Tema 1. L'Univers

TEMA 1: LUNIVERS Cincies per al mn contemporani

INTRODUCCI

En aquesta unitat respondrem a

preguntes tals: Com sabem que

lunivers sexpandeix. Com en

podem conixer ledat. Don va

sorgir tot...

1 BATXILLERAT

2014-2015

TEMA 1: LUNIVERS CINCIES PER AL MN CONTEMPORANI

Pgina1

NDEX

1. LUNIVERS .................................................................................................................................. 2

1.1. Dimensions de lunivers ................................................................................................ 2

1.2. Composici de lunivers ..................................................................................................... 2

1.3. Com sha format lunivers? ................................................................................................ 2

2. EL SISTEMA SOLAR ................................................................................................................ 3

2.1. El Sol .............................................................................................................................. 3

2.1.1. Lorigen del Sol ........................................................................................................... 4

2.2. Els planetes .................................................................................................................... 4

2.3. Asteroides i meteorits ........................................................................................................ 6

3. ELS EXOPLANETES ..................................................................................................................... 6

3.1. Condicions per a la vida als planetes ................................................................................. 6

4. LA TERRA EN EL SISTEMA SOLAR ............................................................................................... 7

4.1. Com es mou la Terra dintre del sistema solar? .................................................................. 7

4.2. La Terra i la Lluna................................................................................................................ 8

4.2.1. Els eclipsis .................................................................................................................... 9

EXERCICIS TEMA 1 ....................................................................................................................... 15


Pgina2

1. LUNIVERS

Lunivers s el conjunt de tots els cossos celestes i lespai que

els cont. Existeixen regions de lespai on hi ha major

concentraci de matria, anomenades galxies i on hi ha

menys concentraci de matria anomenat espai intergalctic.

Les galxies sn agrupacions de gas, pols i milions destels

que, vistes amb el telescopi, presenten un aspecte brillant i

nebuls. La nostra galxia s la Via Lctia, que cont el sistema

solar i, per tant, la Terra.

La cosmologia s la cincia que estudia lunivers.

1.1. Dimensions de lunivers

Com a unitat de mesura sutilitza lany llum, que correspon a lespai recorregut per la llum en un

any. Sabent que la velocitat de la llum s de 300.000 km/s. Aix doncs, en un any es recorre els

segents quilmetres:

300.000 km x 60 s x 60 min x 24 h x 365.25 dies = 9,471012

1.2. Composici de lunivers

Es considera que lunivers est constitut per un 74% denergia fosca, un 22 % de matria fosca

i un 4% dtoms que composen la matria observable

Lenergia fosca: energia contraria a lenergia gravitacional. Provoca repulsi entre

partcules. Fet que descriu que lunivers estigui en expansi.

Matria fosca: s una matria que no emet radiacions i, per tant, no podem detectar.

Sabem que existeix per que el gas i la pols de lUnivers estan exposats a atraccions

gravitacionals molt ms grans que les que causa la matria que podem detectar. Es creu

que existeix la relaci segent: observem un 10% de la matria per un 90% de matria

fosca.

Els toms que constitueixen la matria observable sn, bsicament, H (75%), 20 % He i

5% resta delements.

1.3. Com sha format lunivers?

Actualment, la teoria ms acceptada per explicar lorigen de lunivers s la del Big Bang. Segons

aquesta hiptesi, hi va haver un temps en qu lunivers era infinitament petit i infinitament dens.

Era una enorme concentraci de matria i energia extraordinriament comprimida, que va

esclatar violentament.


Pgina3

Com a conseqncia daquesta explosi, la

matria es va comenar a expandir en totes les

direccions de lespai i es va convertir en un

univers en expansi.

A partir de la primera gran nebulosa ( i a causa

de les forces gravitacionals) la matria es va anar

concentrant en nebuloses ms petites que van

donar lloc a les primeres galxies. Dins de les

galxies, i tamb a causa de les forces de

gravitaci, shi van formar els primers estels.

I el futur? Lenergia fosca podria separar les galxies les unes de les altres a distncies que les

farien prcticament invisibles; i en la versi extrema, podria desmembrar les galxies, els estels

i els toms. Seria el big rip.

2. EL SISTEMA SOLAR

El sistema solar est constitut pel Sol i per tota la famlia de planetes, planetes nans, asteroides,

satllits, cometes i altres cossos que giren al seu voltant.

2.1. El Sol

El Sol t una massa de 740 vegades ms gran que la de tots els planetes junts. Grcies a aquest

fet, exerceix una gran fora datracci sobre els altres membres (planetes, asteroides... ) , de

manera que els mant descrivint rbites ellptiques al seu voltant.


Pgina4

2.1.1. Lorigen del Sol

Es creu que lorigen del Sol rau en el fet que en la Via Lctia hi havia una Supernova prop duna

nebulosa. Aquesta supernova va explotar generant una ona expansiva. Aquesta ona es va anar

aproximant cada cop ms a la nebulosa fins que va comenar a comprimir-la. Les partcules al

estar ms properes les unes de les altres sanaren produint xocs cada cop ms freqents i per

tant, generant ms energia i escalfor. A partir duna temperatura duns 10 milions de graus,

els nuclis dhidrogen es mouen a una velocitat enorme i es poden fusionar: fabriquen heli i

alliberen energia. Ja ha nascut el nostre Sol.

2.2. Els planetes

Es van formar al mateix temps i a partir de la mateixa nebulosa de gasos i pols que envoltava el

Sol, i al mateix temps que el Sol.

Els dividim amb dos grans grups: els planetes interiors i els exteriors. Daix depenen les seves

caracterstiques.


Pgina5

MercuVenus

Terra Mart Jpiter Saturn


Pgina6

2.3. Asteroides i meteorits

Els asteroides sn blocs irregulars, no esfrics, de material rocs, que no superen els 100 km

de longitud. Molts asteroides presenten rbites concntriques que interfereixen en lrbita

terrestre. Quan aix passa, entren a gran velocitat dins latmosfera i, a causa de la fricci,

augmenten de temperatura; llavors brillen intensament, es volatilitzen i es converteixen en

estels fugaos. Aquest fet es pot observar durant les nits destiu en qu sanuncien les

anomenades pluges destels.

Si els estels no es volatilitzen del tot, en poden arribar a caure de fragments slids a terra: sn

els anomenats meteorits.

La majoria dasteroides es troben situats en el cintur dasteroides. Es creu que aquest

cintur procedeix de la des integraci dun planeta que tenia la seva rbita entre Mart i Jpiter.

Els cometes sn cossos celestes que descriuen rbites ellptiques excntriques. Tenen un nucli

material slid format, probablement, de gel.

En acostar-se al Sol, el nucli de gel es vaporitza i constitueix una cua de gasos que els dna la

forma de cabellera tan caracterstica.

3. ELS EXOPLANETES

Els exoplanetes sn planetes que no giren en lrbita del Sol. Abans del 2007 noms shavia

detectat planetes gegants. A partir daleshores es van trobar superterres, cossos amb masses

una mica ms grans que la del nostre planeta.

3.1. Condicions per a la vida als planetes

Laparici dels exoplanetes ha reobert el debat al voltant de la possible existncia de vida ms

enll del sistema solar. Les principals caracterstiques que hauria de tenir dit planeta serien

La distncia del planeta a lestel: als planetes molt propers o molt llunyans la

temperatura que shi dna no permet lexistncia daigua en estat lquid.


Pgina7

Una gravetat suficient al planeta. Si s petit com Mart, no hi ha prou gravetat per retenir

latmosfera.

Un nucli metllic fos. Quan gira, el nucli genera un camp magntic que protegeix el

planeta de les radiacions X i gamma de lestel.

Presncia dun satllit gran com la Lluna: La inclinaci de leix de rotaci de la Terra,

sense lammarratge gravitacional de la Lluna, hauria variat considerablement al llarg del

temps, fet que hauria provocat grans canvis en el clima.

El temps de vida de lestel: La vida requereix milers de milions danys per desenvolupar-

se, tan sols els estels de tipus solar (mitjans) presenten una activitat estable durant prou

temps perqu la vida evolucioni.

Existncia de planetes gegants propers: grcies a la intensa atracci gravitacional que

presenten, poden desviar asteroides i, aix, protegir altres planetes de possibles

impactes.

4. LA TERRA EN EL SISTEMA SOLAR

4.1. Com es mou la Terra dintre del sistema solar?

La Terra, igual que els altres planetes, descriu una rbita al voltant del Sol en un moviment de

translaci. El temps que necessita per descriure una rbita completa s de 365 dies, s a dir, un

any.

Al mateix temps, gira al voltant del seu eix en un moviment anomenat moviment de rotaci. La

Terra triga 24 hores a fer una volta completa al voltant del seu eix, s a dir, un dia. Durant aquest

temps, cada punt de la Terra passa per davant del Sol en la fase de dia, en la qual rep la llum

solar, i en la fase de nit, en la qual no la rep.

Com que leix de la Terra est inclinat, no tots els punts del planeta reben la mateixa quantitat

de llum alhora; aix significa, a ms, que el clima canvia al llarg de lany segons el punt de lrbita

en qu es troba la Terra. Aquest fenomen dna lloc a les estacions o perodes de lany

caracteritzats per un clima determinat, que ve donat pel nombre dhores de llum solar que es

reben en cada latitud. Aix, a lhivern els dies sn curts i freds, i a lestiu sn llargs i clids. La

primavera i la tardor sn els perodes intermedis entre aquests dos extrems.

Si observem la figura que representa les estacions de lany, podem comprendre per qu quan a

lhemisferi nord s estiu (ja que est inclinat cap al Sol, i per tant, hi ha ms hores de llum), a

lhemisferi sud s hivern (ja que est inclinat cap al sentit contrari i el nombre dhores de llum

s menor).


Pgina8

4.2. La Terra i la Lluna

La Lluna s el satllit de la Terra. s un cos rocalls que no t llum prpia. No obstant aix, brilla

intensament en el cel perqu reflecteix la llum que rep del Sol. La seva superfcie s plena de

crters, alguns dels quals shan format a causa dimpactes successius daltres cossos estellars al

llarg de la seva vida, i altres, per fenmens volcnics.

La baixa fora de la gravitaci de la Lluna fa que no hi pugui haver atmosfera i, per tant, que no

hi hagi fenmens meteorolgics (vent, pluges, nevades, etc.). De fet, s com una gran bola de

pedra exposada a les temperatures del dia i la nit.


Pgina9

La Lluna descriu una rbita completa al voltant de la Terra cada

28 dies i, al mateix temps, gira al voltant del seu eix en un temps

que dura tamb 28 dies. Aix fa que, des de la Terra, noms en

puguem veure una cara.

Encara que noms vegem la mateixa cara de la Lluna, no sempre

presenta el mateix aspecte. A partir de la fase en qu no es veu,

es va fent progressivament ms grossa com si ans creixent fins

que la veiem com un gran disc esfric. Aix s aix perqu noms

est illuminada la part de la Lluna encarada cap al Sol.

Aix, quan la Terra es troba entre el Sol i la Lluna, en veiem tota la

part illuminada: s la fase de lluna plena. En canvi, quan la Lluna

es troba entre el Sol i la Terra, no en podem veure la cara

illuminada: s la fase de lluna nova.

Les fases de la Lluna depenen, doncs, de lrea de llum reflectida

que s possible observar des de la Terra.

4.2.1. Els eclipsis

Durant un eclipsi de Sol, la Lluna se situa entre la Terra i el Sol, de manera que el Sol es veu

parcialment. En cas declipsi total, el Sol desapareix de la nostra ptica, no el podem veure, i ens

quedem sense llum durant un breu espai de temps.

En canvi, en un eclipsi de Lluna, la Terra se situa entre el Sol i la Lluna, de manera que la Lluna

pot quedar totalment o parcialment tapada per lombra del nostre planeta.


Pgina1

0


Pgina1

1


Pgina1

2


Pgina1

3


Pgina1

4


Pgina1

5

EXERCICIS TEMA 1

1.- Completa la taula segent:

2.- Observa les figures segents:

a) La figura a representa la posici de la Terra respecte del Sol des del 23 de setembre, i la

figura b, la posici de la Terra des del 21 de mar; quines estacions corresponen a

lhemisferi nord i a lhemisferi sud en cadascuna de les figures? Explica per qu.

b) En totes dues figures els dies i les nits tenen la mateixa durada, per qu?

c) A qu es deuen les diferncies de temperatura entre les estacions?

3. Respon a les qestions segents:

a) Segur que has sentit a dir que el Sol surt per lest i es pon per loest; segons aix, pensa

i raona quin s el sentit del gir de la Terra de lest a loest o de loest a lest. Per

respondre-ho, fes un dibuix de la Terra i situa-hi el Sol a lest.

b) Creus que sn adequades les expressions el Sol surt i el Sol es pon? Com ho

podrem dir duna manera ms cientfica.


Pgina1

6

4.- Assenyala-hi les diferents fases de la Lluna: lluna nova , quart creixent, lluna plena,quart

minvant .

5.- Per qu des de la Terra sempre veiem la mateixa cara de la Lluna.

6.- Cerca informaci sobre el big rip.

7.- Explica de manera senzilla:

Qu vol dir que lUnivers sexpandeix?

Com sabem que lUnivers sexpandeix?

Quina relaci hi ha entre el descobriment de lexpansi de lUnivers i el model del big

bang?

8.- Hem detectat un exoplaneta dins de la zona dhabitabilitat dun estel que s a 2.000 anys

llum i decidim enviar-hi un missatge xifrat:

>

Si suposem que hi ha ssers vius prou intelligents per desxifrar-lo i que ens responen el

missatge:

a) Quan arribaria a la Terra?

b) Series aqu per desxifrar-lo?

Una ona electromagntica viatge a 300.000 km/s.


Pgina1

7

9.- Realitza una cerca dinformaci sobre la teoria de lUnivers dels segents

pensadors/cientfics. Descriure els seus punts principals i especificar en que diferien dels seus

predecessors.

i. Tales de Milet (635-545 aC)

ii. Pitgores (569-475 aC)

iii. Eudoxo de Cnido (408-355 aC)

iv. Aristtil (384-322 aC)

v. Aristarc de Samos (310-230 aC)

vi. Claudi Ptolomeu (85-165 dC)

vii. Nicolau Coprnic (1473-1543)

viii. Tycho Brahe (1546-1601)

Sintrodueix un canvi de paradigma de cincia medieval i cincia moderna. Definir els

punts claus.

ix. Johannes Kepler (1571-1630)

x. Galileo Galilei (1564-1642)

xi. Isaac Newton (1642-1727)

xii. Pierre Simon Laplace (1749-1827)

xiii. Albert Einstein (1879-1955)

Tema 1. L'Univers

Documents

Transcript of Tema 1. L'Univers