EL COSMOS
«El cosmos es todo lo que es, todo lo que fue y todo lo que será. Nuestras más ligeras contemplaciones del cosmos nos hacen estremecer: sentimos como un cosquilleo nos llena los nervios, una voz muda, una ligera sensación como de un recuerdo lejano o como si cayéramos desde gran altura. Sabemos que nos aproximamos al más grande de los misterios».
«El cosmos es todo lo que es, todo lo que fue y todo lo que será. Nuestras más ligeras contemplaciones del cosmos nos hacen estremecer: sentimos como un cosquilleo nos llena los nervios, una voz muda, una ligera sensación como de un recuerdo lejano o como si cayéramos desde gran altura. Sabemos que nos aproximamos al más grande de los misterios».
Fuente: Cosmos: un viaje personal por Carl Sagan, Introducción, p. 12.
"El cosmos está dentro de nosotros; estamos hechos de polvo de estrellas.
Somos polvo de estrellas que piensa acerca de las estrellas
Somos el medio para que el cosmos se conozca a sí mismo."
Somos el medio para que el cosmos se conozca a sí mismo."
COSMOS Y UNIVERSO
La palabra "Cosmos" procede del latín cosmos que significa universo, y este del término griego κόσμος (kósmos), que significa orden u ornamentos, siendo la antítesis de caos Χάος (Kháos o cháos), que significa desorden.En su sentido más general, Cosmos es un sistema ordenado o armonioso. Se utiliza como sinónimo de Universo, considerando el orden que éste posee, antítesis de caos. El estudio del cosmos, desde cualquier punto de vista, se llama cosmología. Cuando esta palabra se usa como término absoluto, significa todo lo que existe, incluyendo lo que se ha descubierto y lo que no.
El Universo es todo, sin excepciones. Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del Universo. En cuanto a la materia, el universo es sobre todo, espacio vacío.
El Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño llamadas supercúmulos, además de materia intergaláctica. Todavía no sabemos con exactitud la magnitud del Universo, a pesar de la avanzada tecnología disponible en la actualidad. La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas... Sin embargo, el 90% del Universo es una masa oscura, que no podemos observar. Por cada millón de átomos de hidrógeno los 10 elementos más abundantes son:
El Universo es todo, sin excepciones. Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del Universo. En cuanto a la materia, el universo es sobre todo, espacio vacío.
El Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño llamadas supercúmulos, además de materia intergaláctica. Todavía no sabemos con exactitud la magnitud del Universo, a pesar de la avanzada tecnología disponible en la actualidad. La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas... Sin embargo, el 90% del Universo es una masa oscura, que no podemos observar. Por cada millón de átomos de hidrógeno los 10 elementos más abundantes son:
| Símbolo | Elemento químico | Átomos |
| H | Hidrógeno | 1.000.000 |
| He | Helio | 63.000 |
| O | Oxígeno | 690 |
| C | Carbono | 420 |
| N | Nitrógeno | 87 |
| Si | Silicio | 45 |
| Mg | Magnesio | 40 |
| Ne | Neón | 37 |
| Fe | Hierro | 32 |
| S | Azufre | 16 |
Elementos químicos del Universo
VÍDEO
Cosmos Episodio 1 - Temporada 1
Nuestro lugar en el Universo
Nuestro mundo, la Tierra, es minúsculo comparado con el Universo. Formamos parte del Sistema Solar, perdido en un brazo de una galaxia que tiene 100.000 millones de estrellas, pero sólo es una entre los centenares de miles de millones de galaxias que forman el Universo.
Un Punto Azul Pálido (The Pale Blue Dot) - Carl Sagan 1990 (Subtitulado)
Bienvenid@s estudiantes. Estudiemos ahora las teorías del origen del Universo.
Teoría del Big Bang
La teoría del Big Bang o gran explosión, supone que, hace entre 12.000 y 15.000 millones de años, toda la materia del Universo estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña del espacio, un único punto, y explotó. La materia salió impulsada con gran energía en todas direcciones.
Los choques que inevitablemente se produjeron y un cierto desorden hicieron que la materia se agrupara y se concentrase más en algunos lugares del espacio, y se formaron las primeras estrellas y las primeras galaxias. Desde entonces, el Universo continúa en constante movimiento y evolución.
Esta teoría sobre el origen del Universo se basa en observaciones rigurosas y es matemáticamente correcta desde un instante después de la explosión, pero no tiene una explicación para el momento cero del origen del Universo, llamado "singularidad".
Video: Big Bang: La Gran Explosión
https://www.youtube.com/watch?v=oBJqaHOmElI
https://www.youtube.com/watch?v=a9L9-ddwcrE
Lectura complementaria:
Las tres grandes evidencias del Big Bang
http://blogs.20minutos.es/ciencia-para-llevar-csic/2015/11/19/el-origen-del-universo-las-tres-grandes-evidencias-del-big-bang/
Teoría inflacionaria
La teoría inflacionaria de Alan Guth intenta explicar el origen y los primeros instantes del Universo. Se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro. La teoría inflacionaria supone que una fuerza única se dividió en las cuatro que ahora conocemos, produciendo el origen al Universo.
El empuje inicial duró un tiempo prácticamente inapreciable, pero la explosión fue tan violenta que, a pesar de que la atracción de la gravedad frena las galaxias, el Universo todavía crece, se expande.
La teoría del estado estacionario
Se opone a la tesis de un universo evolucionario. Los seguidores de esta consideran que el universo es una entidad que no tiene principio ni fin, no tiene principio porque no comenzó con una gran explosión ni se colapsará, en un futuro lejano, para volver a nacer.
El impulsor de esta idea fue el astrónomo inglés Edward Milne y según el, los datos recabados por la observación de un objeto ubicado a millones de años luz, deben ser idénticos a los obtenidos en la observación de la Vía láctea desde la misma distancia. Milne llamó a su tesis principio cosmológico
La teoría del universo oscilante
Sostiene que nuestro universo sería el último de muchos surgidos en el pasado, luego de sucesivas explosiones y contracciones. El momento en que el universo se desploma sobre sí mismo atraído por su propia gravedad es conocido como Big Crunch y marcaría el fin de nuestro universo y el nacimiento de otro nuevo.
EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO
Basándose en medidas de la expansión del Universo utilizando observaciones de las supernovas tipo 1a, en función de la variación de la temperatura en diferentes escalas en la radiación de fondo de microondas y en función de la correlación de las galaxias, la edad del Universo es de aproximadamente 13700 millones de años. Es notable el hecho de que tres mediciones independientes sean consistentes, por lo que se consideran una fuerte evidencia del llamado modelo de concordancia que describe la naturaleza detallada del Universo. El universo en sus primeros momentos estaba lleno homogénea e isótropamente de una energía muy densa y tenía una temperatura de 99’999.276,85 grados centígrados y presión concomitantes. Se expandió y se enfrió, experimentando cambios de fase análogos a la condensación del vapor o a la congelación del agua, pero relacionados con las partículas elementales.
Aproximadamente 10-35 segundos después del tiempo de Planck un cambio de fase causó que el Universo se expandiese de forma exponencial durante un período llamado inflación cósmica. Al terminar la inflación, los componentes materiales del Universo quedaron en la forma de un plasma de quarks-gluones, en donde todas las partes que lo formaban estaban en movimiento en forma relativista. Con el crecimiento en tamaño del Universo, la temperatura descendió, y debido a un cambio aún desconocido denominado bariogénesis, los quarks y los gluones se combinaron en bariones tales como el protón y el neutrón, produciendo de alguna manera la asimetríaobservada actualmente entre la materia y la antimateria. Las temperaturas aún más bajas condujeron a nuevos cambios de fase, que rompieron la simetría, así que les dieron su forma actual a las fuerzas fundamentales de la física y a las partículas elementales.
Más tarde, protones y neutrones se combinaron para formar los núcleos de deuterio y de helio, en un proceso llamado nucleosíntesis primordial. Al enfriarse el Universo, la materia gradualmente dejó de moverse de forma relativista y su densidad de energía comenzó a dominar gravitacionalmente sobre la radiación. Pasados 300.000 años, los electrones y los núcleos se combinaron para formar los átomos (mayoritariamente de hidrógeno). Por eso, la radiación se desacopló de los átomos y continuó por el espacio prácticamente sin obstáculos. Ésta es la radiación de fondo de microondas.
Al pasar el tiempo, algunas regiones ligeramente más densas de la materia casi uniformemente distribuida crecieron gravitacionalmente, haciéndose más densas, formando nubes, estrellas, galaxias y el resto de las estructuras astronómicas que actualmente se observan. Los detalles de este proceso dependen de la cantidad y tipo de materia que hay en el Universo. Los tres tipos posibles se denominan materia oscura fría, materia oscura caliente y materia bariónica. Las mejores medidas disponibles (provenientes del WMAP) muestran que la forma más común de materia en el universo es la materia oscura fría. Los otros dos tipos de materia sólo representarían el 20 por ciento de la materia del Universo.
El Universo actual parece estar dominado por una forma misteriosa de energía conocida como energía oscura. Aproximadamente el 70 por ciento de la densidad de energía del universo actual está en esa forma. Una de las propiedades características de este componente del universo es el hecho de que provoca que la expansión del universo varíe de una relación lineal entre velocidad y distancia, haciendo que el espacio-tiempo se expanda más rápidamente que lo esperado a grandes distancias. La energía oscura toma la forma de una constante cosmológica en las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, pero los detalles de esta ecuación de estado y su relación con el modelo estándar de la física de partículas continúan siendo investigados tanto en el ámbito de la física teórica como por medio de observaciones.
Más misterios aparecen cuando se investiga más cerca del principio, cuando las energías de las partículas eran más altas de lo que ahora se puede estudiar mediante experimentos. No hay ningún modelo físico convincente para el primer 10-33 segundo del universo, antes del cambio de fase que forma parte de la teoría de la gran unificación. En el "primer instante", la teoría gravitacional de Einstein predice una singularidad gravitacional en donde las densidades son infinitas. Para resolver esta paradoja física, hace falta una teoría de la gravedad cuántica. La comprensión de este período de la historia del universo figura entre los mayores problemas no resueltos de la física.
Estado actual del Universo
¿Cuál es el estado actual del Universo?
El universo actualmente se encuentra en proceso de expansión debido a tres grandes causas:
La expansión del universo deja dos grandes consecuencias: el oscurecimiento y el enfriamiento del espacio.
¿Cuáles son las pruebas de la expansión?
Las dos pruebas mas importantes de la expansión del Universo son:
La recesion de galaxias descubierto en 1929 por Edwin Hubble, quien enunció que "las galaxias están en expansión y que la velocidad de recesión o separación entre las galaxias es proporcional a su distancia". A esto se llama la Ley de Hubble.
La radiación cósmica de fondo es la energía remanente del Big Bang que dio origen al universo, detectada vez por los radioastrónomos Arno Penzias y Robert Wilson en 1964. Esta radiación actualmente es de –271°C y se va aproximando al Cero Absoluto (-273,15 °C o 0 Kelvin).
Nota: Según la tercera ley de la termodinámica, el cero absoluto es un límite inalcanzable. La mayor cámara frigorífica actual sólo alcanza los -273,144 °C. La razón de ello es que las moléculas de la cámara, al llegar a esa temperatura, no tienen energía suficiente para hacer que ésta descienda aún más.
Video: Origen del Universo
https://www.youtube.com/watch?v=ab9k9LZ-GRU
https://www.youtube.com/watch?v=y9HkUCmlDOk
https://www.youtube.com/watch?v=1G4Ln_tsKy8
https://www.youtube.com/watch?v=iJnxKhhUbmc
Lectura recomendada: Composición del Universo
http://maravillasdeluniverso2.blogspot.com.co/p/composicion-del-universo.html
Lectura recomendada: Nueva teoría del origen del Universo
http://maravillasdeluniverso2.blogspot.com.co/p/nueva-teoria-sobre-el-origen-del.html
Es difícil precisar el origen del Sistema Solar. Los científicos creen que puede situarse hace unos 4.600 millones de años.
Imagen artística de un disco protoplanetario, similar al que formó el sistema solar. Se cree que los objetos de la nube de Oort se formaron en el interior de estos discos (muy lejos de la actual posición de la nube), cerca de los planetas gigantes como Júpiter cuando todavía estaban formándose, y que la gravedad de éstos expulsó al exterior los objetos que hoy forman la nube de Oort.
Distancia en perspectiva entre el Sol, los planetas, el cinturón de Kuiper y la Nube de Oort.
TEORÍAS DEL ORIGEN DEL UNIVERSO
Teoría del Big Bang
La teoría del Big Bang o gran explosión, supone que, hace entre 12.000 y 15.000 millones de años, toda la materia del Universo estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña del espacio, un único punto, y explotó. La materia salió impulsada con gran energía en todas direcciones.
Los choques que inevitablemente se produjeron y un cierto desorden hicieron que la materia se agrupara y se concentrase más en algunos lugares del espacio, y se formaron las primeras estrellas y las primeras galaxias. Desde entonces, el Universo continúa en constante movimiento y evolución.
Esta teoría sobre el origen del Universo se basa en observaciones rigurosas y es matemáticamente correcta desde un instante después de la explosión, pero no tiene una explicación para el momento cero del origen del Universo, llamado "singularidad".
Video: Big Bang: La Gran Explosión
https://www.youtube.com/watch?v=oBJqaHOmElI
https://www.youtube.com/watch?v=a9L9-ddwcrE
Lectura complementaria:
Las tres grandes evidencias del Big Bang
http://blogs.20minutos.es/ciencia-para-llevar-csic/2015/11/19/el-origen-del-universo-las-tres-grandes-evidencias-del-big-bang/
El Big Bang: "El origen del Universo"
Teoría inflacionaria
La teoría inflacionaria de Alan Guth intenta explicar el origen y los primeros instantes del Universo. Se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro. La teoría inflacionaria supone que una fuerza única se dividió en las cuatro que ahora conocemos, produciendo el origen al Universo.
El empuje inicial duró un tiempo prácticamente inapreciable, pero la explosión fue tan violenta que, a pesar de que la atracción de la gravedad frena las galaxias, el Universo todavía crece, se expande.
La teoría del estado estacionario
Se opone a la tesis de un universo evolucionario. Los seguidores de esta consideran que el universo es una entidad que no tiene principio ni fin, no tiene principio porque no comenzó con una gran explosión ni se colapsará, en un futuro lejano, para volver a nacer.
El impulsor de esta idea fue el astrónomo inglés Edward Milne y según el, los datos recabados por la observación de un objeto ubicado a millones de años luz, deben ser idénticos a los obtenidos en la observación de la Vía láctea desde la misma distancia. Milne llamó a su tesis principio cosmológico
La teoría del universo oscilante
Sostiene que nuestro universo sería el último de muchos surgidos en el pasado, luego de sucesivas explosiones y contracciones. El momento en que el universo se desploma sobre sí mismo atraído por su propia gravedad es conocido como Big Crunch y marcaría el fin de nuestro universo y el nacimiento de otro nuevo.
EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO
Basándose en medidas de la expansión del Universo utilizando observaciones de las supernovas tipo 1a, en función de la variación de la temperatura en diferentes escalas en la radiación de fondo de microondas y en función de la correlación de las galaxias, la edad del Universo es de aproximadamente 13700 millones de años. Es notable el hecho de que tres mediciones independientes sean consistentes, por lo que se consideran una fuerte evidencia del llamado modelo de concordancia que describe la naturaleza detallada del Universo. El universo en sus primeros momentos estaba lleno homogénea e isótropamente de una energía muy densa y tenía una temperatura de 99’999.276,85 grados centígrados y presión concomitantes. Se expandió y se enfrió, experimentando cambios de fase análogos a la condensación del vapor o a la congelación del agua, pero relacionados con las partículas elementales.
Aproximadamente 10-35 segundos después del tiempo de Planck un cambio de fase causó que el Universo se expandiese de forma exponencial durante un período llamado inflación cósmica. Al terminar la inflación, los componentes materiales del Universo quedaron en la forma de un plasma de quarks-gluones, en donde todas las partes que lo formaban estaban en movimiento en forma relativista. Con el crecimiento en tamaño del Universo, la temperatura descendió, y debido a un cambio aún desconocido denominado bariogénesis, los quarks y los gluones se combinaron en bariones tales como el protón y el neutrón, produciendo de alguna manera la asimetríaobservada actualmente entre la materia y la antimateria. Las temperaturas aún más bajas condujeron a nuevos cambios de fase, que rompieron la simetría, así que les dieron su forma actual a las fuerzas fundamentales de la física y a las partículas elementales.
Más tarde, protones y neutrones se combinaron para formar los núcleos de deuterio y de helio, en un proceso llamado nucleosíntesis primordial. Al enfriarse el Universo, la materia gradualmente dejó de moverse de forma relativista y su densidad de energía comenzó a dominar gravitacionalmente sobre la radiación. Pasados 300.000 años, los electrones y los núcleos se combinaron para formar los átomos (mayoritariamente de hidrógeno). Por eso, la radiación se desacopló de los átomos y continuó por el espacio prácticamente sin obstáculos. Ésta es la radiación de fondo de microondas.
Al pasar el tiempo, algunas regiones ligeramente más densas de la materia casi uniformemente distribuida crecieron gravitacionalmente, haciéndose más densas, formando nubes, estrellas, galaxias y el resto de las estructuras astronómicas que actualmente se observan. Los detalles de este proceso dependen de la cantidad y tipo de materia que hay en el Universo. Los tres tipos posibles se denominan materia oscura fría, materia oscura caliente y materia bariónica. Las mejores medidas disponibles (provenientes del WMAP) muestran que la forma más común de materia en el universo es la materia oscura fría. Los otros dos tipos de materia sólo representarían el 20 por ciento de la materia del Universo.
El Universo actual parece estar dominado por una forma misteriosa de energía conocida como energía oscura. Aproximadamente el 70 por ciento de la densidad de energía del universo actual está en esa forma. Una de las propiedades características de este componente del universo es el hecho de que provoca que la expansión del universo varíe de una relación lineal entre velocidad y distancia, haciendo que el espacio-tiempo se expanda más rápidamente que lo esperado a grandes distancias. La energía oscura toma la forma de una constante cosmológica en las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, pero los detalles de esta ecuación de estado y su relación con el modelo estándar de la física de partículas continúan siendo investigados tanto en el ámbito de la física teórica como por medio de observaciones.
Más misterios aparecen cuando se investiga más cerca del principio, cuando las energías de las partículas eran más altas de lo que ahora se puede estudiar mediante experimentos. No hay ningún modelo físico convincente para el primer 10-33 segundo del universo, antes del cambio de fase que forma parte de la teoría de la gran unificación. En el "primer instante", la teoría gravitacional de Einstein predice una singularidad gravitacional en donde las densidades son infinitas. Para resolver esta paradoja física, hace falta una teoría de la gravedad cuántica. La comprensión de este período de la historia del universo figura entre los mayores problemas no resueltos de la física.
Estado actual del Universo
¿Cuál es el estado actual del Universo?
El universo actualmente se encuentra en proceso de expansión debido a tres grandes causas:
- La fuerza de repulsión generada por el Big Bang.
- La energía remanente generado por el Big Bang.
- La energía generada por las estrellas y singularidades cósmicas como quasares y agujeros negros.
La expansión del universo deja dos grandes consecuencias: el oscurecimiento y el enfriamiento del espacio.
¿Cuáles son las pruebas de la expansión?
Las dos pruebas mas importantes de la expansión del Universo son:
La recesion de galaxias descubierto en 1929 por Edwin Hubble, quien enunció que "las galaxias están en expansión y que la velocidad de recesión o separación entre las galaxias es proporcional a su distancia". A esto se llama la Ley de Hubble.
La radiación cósmica de fondo es la energía remanente del Big Bang que dio origen al universo, detectada vez por los radioastrónomos Arno Penzias y Robert Wilson en 1964. Esta radiación actualmente es de –271°C y se va aproximando al Cero Absoluto (-273,15 °C o 0 Kelvin).
Nota: Según la tercera ley de la termodinámica, el cero absoluto es un límite inalcanzable. La mayor cámara frigorífica actual sólo alcanza los -273,144 °C. La razón de ello es que las moléculas de la cámara, al llegar a esa temperatura, no tienen energía suficiente para hacer que ésta descienda aún más.
https://www.youtube.com/watch?v=ab9k9LZ-GRU
https://www.youtube.com/watch?v=y9HkUCmlDOk
https://www.youtube.com/watch?v=1G4Ln_tsKy8
https://www.youtube.com/watch?v=iJnxKhhUbmc
Lectura recomendada: Composición del Universo
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Lectura recomendada: Nueva teoría del origen del Universo
http://maravillasdeluniverso2.blogspot.com.co/p/nueva-teoria-sobre-el-origen-del.html
FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Es difícil precisar el origen del Sistema Solar. Los científicos creen que puede situarse hace unos 4.600 millones de años.
Según la teoría de Laplace, una inmensa nube de gas y polvo se contrajo a causa de la fuerza de la gravedad y comenzó a girar a gran velocidad, probablemente, debido a la explosión de una supernova cercana.
¿Cómo se formó el Sol?
La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada que se inició una reacción nuclear, liberando energia y formando una estrella. Al mismo tiempo se iban definiendo algunos remolinos que, al crecer, aumentaban su gravedad y recogían más materiales en cada vuelta.
También había muchas colisiones. Millones de objetos se acercaban y se unían o chocaban con violencia y se partían en trozos. Los encuentros constructivos predominaron y, en sólo 100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al actual. Después cada cuerpo continuó su propia evolución.
Origen de los Planetas
Cualquier teoría que pretenda explicar la formación del Sistema Solar deberá tener en cuenta que el Sol gira lentamente y sólo tiene 1 por ciento del momento angular, pero tiene el 99,9% de su masa, mientras que los planetas tienen el 99% del momento angular y sólo un 0,1% de la masa.
Hay varias teorías consideradas razonables:
a) Hipótesis Nebular
La teoría nebular es una explicación de la formación de los planetas formulada por primera vez por René Descartes, en 1644. Descartes, propuso la idea de que el Sol y los planetas se formaron al unísono a partir de una nube de polvo estelar. En 1721 el sueco Emanuel Swedenborg afirma que el sistema solar se formó por la existencia de una gran nebulosa en cuyo centro se concentraría la mayor parte de la materia formando el Sol y cuya condensación y rotación acelerada daría origen a los planetas. Está teoría fue retomada luego por Immanuel Kant (1775) y posteriormente por Pierre Simón Laplace (1796). Sostienen que el sol y los planetas se condensaron de una nube de polvo estelar, una nebulosa gaseosa en rotación, que se iba encogiendo bajo su propia atracción gravitacional. De la condensación de la masa nebulosa se originó, primero, un sol de extensa atmósfera, que por enfriamiento y contracción progresiva se concentró en una esfera gaseosa. Entonces a lo largo del ecuador de esta esfera, fueron dibujándose anillos cada vez más pequeños, que por condensación alrededor de núcleos más densos, fueron formando una serie de cuerpos separados que serían los planetas. Esta teoría ha sufrido refinamientos y modificaciones, pero sin cambiar su idea central. Por ejemplo, en la teoría de la acreción planetaria propuesta por el geofísico ruso Otto Yúlievich Shmidt en 1944, en la que explica cómo las estrellas, los planetas y ciertos satélites se formaron a partir de una nebulosa, asumiendo que el Sol pasó a través de una densa nube interestelar, y emergió rodeado de un envoltorio de polvo y gas. En 1918, el ingeniero y escritor francés Emile Belot (1857-1944), en su libro “l’origine des formes de la terre et des planets” elabora su hipótesis en donde considera la interacción de dos nebulosas que desencadenaron los torbellinos que condujeron a la formación del protosol.
b) Hipótesis Planetesimal
Propuesta en 1900 por Thomas Chamberlain y Forest Ray Moulton, según la cual los planetas se formaron de materiales que fueron arrancados del Sol, cuando una estrella pasó muy cerca de él. El gas caliente arrancado giró rápidamente alrededor del sol, por un tiempo, luego se condensó en partículas líquidas y sólidas (planetesimales) posteriormente colisionaron repetidamente se unieron para formar los planetas. Otra hipótesis similar formulada en 1919 por James Jeans (1877-1946) y Harold Jeffreys (1891-1989) conocida como hipótesis de las mareas, también sugiere un encuentro cercano del Sol con una estrella de menor tamaño y densidad, lo que produjo un desprendimiento de masa en forma de filamento formándose así, una enorme marea en la superficie solar; el material arrancado se rompió en secciones que se unieron debido a su inestabilidad gravitatoria y al enfriarse cada una de las esas secciones se convirtió en un planeta. Jeffreys criticó la hipótesis planetesimal aduciendo que tanto la ocurrencia de colisiones, como las velocidades asociadas a las mismas, harían de este un proceso demasiado lento.
c) Hipótesis Colisional
Esta hipótesis, se basó en las afirmación del naturalista francés Leclerc de Buffon, quien sostuvo que el sistema solar se había formado a partir de los restos de una colisión entre el Sol y un cuerpo al que llamó cometa. En la actualidad esta hipótesis no es muy aceptada por la comunidad científica, ya que no hay evidencias que la justifiquen.
La teoría nebular es una explicación de la formación de los planetas formulada por primera vez por René Descartes, en 1644. Descartes, propuso la idea de que el Sol y los planetas se formaron al unísono a partir de una nube de polvo estelar. En 1721 el sueco Emanuel Swedenborg afirma que el sistema solar se formó por la existencia de una gran nebulosa en cuyo centro se concentraría la mayor parte de la materia formando el Sol y cuya condensación y rotación acelerada daría origen a los planetas. Está teoría fue retomada luego por Immanuel Kant (1775) y posteriormente por Pierre Simón Laplace (1796). Sostienen que el sol y los planetas se condensaron de una nube de polvo estelar, una nebulosa gaseosa en rotación, que se iba encogiendo bajo su propia atracción gravitacional. De la condensación de la masa nebulosa se originó, primero, un sol de extensa atmósfera, que por enfriamiento y contracción progresiva se concentró en una esfera gaseosa. Entonces a lo largo del ecuador de esta esfera, fueron dibujándose anillos cada vez más pequeños, que por condensación alrededor de núcleos más densos, fueron formando una serie de cuerpos separados que serían los planetas. Esta teoría ha sufrido refinamientos y modificaciones, pero sin cambiar su idea central. Por ejemplo, en la teoría de la acreción planetaria propuesta por el geofísico ruso Otto Yúlievich Shmidt en 1944, en la que explica cómo las estrellas, los planetas y ciertos satélites se formaron a partir de una nebulosa, asumiendo que el Sol pasó a través de una densa nube interestelar, y emergió rodeado de un envoltorio de polvo y gas. En 1918, el ingeniero y escritor francés Emile Belot (1857-1944), en su libro “l’origine des formes de la terre et des planets” elabora su hipótesis en donde considera la interacción de dos nebulosas que desencadenaron los torbellinos que condujeron a la formación del protosol.
b) Hipótesis Planetesimal
Propuesta en 1900 por Thomas Chamberlain y Forest Ray Moulton, según la cual los planetas se formaron de materiales que fueron arrancados del Sol, cuando una estrella pasó muy cerca de él. El gas caliente arrancado giró rápidamente alrededor del sol, por un tiempo, luego se condensó en partículas líquidas y sólidas (planetesimales) posteriormente colisionaron repetidamente se unieron para formar los planetas. Otra hipótesis similar formulada en 1919 por James Jeans (1877-1946) y Harold Jeffreys (1891-1989) conocida como hipótesis de las mareas, también sugiere un encuentro cercano del Sol con una estrella de menor tamaño y densidad, lo que produjo un desprendimiento de masa en forma de filamento formándose así, una enorme marea en la superficie solar; el material arrancado se rompió en secciones que se unieron debido a su inestabilidad gravitatoria y al enfriarse cada una de las esas secciones se convirtió en un planeta. Jeffreys criticó la hipótesis planetesimal aduciendo que tanto la ocurrencia de colisiones, como las velocidades asociadas a las mismas, harían de este un proceso demasiado lento.
c) Hipótesis Colisional
Esta hipótesis, se basó en las afirmación del naturalista francés Leclerc de Buffon, quien sostuvo que el sistema solar se había formado a partir de los restos de una colisión entre el Sol y un cuerpo al que llamó cometa. En la actualidad esta hipótesis no es muy aceptada por la comunidad científica, ya que no hay evidencias que la justifiquen.
La teoría Laplaciana Moderna asume que la condensación del Sol contenía granos de polvo sólido que, a causa del roce en el centro, frenaron la rotación solar. Después la temperatura del Sol aumentó y el polvo se evaporó.
La teoría de la Nebulosa Moderna se basa en la observación de estrellas jóvenes, rodeadas de densos discos de polvo que se van frenando. Al concentrarse la mayor parte de la masa en el centro, los trozos exteriores, ya separados, reciben más energía y se frenan menos, con lo que aumenta la diferencia de velocidades.
Imagen artística de un disco protoplanetario, similar al que formó el sistema solar. Se cree que los objetos de la nube de Oort se formaron en el interior de estos discos (muy lejos de la actual posición de la nube), cerca de los planetas gigantes como Júpiter cuando todavía estaban formándose, y que la gravedad de éstos expulsó al exterior los objetos que hoy forman la nube de Oort.
Distancia en perspectiva entre el Sol, los planetas, el cinturón de Kuiper y la Nube de Oort.
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SISTEMA SOLAR
El sistema solar es el sistema planetario en el que se encuentran la Tierra y otros objetos astronómicos que giran directa o indirectamente en una órbita alrededor de una única estrella conocida como el Sol. La estrella concentra el 99,75 % de la masa del sistema solar y la mayor parte de la masa restante se concentra en ocho planetas cuyas órbitas son prácticamente circulares y transitan dentro de un disco casi llano llamado plano eclíptico. Los cuatro planetas más cercanos, considerablemente más pequeños Mercurio, Venus, Tierra y Marte, también conocidos como los planetas terrestres, están compuestos principalmente por roca y metal. Mientras que los cuatro más alejados, denominados gigantes gaseosos o "planetas jovianos", más masivos que los terrestres, están compuesto de hielo y gases. Los dos más grandes, Júpiter y Saturno, están compuestos principalmente de helio e hidrógeno. Urano y Neptuno, denominados los gigantes helados, están formados mayoritariamente por agua congelada, amoniaco y metano.
El Sol es el único cuerpo celeste del sistema solar que emite luz propia,la cual es producida por la combustión de hidrógeno y su transformación en helio por la fusión nuclear. El sistema solar se formó hace unos 4600 millones de años a partir del colapso de una nube molecular. El material residual originó un disco circunestelar protoplanetario en el que ocurrieron los procesos físicos que llevaron a la formación de los planetas. El sistema solar se ubica en la actualidad en la nube Interestelar Local que se halla en la Burbuja Local del brazo de Orión, de la galaxia espiral Vía Láctea, a unos 28 000 años luz del centro de esta.
Comparación por tamaño y de los satélites naturales más importantes de cada planeta del sistema solar.
Los objetos trans-neptunianos más grandes conocidos
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Diapositivas recomendadas: Características del Sistema Solar
EL ORIGEN DE LA TIERRA
Han surgido diversas las teorías que intentan explicar el origen del Sistema Solar y La Tierra. En la actualidad, la más aceptada es la Teoría Nebular, también llamada planetesimal. Esta teoría plantea el origen del Sistema Solar a partir de una nebulosa originada de una explosión supernova. Sus partículas giraban formando un gigantesco disco. En el centro se fueron acumulando las más pesadas; las más ligeras se desplazaron hacia el exterior. Toda materia giraba en torno al centro, donde se formó el Sol. Se producían choques y fusiones que generaron estructuras mayores, denominadas planetésimos, que también giraban, chocaban y se fusionaban, formando grandes rocas que fueron el origen de los planetas, satélites y meteoritos de Sistema Solar. Esto ocurrió hace 4.500 millones de años.
La teoría nebular o planetesimal tiene su origen en la teoría nebular clásica, elaborada de forma independiente por Inmanuel Kant y Simon Laplace. Existen otras teorías llamadas catastrofistas, desechadas actualmente.
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA
Con respecto al origen de la vida se puede decir que el hombre siempre ha mostrado gran interés por conocer el origen de la vida. Seguramente por ello fue creando a lo largo de las distintas épocas de su historia ideas con las que intentaba explicar tan difícil problema. De acuerdo a lo anterior, a continuación se describen brevemente algunas de las teorías más aceptadas por el gremio científico:
Creacionismo: Consiste en la idea de atribuir la existencia de la vida a la "creación de los dioses". Esta idea surgió quizá desde las épocas del hombre primitivo y se reforzó en las primeras culturas, como la egipcia y la mesopotámica. La teoría creacionista considera que "la vida, al igual que todo el Cosmos, se originó por un acto libre de voluntad creadora de un ser divino". El creacionismo surgió como uno de los primeros intentos del hombre para explicar el origen de la naturaleza.
Generación Espontánea (Abiogénesis). Es la noción de que la vida puede surgir de materia sin vida, "mediante la interacción de las fuerzas naturales". La idea de la generación espontánea contó con el apoyo de la Iglesia Católica, lo que hizo que se afianzara más en el criterio de la gente de esas épocas, que cría que los seres vivos además de provenir de sus padres, se podían originar de material sin vida. Platón, Aristóteles y otros grandes filósofos griegos creyeron en la generación espontánea y aceptaron la aparición de formas inferiores de vida a partir de algo no vivo.
Vitalismo. La Iglesia católica aceptó en buen grado la idea de la generación espontánea (que seguía siendo creacionista), y sólo le cambió el nombre por el de "vitalismo", argumentando que para que la vida surgiera se necesitaba una "fuerza vital", o soplo divino.
Mecanicismo. Es contraria al vitalismo, porque considera que la vida se basa en procesos químicos y físicos.
Teoría Cosmozoica (Panspermia). En 1908, el químico sueco Svante Arrhenius y otros propusieron en su libro titulado "La Creación de los Mundos" la teoría de que la vida llegó a la Tierra del espacio exterior, por medio de esporas muy resistentes a temperaturas extremas, al vacío y a las radiaciones. Estas hipótesis presenta serias objeciones porque: a) Ninguna espora conocida resiste las raciones cósmicas. b) En el espacio no hay atmósfera. c) Las temperaturas que se producen al entrar en la atmósfera terrestre son tan elevadas que es prácticamente imposible que cualquier forma de vida conocida la resista.
Síntesis Abiótica o Teoría Químio-Sintética. Esta teoría es conocida como de Oparin-Haldane, porque fue publicada en 1924 por el investigador ruso Alexander I. Oparin, cuyos resultados coincidían con los del biólogo inglés John D. S. Haldane, quien publicó sus experiencias cuatro años después (1928). Esta teoría ha sido ampliamente aceptada por los científicos modernos no sólo de área biológica, sino también por químicos, astrónomos, geólogos, etcétera, porque su contenido coincide y refuerza a su vez las teorías de la evolución molecular, las de origen y evolución del Universo y otras. Parte de una Tierra muy joven y sin vida, que tenía una atmósfera carente de oxígeno libre pero que contenía una gran cantidad de hidrógeno, por lo que era fuertemente reductora; además, tenía algunos compuestos orgánicos que se habían formado de manera abiótica.
El agua se acumuló en las partes profundas, en las que poco a poco se fueron formando los cálidos mares primitivos, que cada vez se concentraban más con productos nutritivos, debido a las constantes evaporaciones y precipitaciones que sufrían. Por ello, Oparin les dio el nombre de "sopa primigenia" o "caldo nutritivo". En algún momento fortuito de la evolución de los protobiontes más complejos, surgieron algunos que Oparin llamó eubiontes, los que ya fueron capaces de transmitir a sus descendientes la información de sus características, gracias a la existencia de compuestos polimerizados que Oparín consideró que fueron los precursores de los ácidos actuales. Se calcula que esta evolución química en la Tierra tuvo una duración aproximada de 1,500 a 1,700 millones de años.
Buenos días estudiantes, por favor leer detalladamente el siguiente documento para conocer mejor las principales teorías sobre el origen de la vida. Se discutirá en clase sobre ello.
Buen día estudiantes, por favor, observar el siguiente vídeo para comprender mejor algunas de las investigaciones realizadas a través de la historia por diferentes científicos y que permitieron llegar a diferentes conclusiones sobre el origen de la vida.
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LAS ESPECIES
FIJISMO: El Fijismo o teoría fijista es una creencia que sostiene que las especies actualmente existentes han permanecido básicamente invariables desde la Creación. La idea creacionista coincidió con la hipótesis del "fijismo", que apoya la inmutabilidad de las especies (es decir, que no cambian). Fue promovida por grandes filósofos de la Edad Antigua como Platón y Aristóteles, perdurando estas creencias hasta el siglo XIX. Los científicos de la actualidad consideran al creacionismo totalmente fuera del terreno de la ciencia, ya que no existen fundamentos comprobables a través del Método Científico.
CATASTROFISMO: Según esta teoría, en el pasado se habían producido catástrofes geológicas que producían extinciones, tras las cuales se producían nuevas creaciones. La última de esas catástrofes fue el diluvio universal.
EVOLUCIONISMO: Según esta teoría, las especies tendrán en común algunos componentes esenciales procedentes de un antepasado común. Cuanto más cercanas en la evolución estén dos especies, sus semejanzas serán mayores, y cuanto más lejanas en su origen tendrán características más diferenciadas. Habrá restos de una especie que puede haber desaparecido, pero que, como es antepasado común de otras posteriores, muestra características de ambas o intermedias entre ellas.
LAMARQUISMO: La primera teoría evolucionista suficientemente elaborada fue presentada por Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamark, en su libro Filosofía Zoológica. Sus principales ideas pueden resumirse así: 1) El ambiente produce modificaciones de los caracteres, las condiciones ambientales varían a lo largo del tiempo y estos cambios exigen una adaptación al medio que se realiza mediante la adquisición de nuevos hábitos (Caracteres adquiridos). 2) La función crea o moldea el órgano: Lamarck pensaba que la necesidad creaba el órgano y que los nuevos hábitos permiten el desarrollo de determinados órganos, los organos se desarrollan en la medida que se usan y tienden a atrofiarse por desuso (Teoría del Uso y Desuso) 3. Los caracteres adquiridos se heredan: La necesidad producía cambios evolutivos, una vez aparecían los cambios se heredaban a los hijos, es decir, las características adquiridas se heredan inmediatamente a la descendencia (Herencia de caracteres adquiridos).
DARWINISMO: No es sinónimo de evolucionismo, ya que este concepto es anterior a Darwin. Aunque las teorías darwinistas son evolucionistas, el aporte clave es el concepto de la Selección Natural considerado determinante para explica la causa principal de la evolución y que en su posterior desarrollo, con numerosos aportes y correcciones, permitió la formulación de la teoría de la evolución actual o síntesis evolutiva moderna.
NEOLAMARQUISMO: Nace en el siglo XX buscando conciliar los principios de la herencia de los caracteres adquiridos con la genética.
MUTACIONISMO: Hugo de Vries (1848-1935), modifica la teoría Darwinista basándose en los estudios de Gregor Mendel. El mutacionismo considera que las mutaciones son el agente verdaderamente creativo del cambio orgánico (frente a la selección natural), dando lugar a una evolución discontinua (frente al gradualismo postulado por Darwin). La teoría mutacionista se remonta a la obra de William Keith Brooks, Francis Galton y Thomas Henry Huxley, cuyas ideas fueron recuperadas en la década de 1890 por los trabajos de Hugo de Vries y William Bateson en torno a las variaciones naturales discontinuas. Con el redescubrimiento de las leyes de Mendel, el mutacionismo fue la postura defendida por gran parte de los fundadores de la genética de poblaciones (Thomas Hunt Morgan, Reginald Punnett, Wilhelm Johannsen, Hugo de Vries y William Bateson).
Para el mutacionismo, la evolución se desarrolla en dos pasos: 1) en primer lugar, la ocurrencia aleatoria de una mutación; 2) en segundo lugar, su preservación o eliminación por selección natural.
Desde la aparición de la biología molecular, algunos biólogos han defendido a la presión mutacional como proceso básico de la evolución (Sueoka, 1962; Nei, 1983, 2005). Este resurgimiento de la teoría mutacionista es conocido como neomutacionismo.
Para el mutacionismo, la evolución se desarrolla en dos pasos: 1) en primer lugar, la ocurrencia aleatoria de una mutación; 2) en segundo lugar, su preservación o eliminación por selección natural.
Desde la aparición de la biología molecular, algunos biólogos han defendido a la presión mutacional como proceso básico de la evolución (Sueoka, 1962; Nei, 1983, 2005). Este resurgimiento de la teoría mutacionista es conocido como neomutacionismo.
La síntesis evolutiva moderna o NEODARWINISMO: A pesar de la gran coherencia del pensamiento de Darwin, este carecía de una teoría de la herencia que diera soporte a sus ideas de la selección natural. Los trabajos de Mendel, aunque ya había sido publicados, nunca llegaron a manos de Darwin. Con el redescubrimiento de los trabajos de Mendel sobre la herencia, el desarrollo de la teoría cromosómica de la herencia y la genética molecular, la teoría darwinista tomó una nueva fuerza, sufrió ciertas modificaciones y dio lugar al neodarwinismo o teoría sintética de la evolución. Esta nueva teoría integra la genética mendeliana y la selección natural de Darwin, y es el fruto del aporte de varios científicos como Fisher, Haldane, Wright, Mays, Dobzhansky y Simpson. En ella se incorporan conceptos como la mutación, la variabilidad genética, la recombinación, el genotipo y el fenotipo.
El Nacimiento de la Humanidad
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