PREGUNTAS SOBRE LA GUIA COMPLETA DEL COSMOS.
Pioneros:
1.Describe el método empleado por Eratóstenes para medir la circunferencia de la Tierra.
Eratóstenes tenía noticia de un hecho que cada año se producía en una ciudad de Egipto llamada Siena (hoy Asuán). Sucedía que cierto día del año, al mediodía, los obeliscos no producían sombra alguna. El agua de los pozos reflejaba como un espejo la luz del Sol. Hoy sabemos que esto es debido a que Asuán se encuentra en el Trópico de Cáncer y ese día marca el solsticio de verano (este hecho era festivo y muy celebrado por los lugareños).
Sin embargo, Eratóstenes observó que en Alejandría, ese mismo día, los obeliscos sí producían sombra. Eso sólo es posible si La Tierra era redonda, pues el Sol está tan lejos como para considerar que sus rayos inciden paralelamente sobre La Tierra.
Paso 1: Distancia entre Siena y Alejandría
Eratóstenes ordenó (y pagó de su propio bolsillo) a los jefes de caravanas que midieran la distancia entre las dos ciudades. Para ello debían poner esclavos a contar las vueltas de rueda que daban los carros, a extender largas cuerdas a lo largo del camino, a contar pasos, etc. La dificultad radica en que estamos hablando de dos localidades separadas por más de 700 Km.
Le salió una media de 5.000 estadios. Cada estadio equivalía a 157’5 metros, por lo que la distancia entre las ciudades la estimó en 787’5 Km.
Paso 2: Medición de la sombra
Llegado el día, midió la sombra de un palo que de forma perfectamente vertical había colocado en los jardines de la biblioteca. ¿Cómo saber en qué momento medir la sombra? La respuesta es fácil, sobre el mediodía (cuando el sol está en su punto más alto) se mide la sombra varias veces. La menor sombra corresponderá al momento en que el Sol está en el cénit.
¡Qué maravilla! Si la medida real es de 39.942 Km, el obtuvo una medida de 39.375 Km. (sólo se equivocó en 567 Km.). ¡Qué resultado tan increíble!, teniendo en cuenta la tecnología con la que trabajó para medir distancias y ángulos.
Errores cometidos
Los errores de Eratóstenes fueron muy sutiles y casi inevitables:
Error 1.- La distancia entre Asuán y Alejandría es de 729 Km. (4.628 estadios); no de 787’5 Km.
Error 2.- Las dos ciudades no están en el mismo meridiano, sino que difieren en unos 3º de longitud.
Error 3.- La medida exacta del ángulo de la sombra en Alejandría es: 7,08º (no 7,20º).
Cometió estas inexactitudes que a lo mejor hasta se compensaron, pero sin duda la labor de medición y el resultado obtenido hace más de 2.240 años fue impresionante.
2.Cita las tres leyes de movimiento de los planetas de Kepler.
§ Primera ley (1609): todos los planetas se desplazan alrededor del Sol siguiendo órbitas elípticas. El Sol está en uno de los focos de la elipse.
§ Segunda ley (1609): el radio vector que une un planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
La ley de las áreas es equivalente a la constancia del momento angular, es decir, cuando el planeta está más alejado del Sol (afelio) su velocidad es menor que cuando está más cercano al Sol (perihelio). En el afelio y en el perihelio, el momento angular L es el producto de la masa del planeta, su velocidad y su distancia al centro del Sol.
L = m \cdot r_1 \cdot v_1 = m \cdot r_2 \cdot v_2 \,
§ Tercera ley (1618): para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor al de su órbita elíptica.
\frac{T^2}{L^3}=K=\text{constante}
Donde, T es el periodo orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol), (L) la distancia media del planeta con el Sol y K la constante de proporcionalidad.
Estas leyes se aplican a otros cuerpos astronómicos que se encuentran en mutua influencia gravitatoria, como el sistema formado por la Tierra y la Luna.
3.¿Cuáles fueron los principales descubrimientos realizados por Galileo?
Sus logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones astronómicas, la primera ley del movimiento y un apoyo determinante para el copernicanismo. Ha sido considerado como el "padre de la astronomía moderna", el "padre de la física moderna" y el "padre de la ciencia".
Su trabajo experimental es considerado complementario a los escritos de Francis Bacon en el establecimiento del moderno método científico y su carrera científica es complementaria a la de Johannes Kepler. Su trabajo se considera una ruptura de las asentadas ideas aristotélicas y su enfrentamiento con la Iglesia Católica Romana suele tomarse como el mejor ejemplo de conflicto entre la autoridad y la libertad de pensamiento en la sociedad occidental.
4.¿Cuáles son las principales diferencias entre el sistema planetario de Ptolomeo y Copérnico?
_Ptolomeo pensaba en una teoría geocéntrica mientras que Copérnico introdujo la teoría heliocéntrica:
Copérnico: (1473-1543) fue un astrónomo polaco, conocido por su teoría heliocéntrica, según la cual el Sol se encuentra inmóvil en el centro del Universo y la Tierra gira alrededor de él. La teoría fue desarrollada en los primeros años de la década de 1500, pero se publicó años después. Se oponía a la teoría de Ptolomeo, entonces vigente, según la cual el Sol y los planetas giran alrededor de una Tierra fija. Al principio, Copérnico dudó en publicar sus hallazgos porque temía las críticas de la comunidad científica y religiosa. A pesar de la incredulidad y rechazo iniciales, el sistema de Copérnico pasó a ser el modelo del Universo más ampliamente aceptado a finales del siglo XVII.
El sistema de Ptolomeo: Hasta Copérnico el movimiento de los cuerpos celestes se explicaba mediante el sistema de Ptolomeo. Se suponía que los cuerpos celestes (el Sol, la Luna y los planetas) se encontraban situados en esferas huecas concéntricas a la Tierra. Las estrellas fijas (casi todos los objetos del cielo, se situaban en una sola capa exterior. Se suponía que cada una de estas esferas ajustaba perfectamente en la siguiente, como si fueran las capas de una cebolla. En el centro de todas ellas estaría la Tierra. Todas estas esferas girarían con distintas velocidades alrededor de la Tierra, de forma que desde la Tierra veríamos deslizarse por el Cielo a los distintos objetos celestes. Sin embargo, no todo era tan simple y para poder explicar los distintos movimientos que se fueron observando hubo que ir complicando bastante el modelo.
5.Cita tres de las principales contribuciones que realizó William Herschel a la astronomía.
_Introdujo en Cambridge las matemáticas más avanzadas de Europa;
_contribuyó de forma muy notable a la divulgación de la teoría ondulatoria de la luz; -_escribió sobre temas geológicos, cristalográficos y sobre magnetismo;
_fue uno de los innovadores de la técnica fotográfica; y naturalmente realizó importantes contribuciones a la astronomía, completó el mapa de las nebulosas del Norte e inició el levantamiento del mapa del Sur de la bóveda celeste.
_A Herschel se le conoce también por su muy divulgado libro sobre la naturaleza de la ciencia, A Preliminary Discourse on the Study of Natural Philosophy (1831). Se basó en la física, especialmente en la astronomía newtoniana para establece los cánones de la ciencia. Para Herschel el modelo de una teoría científica completa debía de adaptarse a lo que hoy conocemos como modelo hipotético-deductivo, un conjunto de axiomas a partir del cual se pueda deducir todo lo demás
6.¿Cómo puedes demostrar que la Tierra es redonda a aquellos que piensan que es plana?
La tierra es redonda por el mismo motivo que lo son una gota de agua o una burbuja.
Los líquidos, de forma natural, se transforman en bolas.
Cuando la tierra se formo era candente y liquida, al estar flotando en el espacio, se volvió redonda. Al enfriarse se endureció transformándose en roca y se quedo redonda.
No puede ser de ninguna otra figura porque cuando se formo la tierra, empezó a formarse un punto magnético en el espacio, atrayendo polvo espacial a ese centro, al inicio giro tan rápido que se hizo caliente formando el núcleo. Como empezó a aumentar de tamaño, se fue enfriando, y mermó su velocidad formando la tierra; y como la ubicación en el sistema solar fue favorable, las partículas de hielo, que fueron del espacio en un principio, empezaron a derretirse formando ríos, mares, etc…
Vía Láctea
1. Define que es un año luz y cita ejemplos para expresar la distancia entre distintos objetos en el cosmos.
VIA LACTEA:
Vía lácteaLa galaxia en la que se encuentra la Tierra se denomina vía láctea. Los expertos creen que contiene entre 200.000 millones y 400.000 millones de estrellas en un diámetro medio de 100.000 años luz.
La vía láctea (una expresión en latín que significa “camino de leche” y que está vinculada a la apariencia de la banda de luz que rodea el firmamento) forma parte de un conjunto de galaxias conocido como Grupo Local, donde es la segunda más grande por detrás de Andrómeda.
Es posible dividir la vía láctea en tres grandes sectores: el halo (exterior e interior), el disco(delgado, grueso y extremo) y el bulbo.
2.Describe el tamaño, forma y estructura de nuestra galaxia la Vía Láctea.
Según las observaciones, posee una masa de 1012masas solares y es una espiral barrada; con un diámetro medio de unos 100.000 años luz, se calcula que contiene entre 200 mil millones y 400 mil millones de estrellas. La distancia desde el Sol hasta el centro de la galaxia es de alrededor de 27.700 años luz (8.500 PC, es decir, el 55 por ciento del radio total galáctico). La Vía Láctea forma parte de un conjunto de unas cuarenta galaxias llamado Grupo Local, y es la segunda más grande y brillante tras la Galaxia de Andrómeda.
4.Describe brevemente la vida de las estrellas como nuestro Sol, desde que nacen hasta que mueren.
A medida que envejecen sufren profundos cambios en sus tamaños, colores y luminosidades, siempre como consecuencia de la disminución de sus reservas. Para aumentar su expectativa de vida, la estrella lucha continuamente contra la fuerza gravitatoria que intenta contraerla. Las distintas etapas evolutivas son sucesiones de contracciones que terminan cuando la estrella comienza a quemar otros combustibles que mantenía en reserva y logra establecer una nueva situación de equilibrio.
El factor más importante en el desarrollo de una estrella es su masa inicial. Las estrellas más masivas tienen mayores temperaturas centrales y, en consecuencia, producen energía y consumen combustible a un ritmo creciente. Este hecho fue determinado observacionalmente y se llama relación masa-luminosidad. Podría parecer que las estrellas más masivas, las que tienen más combustible, deberían tener vidas más largas. Pero en realidad sucede exactamente lo contrario. Al igual que con el dinero o la comida, la duración del combustible estelar depende tanto de la cantidad disponible como del ritmo de consumo. Por ejemplo, la vida del Sol será de 10 mil millones de años. Una estrella de masa 10 veces mayor tiene 10 veces más combustible, pero lo quema a un ritmo tan grande (de acuerdo a la relación masa-luminosidad) que termina de consumirlo en 30 millones de años. En el otro
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5.Explica la diferencia entre una nova y una supernova.
1._nova. Explosión de una estrella
cuyo brillo aumenta 10.000 veces más en un solo día para luego
decrecer nuevamente a lo largo de varias semanas o meses.
Se cree que las novas son estrellas dobles, en las que parte del gas de una es transferido a la enana blanca que le sirve de compañera.
2._ Supernova. Explosión fulgurante de una estrella de grandes proporciones hacia el final de su ciclo vital. En una supernova, la estrella produce un destello varios millones de veces superior en intensidad a su brillo normal. Y sus capas exteriores salen despedidas, dando origen a la formación de cuerpos celestes tales como la nebulosa de cáncer.
6.Cita la secuencia de sucesos que conducen a la destrucción de una estrella masiva en una explosión supernova.
7.¿Qué es la Nebulosa del Cangrejo y qué podemos encontrar en el corazón de este nebulosa?
La Nebulosa del Cangrejo (también conocida como Taurus A y Taurus X-1) es un resto de supernova de tipo plerión resultante de la explosión de una supernova en el año 1054 (SN 1054). La nebulosa fue observada por vez primera en el año 1731 por John Bevis.
Ahí es donde dos brillantes nebulosas de emisión apodadas Corazón y Alma descansan.
Big Bang y el Big Crunch
1. Explicas las diferencias entre la teoría del Universo estacionario de la actual teoría del Big Bang.
La Teoría del Estado Estacionario es un modelo cosmológico desarrollado en 1949 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la Teoría del Big Bang. Aunque el modelo tuvo un gran número de seguidores en la década de los 50, y 60, su popularidad disminuyó notablemente a finales de los 60, con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, y se considera desde entonces como cosmología alternativa.
2.¿Qué es la radiación cósmica de fondo y por qué es tan importante?
La radiación cósmica de fondo es la energía remanente del Big Bang que dio origen al universo. La predicción teórica de esta radiación fue realizada por el físico ruso George Gamow en 1946.
Es tan importante porque dio origen el universo.
3.¿Qué importante descubrimiento realizó el satélite COBE entre 1989 y 1992?
Fue el primer satélite construido especialmente para estudios de cosmología. Su objetivo fue investigar la radiación de fondo de microondas y obtener medidas de la misma que ayudaran a ampliar nuestra comprensión del cosmos.
4.Describe brevemente cómo se cree que se formaron las galaxias en los orígenes de Universo.
Existen dos hipótesis sobre su nacimiento: una afirma que se formaron a partir del colapso de material durante el nacimiento del Universo, por lo tanto esta teoría considera que las galaxias son casi tan antiguas como el propio Universo. Mientras que la segunda sostiene que se han formado a partir de un proceso de fusión de galaxias más pequeñas, y por tanto, son más jóvenes que el Universo.
Con la técnica de observación del espectro electromagnético se ha analizado, por primera vez, de forma separada dos elementos: el carbono y el nitrógeno. Algunos elementos químicos marcan el nacimiento y la evolución de las estrellas como es el caso del nitrógeno o el carbono. Todos los gases que componen las galaxias se generan dentro de ella, a excepción del hidrógeno y el helio, lo que indica cada etapa de la vida de la galaxia.
5.Explica cómo es posible estimar la edad del Universo si nosotros conocemos la velocidad de expansión.
En el marco teórico del Big Bang la edad del universo depende de la constante de Hubble y la masa y energía total en el universo
6.¿Cómo el satélite Hipparcos ayudó a resolver el problema de que la mayoría de las estrellas más viejas parecían ser más antiguas que el Universo?
La precisión de sus medidas le permitió descubrir el movimiento retrógrado de la Esfera Celeste que se conoce como "presesión de los equinoccios".
7.Describe el método del paralaje para medir la distancia de las estrellas más cercanas.
La paralaje es el cambio en la posición aparente de una estrella en el cielo debido al movimiento de la Tierra en su órbita alrededor del Sol. Las estrellas más lejanas parecen fijas mientras que las cercanas se mueven en una elipse más o menos excéntrica dependiendo del ángulo relativo de la estrella con la eclíptica.
8.¿Qué es el Big Crunch y cómo este debería ocurrir?
1.Es una de las teorías que se barajaban en el siglo XX sobre el destino último del universo, hoy descartada a favor de un modelo de universo en expansión permanente.
2.Ocurrirá que el Big Bang alcanzara su máxima expansión y a partir de ahí, comenzara a contraerse. Momento en que las galaxias cercanas en vez de alejarse, estuvieran retrocediendo. Dicho evento podríamos distinguirlo claramente, ya que, la luz que emiten hacia nosotros se desplazaría al azul, en vez de al rojo por el efecto Dopler. Cualquier astrónomo podría darse cuenta de cómo el Universo iniciara la reversa.Lo que propone la teoría de la Big Crunch (Gran Implosión) propone que nuestro universo es un sistema cerrado. Según dicha teoría, si el universo tiene una densidad crítica superior a 3 átomos por metro cúbico, la expansión producida por el Big Bang irá frenándose poco a poco hasta que finalmente comiencen a acercarse todos los elementos que lo conforman; volviendo al punto original en el que todo se comprimirá en un único punto de energía, como el que posiblemente existía anterior al Big Bang.El momento en el cual acabaría por detenerse la expansión del universo, y comenzara la contracción, depende de la densidad crítica; obviamente, a mayor densidad, mayor rapidez de frenado y contracción -y a menor densidad, más tiempo para que se desarrollaran los eventos que se prevé tendrían lugar.
