Embed Size (px)
Citation preview
UNITAT 1.El nostre lloc a l'univers
1. DE L’ASTROLOGIA A L’ASTRONOMIA
Primeres idees sobre l’Univers...
L’estudi dels astres i l’Univers des de l’antiguitat va ser molt important per l’elaboració de calendaris, la caça, l’agricultura, la navegació,...Però es va arribar a suposar que els astres influïen en la vida de les persones i en algunes civilitzacions es consideraven com a Déus.. I no n’hi ha cap argument científic que avale aquestes creences.
ASTROLOGIA
L’astrologia és una disciplina que pretén conèixer i predir la personalitat dels individus i els esdeveniments importants de la seva vida. Per fer-ho, es basa en la posició dels astres i en el seu moviment, a partir del moment del naixement d’una persona.En l'antiguitat i durant l'edat mitjana, l'astronomia i l'astrologia es van desenvolupar conjuntament. A partir de l'acceptació del model heliocèntric vancomençar a separar-se. L'astrologia ha quedat desconnectada de la ciència moderna.
ASTRONOMIA• Ciència que estudia els astres i l’estructura de l’univers.
• L’astronomia moderna va nèixer en el segle XVI.
• 1543 Copèrnic. Teoria heliocèntrica.
• 1609-1619 Kepler establí les lleis de moviment dels planetes. Galileu usà un telescopi i recolzà a Copèrnic.
• Finals s.XVII Newton. Principi de la gravitació universal.
• S. XVIII es va descobrir que el sistema solar forma part d’una galàxia.
• S. XX s’ha confirmat que l’Univers està ple de galàxies i el fenomen de l’expansió de l’Univers (Hubble)
Ciència i pseudociència
No sempre és fàcil la demarcació entre la ciència i el que no ho és.
Pseudocientífic: allò que es presenta com a científic sense ser-ho, sense basar-se en proves objectives, i ho fa en general per guanyar la confiança de qui ho reb.
L'astrologia és una pseudociència.
2. CONCEPCIONS DE L'UNIVERS
Fins fa només 400 anys es pensava que la Terra era el centre de l'Univers.
Només en el segle XX s'ha descobert la vertadera magnitud de l'Univers.
Des de l'antiguitat els éssers humans han intentat explicar com és l'Univers.Amb els telescopis es van poder descobrir planetes com Urà i Neptú, i objectes transneptunians com els cometes i els planetes nans Eris, PlutóEn l'actualitat s'ha pogut veure la Terra des de l'espai, s'ha arribat a la Lluna i s'han enviat sondes espacials a diversos planetes.
Amb tota la informació que tenim en l'actualitat, totes aquestes creences antigues ens semblen molt simples.
TEORIESGEOCÈNTRICA
La Terra és el centre de l'univers i el Sol, les estrelles, la Lluna i els planetes giren al voltant seu en trajectòries circulars. Es va mantenir fins al segle XVI.
HELIOCÈNTRICA
El Sol està immòbil en el centre de l'univers i la Terra gira sobre sí mateixa i la Lluna al seu voltant. La Terra i els altres planetes giren al voltant del Sol.
MODEL ACTUAL
El Sol és una petita estrella que es troba en una de les moltes galàxies que hi ha a l'univers i no s'ha definit un lloc que pugui ser considerat el centre de l'univers.
3. DE QUÈ ESTÀ FET L'UNIVERS
L'Univers és un buit immens en el qual hi ha milions de cossos.
3.1. L'univers observable
Constitueix tan sols una petita part, potser un 10%, de la matèria total de l'Univers.Des del punt de vista químic, entre un 70% i un 75% és hidrogen, un 20% aproximadament és heli i la resta el componen els altres elements del sistema periòdic (O, C, Fe, etc.)
Otros (O,C,Fe,etc.)
20%75%
5%
HidrógenoHelio
3.2 La matèria fosca
Els científics en van postular l'existència quan van mesurar la massa total d'estrelles, pols i gasos d'una galàxia i van comprovar que no era suficient per poder explicar les forces gravitatòries que es donen a la galàxia i ni entre galàxies, així com com per explicar-ne el moviment.
El 90% de la matèria total de l'Univers és matèria amb una composició i unes propietats que desconeixem ja que no emet ni reflecteix cap tipus de radiació. No es pot detectar amb els mitjans tècnics actuals.
COM SABEM DE QUINS ELEMENTS ESTÀ FET UN ESTEL?
L'espectre electromagnètic
Aument d'energia
La llum és la radiació de l'espectre electromagnètic que podem captar amb els nostres ulls.
Però hi ha moltes radiacions que els nostres ulls no veuen
4. COM ESTÀ ORGANITZAT L'UNIVERS?
En l'univers mesuram les distàncies en anys-llum: distància que recorre la llum en un any, viatjant a 300.000 km/s.
•Les primeres galàxies es van començar a formar 1000 milions d'anys després del Big Bang. •Les galàxies estan constituïdes per matèria visible (estrelles, núvols de gas i pols) i matèria fosca.•Hi ha més de 100 000 milions de galàxies a l'univers observable. Cadascuna té milions d'estrelles.•Actualment s’estima que la Via Làctia té uns cent mil anys llum de diàmetre i conté centenars de milions d’estrelles que giren lentament i fan una volta cada 250 milions d’anys.•El Sol és només una estrella vulgar, situada en un dels braços de l’espiral. •Les galàxies estan separades entre si per un espai buit de milions d’anys llum.•Els tipus de galàxies més freqüents són: les galàxies el·líptiques, espirals i irregulars.
El nostre lloc en l'Univers
La Tierra El Sistema Solar
La Vía Láctea
Grupo Local
Com són les estrelles?
• Les estrelles són cossos esfèrics i lluminosos que se formen per la concentració de núvols de pols interestelar i de gas.
• Están constituïts per gasos, a temperatura molt elevada.
• Són de colors molt diferents; segons la seva temperatura són blaves, blanques, grogues, vermelles, etc.
• A l'univers hi ha estels d'edats molt diverses i en diferents estats d'evolució.
• El Sol és un estel mitjà situat amb els planetes en una zona intermèdia d'una gran galàxia espiral: Via Làctia.
• Les constel·lacions són estels amb formes i noms característics, però la majoria de constel·lacions no són grups reals: no totes les estrelles d'una mateixa constel·lació estan a la mateixa distància de la Terra.
OBSERVACIÓ DE GALÀXIES
Fins fa pocs anys, la investigació de l'univers es realitzava solament des de la superfície de la Terra, mitjançant telescopis, radiotelescopis i altres instruments similars. L'atmosfera terrestre filtra diferents tipus de radiacions. La instal·lació de telescopis en òrbites espacials permet estudiat la radiació visible i la no visible (infraroja, ultraviolada, X i gamma).
Amb telescopis des de l'espai
Hubble Space Telescope
5. L'UNIVERS EN MOVIMENT
L'Univers en moviment
• La llei de la gravitació diu que els cossos s'atrauen, tant més com més pròxims estiguin i més gran sigui la massa.
Ni un sol àtom d'una galàxia queda immòbil ni un sol segon.La força de la gravetat segons Newton
La gravetat és el que fa que els planetes entrin en òrbta al voltant de les estrelles i que les estrelles es juntin entre si per formar enormes galàxies giratòries.
L'Univers en moviment
• Les grans masses actuen sobre l'espai del voltant i el deformen.
• La curvatura de l'espai-temps és el que produeix la gravetat.
• El Sol deforma l'espai-temps i per això la Terra gira al seu voltant.
La força de la gravetat segons Einstein
Els forats negres
• Són concentracions de matèria d'altíssima densitat.
• El seu camp gravitatori és tan gran que ni tan sols la llum se'n pot escapar.
• Es detecten per la radiació (en general raigs X) que emet la matèria quan accelera, just abans de caure en el forat negre.
• Com més cossos hi caiguin, més gran serà la seva massa i incrementarà la seva força gravitacional.
• Punt de no retorn. Sagitari A*Forat negre centre de la Via LàctiaMassa de 3 milions de solsPunt de no retorn: 7,7 milions de quilòmetres.
6. DEL BIG BANG AL BIG RIP
Del big bang al big rip
Teoria del Big Bang
• Va ser proposada per l'astrònom belga Georges Lemaître el 1927 i desenvolupada pel físic nord-americà George Gamow el 1948.• Fa 13 700 milions d'anys, tota la matèria de l'univers estava concentrada en una zona extraordinàriament petita. • Quan es va produir l'explosió, va sortir impulsada en totes direccions.• La matèria es va concentrar en alguns llocs de l'espai (primers estels i galàxies).• Des de llavors, continua en evolució constant.
Com sabem que les galàxies s'allunyen?
Al començament del segle XX, quan els astrònoms van analitzar la llum que ens arribava de les galàxies, van veure que les línies de l'espectre que representaven els diferents elements químics semblaven desplaçades cap al vermell.
Hubble va indicar que estava provocat per l'efecte Doppler.
EFECTE DOPPLER
Si un objecte que emet ones (lluminoses o acústiques) està en moviment, aquestes ones es distorsionen.
Si suposam un observador que està fixe en relació a l'objecte emissor d'ones que es mou:• Si l'objecte s'atraca a l'observador les ones es comprimeixen
(longitud d'ona més curta): el so es farà més agut o les ones lluminoses es desplaçaran cap al blau.
• Si l'objecte s'allunya de l'observador les ones s'allarguen (longitud d'ona més llarga): el so es farà més greu o les ones lluminoses es desplaçaran cap al vermell.
EFECTE DOPPLER
Quan un objecte en moviment emet ones, aquestes són distorsionades i si l’emissor s’apropa les ones es comprimeixen i si s’allunya les ones s’estiren.
Les galàxies s’allunyen unes de les altres, però les que ho fan més ràpidament tenen les línies del seu espectre més desplaçades cap el roig (longitud d'ona més llarga).
Conclusió
Si les galàxies s’estan allunyant unes de les altres, es pot pensar que en el passat van estar més a prop, i que en el principi tota la matèria estava concentrada en un zona molt petita.
La confirmació del Big Bang
Estudiant les implicacions de la teoria del Big Bang, es va deduir que si aquesta explosió gegantina hagués tingut lloc realment, encara ens n'hauria d'arribar radiació.
En 1964 va ser confirmada la teoria del Big Bang la descobrir la radiació còsmica de fons.
Arno Penzias i Robert Wilson van comprovar que arribava fins ella una radiació molt dèbil des de tots els punts de l'espai.
Aquesta radiació és l'eco del Big bang.
El big bang i la història de l'univers
L'Univers actual no s'assembla en res al que va sorgir en els primers instants del Big Bang.
1.Inflació2.Formació de la matèria3.Els primers àtoms4.L'incendi de l'univers5.Formació de les estrelles i galàxies6.L'energia fosca
QUIN POT SER EL FUTUR DE L'UNIVERS?QUIN POT SER EL FUTUR DE L'UNIVERS?
• Mentres que la matèria fosca tendeix a unir la matèria per força gravitatòria, l'energia fosca tendeix a separar la matèria.
• Si és la matèria fosca la predominant, passats els efectes del Big bang, la matèria tendiria a unir-se una altra vegada produint-se un nou ou còsmic. Big Crunch. UNIVERS PULSANT
• Si és l'energia fosca la que predomina, l'expansió de l'Univers es produiria indefinidament, l'energia fosca faria que les galàxies s'allunyessin unes de les altres de manera accelerada, amb el temps acabaria separant els objectes units per gravetat, els planetes serien separats dels seus estels i, fins i tot, els àtoms serien destruïts. Big Rip.
7. L'ORIGEN DELS ELEMENTS
Evolució d’una estrellaComença a fer-se vella quan l'hidrogen desapareix del seu
centre, i evoluciona segons la massa:
- Més petita que el Sol, evolucionarà a nana blanca (s’anirà refredant i contraent fins apagar-se)
- Massa com la del Sol, quan l’hidrogen s’esgoti, l’estrella s’inflarà convertint-se en gegant vermella, es contraurà i es convertirà en nana blanca
- Deu vegades major: es forma una gegant vermella, explota en supernova, es contreu i forma una estrella de neutrons, quan gira s’anomena púlsar.
- Trenta vegades major, evoluciona a supernova, la massa es concentra i es forma un forat negre.
L'energia dels estels procedeix de reaccions termonuclears de fusió que tenen lloc al nucli.Les estrelles són fàbriques d'elements químics. A partir de l'hidrogen han sorgit tota la resta d'elements químics.En les reaccions de fusió, dos àtoms lleugers es fusionen per produir un àtom major, alliberant-se molta energia. Començament de la vida d'un estel: nuclis d'hidrogen formen heli. Els nuclis d'heli es situen al centre de l'estel, on mitjançant reaccions nuclears es forma carboni. S'originen successivament i pel mateix procés nitrogen, oxigen, silici, fluor, neó, sodi, etc. Quan l'estel mor, el material que s'hi ha produït passa a formar part del gas interestel·lar i, més tard, de nous estels, planetes, etc.
Elements químics i evolució estelar
hidrógeno
helio
carbono
Som pols d'estrelles
Cada un dels elements químics que ens envolten es va generà durant la vida o la mort d'una estrella.
L'heli, carboni i tots els elements més lleugers que el ferro s'han originat per nucleosíntesi estelar.
Els elements més pesats que el ferro es produeixen per l'explosió d'una supernova.
7. L'ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
1
2
3
4
5
NebulosaSupernova
Explota una supernova
La explosión de la supernovagenera una onda de choque
La onda de choque se acercaa la nebulosa
La onda de choque comprimela nebulosa, que colapsa
Los núcleos de hidrógenose fusionan, fabricandohelio y liberando energía
Com es van formar el sol i els planetes?
C
1
2
3
4
5
La nebulosa se comprime, colapsa y se transforma en un disco
El disco está más caliente en el centro. Los elementos más ligeros emigran hacia la parte exterior, más fría.
En cada zona del disco comienza a «crecer» un planeta, atrayendo la materia cercana
En las zonas internas del disco se forman cuerpos pequeños que chocan entre sí, dando origen a planetas como la primitiva Tierra
Con el material «sobrante» de la construcción de los planetas se formaron los 166 satélites conocidos (2008)
Com es van formar el Sol i els planetes?
Com es va formar la Lluna?
La Lluna es va formar per la col·lisió d’un planeta menor contra la Terra.
Ho avalen els coneixements de la composició de les roques lunars i terrestres: els components que les formen són els mateixos en diferents percentatges. Es dedueix que la Lluna prové dels materials de l’exterior terrestre.
EL SISTEMA SOLAR
MERCURI:
Planeta més petit del Sistema Solar i més proper al Sol. No té atmosfera ni satèl·lits. Grans diferències de temperatura entre el dia i la nit
ROTACIÓ: 58,7 dies
TRANSLACIÓ: 88 dies.
VENUS
Gira damunt ell mateix en sentit contrari, atmosfera molt densa, temperatura elevada a causa de l'efecte hivernacle. No té satèl·lits.
ROTACIÓ: 243 dies
TRANSLACIÓ: 224,6 dies
TERRA
Temperatura mitjana de 15ºC, atmosfera densa de nitrogen i oxigen. Té un satèl·lit i aigua en estat líquid.
ROTACIÓ: 1 dia
TRANSLACIÓ: 365,25 dies
SATURNSistema d'anells vistós formats per pols i fragments de roques. Segon planeta més gran
ROTACIÓ: 10h 40min
TRANSLACIÓ: 29,46 anys
JÚPITERPlaneta més gran del Sistema Solar. Té més de 60 satèl·lits.
ROTACIÓ: 9h 55min
TRANSLACIÓ: 11,86 anys
MART
Té grans volcans inactius i dos satèl·lits (Fobos i Deimos).
ROTACIÓ: 24h 37min
TRANSLACIÓ: 1,88 anys
NEPTÚ
Planeta més allunyat del Sol.
ROTACIÓ: 16h 7min
TRANSLACIÓ: 165 anys
URÀ
Gira sobre ell mateix completament tombat i presenta un sistema d'anells. La seva temperatura mitjana està per sota -220ºC.
ROTACIÓ: 17h 14min
TRANSLACIÓ: 84,1 anys
8. EXOPLANETES
ExoplanetasEn 1995 dos astrònoms de l'Observatori de Ginebra van descobrir el primer planeta en òrbita al voltant d'una estrella diferent del Sol.En el 2007 ja se'n coneixien 271, la majoria més grans que la Terra. Hi ha molts molt pròxims a una estrella el que fa pensar en la possibilitat de que estiguin a punt de caure sobre ella, en el seu apropament des d'òrbites llunyanes.
• Les estrelles són astres que emeten llum pròpia. En canvi, els planetes no emeten llum pròpia, i per observar-los hauríem de recollir la llum que reflecteixen procedent de l'estrella. Però la brillantor de l'estrella fa que sigui molt difícil observar la llum emesa per un planeta que està girant al seu voltant.
• Els primers intents de cerca d'exoplanetes que han donat resultats s'han basat en observacions indirectes.
• Els mètodes que han produït els primers resultats es basen en les pertorbacions gravitatòries causades per els planetes sobre les estrelles i en el trànsit del planeta per davant de la llum de l'estrella.
TRÀNSITS PLANETARIS
Es basa en una observació de la disminució de la lluentor de l'estrella quan un cos més obscur (per exemple, un planeta) es situa entre l'estrella i la Terra.
Si el planeta s'interposa entre l'estrella i la Terra, disminueix la superfície d'estrella que podem veure i, com el planeta no emet llum, disminueix la lluentor de l'estrella.
Si les observacions corresponents a una variació en la lluentor de l'estrella es deuen al trànsit d'un planeta per davant d'ella, la disminució de lluentor ha de ser periòdica i ha de coincidir amb el període de translació del planeta.
El temps que dura la disminució de la lluentor de l'estrella i la intensitat de dita variació depenen de diversos factors:• La mida del planeta. Un planeta major «lleva» més llum que un petit.• La velocitat del planeta. A major velocitat orbital del planeta, menys temps durarà la disminució observada en la lluentor de l'estrella. En general, un planeta tarda vàries hores en realitzar el trànsit complet.
Condicions per a la vida en els planetes
Les circunstàncies que afavoreixen el desenvolupament i la permanència d'una vida complexa en un planeta són entre d'altres:
– La distància adequada del planeta a la estrella.– Una gravetat suficient en el planeta com per retenir atmosfera.– Un nucli metàl·lic fos, amb camp magnètic que protegeix de radiacions X i
gamma.– La presència d'un satèl·lite gran que evita que variï la inclinació de l'eix de
rotació (canvis en el clima)– El temps de vida de l'estrella, per a que la vida evolucioni.– L'existència de planetes gegants propers que desvien asteroides.– La situació dins de la Vía Làctia, lluny d'explosions de supernoves.
Qui sap si existeixen formes de vida capaces d'habitar planetes amb condicions molt diferents de les del nostre planeta.
