¿cómo nace un sistema solar? la tierra en el universo. guía para séptimo año de la educación...

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UNIDAD 5 SÉPTIMO BÁSICO

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Lecciones 1 y 2: “La tierra en el univers ” Ha nacido un sistema solar

La biblia enseña a llegar al cielo; no cómo funcionan los cielos.

PIENSA EN ESTO Después de estudiar esta lección debieras ser capaz de responder las siguientes preguntas

• ¿Cómo se formó el sistema solar? • ¿Cómo el sol y otras estrellas producen energía? • ¿Cómo los astrónomos miden grandes distancias?

¿Cómo se mantiene junta la materia de una nebulosa solar? Tip de estudio

Organiza En el envés de la última página, haz un mapa conceptual usando los términos gravedad, presión, nebulosa, nebulosa solar, sol y planetas.

¿COMPRENDISTE? 1. Identifica ¿Qué es una nebulosa?

En el centro de nuestro sistema solar está la estrella que llamamos sol. Ocho planetas y otros objetos más pequeños se mueven alrededor del sol. La mayoría de los planetas tienen una o más lunas que se mueven alrededor de ellos. Los ingredientes para la construcción de sistemas solares, tal como el nuestro, están en áreas que parecen ser espacio vacío. Así como hay nubes en el cielo, hay nubes en el espacio. Estas nubes se llaman nebulosas. Una nebulosa es una mezcla de gases y de polvo. Los gases son principalmente hidrógeno y helio , mientras que el polvo se forma de otros elementos, tales como el carbono y el hierro.

GRAVEDAD

¿COMPRENDISTE? 2. Explica ¿Cómo se explica la débil fuerza que ejerce la gravedad en una nebulosa?

El gas y el polvo de las nebulosas están hechos de materia. La fuerza de gravedad mantiene unida a la materia. En una nebulosa, la fuerza de la gravedad es débil, porque las partículas son pequeñas y están muy separadas. Las Nebulosas son menos densas que el aire que te rodea. La fuerza de la gravedad es suficiente para mantener a los átomos y las moléculas en la nebulosa sin separarse. La siguiente figura representa una vista, en primer plano, de una nebulosa. Observa que las partículas están muy separadas de modo que hay poca atracción gravitacional entre ellas. Las partículas también se están moviendo lentamente así que la nebulosa es fría.

La Gravedad causa que las partículas en una nebulosa se atraigan.

Fría

Copyright © by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved. Traducido, modificado y adaptado por Prof. GAToledo, Depto. de Ciencias, SFC, 2014 1 Nuestro sistema solar

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Ha nacido un sistema solar continuación

PRESIÓN

Debido a que la gravedad atrae a las partículas, se podría esperar un colapso de la nebulosa. Sin embargo, esto no sucede, porque hay otra fuerza que opera contra la gravedad. Esa fuerza es la presión. Las partículas de la nebulosa se mueven constantemente y se estrellan unas con otras. Estas colisiones causan presión. A medida que las partículas se mueven más rápido, también aumenta la presión y la temperatura. En una nebulosa, la presión hacia afuera equilibra la fuerza de gravedad hacia el centro, lo que impide que la nebulosa colapse. La siguiente figura muestra cómo se comportan las partículas dentro de una nebulosa a medida que la presión aumenta y también cuando la presión y la gravedad se equilibran.

¿COMPRENDISTE?

3. Identifica ¿Cuál es la causa de la presión que opera contra la gravedad en una nebulosa?

Pensamiento crítico

Caliente Más templado

A medida que las partículas se acercan más entre sí, las colisiones causan un aumento de presión y partículas tienden a separarse.

Si la fuerza centrípeta de la gravedad está equilibrada por la presión que empuja hacia afuera, la nebulosa se estabiliza.

4. Evalúa En los modelos de la figura de la derecha, las partículas parecen estar quietas. ¿Cómo sabes que, en realidad, están en movimiento?

¿Qué sucede cuando la gravedad y la presión se desbalancean?

El equilibrio entre la gravedad y la presión puede ser alterado si chocan dos nebulosas. También puede ser alterado si explota una estrella cercana. Estos eventos comprimen o atraen hacia el centro a pequeñas regiones de la nebulosa. A medida que estas regiones se juntan, la gravedad tira de ellos formando una masa firme. A medida que la masa se aprieta, las partículas en la masa se mueven más rápido y la temperatura aumenta. El escenario está listo para que se forme una estrella. La nebulosa solar, la nube de gas y polvo que se convirtió en nuestro sistema solar, puede haberse formado de esta manera.

¿COMPRENDISTE? 5. Identifica ¿Qué es una nebulosa solar?

¿Cómo se formó el sistema solar? https://www.youtube.com/watch?v=4iCuHjvehvU En la siguiente página podrás ver los eventos que pudieron haber ocurrido durante el cambio de nebulosa solar a sistema solar. A medida que la nebulosa solar colapsó, comenzó a girar. El centro de la nube giratoria se volvió más caliente y más densa. El gas y el polvo alrededor del centro formaron un disco que comenzó a enfriarse y a formar partículas más grandes. La fuerza de gravedad causó que las partículas se unieran y se formaran partículas más grandes. Copyright © by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved.

Pensamiento crítico 6. Identifica ¿Que afecta más a un colapso de una nebulosa: la gravedad o presión?

Traducido, modificado y adaptado por Prof. GAToledo, Depto. de Ciencias, SFC, 2014

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La Formación del Sistema Solar http://spaceplace.nasa.gov/solar-‐system-‐formation/en/

1 La joven nebulosa solar comienza a colapsar.

7. Describe ¿En qué parte de la nebulosa solar la materia es más densamente comprimida, en los bordes o en el centro?

ECHA UN VISTAZO

2 La nebulosa solar gira, se aplana y se vuelve más caliente cerca de su centro.

3 Comienzan a formarse planetesimales dentro del disco giratorio.

4 A medida que los planetesimales más grandes aumentan de tamaño, su gravedad atrae más gas y polvo.

ECHA UN VISTAZO 8. Identifica ¿Cuál es la causa que los planetesimales permanezcan juntos, formando planetas, cuando chocan?

5 Los Planetesimales más pequeños chocan con los más grandes y los planetas comienzan a crecer.

6 Una estrella nace cuando el hidrógeno comienza a inflamarse y el gas y polvo remanente es expulsado del nuevo sistema solar.


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PLANETESIMALES Y PLANETAS A medida que las partículas chocaban y crecían, formaron planetesimales, cuerpos del tamaño de rocas y asteroides. Mientras crecían, la gravedad de estos planetesimales atrajo más y más materia hacia ellos. Con el tiempo, crecieron lo suficientemente grande como para convertirse en planetas y lunas. El sol, los planetas y las lunas, en su mayoría, son esféricas. Esto es así porque la gravedad atrae por igual en todas las direcciones desde el centro.

EL NACIMIENTO DE UNA ESTRELLA

¿COMPRENDISTE? 9. Identifica ¿Cuál es la forma de los cuerpos densos, del tamaño de planetas o aún más grandes? A medida que los planetas se estaban formando, la

gravedad atrajo materia hacia el centro de la nebulosa. El centro llegó a ser tan caliente y denso, que los átomos de hidrógeno comenzaron a fusionarse o a unirse, para formar átomos de helio. La energía liberada por la fusión empujó hacia afuera y equilibró la fuerza de gravedad. El gas detuvo el colapso y nació el sol. El diámetro del sol es más de 100 veces el diámetro de la Tierra. La temperatura de la superficie del Sol es de unos 5.500 ° C. El núcleo del Sol, donde se genera la energía, es mucho más caliente que eso. La siguiente figura muestra la estructura del sol y las capas por debajo de su superficie.

La Estructura y Atmósfera del sol El núcleo está en el centro del sol. Aquí es donde se produce la energía del sol.

¿COMPRENDISTE? 10. Define ¿Qué significa la palabra fusión?

La corona forma la atmósfera del sol.

La cromosfera es una región delgada debajo de la corona, de solo 30.000 km de espesor.

La fotosfera es la parte visible del sol, la cual podemos ver desde la Tierra.

La zona convectiva tiene un espesor de cerca de 200.000 km. Ahí circulan los gases.

ECHA UN VISTAZO 11. Enumera Coloca en orden las siguientes partes del sol, desde el centro hacia fuera: cromosfera, núcleo, corona, zona radiativa.

Zona radiativa, una región muy densa con cerca de 30.000 km de espesor.


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¿Cómo el sol produce energía? El sol ha estado produciendo energía y brillo a la Tierra por alrededor de 4.600 millones de años. ¿Como ha podido mantenerse caliente durante tanto tiempo? La respuesta a esa pregunta llegó a principios del siglo 20. Albert Einstein descubrió que la energía y la materia puede transformarse mutuamente. La famosa fórmula de Einstein es E = mc2, en la que E es la energía, m es la masa y c es la velocidad de la luz. Debido a que la velocidad de la luz es un número muy grande, esta ecuación establece que una pequeña cantidad de materia puede ser cambiada en una gran cantidad de energía. Esto explica la gran cantidad de energía producida por el sol.

FUSIÓN NUCLEAR

Enfoque matemático 12. Representa cantidades La velocidad de la luz, c, en la ecuación E= mc2, es igual a 300.000.000 m/s ó 3x108 m/seg. Utilizando la notación científica, ¿cuál es el valor de c2? Incluye unidades.

Los científicos saben ahora que la energía del Sol proviene de la fusión nuclear. La fusión nuclear es el proceso en el que dos o más núcleos de baja masa se unen para formar un núcleo más grande. Cuando los núcleos se fusionan, se libera energía. Las estrellas comienzan a generar energía cuando los núcleos de hidrógeno comienzan a fusionarse para formar helio. Hay un equilibrio entre la presión extremadamente alta de esta energía y la gravedad, debido a la masa de la estrella. Este equilibrio, que se muestra en la siguiente figura, le da a una estrella su forma esférica.

Fuerza hacia fuera debido a la fusión y a la radiación.

ECHA UN VISTAZO 13. Identifica Rotula la fuerza indicada por las flechas.

CONDICIONES QUE CAUSAN FUSIÓN

¿COMPRENDISTE? 14. Identifica ¿Cuál elemento químico se forma cuando los núcleos de hidrógeno se fusionan?

En condiciones normales, dos núcleos de hidrógeno no puede acercarse lo suficiente entre sí para realizar fusión. Eso es porque cada uno tiene una carga eléctrica positiva. Las cargas iguales se repelen entre sí, al igual que los polos iguales de un imán, se repelen entre sí. Sin embargo, en el centro del sol y de otras estrellas, la temperatura y la presión son extremadamente altas. La alta presión y el rápido movimiento de las partículas bastan para superar la fuerza repulsión. Los Núcleos de hidrógeno se ven forzados a fusionarse, formándose así un elemento diferente, el helio.

5 Nuestro sistema solar Copyright © by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved. Traducido, modificado y adaptado por Prof. GAToledo, Depto. de Ciencias, SFC, 2014

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¿Qué ocurre durante la fusión en el sol? http://www.windows2universe.org/sun/Solar_interior/Nuclear_Reactions/Fusion/Fusion_in_stars/H_fusion.html&lang=sp

Hay tres pasos en la fusión del hidrógeno en el sol, como se muestra en la siguiente figura. Paso 1: Dos núcleos de hidrógeno, también llamados protones, chocan y se fusionan. Este proceso emite partículas y energía y, uno de los protones, se convierte en un neutrón. El protón y el neutrón se combinan para formar deuterio, una forma pesada de hidrógeno. Paso 2: otro protón se combina con el núcleo de deuterio (un protón y un neutrón). Esto forma un núcleo con dos protones y un neutrón, conocido como helio-‐3. Este proceso también libera energía. Paso 3: Dos núcleos de helio-‐3 chocan y se fusionan. Mientras esto sucede, se liberan dos protones. Los dos protones y dos neutrones restantes se combinan para formar un núcleo de helio-‐4, usualmente es llamado un núcleo de helio. La masa del núcleo de helio es pequeña, menor que la masa de los protones originales. Esta cantidad muy pequeña de masa se ha convertido en una gran cantidad de energía. (Ve las películas presentes en el sitio cuyo URL está escrito arriba. Son cortísimos y muestran la fusión)

Hidrógeno

Pensamiento crítico 15. Identifica ¿Cómo sabes que el deuterio es una forma de hidrógeno, no una forma de helio?

Rayos Gamma 1 Dos núcleos de hidrógeno se combinan para formar:

.

2 Un núcleo de deuterio se combina con otro de hidrógeno para formar un núcleo de

3 Dos núcleos de helio-‐3 se combinan forman dos protones y un núcleo de

.

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ECHA UN VISTAZO 16. Completa Rotula los tres núcleos mostrados en la ilustración.

Traducido, modificado y adaptado por Prof. GAToledo, Depto. de Ciencias, SFC, 2014

6 Nuestro sistema solar

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¿Cómo se mide las distancias entre planetas? http://www.windows2universe.org/our_solar_system/distance_size.html&edu=elem&lang=sp http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/content/visualizations/es2701/es2701page01.cfm?chapter_no=27

Enfoque matemático

17. Calcula ¿A qué distancia, medida en kilómetros, está la estrella más cercana a la tierra.

18. Analiza Ideas Si un asteroide que viene en dirección a la tierra es descubierto a una distancia de 300 millones de kilómetros, ¿A cuantas unidades astronómicas está? (Puedes usar herramientas tecnológicas para hacer el cálculo) _____________________________

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Una manera que utilizan los científicos para medir distancias en el espacio es mediante el uso de una unidad astronómica. Una unidad astronómica (UA) es la distancia media entre el Sol y la Tierra. Esta distancia es de unos 150 millones de kilómetros. Esta unidad se utiliza normalmente para referirse a las distancias en el sistema solar. Por ejemplo, la distancia media del Sol a Neptuno es aproximadamente 30,1 UA. Así, Neptuno está a 30,1 x150.000.000 kilómetros = 4.500 millones de kilómetros del sol. Otra forma de medir las distancias en el espacio es mediante el uso de la velocidad de la luz. La luz viaja a 300.000 km/s en el espacio. En un minuto, la luz viaja a unos 18 millones de kilómetros. La luz del sol tarda 8,3 minutos en alcanzar la Tierra. La luz tarda más de 4 años en llegar a la Tierra desde la estrella más cercana (Alfa Centauri, que está a 4,37 años luz de nuestro sol). Es por eso que las distancias a las estrellas se miden en años luz. La luz viaja aproximadamente 9,5 x1012 kilómetros o 9.500.000.000.000 km en un año. Un objeto situado a una distancia de un año luz está cerca de 63.000 veces más lejos de la Tierra que lo que está nuestro Sol. ¿Cómo está dividido el sistema solar? http://www.kidsastronomy.com/solar_system.htm

Los astrónomos dividen al sistema solar en dos partes principales, como se muestra en la siguiente figura. Estas partes se llaman “sistema solar interior” y “sistema solar exterior”. El sistema solar interior contiene los cuatro planetas más cercanos al sol: mercurio, Venus, Tierra y Marte. Júpiter es el primer planeta en el sistema solar exterior. La distancia entre Marte y Júpiter es mucho más grande que la distancia entre la Tierra y Marte. El sistema solar exterior contiene cuatro planetas: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

tierra Neptuno

Planetas interiores

Júpiter

ECHA UN VISTAZO Mercurio

Venus Sol

19. Identifica ¿Cuál planeta es el más lejano al sol?

Saturno

Marte Urano

Los planetas del sistema solar interior y sus órbitas se muestran a la izquierda. Los planetas del sistema solar exterior y sus órbitas se muestran a la derecha.


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Revisión

VOCABULARIO UNIDAD ASTRONÓMICA la distancia media entre la Tierra y el sol; aproximadamente 150 millones de kilómetros (símbolo, UA)

NEBULOSA una gran nube de gas y polvo en el espacio interestelar; una región en el espacio donde las estrellas nacen o donde las estrellas explotan al final de sus vidas.

NEBULOSA SOLAR la nube de gas y polvo que formó a nuestro sistema solar

1. Identifica ¿Cuáles son las dos fuerzas que actúan sobre las partículas dentro de una nebulosa y que afectan su equilibrio? ¿Cómo afectan a las partículas?

2. Clasifica Rellena los espacios en blanco para completar la tabla.

Capa del sol Núcleo

Región muy densa que rodea al núcleo; su espesor aproximado es de 300.000 km.

Zona convectiva

la parte del sol que podemos ver desde la tierra región delgada por debajo de la corona; tiene cerca de 30.000 km de espesor.

Corona

Descripción

3. Aplica Conceptos ¿Por qué todos los grandes cuerpos del sistema solar, el Sol y los planetas, tienen forma esférica?

4. Identifica ¿Qué unidad se utiliza para medir distancias en nuestro sistema solar? ¿Qué tan grande es esta unidad?

5. Identifica ¿Qué unidad se utiliza para medir distancias a las estrellas? ¿Qué tan grande es esta unidad?

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Sabías que…..el Sol nos da mucho más energía que la generada en la Tierra? http://www.explora.cl/descubre/sabias/numeros-‐sabias/fisica-‐sabias/864-‐descubre-‐sabias-‐numeros-‐fisica

El sistema solar es un lugar bastante concurrido. Tiene todo tipo de planetas, lunas, asteroides y cometas

dando vueltas alrededor de nuestro Sol. Pero, ¿cómo llegó este barrio estelar a estar tan concurrido ? Nuestra historia comienza hace aproximadamente 4.600 millones de años, con una tenue nube de polvo

estelar. Esta nube era parte de una nube más grande llamada nebulosa. En algún momento, la nube colapsó (posiblemente la onda expansiva de la explosión de una estrella cercana provocó que se comprimiera). Cuando colapsó, creó un disco de material que lo rodeaba. Finalmente la presión causada por el material fue tan grande que los átomos de hidrógeno comenzaron a fusionarse formando helio, liberando una enorme cantidad de energía. ¡Nuestro Sol nació!

A pesar de que el Sol había "devorado" a más del 99% de todo el material en este disco, todavía existía un poco de material sobrante. Los trozos de este material se agruparon debido a la gravedad. Grandes objetos colisionaron con objetos aún mayores, formando objetos aún más grandes. Finalmente algunos de estos objetos alcanzaron un tamaño lo suficientemente grande, formando cuerpos esféricos. Estas esferas se convirtieron en planetas y planetas enanos.

Los planetas rocosos, como la Tierra, se formaron cerca del Sol, ya que el material helado y gaseoso no podría sobrevivir cerca de todo ese calor. Los gases y el material helado se alejaron, creando los gigantes gaseosos y de hielo.

Y, así, se formó el sistema solar tal como lo conocemos hoy en día. Aunque Todavía hay restos sobrantes de los primeros instantes de su formación.

Los asteroides en el cinturón de asteroides son las partes y piezas del sistema solar primitivo que nunca han podido formar un planeta.

Muy lejos, en los confines del sistema solar, están los cometas. Estos pedazos helados no han cambiado mucho desde la formación del sistema solar. De hecho, es el estudio de los asteroides y cometas que permite a los científicos reconstruir toda esta larga historia.

Documento preparado por GAToledo, SFC, 2014

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