Diapositiva 1 - colegiosamordedios.es€¦ · EVOLUCIÓN ESTELAR ASTRONOMÍA Cuando as galaxias...
Transcript of Diapositiva 1 - colegiosamordedios.es€¦ · EVOLUCIÓN ESTELAR ASTRONOMÍA Cuando as galaxias...
ASTRONOMÍA
UN POUCO DE HISTORIA,...
- Claudio Ptolomeo (87-170 d.C.) Modelo Xeocéntrico: os 7 planetas
coñecidos xiraban ó redor dela, en órbitas algo excéntricas.
- Eratóstenes (Sc. III a. C:) calculou o radio terrestre (erro de 114 km).
7.2 (distancia angular) é á distancia lineal (5000 estadios)
360 º (circunferencia) é a X=perímetro da Terra (2.π.r)
5000 estadios x 157,5 m/estadio = 787.500 m (distancia)
X = (360º x 787.500 m )/ 7,2º = 39.375.000 m
Perímetro = 2.π.r
r = 39.375.000 m / 2. π =
6.269.904,45 m
ASTRONOMÍA
- Copérnico finais do século XVI . Modelo Heliocéntrico.
- Kepler (1.571-1.630) Basado en datos de Tycho Brahe
Primeira Lei ”Os planetas xiran ó
redor do Sol en órbitas elípticas nas que o
Sol ocupa un dos focos da elipse”
Segunda Lei ”As áreas varridas
polo radio vector que une o centro do
planeta co centro do Sol son iguais en
lapsos iguais de tempo”
Terceira Lei ”A relación da distancia
media, dun planeta ó Sol, elevada ó cubo,
dividida polo cadrado do seu período orbital,
t, é unha constante, é dicir, d3/t2 é igual para
todo os planetas ”.
Implicacións: os planetas aceléranse nas proximidades do Sol (Segunda
Lei) e a menor órbita maior velocidade (Terceira Lei).
ASTRONOMÍA
- Galileo (Sc XVIII) Demostra visualmente o modelo Heliocéntrico (Venus),
descubre as manchas solares, os satélites de Xupiter (Io, Europa,
Gamínedes e Calisto)
- Newton (1.642-1.727) Lei da Gravitación Universal.
- Hubble (Ppios Sc XX), as estrelas forman parte de galaxias e estas están
separándose unhas doutras (corremento ó vermello); a distancia á
que se separan é directamente proporcional á distancia á que se
atopan (por cada ano-luz de distancia sepáranse a unha velocidade
de entre 17-30 km/s).
- Albert Einstein en 1950 publica a súa teoría da relatividade; segundo isto
no universo non existen ningún punto inmóbil, polo que non pode
haber medidas absolutas de velocidade. A masa dun corpo
aumenta ó aumentar a súa velocidade… E=mc2
- Penzias e Wilson en 1.966 descobren unha radiación de fondo procedente
de todas as direccións do espazo o que parece probar o gran
estoupido do Big bang.
ASTRONOMÍA
O Universo comezou a formarse fai uns 13.700 millóns de anos segundo
a Teoría do BIG-BANG, llamada también Gran Explosión ou Tempo Cero
“Toda a materia, o tempo e o espazo estivieron orixinalmente
condensados nun punto de altìsima densidade (singularidade, superátomo ou ovo
cósmico) desde onde, tras un estoupido, inicio a súa expansiòn”
Con estes tres elementos formáronse as primeiras estrelas (poboación III).
Non atopamos ningunha na actualidade.
Nun primeiro momento
todo estaba formado por un plasma
(quarks–gluones). Estes darían
lugar ás partículas subatómicas e
cando arrefriou suficientemente,
pasados uns 300.000 anos aparecen
os primeiros átomos hidróxeno (e
isótopos), helio e algo de litio.
ASTRONOMÍA
ASTRONOMÍA
Cando a estrela esgota o H,
comeza a fusión do He (2p+) formado
Be (4p+). Canto maior é a estrela,
máis rápido consume o H e a fusión
nuclear comenza a declinar
As estrelas fusionan núcleos de H (1p+) e He (2p+). Estas reaccións
termonucleares desprenden unha gran cantidade de enerxía. Está é a secuencia
principal dunha estrela, que pode durar milllóns de anos (estrelas grandes) ou
miles de millóns de anos (estrelas pequenas).
EVOLUCIÓN ESTELAR
ASTRONOMÍA
Cuando as galaxias estaban formadas producíronse reaccións nucleares
que deron orixe a átomos máis pesados coma o C (tres núcleos de He), N, e O.
Os gases, enriquecidos deron lugar as estrelas de poboación II (algunhas
que vemos) e finalmente as estrelas de poboación I (o noso Sol)
Reaccións
triple α
. A súa evolución dependerá da masa estelar:
ASTRONOMÍAASTRONOMÍA
Cuando as galaxias estaban formadas producíronse reaccións nucleares
que deron orixe a átomos máis pesados coma o C (tres núcleos de He)
1.- Se a estrela presenta menos de 9 M solares rematará expandíndose
formando unha Xigante Vermella. A estrela rematará expulsando as súas capas
exteriores en forma de nebulosa planetaria e o núcleo rematará por converterse
nunha Anana Branca.
Xigante Vermella
ASTRONOMÍAASTRONOMÍA
2.- Se a masa da estrela (9 e 30 M
solares). A temperatura no seu interior é
suficiente como para “queimar” os elementos
resultantes do proceso triple alfa ata chegar ó
Fe. A estrela remata coma unha cebola en capas
con diferente composición. Remataría sendo
unha Superxigante azul e finalmente unha
Superxigante Amarela.
O destino final será unha Superxigante vermella (as estrelas máis
grandes do universo). A partires do Fe non é capaz de extraer máis enerxía
mediante reaccións termonucleares, polo que forma unha supernova (liberando
os elementos máis pesados) e finalmente unha Estrela de Neutróns
Evolución estelar
3.- Se a estrela supera as 30 M solares convertirase nun Burato negro en
lugar dunha estrela de neutróns.
ASTRONOMÍA
Destinos dos universo:
1.- Big Crunch: A única forza que pode frear a expansión do universo
é a forza de atracción gravitacional. Se é quen de frear a expansión, o universo
colapasaráse.
2.- Expansión isotrópica: Se aí pouca masa, o universo continuará
expandíndose.
Que ocorra unha cousa ou outra dependerá da dansidade do
universo (densidade crítica = 7.10-30 g/cm3). Hoxe todo apunta a que o
universo está en expánsión, incluso parece que está acelerándose (enerxía
escura).
ASTRONOMÍA
Características dos corpos planetarios do Sistema Solar
- Lei de Titius-Bode D (u.a) = (n+4)/10 Os planetas están en progresión
xeométrica; onde n adquire valores de razón 2 (0,3,6,12,24, 48,..). Cumpren
isto incluso o cinto de asteroides e os satélites de Xupiter, pero non Neptuno
nin Plutón.
- As órbitas están no mesmo plano (eclíptica)
Excepto o Cinto de Asteroides e Plutón (órbita
máis elíptica). A traslación (vista desde o N do
Sol) é en sentido contrario ás agullas do reloxo
- Os planetas interiores son: pétreos, “sen” satélites, “sen” campo
magnético e con atmosfera (excepto Mercurio) os exteriores gasosos, cun
gran campo magnético e con numerosos satélites e aneis.
- A rotación é no mesmo sentido ca traslación
excepto: Venus, Urano (eixo perpendicular) e
Plutón.
- O Sol contén o 99,85 %
da masa do Sistema
Solar. Xupiter o dobre
de materia co resto dos
planetas.
ASTRONOMÍA
ASTRONOMÍA
ASTRONOMÍA
A orixe do Sistema Solar: un pouco de historia....
1.- Hipóteses nebulares ou de condensación (Descartes, Kant e Laplace)
SOL
2.- Hipóteses de fragmentación, catastróficas, colisionistas
ou mareais (Sc XVIII James e Buffon)
Formaríase o Sol por condensación e na súa rotación, produciría
“salpicaduras” que orixinarían os diferentes planetas. Embrión da Teoría
Planetesimal. Problema: baixa velocidade de rotación do Sol (período de
rotación 27 días)
Formaríase por colisión ou por “influenza” dunha masa que
pasou preto. Problema: a enorme distancia que hai entre estrelas, (estrela
binaria ?)
ASTRONOMÍA
Teoría Planetesimal
Unha enorme nube de gas, xeo e
po comenzaría a rotar sobre si mesma,
concentrando unha maior parte de
partículas no centro.
No centro ó colisionar os átomos
de H darían lugar a reaccións
termonucleares transformándose en He
(11.106 ºC). Esta enerxía provocou a
vaporización dos materiais ata
aproximadamente o cinto de asteroides
(gradiente de densidades).
Fórmase un disco aplanado que a medida que se foi arrefriando
aparecerían os diferentes materiais, primeiramente os de punto de
condensación máis alto.
ASTRONOMÍA
As partículas agrúpanse en diferentes zona do espazo (órbitas)
dando lugar a planetésimos ou planetesimais. Estes planetesimais
agrúpanse por atraccións gravitatorias dando lugar a planetoides ou
protoplanetas.
Isto explicaría que os
Planetas interiores sexan rochosos
e os exteriores gasosos. Fase
cataclísmica (20.106 anos).
Teoría Planetesimal
Teoría nebular
Teoría planetesimal
ASTRONOMÍA
ASTRONOMÍA
Nos planetas interiores prodúcese o
proceso de zonación debido á fusión dos materiais.
Aparecería a atmosfera.
Cando a temperatura descende de 100 ºC
aparecerían os océanos (fai 4.000.106 anos).
A orixe da Lúa segue sendo unha incognita: máis nova (100.106 anos
menor), menos densa (3,3 g/cm3 fronte a 5,5 g/cm3). Tres hipóteses:
1.- A Lúa é irmá da Terra, formouse da mesma maneira por acrección
binaria (densidade?)
2.- A Lúa é filla da Terra, deprendeuse
dela debido ó xiro rotacional.
3.- A Lúa foi adoptada pola Terra
(formaríase noutro lugar, difícil de explicar
por que se quedou), formouse por colisión
dun obxecto semellante a Mercurio ou Marte).
ASTRONOMÍA
SOL
A T no núcleo 14-15.000 ºC; na
superficie 7.000 ºC. Presenta un ciclo de
variacións nas manchas solares de 11
anos.
* A 58.106 de km do Sol. Obscilacións T (-180 a 430 ºC).
* Tamaño semellante á Lúa. Densidade semellante á
Terra. Presenta un núcleo máis grande.
* Non hai atmosfera (restos de Na e K gasosos).
* Cráteres de impacto.
* Non presenta actividade xeolóxica recente. Grandes
chairas de orixe volcánico.
* Presenta un campo magnético menor co da Terra.
* Órbita máis excéntrica dos planetas interiores.
Mercurio (sonda Mariner 1o (1.974 )e Messenger, 2.008)
ASTRONOMÍA
* Tamaño, volume e idade semellante á Terra. Xeoloxicamente moi activo.
* Atmosfera: H2SO4, CO2, pouco N2 e mínimas cantidades de H2O . A presión
atmosférica é de 90 atm (=1km profundidade no océano). Gran efecto
invernadoiro (500 ºC). Cráteres de impacto de +3 km diámetro.
* Densidade 2,7 g/cm3. As rochas son de tipo Basalto.
* Hai vulcanismo pero non Tectónica de Placas.
* Período de traslación menor (224,7 días, órbita case circular) co de rotación
(retrógrada (impacto?) 243 días, freada polo Sol).
* Núcleo líquido pero sen campo magnético, debido á súa rotación
extremadamente lenta.
* Dous “continentes”. As máximas elevacións están no Norte
Venus
Proba do heliocentrismo
(Galileo)
Cartografía Venus
ASTRONOMÍA
* Inclinación do eixo 23º (estacións).
* Órbita máis próxima á circular (excepto
Venus e Neptuno).
* Presenta cuberta hidrosférica.
* Sistemas autorreproducibles.
Terra
* Presenta un gran satélite: (planeta dobre?: Baricentro a 1.700 km de
profundidade).
* Rotación cada 24 h, (pero fai 500.106 de anos 21 h.) traslación 365 dias e 6 h.
* Campo magnético moi grande (670 veces máis intenso que Marte, 180 veces
maior que Mercurio,…).
ASTRONOMÍA
* Polo tamaño podería ser o sexto do Sistema Solar (1/3-1/4 da Terra).
* Densidade media de 3,3 g/cm3. Temperaturas extremas 107 ºC a -173ºC
* Período de rotación igual ó de traslación, 28 días.
* Presenta unha codia de 60 km de grosor na cara visible e 100 km na oculta.
* Presenta actividade sísmica non moi clara.
* Sen atmosfera, numerosos cráteres de impacto (astroblemas), “erosión”.
* Anomalías gravimétricas positivas: Mascóns (densidade dos materiais).
* Os Mascóns identificáronse con mares (Maria), provocados por enormes
meteorítos, creando u ascenso de material do manto, formadas por Basalto.
* Eclipses de sol; 400 veces máis pequena pero 400 veces máis próxima a nós.
* Seis alunizaxes (1.969-1.972)
Lúa
* Ten a metade do tamaño da Terra.
* Periódo de rotación de 24 h e 41 minutos e período de traslación de 668 días.
* Atmosfera estreita dun 95 % de CO2 e 5 % (N2 e He). Ten óxidos de Fe en
suspensión (cor vermello). Ventos de máis de 100 km/h
* O Norte formado por grandes chairas (mergulladas?) e o S de cráteres.
* Accidentes: campos de dunas (proximos ós casquetes polares), cráteres de
impacto (hemisferio S), Cuncas de impacto (maior tamaño) Volcáns (10 % do
planeta; Monte Olimpo 24 km), fosas tectónicas (vales delimitados por fallas),
Canles (N, orixe na auga líquida?). Ó ter pouca atmosfera o planeta quentouse, e a auga
evaporaríase, debido ó vulcanismo posterior ou cambios no eixo do planeta, puido aparecer
novamente auga líquida (canles máis recentes), Casquetes polares (cambian coas
estacións)
Marte
* A presenza de auga líquida é controvertida (puido evaporarse ou permanecer
nas capas profundas conxelada) a baixa P atmosférica fai que o xeo se sublime.
* Presenta dous satélites: Fobos (13 km de radio) e Deimos (6,5 km), que non
son quen de estabilizar o eixo do planeta (varía máis de 40º)
* O seu campo magnético e 0,002 o da Terra e presenta inversión magnética.
Marte
ASTRONOMÍA
* Representa o 75 % do V. total dos planetas (1.410 Terras e 318 masas).
Densidade moi baixa: 81 % H2, 18% He, o resto son NH3, CH4,…
podería haber núcleo sólido constituído por silicatos (2 Terras)
* Período de rotación de 10 h, (Achatamento dos polos e bandas de nubes
paralelas ó Ecuador, ventos de +500 km/h). Campo magnético 10
veces ó da Terra
* Gran Mancha vermella (2,5 Terras) de máis de 300 anos antigüidade.
Xúpiter
Comparativa coa Terra
ASTRONOMÍA
* Emite o dobre de enerxía da que recibe do Sol Se tivese 80-100 veces máis
masa podería ser unha estrela(?).
* Posúe un pequeno anel de anacos de rocha e xeo non visibles desde a Terra.
Xúpiter
Io
Europa
Ganímedes
Calixto
Numerosos satélites: Satélites galileanos:
- Io (maior actividade volcánica S.S)
- Europa (cuberto de xeo fisurado).
- Ganímedes (5.256 km, máis grande
que Mercurio e Plutón)
- Calixto (cuberto de cráteres).
Os tres últimos presentan
posiblemente océanos de H2O baixo a
superficie.
ASTRONOMÍA
* Segundo en tamaño (740 veces a Terra). Presenta aneis
formados por partículas de xeo (gradiente granulométrico
mm ata m) a orixe estaría nun satélite que foi destruído polo
campo gravitatorio. Xiran 48.000 km/h
* A atmosfera está formada por H e He en menor proporción
que Xúpiter. A súa densidade é de 0,7 g/cm3.
* +20 satélites: Titán (5.150km,) atmosfera de CH4, emite máis
enerxía da que recibe (contracción); Encélado (océanos de
H2O a pouca profundidade, geiseres,… ).
* Emite máis enerxía da que recibe por procesos de
contracción.
Saturno
Encélado
Titán
ASTRONOMÍA
* Diámetro de 52.200 km (cuarto en tamaño).
* Eixo de rotación inclinado 98º.
* Posúe 27 satélites pero pequenos.
* A súa atmosfera está compostoa por H2, He, NH3, CH4.
Urano
* Moi parecido a Xúpiter.
* Presenta 8 satélites. O máis importante é Tritón
(semellante á Lúa), capturado do cinturón de
Kuiper? Ou de Plutón?) que presenta unha órbita
retrógrada (fugado doutro satélite Plutón).
* Foi descuberto despois de calcular a súa existencia.
Neptuno
* Órbita moi excéntrica e moi inclinada con respecto á eclíptica
* É un planeta anano (obxeto transneptuniano) (metade da Lúa).
* A superficie está formada por CH4 xeado (-210ºC).
* Órbita moi estraña (adianta a Neptuno, satélite evadido de Neptuno?)
* Posúe 5 satélites; o máis importante Caronte (Planeta dobre?)
PlutónASTRONOMÍA
Comparativa
Outros corpos planetarios
1.- Os asteroides:
* Corpo rochoso (entre planeta e meteoroide) que xira ó redor do
Sol nunha órbita interior á de Neptuno.
* Cinto de Asteroides (Planeta vacante entre Marte e Xúpiter).
* Ceres (952 km de diámetro), Quirón (233 km entre Saturno e Urano).
* Rotan cada 5 h.
ASTRONOMÍA
Ceres
2.- Meteoritos:
* Fragmentos rochosos que entran no campo gravitatorio dun planeta.
* Proceden do Cinto de Asteroides, de Marte ou da Lúa tras impactos.
* Se son pequenos transfórmanse en estrelas fugaces.
* Clasifícanse en catro grupos.
- Aerolitos condritos: (86%) presentan unha estruturas
circulares (cóndrulos). Composotos por silicatos (primeiros
planetesimais do Sistema Solar).
- Aerolitos acondritos: (9%) de composición semellante pero
sin cóndrulos. Estes dous grupos son os máis abundantes.
Orixe en planetas ou no Cinto.
- Sideritos: (5%) Formado por Fe e Ni (Núcleo?)
- Siderolitos ou litosideritos (1%) Presentan Fe e Ni e rochas
silicatadas (Manto-núcleo?).
ASTRONOMÍA
3.- Os cometas:
*Desprázanse polo Sistema Solar con órbitas moi excéntricas e con
períodos que van de 3 anos a 200.106 de anos.
* Presentan un diámetro entre 1 e 10 km.
* Orixe na Nube de Oort (10-15.1012 km) ou Cinto de Kuiper (3.1012 km).
* A medida que se achegan ó Sol redúcense de tamaño por sublimación e.
* Composición (“bola de neve sucia” procedente da nebulosa primitiva):
H2O, NH3, CH4, CO2, CO, fragmentos de rochas, materia
orgánica (hidrocarburos, aminoácidos,…).
* Cando a Terra atravesa a órbita dun cometa os fragmentos que vai
deixando, transfórmase en estrelas fugaces.
* Presentan dúas partes: Núcleo e cola.
- Coma ou cabeleira ou núcleo: (gas e po) a medida que se
aproxima ó Sol xérase a cola de millóns de quilómetros en
dirección oposta .
- Cola: (polvo e gas ionizado). Poden ter diferentes tipos de
colas: as de gas sempre en dirección oposta ó Sol, e as de po
que se alinea entre a cola principal e a traxectoria do cometa
(en amarelo). As veces, aparece unha terceira cola composta
por ións de Na.
ASTRONOMÍA
Zonación da Terra-Atmosfera
* A formación da Terra como a do resto dos
planetas formouse por acreción de planetesimais.
* Debido ós choques e a desintegración dos
elementos radioactivos o planeta volveuse incandescente
provocando un gradiente de densidades.
* Os elementos máis lixeiros formaron a
atmosfera primitiva (Protoastmosfera).
* A protoatmosfera estaba formada por CO2, H2O(v), N2, H2, NH3,…
(O2). Estes gases procederían das partículas que chocaron nun principio (os máis
lixeiros escaparían á gravidade), engadiríanse posteriormente os gases
procedentes do interior (vulcanismo) e finalmente aparecería o O2 (autótrofos)
* A atmosfera actual está formada por : 78,08 % de N2, 20,95 % de O2, 0,93
% de Ar (desintegración do K-40), 0,03 % CO2.
ASTRONOMÍA
Atmosfera
* A función da atmosfera:
- Protexer das radiacións solares.
- Protexe da caída de pequenos meteoritos.
- Homoxeniza o clima.
+ Troposfera prodúcense os fenómenos atmosféricos (8 km nos Polos e 16
km no Ecuador) a temperatura diminúe en altura ata -46 ou -80 ºC)(tropopausa).
+ Estratosfera Chega ós 50 km de altura. Non hai movemento de gases
(estratos). Importante a capa de ozono (O3) protexe radiación uv. (Estratopausa)
+ Mesosfera ata os 400 km de altitude; onde volve a baixar a temperatura
ata -100ºC (Límite mesopausa).
+ Termosfera ou ionosfera (reflicten ondas de radio e tv) Ata os 800 km
de altura, supéranse os 1.500ºC. Destrución de pequenos meteoritos.
+ Exosfera zona de tránsito desde a atmosfera ata o espazo onde existe
practicamente o valeiro.
Estrutura da atmosfera
ASTRONOMÍA
Hidrosfera
+ É a capa fluída (auga cometaria e da desgasificación) que recobre a
Terra. Océanos e mares (97,2%), auga conxelada (2,2%) augas subterráneas (0,6
%), lagos e ríos (0,02%) e finalmente na atmosfera (0,001%)
+ A meirande parte é salgada, debido ás partículas en disolución que
levan os ríos + emisións volcánicas do fondo do océano.
+ A composición de auga salgada: 55% Cl, 30,5% Na, 7,5% sulfatos, 3,7%
Mg, 1,2% Ca e 1,1% de K.