El Universo

Universo y Sistema Solar

El Universo corresponde a todo el espacio que está conformado por los astros. Al Universo también se le llama Cosmos.

Los estudios han permitido diferenciar y aclarar una serie de términos que están relacionados con él.

• Si se observan los distintos cuerpos que brillan en el firmamento, se pueden diferenciar algunos cuerpos luminosos que titilan o parpadean; corresponden a las estrellas, las cuales tienen una intensidad luminosa variable y tienen luz propia, la que es emitida.

• En cambio, existen otros cuerpos luminosos llamados planetas; su brillo es permanente, constante, no titilan, no tienen luz propia, y reflejan la que reciben de las estrellas.

El Universo está ordenado en grandes conjuntos de manchas luminosas llamadas galaxias, las que están formadas por millones de estrellas. En el Universo, este conjunto de galaxias se desplaza y gira constantemente.

Para el estudio de las galaxias ha sido fundamental un instrumento llamado telescopio, que puede ser de distintas potencias, dependiendo del modelo.

Las galaxias

Las galaxias no son todas iguales; se diferencian, entre otras cosas, por su forma y tamaño.

Tamaño

En relación con el tamaño de las galaxias, se ha llegado a determinar que sus dimensiones son tan grandes, que son cifras prácticamente imposibles de imaginar.

Para medir el tamaño de las galaxias se utiliza una unidad llamada año luz, que es la distancia que recorre la luz en un año. Se sabe que la velocidad de la luz es de 300.000 kilómetros por segundo. Por lo tanto, un año luz equivale más o menos a 9,5 billones de kilómetros. Como se puede apreciar son dimensiones inimaginables.

Las dimensiones de muchas galaxias son de alrededor de centenares de miles de años luz.

Forma

Con respecto a las formas de las galaxias, se distinguen tres tipos principales: espirales, elípticas e irregulares.

Componentes

Las galaxias tienen dos componentes: las estrellas y la materia interestelar.

Las estrellas: son el componente principal de las galaxias, el número de estrellas es de miles de millones en cada galaxia. Las estrellas se caracterizan por:

Producir diferentes formas de energía, entre ellas la luminosa.

Poseer una temperatura altísima, de millones de grados.

Tener color y brillo variable, lo que depende de cada estrella.

Distribuirse dentro de la galaxia de manera irregular, aunque se concentran en un plano medio llamado Ecuador de la galaxia.

Agruparse, frecuentemente, formando cúmulos de estrellas.

Tener dos movimientos que son: traslación -que permite a la estrella desplazarse en la galaxia- y rotación -que la estrella realiza alrededor de su propio eje-.

El Sol: nuestra estrella

Nuestro Sistema Solar forma parte de una galaxia que se denomina Vía Láctea, que posee forma espiral. El Sistema Solar está formado por una estrella central que es el Sol. Alrededor de él giran los planetas, y a su vez lunas o satélites que giran en torno a los planetas. Además, está conformado por miles de asteroides, y millares de cometas y meteoritos. Analicemos ahora las características de los componentes del Sistema Solar.

La Estrella

El Sol es la estrella del Sistema Solar y es la más cercana a la Tierra; se encuentra a 150 millones de kilómetros de ella. El diámetro del Sol es de 1,4 millones de kilómetros. El Sol es considerado una estrella de mucha edad, calculándose que tiene 4.700 millones de años. Está conformado por una enorme masa de gases: mayoritariamente está formado por una mezcla de hidrógeno y helio, además de otros gases, y sustancias tales como carbono, nitrógeno, oxígeno, hierro, etcétera.

Estructura

El Sol está estructurado de adentro hacia afuera por:

• La fotosfera o esfera de luz: corresponde a la superficie visible, desde esta zona se emite la luz que llega a la Tierra. Su espesor es de unos 300 kilómetros y la temperatura es de unos 6.000 grados Celsius. En esta superficie se observan zonas más brillantes y otras más oscuras llamadas manchas solares. Se cree que estas manchas se producen por enormes tormentas que se producen en el Sol.

En la fotosfera se distingue una zona intermedia, que corresponde a una capa impermeable que impide la difusión de una cantidad excesiva de energía desde el núcleo. Este es la porción central del Sol. En ella se producen las transformaciones del hidrógeno a helio y como producto de esto se libera gran cantidad de energía.

• La cromosfera o esfera de color: se encuentra sobre la superficie visible; esta zona no es visible ya que no es muy luminosa. En ella, la temperatura varía entre 5.000 a 20.000 grados Celsius.

• La corona solar: es la zona más externa, y está formada por gases poco densos, los que se encuentran a temperaturas muy altas, más o menos a 1.000.000 de grados Celsius. No tiene límites precisos y su forma depende de la actividad solar. Esta zona es visible durante los eclipses solares.

Movimientos y energía

Como la estrella del Sistema Solar, El Sol tiene movimientos de rotación, es decir, se mueve sobre su propio eje. También, se desplaza y cambia de posición en el espacio por medio del movimiento de traslación. El sol es la fuente de energía natural para todos los elementos que integran el Sistema Solar y en especial para la Tierra, ya que su energía llega a la tierra como luz y calor. Estas formas de energía solar permiten la vida en nuestro planeta.

Los planetas

Son astros que no tienen luz propia, de forma esférica, que giran alrededor del Sol en una órbita elíptica. Los planetas se encuentran ordenados y ubicados de acuerdo a la distancia en que se encuentran, cada uno con relación al Sol. El primero y más cercano es Mercurio; le sigue Venus; y luego, en este orden, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, y -el más lejano- Plutón. Veamos ahora las características más relevantes de algunos de ellos.

Mercurio: Es el planeta más cercano al Sol. Mercurio es el planeta más pequeño, está separado del Sol por 58 millones de kilómetros y su órbita de traslación es la menor, en relación con los otros planetas. Observar a Mercurio ha sido muy difícil, ya que al estar tan cerca del Sol, el brillo de este no permite una visión clara de él. En la actualidad, esta dificultad se ha superado con la invención de telescopios con filtro, para disminuir la potencia de la luz. Este planeta no posee atmósfera ni agua, lo que no permite la vida. Una de sus caras o hemisferios está siempre expuesta al Sol, por lo tanto, presenta un calor tórrido, y la otra cara es muy fría.

Venus: Se ubica en la segunda posición en relación con el Sol. Venus es el planeta más cercano a la Tierra. Tiene una atmósfera de dióxido de carbono (CO2), 90 veces más densa que la de la Tierra, lo que provoca un efecto invernadero. Este fenómeno genera una atmósfera que conserva mucho calor. La superficie de Venus posee la temperatura más alta de todos los planetas: más o menos 477 ° Celsius.

Tierra: Es el tercer planeta del Sistema Solar. La Tierra tiene un diámetro de 12.756 kilómetros, se encuentra a unos 149 millones de kilómetros del Sol, y su forma es esférica y ligeramente achatada en los polos. Presenta una fuerza de atracción sobre los cuerpos, llamada fuerza de gravedad. La Tierra posee una atmósfera que permite la vida de una gran diversidad de seres vivos.

Marte: Es el cuarto planeta del Sistema Solar. Marte es muy pequeño, es de color rojizo y se encuentra a unos 228 millones de kilómetros del Sol. Su color rojizo se debe a la existencia en él de terrenos con alto contenido de hierro. En algún momento Marte tuvo agua en su superficie, pero ahora su atmósfera de dióxido de carbono es tan delgada, que ha generado un planeta seco y frío. También existen evidencias de presencia de unos casquetes de hielo en los polos. Alrededor de Marte giran dos satélites.

Júpiter: Es el quinto planeta del Sistema Solar y es el más grande de él. Su volumen es alrededor de 1.300 veces mayor que el de la Tierra. Se encuentra a unos 777 millones de kilómetros del Sol. Júpiter tiene una forma muy achatada en los polos. Su atmósfera está formada principalmente por hidrógeno y helio. A nivel del Ecuador, posee nubes de color pastel. Las fotografías tomadas desde las naves espaciales revelan una gran mancha roja en la superficie de Júpiter, la que se podría generar por las tormentas eléctricas. La temperatura en este planeta es muy baja. Alrededor de Júpiter giran 15 satélites.

Saturno: Corresponde al sexto planeta del Sistema Solar. Es el segundo más grande, se encuentra a una distancia de 1.428 millones de kilómetros del sol. Su volumen es 784 veces mayor que el de la Tierra. Saturno es el "rival" del planeta Júpiter, porque tiene una estructura más compleja de anillos y con un mayor número de satélites. Esta rodeado por 4 anillos formados por meteoritos y partículas de hielo muy pequeñas. Alrededor de él giran 16 satélites, de los cuales el mayor es el Titán, mucho más grande que la Luna de la Tierra.

Urano: Es el séptimo planeta del Sistema Solar. Urano es el tercero en tamaño, está formado por varios gases, y entre los más importantes están el hidrógeno, el helio y el metano. El cielo de Urano es de color verdoso. Se encuentra a una distancia de 2.871 millones de kilómetros del Sol. Presenta anillos menores que los de Saturno. Alrededor de Urano giran cinco satélites.

Neptuno: Es un planeta que está muy alejado del sol. Neptuno es el octavo planeta del Sistema Solar y se encuentra específicamente a 4.498 millones de kilómetros del sol. A su alrededor giran dos satélites. Posee una atmósfera gaseosa similar a la de Urano aunque más densa.

Plutón: Es el último planeta del Sistema Solar y, por ende, el que está más alejado del Sol; la distancia entre Plutón y el Sol es de 5.904 millones de kilómetros. Por esta razón entonces es un planeta muy frío.

Órbita de Júpiter

Según el nuevo modelo, Júpiter se formó en una región del espacio ubicada a 3,5 unidades astronómicas (tres veces y media la distancia del Sol a la Tierra). Debido a la gran cantidad de gas que todavía circulaba alrededor del Sol en aquel entonces, el planeta gigante se vio afectado por esas corrientes de gas interplanetario y el resultado fue que empezó a acercarse a la estrella.

Esa aproximación de Júpiter al astro rey cesó cuando el planeta se hallaba a una distancia de alrededor de 1,5 unidades astronómicas, cerca de la ubicación actual de Marte (que no estaba allí todavía.)

Los autores del estudio creen que Júpiter dejó de migrar hacia el Sol gracias a la acción de Saturno.

Estos movimientos consumieron un tiempo muy largo en términos humanos, pero corto a escala astronómica, desde cientos de miles a millones de años.

CUÁNTO VALE LA ACELERACIÓN DE NUESTRO

SATÉLITE GRAVITACIONAL (LA LUNA)

Peso Lunar

La Luna también tiene aceleración gravitatoria, pero como posee masa bastante menor que la de la Tierra, su gravedad es cercana a un sexto de la de nuestro planeta.

El valor de G en la superficie lunar es de 1,6 m/s².

Con este valor, el peso de un astronauta de masa de 70 kg, por ejemplo, sería de apenas 112 Newtons cuando él se encuentre en la Luna.

En la tierra el mismo astronauta tiene casi 700 Newtons de peso. Recordemos que Peso = Masa x g.

El valor de g en la superficie de la Tierra es de 9,8 m/s².

Este hecho vuelve los movimientos de un hombre en la Luna, bastante más fáciles de lo que serían en la superficie terrestre.

Movimientos de los satélites

Antes de hablar de los movimientos de los satélites. Hay que definir que dos clases:

Satélite natural a cualquier objeto que orbita alrededor de un planeta. Generalmente el satélite es mucho más pequeño y acompaña al planeta en su translación alrededor de la Estrella que orbita. El término satélite natural se contrapone al de satélite artificial, siendo este último, un objeto que gira en torno a la Tierra, la Luna o algunos planetas y que ha sido fabricado por el hombre.

De rotación sobre su eje.

De traslación alrededor de su planeta

De acompañamiento de todos los movimientos mayores que tiene el planeta, es decir de orbitar al sol, de participar en los movimientos del sistema solar dentro de la galaxia, etc.

Si estamos hablando de un satélite artificial, los movimientos serían:

a) Lanzamiento (que lo lleva hasta la órbita deseada)

b) Rotación (si es necesario que gire para no exponer siempre la misma parte a la luz solar)

c) Traslación, siguiendo la órbita alrededor del planeta

d) Corrección (para mantener la órbita estable)

e) Salida de órbita (para permitir un descenso al planeta).

La velocidad de escape es la velocidad mínima con la que debe lanzarse un cuerpo para que escape de la atracción gravitatoria de la Tierra o de cualquier otro astro. Esto significa que el cuerpo o proyectil no volverá a caer sobre la Tierra o astro de partida, quedando en reposo a una distancia suficientemente grande (en principio, infinita) de la Tierra o del astro. La velocidad de escape es aplicable tan solo a objetos que dependan únicamente de su impulso inicial (proyectiles) para vencer la atracción gravitatoria; obviamente, no es aplicable a los cohetes, lanzaderas espaciales u otros artefacto

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