestre. Estas partículas cargadasprocedentes del Sol son guiadas por el campo magnético de la Tierra, viajan a través del espacio aunos 300-1000 km/s y tardan en llegar a la Tierra unos 4 ó 5 días. Al chocar estas partículas con losátomos de oxígeno y nitrógeno, componentes más abundantes de la atmósfera, le aportan energíaexcitándolos y llevándolos a niveles altos de energía. Al poco tiempo, los átomos pierden su excita-ción volviendo a su nivel fundamental y devolviendo esta energía en forma de luz visible.

Las auroras boreales son visibles desde el norte de Noruega, Suecia y Finlandia, Islandia, sur deGroenlandia, norte de Canadá, norte de Alaska, norte de Siberia y norte de China. Las auroras aus-trales se observan en la Antártida y sur del océano Pacífico. Aparecen de repente, hacia la medianoche, alrededor de una a tres veces por semana, y una vez al mes suelen ser más intensas. Su dura-ción es variable, de unos minutos a varias horas. Sus colores van desde tonos verdes, rojizos, amari-llos, blancos, hasta tonos morados. Se observan durante el invierno y el otoño, aunque aparecen desdefinales de agosto a finales de abril.

Actividades

1. Contesta a las siguientes cuestiones:a) ¿Qué son las auroras polares?b) ¿Dónde se producen?c) ¿Desde qué lugares de la Tierra se pueden observar?

2. Completa el texto con las siguientes palabras (150 millones; carga positiva; carga negativa; magne-tosfera; un río; campo magnético; larga cola).“El Sol está situado a……………………. de kilómetros de la Tierra, desde donde emite continua-

mente partículas cargadas: protones, con………………………, y electronesde……………………….. Estas partículas de viento solar viajan hasta las proximidades de la Tierra,donde son reflectadas por el campo magnético o………………….. Las partículas fluyen en la mag-netosfera de la misma forma que lo hace……………… alrededor de una piedra. Este viento solarempuja la magnetosfera y la deforma, de modo que en un lugar donde el haz uniforme de líneas del…………………… sería como las que mostraría un imán imaginario colocado en dirección norte-sur en el interior de la Tierra. La imagen que se obtiene es una estructura alargada con forma decometa con una ………………………..en la dirección opuesta al Sol.

3. Señala si las siguientes frases son verdaderas (V) o falsas (F), sobre las auroras boreales:Frecuentemente adoptan formas de arco.Se forman en la troposfera.Se observan desde el sur del Pacífico.Se observan desde Islandia.Las produce el viento solar contra la atmósfera de la Tierra.Se producen por la desintegración de materiales radiactivos en el centro de la Tierra.


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4. Explica cómo se producen las auroras polares.

5. Señala los países desde donde se pueden observar las auroras boreales:

6. Lee el siguiente texto e identifica los elementos de la atmósfera que producen los colores de lasauroras, observando las fotos de la lámina de Auroras Boreales.

“Los colores de las auroras dependen de los átomos que se excitan y del nivel de energía que esos áto-mos alcanzan. El oxígeno produce colores verdes y amarillos, el nitrógeno atómico los azulados y elnitrógeno molecular los rojos”.

7. Busca en las siguientes direcciones de la web y observa las imágenes de auroras polares.http://www.spaceweather.com/aurora/gallery_21oct01.htmlhttp: //www.northern-lights.no/http://astrogea.org/prensa/aurora.htmhttp://geo.mtu.edu/weather/aurora/

Observación de Auroras

Para observar auroras boreales y australes no es precisa la ayuda de ningún aparato óptico. A sim-ple vista se puede disfrutar de este fascinante espectáculo. Son visibles cerca de los círculos polares,aunque de manera extraordinaria pueden observarse a otras latitudes.

5. Cometas

Son cuerpos pequeños de formas irregulares constituidos por gases congelados (agua, amoniaco,metano, dióxido de carbono y monóxido de carbono), que mantienen juntos materiales rocosos ymetálicos. Tienen órbitas elípticas muy excéntricas que atraviesan el Sistema Solar y, en algunas oca-siones, salen de él. Algunos tardan centenares de miles de años en completar una órbita alrededor delSol, mientras que otros de periodo corto, de menos de 200 años, tienen encuentros regulares con elinterior del Sistema Solar. A grandes distancias del Sol, el cometa se halla inactivo y no refleja la luzsolar, pero cuando su trayectoria los acerca al Sol, el calor sublima parte de su superficie y las molé-culas evaporadas se desprenden y arrastran pequeñas partículas sólidas, formando espectacularescolas de gas y polvo de millones de kilómetros con dirección opuesta al Sol. En la cola se pueden dife-renciar dos partes: una más ligera, formada por las moléculas ionizadas con una estela más recta, y laotra de polvo, más masiva, que describe una estela más curvada. En cada recorrido alrededor del Sollos cometas pierden parte de su material y van reduciendo su vida poco a poco hasta que desapare-cen, transformándose sus núcleos rocosos en asteroides.

Después de la órbita de Plutón y Caronte, a una distancia entre 10 000 y 40 000 UA, hay unaregión en la que se encuentran numerosos cometas llamada “la nube de Oort”. A partir de esta nubese desprenden fragmentos originando los cometas, que son atraídos por la fuerza gravitatoria hacialas cercanías del Sol.

Cada año se observan de una a dos docenas de cometas pasando por las cercanías del Sol; sinembargo, son pocos los que llegan a ser tan brillantes para poder ser observados a simple vista sin

Norte de Siberia Norte de África Australia La Antártida Norte de BrasilNorte de Irán Islandia Suecia Islas Canarias Sur de Groenlandia

ayuda del telescopio. El más famoso es el cometa Halley, que aparece cada 76 años; su observaciónmás antigua acaeció en 467 a. C., la última en 1986 y la próxima será en 2062.

Actividades

1. Observa las fotografías de la lámina Cometas y describe las partes de un cometa.

2. Explica cómo y cuándo se forma la cola de un cometa.

3. Diferencia entre las órbitas de los planetas y las de los cometas.

4. Lee el siguiente texto y contesta las cuestiones:Uno de los impactos más recientes tuvo lugar en 30 de junio de 1908, en Siberia, enun bosque de taiga cerca del río Tunguska. Hubo varios testigos presenciales que rela-taron cómo una gran bola de fuego descendió hacia el suelo desde unos 6 km de altu-ra. Hizo explosión resultando unos 2000 km cuadrados de bosque devastados; estapotencia se calculó equivalente a 10 megatones. Un testigo lo presenció a más de 100km: “Vi un objeto llameante alargado cruzando el cielo. La parte frontal era más ancha que lacola. Su tamaño era varias veces mayor que el Sol, pero su brillo, mucho más débil, permitía obser-varlo. Iba envuelto en pequeñas humaredas y llamas que dejaban detrás llamas azuladas. Cuandodesapareció, se oyeron estallidos más fuertes que disparos de escopeta; podía sentirse temblar el sueloy saltaron los cristales de las ventanas de la casa”.

(Leonid A. Kulik, 1928)Más tarde, cuando se exploró este lugar, no se encontró ningún cráter de impacto, nirestos de meteoros metálicos o pétreos. Parece ser, según investigaciones recientes,que lo que cayó en Siberia fue un fragmento de hielo del cometa Encke, de 100 m dediámetro y un millón de toneladas.a) Sitúa en un mapa dónde se produjo el impacto.b) Cita los efectos que observó el testigo en el cielo.c) ¿Cuáles fueron las consecuencias en tierra?d) ¿Por qué se cree que el impacto que se originó en Tungunska fue producido por el frag-mento de un asteroide o de un cometa? ¿Cómo se sabe?

5. El cometa Halley posee un recorrido corto alrededor del Sol, tiene una masa estimada en 100 000millones de toneladas y tarda 76 años en completar una órbita alrededor del Sol. En cada vuelta,durante los meses que pasa cerca del Sol, se ha calculado que pierde 100 millones de toneladas demateriales.Calcula:

a) ¿Cuántos años de existencia le quedan a este cometa?b) Sabiendo que fue visto por última vez en 1986, ¿en qué año terrestre desaparecerá?

6. Busca información y fotos en Internet del cometa Halle-Bopp.

7. Explica qué ocurriría si la Tierra atravesara la cola de un cometa.

8. Interpreta las fotografías de la lámina de Cometas y contesta las siguientes cuestiones:—— ¿Qué diferencias observas entre la fotografía 1 y la 5? ¿Y entre la 4 y la 5?—— ¿Cuál crees que es la causa de estas diferencias?—— ¿En cuál de las fotografías se diferencian los dos tipos de cola?


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Observación de Cometas

Cuando los cometas están lejos del Sol, es necesario utilizar un telescopio para su observación ypresentan un aspecto nebuloso y difuso. Pero cuando se acercan al Sol, el calor de este convierte elhielo en gas, junto con el polvo, formando una cola. El gas es alejado del cometa por el viento solar(corriente de partículas procedente del Sol), y el polvo y el gas arrancados de la superficie del come-ta producen un halo con un diámetro de miles de kilómetros. Si el cometa es grande y brillante sepuede observar a simple vista.

6. Meteoros

La Tierra viaja alrededor del Sol a una velocidad de unos 30 km/s y durante su recorrido seencuentra con pequeñas partículas de polvo que, al penetrar en la atmósfera terrestre, provocan unaincandescencia al incendiarse dando lugar a los meteoros o estrellas fugaces. Estas estelas de luz seproducen en la alta atmósfera, entre 85 y 115 km de altura, y su tamaño varía desde un grano de arenaa un guijarro.

En las noches claras se observan como puntos brillantes en el cielo que se desplazan rápidamen-te y en pocos segundos desaparecen de la visión. En determinadas épocas del año, el cielo se llena demeteoros produciendo las conocidas “lluvias de estrellas fugaces”. Una gran cantidad de estos fenó-menos se producen de forma periódica cada año, cuando la Tierra en su viaje alrededor del Solencuentra un enjambre de partículas procedentes de los residuos dejados por un cometa. Por un efec-to de perspectiva, para un observador terrestre, todos los meteoros de una “lluvia” parecen emergerdesde un mismo punto llamado punto radiante, que se repite generalmente cada año, más o menospor las mismas fechas. Generalmente, suelen recibir el nombre de la constelación que marca la direc-ción del cielo donde aparece este punto. Las más espectaculares suelen ser las Perseidas (en agosto)situadas en la constelación de Perseo y conocidas como “lagrimas de San Lorenzo”, las Leónidas (ennoviembre) en la constelación de Leo y las Gemínidas (en diciembre) en Gemini. En noviembre de1833 se produjo la “lluvia de estrellas” más espectacular de la época moderna, en la que se observa-ron unas 200 000 “estrellas fugaces” por hora.

Cuando los meteoros alcanzan la superficie de la Tierra sin que se hayan vaporizado completa-mente, reciben el nombre de meteoritos. Su procedencia es muy variada: algunos proceden del cintu-rón de asteroides situado entre Marte y Júpiter, otros se ha demostrado que son de Marte, porquecontienen gases entre los minerales fundidos similares a los que forman la atmósfera marciana.También se han encontrado evidencias que demuestran su procedencia a partir de los restos de loscometas que se van desintegrando al aproximarse al Sol. Otros meteoritos, como los recogidos en laAntártida en 1981, proceden de La Luna, debido a su composición similar a la de las rocas obtenidasdurante las misiones Apollo 1969 y 1972.

Actividades

1. Encuentra las semejanzas y diferencias entre:—— Estrella fugaz y meteorito—— Lluvia de estrellas fugaces y punto radiante—— Meteoritos rocosos y meteoritos metálicos


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2. Explica por qué los meteoritos tienen formas irregulares.

3. Indica la respuesta correcta.Es más probable que podamos observar una “lluvia de estrellas fugaces” cuando:a. Los cielos están nublados y refractan la luz.b. La Tierra atraviesa la órbita de un cometa.c. La Tierra sale del Sistema Solar.d. La Luna está llena.

4. Contesta y explica:¿Se pueden observar estrellas fugaces en La Luna? ¿Por qué podemos ver estos fragmentos si son tan pequeños y se encuentran tan lejos?

5. Calcula.Si un meteorito rocoso o metálico de 10 km de diámetro cayese sobre la superficie de la Tierra, seproduciría una nube de polvo capaz de oscurecer durante meses la superficie de la Tierra.

a) ¿Qué efecto tendría esto sobre la vida de la Tierra?b) ¿Tiene este hecho alguna relación con la desaparición de los dinosaurios al final del Secundario?c) ¿Qué medidas técnicas y de seguridad podrían establecer los gobernantes de los países quevan a ser afectados?

6. Observa las fotografías de la lámina de Meteoros y contesta:¿En qué fotografía observamos que las estrellas fugaces salen todas desde un único punto?¿Cómo se llama a este punto?¿Qué efecto lo produce?¿Con qué frecuencia se suele observar?

7. Identifica observando la lámina de Meteoros:a) Los bólidos de la lluvia de estrellas de las Leónidasb) Un meteoro sobre la constelación de Sagitarioc) Un bólido sobre la región del Cisned) Un Meteoro sobre el fondo de la Vía Láctea

8. Identifica en las láminas dos fotografías de cada uno de los siguientes cuerpos celestes.


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Planetas Foto 1:Lámina:

Foto 2:Lámina:

Cometas Foto 1:Lámina:

Foto 2:Lámina:

Meteoros Foto 1:Lámina:

Foto 2:Lámina:

Nebulosas Foto 1:Lámina:

Foto 2:Lámina:

Cúmulos Globulares Foto 1:Lámina:

Foto 2:Lámina:

Estrellas Foto 1:Lámina:

Foto 2:Lámina:

Galaxias Foto 1:Lámina:

Foto 2:Lámina:


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Observación de Meteoros o Estrellas Fugaces

Cualquier noche despejada pueden verse algunos meteoros esporádicos que aparecen inesperadamen-te en cualquier zona del firmamento. Cuando la Tierra, en su órbita alrededor del Sol, se encuentracon grandes grupos de partículas que se desplazan juntas en su trayectoria de intersección con laTierra, se pueden observar muchos meteoros que chocan con la atmósfera, lo que se conoce comolluvia de meteoros. Para su observación no es necesario utilizar aparatos ópticos.

7. Planetas

Los planetas son cuerpos celestes que no desprenden luz como las estrellas y giran en órbitas elíp-ticas alrededor del Sol, trasladándose todos ellos en la misma dirección. El plano de la órbita de sieteplanetas se encuentra inclinado unos 3 grados con respecto al ecuador del Sol, excepto el más próxi-mo, Mercurio, que está inclinado 7 grados y, uno de los más alejados, Plutón, que lo está 17 grados.El planeta más próximo al Sol, Mercurio, tiene el movimiento orbital más rápido, de 48 km/s, y elperiodo de revolución más corto, de 88 días terrestres. El planeta enano Plutón, entre los más aleja-dos, tiene una velocidad orbital de 4,74 km/s y necesita 249 años terrestres para completar una vuel-ta alrededor del Sol.

La condición de Plutón se ha debatido durante décadas por la comunidad científica, pero alconocerse su pequeño diámetro de 2300 km con un tamaño menor que el de La Luna y que, hay másde una docena de cuerpos celestes mayores que él, la discusión se intensificó. Durante el mes de agos-to de 2006, Plutón fue reclasificado como planeta del Sistema Solar por la UIA (Unión AstronómicaInternacional), estableciendo la diferencia entre éste y los ocho planetas clásicos. Actualmente seencuentra incluido, junto con su antiguo satélite Caronte, en la categoría de “planeta enano” y como“plutón”, por encontrarse en órbitas más alejadas que la de Neptuno.

Se distinguen actualmente tres tipos de planetas: los rocosos (Mercurio, Venus, Tierra, Marte yCeres), los gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) y los plutones (Plutón, Caronte y Eris) cuyanaturaleza es desconocida. Diferenciados por su tamaño, los rocosos son mucho más pequeños quelos gaseosos, su situación es de cercanía al Sol y su densidad, mayor en los rocosos, con una densi-dad media de 5 g/cm3, y menor en los gaseosos, con 1,5 g/cm3. Los gaseosos están constituidos porgases, fundamentalmente hidrógeno y helio, rocas formadas principalmente por silicatos y hierrometálico y hielos, de amoniaco, metano, nitrógeno, dióxido de carbono y agua. Los rocosos están for-mados fundamentalmente por sustancias rocosas y metálicas con pocos gases.

La capacidad de los planetas para conservar su atmósfera depende de su masa y temperatura, muygruesa en los gaseosos y ligera en los rocosos. Una molécula de gas de una atmósfera puede evapo-rarse de un planeta si alcanza la velocidad de escape, que para la Tierra es de 40 000 km/h. En razónde la mayor gravedad de los planetas gaseosos y sus bajas temperaturas, las velocidades de escape sonmás altas que para los rocosos, por lo que es más difícil que los gases adquieran la velocidad necesa-ria para escapar de ellos.

Júpiter es un planeta anormalmente grande con respecto a los del resto del Sistema Solar, con unamasa 2,5 veces la de todos los planetas, satélites y asteroides juntos, que desprende el doble de calordel que recibe del Sol. De haber concentrado diez veces su masa actual, se hubiese transformado enestrella pequeña.

El descubrimiento de planetas fuera del Sistema Solar es bastante reciente, en 1995 se descubrió

el primero situado alrededor de la estrella 51 Pegaso a 42 años-luz de la Tierra. A partir de esa fecha sehan identificado unos doscientos planetas, la mayoría de ellos con tamaños superiores a Júpiter, y sedescubrirán muchos más en el futuro próximo. Se han podido descubrir a partir de la radicación infra-rroja que emiten y por el movimiento de la estrella.

Actividades

1. Señala cuál es la categoría actual de Plutón y Caronte, establecida en agosto de 2006 por la UIA(Unión Internacional de Astrónomos):

planeta dobleplutonesasteroidessatélites

2. Explica el porqué de las siguientes afirmaciones:—— Hay tanto hidrógeno y gases en los planetas exteriores y son tan escasos en la Tierra.—— Los astrónomos han cambiado la calificación del antiguo planeta Plutón.—— La mayor gravedad de los planetas exteriores y sus bajas temperaturas impiden que los

gases escapen de ellos.—— Júpiter casi es una estrella.

3. Contesta a las siguientes cuestiones:a) ¿Cuál es el planeta más brillante del firmamento?b) ¿Y el segundo más brillante? ¿Por qué?c) ¿En qué consiste el movimiento retrógrado de los planetas?d) ¿Qué es una conjunción planetaria?e) ¿Cuál es la relación entre los planetas enanos y los plutones?

4. Diferencia entre los dos tipos de planetas clásicos:

5. Propón una hipótesis sobre los cambios que se producirían en la Tierra si su eje fuese perpen-dicular al plano de la eclíptica.

6. Halla la solución. Los egipcios descubrieron el año de 365 días, pero cada cuatro años esta-blecieron un año vago, que tenía un día más. ¿Cuál sería la media exacta del número de días paracada año?

7. Calcula el periodo de traslación de Júpiter, Saturno y Neptuno, sabiendo sus distancias mediasal Sol y la duración del periodo terrestre.


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Planetas________ Planetas________SituaciónTamañoEstadoComposiciónAtmósferaSatélites

8. Construye dos diagramas causales sobre la dinámica climática de los planetas Marte y Venus, uti-lizando los siguientes términos: para Marte: superficie helada, albedo, temperatura; para Venus: nubes,efecto invernadero, temperatura.

9. Observa las fotografías de la lámina de Planetas y relaciona los satélites con el planeta al que pertenecen:

Observación de PlanetasLa mayoría de los planetas resultan visibles en el cielo a simple vista, porque reflejan la luz

del Sol. Tienen un movimiento claramente perceptible y una posición que varía cada año. Al bus-carlos, los encontraremos siempre en las cercanías de la eclíptica, pues sus órbitas están casi enel mismo plano que la de la Tierra.

Mercurio. Es un planeta difícil de localizar por su cercanía al Sol; sólo puede ser visto desdela Tierra en los crepúsculos, antes del amanecer o después de la puesta del Sol. Presenta fases porencontrarse en una órbita interior a la de la Tierra.

Venus. Es el objeto celeste más brillante, después del Sol y la Luna. Presenta fases que pue-den ser observadas con prismáticos, antes del amanecer (lucero matutino), durante y después dela puesta del Sol (lucero vespertino).

Marte. El rasgo más notorio de Marte es su intensa tonalidad rojo-anaranjada Se necesita untelescopio para observar las principales características de su superficie. Sus casquetes polares des-tacan sobre sus zonas desérticas de color ocre.

Júpiter. A través del telescopio se perciben sus formaciones nubosas, distinguiéndose franjasoscuras separadas por franjas más claras, paralelas al ecuador, coloreadas de amarillo, marrón ynaranja. Un rasgo característico de Júpiter es la gran mancha roja, situada en su hemisferio sur.Se pueden distinguir con prismáticos sus cuatro satélites mayores y más brillantes: Io, Europa,Ganímedes y Calisto.

Saturno. Es la joya del Sistema Solar y su imagen a través del telescopio ha cautivado a cuan-tos han tenido el privilegio de observarlo, sobre todo, su espectacular sistema de anillos. Tambiénpueden distinguirse, aunque de forma muy tenue, unas franjas paralelas al ecuador constituidaspor nubes.

Urano y Neptuno. Se les localiza como puntos muy débiles en la parte sur de la eclíptica, en lasconstelaciones de Ofiuco y Sagitario, respectivamente. Urano presenta un color azulado y, contelescopios de gran abertura, se perciben cinturones y zonas más pálidas. Neptuno, no presentadetalles a través de telescopios sencillos.

Plutón, debido a su pequeño tamaño y lejanía, se ve a través del telescopio mediano como unaestrella puntual. Se necesitan grandes telescopios profesionales para distinguir su disco. Carontey Eris sólo están al alcance de grandes telescopios profesionales o del telescopio espacial Hubble.


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Planeta SatéliteTierra Titán

Saturno NereidaMarte Miranda

Neptuno FobosUrano LunaJúpiter Ganímides

8. Sistema Solar

El Sistema Solar es un sistema planetario formado por una estrella central, el Sol, y doce pla-netas. Ocho de ellos son planetas clásicos: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno,Urano y Neptuno, y cuatro planetas enanos: Ceres, Plutón, Caronte y Eris. Además, forman partedel sistema unos cien satélites, un número indeterminado de asteroides y cometas, y una grancantidad de meteoros, polvo y gas interplanetario.

La UIA (Unidad Astronómica Internacional) modificó, en agosto de 2006, la categoría dePlutón y definió una nueva categoría de planetas: los plutones, donde se incluyen Plutón, Carontey Eris, caracterizados por estar situados detrás de la órbita de Neptuno. Estableció tres categorí-as principales de objetos: 1. Planetas: cuerpos redondos grandes que han limpiado de otros cuer-pos su órbita; se reconocen ocho planetas; incluyen los ocho clásicos. 2. Planetas enanos: cuer-pos menores que no sean satélites, que hasta el momento son cuatro: Ceres, Plutón, Caronte yEris. 3. Cuerpos pequeños: todos los objetos que estén orbitando alrededor del Sol.

Se originó hace unos 5000 millones de años, cuando el Universo tenía, según la hipótesis delBig-bang, unos 13 700 millones de años. Si se considera la teoría más aceptada, las ondas expan-sivas de una explosión de estrellas masivas condensaron una nube fría, formada principalmentepor hidrógeno. A medida que esta nube se condensaba fue aumentando su densidad y velocidadde giro, concentrándose en el centro la mayor parte de la materia que daría lugar al Sol. Las masasmás pequeñas, denominadas planetésimos, que eran muchas, colisionaron entre ellas con frecuen-cia y se fueron concentrando a diversas distancias de la estrella central. Las masas de mayor tama-ño poco a poco fueron atrayendo por gravedad fragmentos de los demás, dando lugar a los pro-toplanetas o planetas primitivos. En los que estaban más cerca de la estrella, a causa de su altatemperatura, se condensaron sobre todo sustancias pesadas y muy pocos gases, formándose pla-netas rocosos muy densos: Mercurio, Venus, Tierra, Marte y Ceres. Las sustancias más ligeras,como el hidrógeno y el helio, fueron barridas por el fuerte viento solar constituido por partícu-las de gran energía hacia los protoplanetas exteriores, donde se formaron los planetas gaseososgrandes poco densos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. La naturaleza de los plutones: Plutón,Caronte y Eris, hasta el momento es desconocida.

Se han detectado tres cuerpos volcánicos activos en el Sistema Solar: Io, satélite interno deJúpiter, la Tierra, y Tritón, satélite de Neptuno, que tiene la temperatura más baja de todo elSistema.

Para medir distancias en el Sistema Solar se utiliza la unidad astronómica (UA), definidacomo la distancia media entre la Tierra y el Sol, que es de unos 150 millones de kilómetros.

Actividades

1. ¿A partir de qué componentes se originó el Sistema Solar?


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2. Halla en unidades astronómicas (UA) la distancia de cada planeta al Sol.

3. Calcula cuánto tarda la luz en llegar a:a) Neptunob) Martec) Plutón y Caronted) Plutón Ceresc) El Sistema Solar, viajando a la velocidad de la luz (300 000 km/s), desde la estrella vecinamás próxima, Rigil Kentaurus, a 4,3 años-luz.

4. Identifica cada planeta del Sistema Solar con la frase correspondiente:

5. Indica la solución.¿Cuál es el radio de la Tierra sabiendo que el Sol es 109 veces mayor y tiene un diámetro de 1392 530 km?

6. Resuelve las siguientes cuestiones.En un viaje a través del Sistema Solar, saliendo desde el centro del Sol y pudiendo atravesar los pla-netas, con una velocidad de 8 000 km/h:

a) ¿Cuánto tiempo tardarás en atravesar cada uno de los ocho planetas?b) ¿Qué edad tendrás al finalizar el recorrido en Neptuno?


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El planeta de los anillos Júpiter

El planeta del Dios del mar Marte

El planeta velado Urano

El planeta tumbado Tierra

El planeta rojo Neptuno

El señor del cielo Venus

El planeta ardiente Mercurio

El planeta azul Saturno

Distancia media al Sol(en millones de km)

Distancia media al Sol(en UA)

Mercurio 58Venus 108,2Tierra 150Marte 228Júpiter 778Saturno 1427Urano 2870Neptuno 4496,6Ceres 450Plutón y Caronte 5900Eris 14 400


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7. Señala qué tres cuerpos del Sistema Solar tienen actividad volcánica:La Luna (satélite de la Tierra)El cometa HalleyIo (satélite de Júpiter)Tritón (satélite de Neptuno)MercurioEl planeta enano CeresEl planeta enano Plutón

8. Diseña y construye una maqueta del Sistema Solar a escala, utilizando los materiales que desees(corcho, plastilina, vergas, cordón, tonillos, cartulinas, pegamento, témperas, rotuladores, etc.).

Observación del Sistema Solar

En esta lámina, las fotografías muestran vistas del Sistema Solar y no objetos observables, queson tratados en la lámina de Planetas.

9. Nebulosas

Las nebulosas son estructuras formadas de gas y polvo interestelar. Tienen una gran importanciaporque se considera que en el seno de estas inmensas nubes de materia nacen, evolucionan y muerenlas estrellas. Pueden hacerse visibles si son lo suficientemente densas y se encuentran cerca de estrellas.

El gas interestelar está formado principalmente por hidrógeno, seguido en abundancia por helio,carbono, oxígeno, nitrógeno y hierro. El polvo consiste en pequeñas partículas, menores que 10micrones, formadas por carbono combinado con elementos como oxígeno, silicio, hierro, magnesio,etc.; no brilla, y, por tanto, sólo se distingue cuando se proyecta sobre regiones brillantes.

Se han detectado nebulosas en casi todas las galaxias, incluida la nuestra. Dependiendo de la edadde las estrellas asociadas se distinguen treso tipos de nebulosas: de emisión, de reflexión, oscuras yplanetarias.

Las nebulosas de emisión o brillantes producen luz y son muy brillantes, con colores caracte-rísticos rojos y ocres. En su interior hay estrellas en formación que proporcionan suficiente luz parabrillar. Son nubes de gas con temperaturas altísimas, que podrían alcanzar los 20 000 ºC, porque seencuentran cerca de estrellas muy calientes. La nebulosa de Orión, M42, es un ejemplo de este tipode nebulosa.

Las nebulosas de reflexión son nubes de polvo que reflejan y dispersan la luz de las estrellascercanas. Son zonas de formación de estrellas, que suelen tener un color azul o blanco azulado y cuyaluz es reflejada por los granos microscópicos de polvo que la constituyen. El gas que la forma es muyfrío y no es visible, a no ser por la luz que refleja. Están relacionadas con nebulosas difusas. LasPléyades de Tauro son un ejemplo de estrellas brillantes en este tipo de nebulosa.

Las nebulosas oscuras están formadas por nubes moleculares densas, oscuras y frías. Sonpoco o nada luminosas, se presentan como manchas oscuras a veces rodeadas de luz. No emitenluz por sí mismas, ni tienen estrellas cercanas que les proporcione luz, dando la sensación de quehay porciones del espacio que se encuentran vacías. Los telescopios infrarrojos son los que reve-lan la presencia de nuevas estrellas dentro de estas nubes oscuras. Es de este tipo la nebulosa Sacode Carbón, situada en la constelación Cruz del Sur.

Actividades

1. Encuentra las semejanzas y diferencias entre:—— Una nebulosa y el polvo interestelar—— El polvo y el gas interestelar—— Nebulosas brillantes y nebulosas oscuras

2. Responde a las siguientes cuestiones.a) ¿Cómo nacen las estrellas?b) ¿Qué nombre reciben estos lugares?c) ¿Cuáles son los elementos más abundantes de las nebulosas?

3. Señala las frases verdaderas (V) y falsas (F):Las nebulosas son los lugares donde se forman los planetas y cometas.Las nebulosas de reflexión producen una luz azul porque sus granos de polvo interestelar reflejan la luz azul.Las nebulosas de emisión tienen un brillo rojizo que procede de la excitación de los átomos de gas.Las nebulosas tienen alrededor muchos planetas.

4. Explica cómo puede deducirse la existencia de nebulosas oscuras si no emiten luz.

5. Señala, uniendo con flechas, las características propias de las nebulosas de reflexión, emisión yoscuras.

6. Cita los nombres de tres nebulosas.

7. Indica qué tipo de nebulosas son y describe su morfología, fijándote en las fotografías de la lámi-na de Nebulosas:

a) La Cabeza de Caballob) Oriónc) M42, en Orión


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Nebulosa de emisión

Nebulosa de reflexión

Nebulosas oscuras

Generan Luz

Reflejan la luz de estrellas cercanas

No generan ni reflejan luz

Color rojo y ocre

Color azul y blanco azulado

Sin luz

Estrellas jóvenes

Estrellas en formación

No contienen estrellas


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8. Observa la lámina de Las Nebulosas y asocia el nombre de la nebulosa con la constelación donde seencuentra:

Observación de Nebulosas

Son objetos celestes de aspecto nebuloso y de gran belleza, compuestos principalmente de gas ypolvo interestelar. Algunas son visibles a simple vista, aunque con prismáticos y telescopios se pue-den observar con más detalle, si bien no se aprecia color. En fotografías de larga exposición se obser-van con un color rojo procedente del hidrógeno.

10. Cúmulos de Estrellas

Estrellas

Las estrellas son cuerpos celestes gaseosos de grandes dimensiones, en cuyo interior se producenreacciones nucleares que provocan la emisión de una gran cantidad de energía al espacio exterior. Susdimensiones son bastante variables: las hay cientos de veces más grandes que el Sol y otras variasveces más pequeñas.

Las estrellas emiten energía de diferentes maneras en forma de partículas (fotones, neutrinos, pro-tones, etc.), que son estables mientras se encuentren aisladas en el espacio. Todas estas partículas radia-das sobreviven hasta el momento en que chocan contra alguna forma de materia que las absorbe.

Las estrellas pueden clasificarse según su color y su tamaño. El color depende de su temperaturasuperficial, que puede variar desde el azul al rojo, pasando por blanco, amarillo y naranja. La clasifi-cación en orden decreciente de temperaturas se corresponde con los tipos: O, B, A, F, G, K, M, sien-do las estrellas azules (O), las de mayor temperatura, y las rojas (M), las de menor temperatura.

La unidad utilizada para medir la masa de las estrellas es la masa solar, que equivale a 2.1030 kilo-gramos. Las estrellas de mayor masa conocida llegan a tener una masa de más de 100 masas solares.

La magnitud de una estrella se mide por un número que nos indica su brillo, aumentando con sutamaño y temperatura y disminuyendo con el cuadrado de la distancia. La magnitud aparente es el bri-llo con el que se ve la estrella desde la Tierra. Cuanto más brillante es una estrella, más pequeña es sumagnitud; así, Sirio, que es la estrella más brillante del firmamento, tiene una magnitud aparente de -1,46, y la estrella Polar, de 2,10. La magnitud absoluta es una cantidad que indica el brillo intrínseco dela estrella.

Nebulosa Constelación

M16, El Águila Sagitario

M8, La Laguna Cisne

NGC 2024, Cabeza de Caballo Serpiente

NGC 7000, Pelícano Unicornio

NGC 2237, La Roseta Orión

Cúmulos de estrellas

Son agrupaciones de estrellas que están ligadas por fuerzas gravitacionales. Los cúmulos abiertosestán formados por decenas o centenas de estrellas jóvenes, que aún permanecen próximas. Se forma-ron a partir de la misma nube de gas y, por esta razón, tienen la misma composición química y unaedad similar. A medida que pasa el tiempo, sus estrellas se van separando y, al cabo de unos cientosde años, el cúmulo se desmembra y las estrellas quedan aisladas. Se pueden observar dentro de unagalaxia como nubes gaseosas, en cuyo interior hay estrellas muy calientes que iluminan el gas con luzultravioleta.

Los cúmulos globulares están formados por agrupaciones de estrellas muy juntas, integradaspor miles o millones de estrellas que se distribuyen adoptando una forma esférica, con una densidadque decrece a medida que nos vamos alejando del centro. Están formados por estrellas muy antiguas,constituidas con el material original con el que se formó la galaxia. Se pueden observar alrededor deldisco de la Vía Láctea, constituyendo un volumen esférico llamado halo galáctico.

Actividades

1. Diferencia entre la morfología de los cúmulos abiertos y cúmulos globulares.

2. Señala la repuesta correcta.Los cúmulos abiertos están integrados por:a) estrellas jóvenesb) estrellas muy antiguasc) estrellas rojasd) estrellas blancas

3. Explica de qué depende el color de las estrellas y el color de las que forman los cúmulos abiertosy los cúmulos globulares.

4. Responde a las siguientes cuestiones sobre magnitudes estelares:a) ¿Cómo se mide la magnitud de una estrella?b) ¿Qué diferencia hay entre magnitud aparente y magnitud absoluta?c) ¿Cómo será la cifra de la magnitud de una estrella muy brillante, muy baja o muy alta?

5. Ordena los siguientes datos sobre el brillo de las estrellas de mayor a menor:


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Estrella Brillo aparente

Arturo -0,06

Achernar 0,51

Aldebarán 0,8

Vega 0,04

Sirio -1, 46

Canopo -0,72

6. Observa la lámina de Cúmulos de Estrellas y cita tres ejemplos de cúmulos abiertos y tres decúmulos globulares.

Ejemplos de cúmulos abiertos:Ejemplos de cúmulos globulares:

7. Completa las siguientes frases:El cúmulo abierto de las Pléyades se encuentra en la constelación deEl cúmulo abierto M 25 se encuentra en la constelación de El cúmulo abierto M7 se encuentra en la constelación deEl cúmulo globular NGC 5139 se encuentra en la constelación deEl cúmulo globular M30 se encuentra en la constelación deEl cúmulo globular M22 se encuentra en la constelación de

8. Observa en la lámina de Cúmulos de Estrellas y contesta las siguientes cuestiones:a) Marca en orden de tamaño, de mayor a menor, las ocho estrellas más brillantes de las Pléyades.b) Indica si M10 es un cúmulo abierto o un cúmulo globular.c) Indica si M 25 es un cúmulo abierto o un cúmulo globular.d) Diferencia entre la edad de las estrellas de un cúmulo abierto y un cúmulo globular.d) Explica qué edad tienen las estrellas que forman los cúmulos M10 y la M25.

Observación de Cúmulos Estelares

Algunos cúmulos abiertos son visibles a simple vista, como el cúmulo de las Pléyades en la cons-telación de Tauro, o M7, en El Escorpión. La mayoría son visibles con prismáticos y pequeños teles-copios. Aunque algún cúmulo globular, como Omega Centauri, se puede ver a simple vista, se recomien-da utilizar prismáticos potentes o telescopios para observar estos objetos celestes.

11. Evolución Estelar

El ciclo de vida de una estrella empieza como una masa de gas fría, que debido a la contraccióndel gas eleva su temperatura hasta alcanzar 1000 000 ºC. Cuando alcanzan esa temperatura, comien-zan a producirse las reacciones nucleares consumiendo los átomos de hidrógeno que se combinancon los de deuterio para formar núcleos de helio, y generan grandes cantidades de energía. Las estre-llas van evolucionando a lo largo de millones de años gastando su materia y finalizando la liberaciónde energía. En ese momento, la contracción comienza y la temperatura vuelve a aumentar, iniciándo-se una reacción entre el hidrógeno y otros metales ligeros que se encuentran en el cuerpo de la estre-lla. De nuevo libera la energía y la contracción se detiene hasta que se consume todo el hidrógeno. Laestrella se convierte en una gigante roja, que alcanza su tamaño máximo cuando todo el hidrógeno setransforma en helio. La enorme gravedad de las estrellas permite continuar la fusión, convirtiendo elhelio en carbono, el carbono en neón, el neón en oxígeno, el oxígeno en silicio y, finalmente, el sili-cio en hierro. Durante esta última fase, la estrella se libera de sus capas exteriores y se producen explo-siones conocidas como novas o supernovas, devolviendo los elementos más pesados que el hidrógenoal medio interestelar. Las estrellas con masa similar a la del Sol se convierten en enanas blancas, mien-tras que las que tienen una masa mucho mayor evolucionan más rápidamente, y en unos pocos millo-nes de años desde su nacimiento hasta la explosión de la supernova, dan lugar a agujeros negros yestrellas de neutrones.


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Las nebulosas planetarias son nubes de gas procedentes de las capas externas de una estrella,expulsadas en las etapas finales de su evolución. Si una estrella tiene poca masa, va aumentando pro-gresivamente de tamaño mientras se va agotando su combustible nuclear, formando una aureola degas alrededor y que vista desde la Tierra tiene un aspecto de anillo. Son brillantes, aunque más peque-ñas y débiles que las nebulosas de reflexión. Cuando la estrella central termina por oscurecerse, pier-den el brillo, aunque siguen creciendo. La más conocida es la nebulosa Anular M57, situada en laconstelación de Lyra.

Actividades

1. Encuentra las semejanzas y diferencias entre:—— Nova y supernova—— Gigante roja y enana blanca—— Agujero negro y estrella de neutrones—— Nebulosa planetaria y nebulosa

2. Responde a las siguientes cuestiones:a) Indica por qué se dice que las estrellas evolucionan.b) Cita cuál es el principal combustible que utilizan las estrellas.c) Relaciona los últimos elementos químicos que se forman en una estrella.

3. Explica, mediante un esquema, cómo se producen las reacciones nucleares en las estrellas.

4. Elige la respuesta correcta:Las estrellas con masa similar a la del Sol se convierten en enanas blancas.Las estrellas similares al Sol se convierten en agujeros negros y estrellas de neutrones.Las estrellas que tienen una masa similar a la del Sol evolucionan más rápidamente.Las estrellas que tienen una masa mucho mayor que el Sol evolucionan más rápidamente.

5. Define los términos subrayados en el siguiente texto:“La estrella de neutrones es una estrella formada por neutrones empaquetados con la misma densi-dad que un núcleo atómico. Es decir, que es como un núcleo atómico gigantesco. Una cucharadita demateria sacada de una estrella de neutrones tiene una masa de mil millones de toneladas. Se formandurante la explosión de una supernova, cuando la densidad en el núcleo remanente es muy grande.En aquellos casos en los cuales la masa inicial de la estrella es superior a 8 masas solares, la estrella seconvierte en un agujero negro”.

6. Ordena las siguientes etapas de la secuencia estelar de una estrella de masa intermedia:O enana blanca; O estrella con reacciones de otros elementos; O masa de gas frío; O gigante roja;O estrella con reacciones nucleares de hidrógeno; O liberación al espacio de elementos pesados.

7. Cita, basándote en las fotos de la lámina de Evolución Estelar, el nombre de dos nebulosas y eltipo al que pertenecen.

8. Observa en la lámina Evolución Estelar y contesta las siguientes cuestiones:a) ¿La Pléyade Merope es una estrella joven o vieja? ¿Cómo lo sabes?b) ¿Qué es M1? ¿En qué fase se encuentra? c) ¿En qué se podría convertir la M1 después de su última etapa de evolución?


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Observación de la Evolución Estelar

Novas. Al observar estas estrellas su brillo aumenta, en el espacio de unas horas o de unos días,unos centenares de veces su brillo inicial (entre 7 y 16 magnitudes). Después de este aumento de lumi-nosidad repentina, vuelven a su brillo normal.

Supernovas. Es visible con pequeños telescopios como una mancha borrosa. Un ejemplo de super-nova remanente y Nebulosa planetaria es la nebulosa del Cangrejo, M1, en la constelación de Tauro. Estetipo de objeto celeste nada tiene que ver con los planetas; el adjetivo de planetaria deriva del aspectoque presentan a través del telescopio, parecido a los discos planetarios. En la constelación de Lyra, seencuentra la más famosa nebulosa planetaria, la Nebulosa Anular, visible con pequeños telescopios.

La nebulosa Dumbbell, situada en la constelación de Vulpecula, tiene una forma parecida alnúmero 8, que recuerda la forma de un reloj de arena. Es muy brillante y por ello fácil de observar,incluso con prismáticos. En la constelación de Acuario se encuentra una interesante nebulosa plane-taria, la nebulosa de la Hélice. Su aspecto, con anillos superpuestos sugiere una estructura helicoidal,de ahí su nombre. Es de gran tamaño aunque bastante débil, por lo que se recomienda observarla através de potentes prismáticos o de un telescopio provisto de un ocular de gran campo.

12. La Vía Láctea

La Vía Láctea es una proyección de uno de los brazos espirales de la galaxia a la que pertenecenuestro Sistema Planetario Solar; su nombre proviene del aspecto lechoso que presenta en el cielonocturno. Esta galaxia es de tipo espiral y contiene unos 200 000 millones de estrellas, con unasdimensiones estimadas en torno a los 100 000 años-luz de diámetro, de los que su disco central ocupaunos 16 000 años-luz. Todas las estrellas de la Vía Láctea rotan alrededor del núcleo, región de difícilestudio debido a que el polvo interestelar dificulta su visión. El Sol se encuentra en uno de sus bra-zos, a unos 27 000 años-luz del centro, donde se mueve a una velocidad de unos 220 km/sg, lo quehace que tarde unos 250 millones de años en dar una vuelta completa al centro galáctico. Las estre-llas cercanas al Sol describen una órbita parecida, pero las más cercanas al núcleo giran más rápido.

Se mueve respecto al resto de las galaxias del universo, debido a la atracción gravitatoria de losgrandes grupos de galaxias, como el cúmulo de Virgo. Las velocidades de unas galaxias respecto aotras son del orden de cientos de kilómetros por segundo.

Su edad se estima en unos 13 000 millones de años, dato obtenido a partir del estudio de loscúmulos globulares y que coincide con el resultado obtenido en la desintegración radiactiva de cier-tos minerales. El mapa de la galaxia con la situación de las estrellas ha permitido reconstruir los cua-tro grandes brazos que parten de su núcleo central, y se corresponden con zonas de color azul ricasen gases y polvo donde se están formando estrellas.

Actividades

1. Contesta las siguientes cuestiones:a) ¿Por qué la Vía Láctea aparece en el cielo nocturno como una mancha lechosa?b) ¿Qué se vería si la observáramos con un telescopio?c) ¿Se conoce con algún otro nombre? d) ¿Las estrellas que la forman, en qué dirección se mueven?

2. Completa el siguiente texto.“La Vía Láctea es una galaxia……………….., con cuatro brazos que parten del centro dela……………. Los objetos celestes más viejos se sitúan hacia la zona……………, mientras que losmás jóvenes se ubican en los brazos……………que se han formado por la condensación de gas y…………….interestelar. El Sol se encuentra situado en uno de sus………………, a unos 27 000años-luz del centro galáctico”.

3. La galaxia grande más cercana a la nuestra es Andrómeda, que se encuentra a una distancia de2200 000 años-luz de la Tierra. Calcula qué época de la historia de la Humanidad era cuando salióde la galaxia Andrómeda la luz que nos está llegando en este momento.

4. Indica las frases verdaderas (V) y falsas (F):La Vía Láctea es una estrella supernova.El Sol se sitúa en uno de los brazos exteriores de la Vía Láctea.Las estrellas de nuestra galaxia son todas iguales, con la misma edad y luminosidad.La estructura espiral de nuestra galaxia es difícil de ver porque no se dispone de una visión desde el exterior.

5. Lee el texto y contesta a las siguientes cuestiones.“En el centro de la Vía Láctea se han detectado algunos signos que indican la posible presencia dealgún objeto muy energético en el núcleo, que podría tratarse de un agujero negro. Esta hipótesis seha visto favorecida por el descubrimiento, por parte del telescopio espacial Hubble, de indicios de agu-jeros negros en los núcleos de otras galaxias similares a la nuestra. Los agujeros negros son objetosque no dejan escapar ningún tipo de radiación, debido a la gran fuerza de atracción que ejercen en elespacio que los rodea. Sin embargo, sus efectos gravitatorios sí pueden hacerse notar sobre el movi-miento de los objetos cercanos”.

a) ¿Qué son los agujeros negros?b) ¿De qué forma puede detectarse la existencia de un agujero negro si no emite ningún tipode radiación electromagnética?c) ¿Podrían existir planetas girando alrededor de un agujero negro? ¿Por qué? d) ¿Cómo se habrá podido descubrir la posible existencia de un agujero negro en el centro dela Vía Láctea?

6. Observa en la lámina de la Vía Láctea la fotografía de recreación sobre el probable aspecto denuestra galaxia y compárala con el resto de las fotos obtenidas con telescopios potentes.

7. Calcula cuántas vueltas ha dado el Sol alrededor del centro galáctico desde la formación de la gala-xia, hace unos 13 000 millones de años, sabiendo que tarda 225 millones de años en dar una vueltacompleta.

8. Identifica y diferencia en la foto panorámica de la Vía Láctea: los grupos de estrellas, las nubesde polvo y gas del espacio interestelar.

Observación de La Vía Láctea

La Vía Láctea es un gran entretenimiento para el observador provisto de cualquier instrumentoóptico y, lo que es mejor, a simple vista. Para su observación hay que alejarse de las ciudades y sus cie-los contaminados, escoger una noche despejada y sin Luna. A simple vista se pueden percibir susnebulosas brillantes y oscuras. Con prismáticos y telescopios de focal corta y oculares de gran campo


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se pueden observar las grandes acumulaciones de estrellas y de polvo interestelar, los cúmulos estela-res y globulares, sobre todo en la dirección de Sagitario, y resplandecientes nebulosas.

13. Galaxias

Las Galaxias son las principales estructuras del Universo, formadas por grandes agrupacionesde estrellas, gas y polvo, unidos por la gravedad. Son los objetos más masivos, brillantes y alejadosdel Universo; se estima que éste puede contener más de 100 000 millones de galaxias. Cada galaxiase mueve a causa de la atracción de las otras, existiendo, además, un movimiento más amplio quehace que todo el conjunto gire alrededor de un centro.

Hay galaxias enormes como Andrómeda, o pequeñas como su vecina M32. Las primeras galaxiasse formaron hace unos 1 000 millones de años después del Big-Bang.

Según su forma y aspecto, la mayoría puede clasificarse en tres clases: elípticas y espirales e irregu-lares. Las de forma espiral son las más abundantes, le siguen las elípticas y, por último, las irregulares.

Las galaxias elípticas están formadas por miles de millones de estrellas distribuidas con formaesferoidal, más abundantes hacia el centro galáctico aunque no muestran un núcleo destacado. No sedetectan nebulosas brillantes o regiones oscuras, lo que sugiere que el gas y el polvo son muy escasos.Un ejemplo de este tipo es la M32, galaxia satélite de la galaxia de Andrómeda.

Las galaxias espirales se caracterizan porque la mayor parte de las estrellas se concentran enun disco achatado, dentro del cual se distinguen varios brazos curvados en espiral que salen desde elcentro del disco. Tienen colores azulados con un núcleo brillante, a causa de la abundancia de cúmu-los de estrellas jóvenes, nubes de polvo y gas. Una variedad son las galaxias barradas, que tienen unabarra estelar luminosa que cruza el núcleo y de cuyos extremos nacen dos brazos espirales. La VíaLáctea y la Andrómeda son ejemplos de este tipo de galaxia.

Las galaxias irregulares son sistemas estelares jóvenes que no presentan una forma definida,con grandes nubes de gas disponibles para formar nuevas generaciones de estrellas. Muchas son saté-lites de otras mayores, como las Nubes de Magallanes, que son satélites de la Vía Láctea.

Tienen una tendencia a reunirse en grupos para formar estructuras mayores llamadas cúmulosgalácticos. En estos cúmulos, las galaxias elípticas se suelen situar hacia el centro, mientras que lasespirales e irregulares se localizan más cerca de los bordes. A su vez, los cúmulos galácticos puedenagruparse en estructuras aún mayores, los supercúmulos. La Vía Láctea se encuentra situada en elcúmulo de galaxias del Grupo Local, que también incluye a la galaxia Andrómeda, a las Nubes deMagallanes y a varias decenas de galaxias más. De igual modo, el grupo Local se incluye en el super-cúmulo de Virgo.

Actividades

1. Responde a las siguientes cuestiones:—— ¿Qué son las galaxias?—— ¿Qué tipo de movimientos tienen?—— ¿Dónde se concentran la mayoría de las estrellas?

2. Calcula la distancia en kilómetros y en pársec a la que se encuentran cada una de las siguientesgalaxias vecinas (1 año-luz: 9,46 billones de kilómetros; 1 pársec: 3,3 años-luz).


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3. Observa la lámina de las Galaxias y establece la correspondencia entre el nombre de la galaxiay su tipo:

4. Encuentra las semejanzas y diferencias entre:—— Galaxias elípticas y galaxias espirales—— Galaxias irregulares y galaxias barradas

5. Contesta y explica:a) ¿Por qué los brazos de las galaxias espirales son regiones donde se están formando estrellas?b) ¿Cuál es la relación que existe entre las nubes de polvo y gas y las zonas de formación de estrellas?c) ¿Qué se entiende por interacción gravitacional entre dos galaxias?

6. Observa la lámina de Galaxias e indica un ejemplo de cada tipo de galaxia: elíptica, espiral e irregular.

7. Contesta las siguientes cuestiones sobre nuestra situación en el Universo:a) ¿Qué son los cúmulos galácticos? ¿En qué cúmulo galáctico se encuentra nuestra galaxia,la Vía Láctea? b) ¿Qué son los supercúmulos? ¿En qué supercúmulo se encuentra nuestro cúmulo galáctico?

8. Transforma en verdaderas las frases, sustituyendo los conceptos erróneos por otros correctos:—— Los agujeros negros emiten radiaciones electromagnéticas.—— Los agujeros negros no existen porque no se ven.—— Los cuásares son galaxias que no emiten una gran cantidad de energía en forma de luz.—— Las radiogalaxias no emiten radiaciones en forma de ondas de radio.—— Todas las galaxias no se están alejando unas de otras porque el espectro que producen

no se desplaza hacia el rojo.

Observación de Galxias

Generalmente son objetos difíciles de observar con prismáticos y telescopios pequeños, apare-ciendo como débiles objetos nebulosos sin características definibles. La excepción es la Galaxia deAndrómeda y la M31, la espiral más cercana a la Vía Láctea. Es visible a simple vista y, por supuesto,suponen un blanco excelente para pequeños instrumentos. Para su difícil observación se necesitan cie-los oscuros sin Luna y una atmósfera limpia y transparente que permita percibir la mayoría de estospálidos y difusos objetos celestes.


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Galaxias Distancia enaños luz Distancia en kilómetros Distancia en pársec

Nube de Magallanes 200 000

Osa Menor 300 000

El Fogón 400 000

Leo 700 000

M87 Espiral barradaQuinteto Stephan ElípticaNGC 7479 Galaxia de remolinoM51 Cúmulos de galaxias

Documents

Cosmografias canarias A4 · las Nebulosas, los Cúmulos de estrellas, la Evolución estelar, la Vía Láctea y las Galaxias integran esta colección de doce láminas acompañadas