Transcript Presentación astronomía

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El universo y el movimiento de los astros
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Los astros en el firmamento
Física y Química
4º ESO
 La posición de los astros se describe como si estuvieran situados en la superficie de
una esfera imaginaria, denominada esfera celeste, en cuyo centro estaría situada la
Tierra
 El firmamento es la bóveda celeste sobre la que aparentemente están situados los
astros
 La observación de las estrellas, el Sol y la Luna originó la primera ciencia exacta: la
astronomía
 Una constelación es una agrupación de estrellas que representan una figura
determinada y que vista desde la Tierra, mantiene su posición constante a lo largo
de miles de años
Coordenadas celestes
 Se utilizan para localizar un punto sobre la esfera celeste. Son la declinación y la
ascensión recta
 El eje de rotación de la Tierra corta a la esfera celeste en dos puntos llamados polos
celestes, y el ecuador celeste es la circunferencia correspondiente al círculo máximo
de la esfera perpendicular al eje
 Eclíptica es la trayectoria aparente que sigue el Sol a lo largo del año sobre la esfera
celeste. Los puntos de corte entre la eclíptica y el ecuador celeste se denominan
equinoccio de primavera y equinoccio de otoño
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El universo y el movimiento de los astros
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Física y Química
4º ESO
Constelaciones de estrellas
0
25
50
75
100
125
150
175
200 Años luz
Constelación de la Osa Mayor vista desde la Tierra
 Las estrellas aparecen en el firmamento
agrupadas en constelaciones
 Estas agrupaciones son aparentes y se
representan en mapas celestes
Constelación de Leo
 Las observaciones astronómicas permiten fijar
el calendario y predecir los eclipses y las
posiciones de los cuerpos celestes
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El universo y el movimiento de los astros
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El problema de la posición de la Tierra en el universo
Física y Química
4º ESO
 Para un observador en la Tierra, todos los astros de la bóveda celeste dan un giro
completo cada día alrededor del eje celeste que pasa por los polos
 Las estrellas mantienen posiciones fijas en la bóveda y completan una vuelta cada 24
horas. Su trayectoria aparente es una circunferencia
 Los astrónomos observaron que los
planetas
no
mantienen
sus
posiciones fijas respecto de las
estrellas, sino que se mueven entre
ellas. Es el llamado fenómeno de la
retrogradación de los planetas
 En determinadas posiciones de su
trayectoria, el planeta cambia el
sentido de su movimiento y describe
un bucle antes de continuar el
movimiento en el sentido inicial
Fotografía fija del firmamento durante varias
horas. Las estrellas describen circunferencias
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La concepción aristotélica
Física y Química
4º ESO
 Distingue dos regiones en el universo:
la inferior, terrestre o sublunar y la
superior o celeste
 En la región terrestre, la Tierra, ocupa
el centro del universo
- Todos los cuerpos terrestres están
constituidos por la combinación
de 4 elementos: tierra, agua, aire
y fuego
 La región celeste, rodea a la terrestre,
y está compuesta por esferas
concéntricas
transparentes
que
giran en torno al centro del universo
- En cada esfera está situado un
cuerpo celeste, la Luna, Venus,
etc, y en la última esfera están
todas las estrellas en posiciones
fijas
La concepción del universo de Aristóteles
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El universo y el movimiento de los astros
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Física y Química
4º ESO
El sistema geocéntrico de Ptolomeo
 En el siglo II C Ptolomeo sitúa a la Tierra en el centro del universo, y describe los
movimientos de los astros con un sistema de referencia fijo en ella
 El Sol describe una órbita circular en torno a la Tierra con un período de un día, y las
estrellas son puntos brillantes en una esfera hueca que gira en torno a a la Tierra
cada día
 El movimiento planetario se describe
mediante la composición de dos
movimientos: uno de ellos es una
órbita circular llamada epiciclo,
alrededor de un punto C, y el otro
que describe a su vez otra órbita
circular cuyo centro es la Tierra
 El Sol sale, se mueve por el cielo y se
pone cada día; la Tierra ocupa una
posición central. Permite explicar la
trayectoria de las estrellas y
predecir sus posiciones
 También explica la retrogradación de
un planeta
Planeta
C
Tierra
Sol
El sistema geocéntrico
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El sistema heliocéntrico de Copérnico
4º ESO
 En el siglo XVI Nicolás Copérnico sitúa al Sol en el centro del universo, y la Tierra y
los planetas describen órbitas circulares en un mismo plano en torno a él
 La Tierra tiene un movimiento de rotación sobre su propio eje que dura un día
 La trayectoria de un planeta se explica tomando como sistema de referencia la Tierra;
la retrogradación es un efecto visual debido a la posición del observador
Saturno
Mercurio
Venus
Tierra
Sol
Marte
Júpiter
El sistema heliocéntrico de Copérnico
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El universo y el movimiento de los astros
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Las leyes de Kepler
Física y Química
4º ESO
 Primera ley de Kepler: Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol,
que está situado en uno de los focos de la elipse
Las elipses descritas por los planetas son casi circulares, y se podría suponer que
son circunferencias con centro en el Sol
 Segunda ley de Kepler: El vector de posición de un planeta con respecto al Sol,
barre áreas iguales en tiempos iguales
Planeta
Afelio
Perihelio
Sol
Sol
Primera ley de Kepler
Segunda ley de Kepler
 Tercera ley de Kepler: El cuadrado del periodo de revolución de cualquier planeta es
proporcional al cubo de la distancia del planeta al Sol: T2 = k. r3 donde k es una
constante de proporcionalidad igual para todos los planetas
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Física y Química
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La teoría de la gravitación universal
Dos cuerpos de masas m1 y m2, y
separados una distancia r, interaccionan
de manera que se atraen mutuamente
con fuerzas proporcionales al producto
de
sus
masas
e
inversamente
proporcionales al cuadrado de la
distancia que les separa

m1

F2,1
F1,2
m2
r
La interacción gravitatoria tiene las siguientes características:
 El valor de las fuerzas que aparecen es: F12  F21  G
m1 m2
r2
 La dirección en la que actúan es la de la recta que une los centros de ambas masas
 Su sentido es siempre de atracción: la fuerza que actúa sobre un cuerpo está
dirigida hacia el otro cuerpo
 La constante de proporcionalidad, G, se denomina constante de gravitación
universal y en el Sistema Internacional de Unidades tiene el valor:
G=
6,67·10-11
N m2
kg2
Las fuerzas gravitatorias son de pequeña intensidad excepto cuando la
masa de uno o de los dos cuerpos que interaccionan es grande
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Física y Química
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El peso de los cuerpos
 Un cuerpo cualquiera de masa m, situado sobre la superficie terrestre, se ve
sometido a una fuerza gravitatoria en la dirección del radio terrestre y hacia el
centro de la Tierra de valor:
F G
F  6,67  10
11
MT m
R2T
5,98 · 1024 . m
63700002
Como 6,67  10
11

F = m . 9,8
5,98 ·1024
 9,8 N / kg
63700002
 La fuerza que la Tierra ejerce sobre los cuerpos situados cerca de su superficie se
denomina peso del cuerpo y se calcula multiplicando su masa expresada en kg por
9,8 N/kg. Este valor se escribe con la letra g
Peso = m g
 Este valor de g se conoce con el nombre de aceleración de la gravedad terrestre, ya
que todos los cuerpos que caen libremente, lo hacen con la misma aceleración, 9,8
m/s2 y “hacia abajo”, en la dirección del radio de la Tierra y hacia su centro
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El sistema solar y sus componentes
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 El sistema solar lo forman una sola estrella, el Sol, y una serie de cuerpos que giran
alrededor de él, principalmente planetas, satélites, asteroides y cometas. Todos ellos
brillan por la luz reflejada procedente del Sol y difieren enormemente entre sí por su
tamaño, distancia al Sol y otras características
 Los planetas son los cuerpos de mayor tamaño que orbitan en torno a Sol y
alrededor de algunos de ellos orbitan a su vez los satélites
 Los asteroides son cuerpos de tamaño inferior a 1 000 kilómetros de diámetro que
describen órbitas alrededor del Sol. La mayoría se encuentran entre las órbitas de
Marte y Júpiter, en el llamado cinturón de asteroides. A veces colisionan entre sí,
cambiando su órbita. Los que caen sobre la Tierra se denominan meteoritos
 Los cometas son pequeños cuerpos (de pocos kilómetros de diámetro) que
describen órbitas muy excéntricas alrededor del Sol y que sólo son visibles cuando
están próximos a él
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Los planetas: distancias al Sol y sus períodos orbitales
Radio
(km)
Masa
(x1024 kg)
Distancia
Sol
(x106 km)
Excentricidad
Período
revolución
(años)
Periodo
rotación
Nº satélites
Mercurio
2420,6
0,35
58
0,21
0,24
58,6 días
0
Venus
6051,5
4,90
108
0,007
0,62
243 días
0
Tierra
6370
5,98
150
0,017
1
1 día
1
Marte
3376,1
0,66
228
0,09
1,88
1 día 37 min
2
Júpiter
71344
1901,6
780
0,05
11,86
9 h 50 min
16
Saturno
59878
568,1
1427
0,05
29,46
10 h 16 min
17
Urano
25352,6
87,3
2870
0,05
84,01
15 h 34 min
15
Neptuno
24269,7
102,9
4500
0,01
164,79
18 h 26 min
8
Plutón
1528,8
0,02
5900
0,25
246,68
6,4 días
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El universo y el movimiento de los astros
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12 Movimientos de la Tierra y la Luna
 La Tierra tiene dos movimientos principales, uno de traslación alrededor del Sol en el
que invierte 365 días y otro de rotación alrededor de su eje cada 24 horas
 La Luna también tiene dos movimientos principales, uno de traslación alrededor de
la Tierra y otro de rotación sobre su propio eje, siendo ambos periodos iguales y de
27,3 días. Por este motivo desde la Tierra, siempre se ve la misma cara de la Luna
Polar
Polar
Polar
23º
23º
Sol
Tierra
Una peonza que gira
Variación de la
posición del eje de
rotación de la Tierra
Tierra
Eje de rotación de la Tierra y
plano de la eclíptica
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13 Fenómenos asociados a los movimientos de la Tierra y la Luna
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 El movimiento de rotación de la Tierra es la causa de la duración del día y de la
sucesión de los días y las noches
 También es la causa de que un observador fijo en la Tierra vea girar cada día la
bóveda celeste y todos los astros. El movimiento aparente de los astros es una
consecuencia de la rotación terrestre
 El movimiento de traslación terrestre ha llevado a considerar el año como unidad
natural para medir el tiempo
 Los principales fenómenos asociados a los movimientos de la Tierra y de la Luna son:
- Las estaciones
- Las fases de la Luna
- Los eclipses se Sol y de Luna
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Las estaciones
 La inclinación del eje de rotación terrestre respecto del plano de la eclíptica produce
el fenómeno de las estaciones y la diferente duración de los días y las noches
 Según la posición de la Tierra en su órbita, los rayos del Sol inciden sobre la
superficie terrestre con distinta inclinación. En verano inciden casi
perpendicularmente, y en invierno de modo muy oblicuo
 Cuando en el hemisferio norte es verano, en el sur es invierno, y viceversa
 El tiempo de exposición al sol (día), es mayor en verano que en invierno
Otoño
Invierno
Verano
Primavera
Las estaciones en el hemisferio norte y la diferente
duración de los días y las noches
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Las fases de la Luna
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 Debido al movimiento de translación de la Luna, la cara lunar visible desde la Tierra
puede estar total o parcialmente iluminada por el Sol
 Debido al movimiento de translación de la Luna, la cara lunar visible desde la Tierra
puede estar totalmente iluminada por el Sol (dando lugar al la fase de luna llena),
totalmente oscurecida (luna nueva) o parcialmente iluminada (luna creciente y luna
menguante)
Cuarto menguante
Luna llena
Sol
Luna nueva
Cuarto creciente
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Los eclipses
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 Se producen por las distintas posiciones relativas del Sol, de la Tierra, y de la Luna en
determinadas ocasiones. Cada año hay entre 2 y 7 eclipses
 En el eclipse de Sol, la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra
Eclipse parcial
Eclipse total
 En el eclipse de Luna, la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna
Eclipse parcial
Eclipse total
Eclipse penumbral
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El universo. Métodos de estudio
 Los astros emiten radiaciones electromagnéticas, parte de ellas llegan a la Tierra.
Esta es la única forma de obtener información sobre ellos y por tanto, de estudiarlos
 La atmósfera absorbe parte de dicha radiación que llega a la Tierra; por eso es mejor
situar los detectores de ondas electromagnéticas fuera de la atmósfera: satélites
artificiales, lanzadoras espaciales y estaciones espaciales
 Para el estudio del sistema solar también se utilizan sondas espaciales. Marte se está
estudiando mediante vehículos robot que se mueven sobre su superficie y envían
información a la Tierra
El telescopio Hubble, en
órbita fuera de la
atmósfera
Vehículo sobre la superficie de
Marte
Radiotelescopio
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Componentes del universo
 Las galaxias son agrupaciones de miles de millones de estrellas y además de ellas
hay materia interestelar
Espiral
Elíptica
Esferoidal
Irregular
Diversos tipos de galaxias. La vía Láctea tiene forma espiral
Sol
30000 años luz
60000 años luz
Sol
Vistas lateral y superior de
la Vía Láctea
La galaxia de Andrómeda,
situada a dos millones de años
luz de la Tierra
La nebulosa de Orión
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Escalas y distancias en el universo
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4º ESO
 Para medir distancias en el universo, el kilómetro e incluso la unidad astronómica son
unidades muy pequeñas
 Un año luz es la distancia recorrida por la luz en un año; equivale aproximadamente a
9,5 billones de kilómetros
Mil millones de
años luz  1022 km
100 000 años luz
 1018 km
Diez millones de
años luz  1020 km
1000 años luz 
1016 km
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Origen y evolución del universo
Formación
de estrellas
en la galaxia
Vida en
la Tierra
Formación
de galaxias
Gran
explosión
Hace 15000
millones de años
Física y Química
Formación
de la Tierra
Hace 10000
millones de años
Hace 5000
millones de años
Evolución del universo
Aparición
del hombre
Hace 2000
millones de años
Época
actual
Futuro