Tema 1 L’UNIVERS I LA TERRA

1. Tema 1 L’UNIVERS I LA TERRA

2. Geocentrisme • Claudi Ptolomeu (165-85 aC) Model geocèntric • Terra immòbil al centre de l’Univers i els altres astres giren al seu voltant. • Envoltada de 8 esferes concèntriques que transporten el Sol, la Lluna, 5 planetes coneguts i les estrelles fixes. • Segueixen trajectòries circulars. • La darrera esfera conté les estrelles fixes. • Univers finit.

3. Heliocentrisme • Nicolàs Copèrnic (1473- 1543)  Model heliocèntric. • Sol immòbil en el centre de l’univers. • La Terra i els planetes giren al seu voltant en cercles perfectes. • Terra amb dos moviments: rotació i translació. • Una esfera amb les estrelles fixes. • Univers finit.

4. Johannes Kepler • Johannes Kepler (1561-1630) • Òrbites el·líptiques. • Va predir el trànsit de Venus per al 7 de desembre de 1631. • No va poder explicar ni la posició ni la distància de les estrelles fixes.

5. Galileo Galilei • Galileo (1564-1642) • Inventà el telescopi? • Descobrí les taques solars, cràters i muntanyes a la Lluna i satèl·lits al voltant de Júpiter. • Els planetes brillen per la llum reflexada del Sol. Galileu Galilei

6. Isaac nEWTON • Isaac Newton(1634-1727) • Llei de la gravitació universal. La força d’atracció entre 2 cossos celestes és directament proporcional a la seva massa i inversament proporcional a la seva distància. • Terra i planetes giren al voltant del Sol. • El Sol és una estrella més. • L’univers està format per una quantitat infinita d’estrelles en un espai infinit. • Equilibri de forces d’atracció compensades. • Univers en estat d’equilibri immòbil. Isaac Newton

7. Isaac nEWTON • Les marees són provocades per la Lluna. • Permet explicar el comportament dels cometes. • Descobriment de nous planetes degut a la pertorbacions de les òrbites.

8. HUBBLE (1889-1953) • Llei de Hubble: quan més allunyades es troben 2 galàxies més velocitat de separació entre elles. V = H· D V = velocitat D = distància que les separa H = constant de Hubble. • La majoria de galàxies s’allunyaven excepte les més properes.

9. Hipòtesi actual: un univers en expansió • Al descompondre la llum es produeix un desplaçament al vermell per l’efecte Doppler • A major distància, major desplaçament. • Les galàxies s’allunyen entre sí. Origen en un punt. Desplaçament cap al vermell quan la font de llum s’allunya de l’observador.

10. Espectre electromAgnètic En les radiacions quan més llarga és la longitud d’ona (i per tant menys freqüència) menys penetrant és i menys perjudicial. Per tant les més perjudicials són els raigs gamma.

11. L’EFECTE DOPPLER Segons l’efecte Doppler quan la font de llum s’allunya de l’observador la seva longitut d’ona augmenta i es desplaça cap al vermell. Quan més ràpid s’allunya més ràpid és el desplaçament cap el vermell. I al contrari quan la font de llum s’apropa respecte a l’observador.

12. La radiació de fons Prova del Big Bang • 1964 Arno Penzias i Robert Wilson van captar la radiació de fons, les microones còsmiques (resta de l’energia alliberada) que provenia per igual de tots els punts de l’espai. • Nobel de física 1978

13. L’univers es formà fa 13.700 milions d’anys. L’univers primitiu era petit i dens amb temperatura molt elevada. Inicià un procés d’expansió. Al refredar-se s’agrupen les partícules elementals  àtoms. Els àtoms d’Hidrogen i Heli són els més abundants. Continua en expansió. L’Univers

14. Composició de l’univers Matèria normal visible: estels, planetes i gasos calents intergalàctics, formada per un 70-75% d’H i els altres elements taula periòdica 0,4% Matèria normal no lluminosa: forats negres i gasos intergalàctics, formada per un 70-75% d’H i els altres elements taula periòdica, 3,6% Matèria fosca: no emet ni reflecteix cap radiació, no es coneix composició, 21% Energia fosca: no es coneix la naturalesa, és contrària a la força gravitatòria, 75%

15. Després del Big Bang • Segons després de l’explosió: matèria i radiació acoblades, partícules elementals (electrons, protons,...) formant la sopa còsmica. • Minuts després: baixa la temperatura i és formen els nuclis atòmics d’hidrogen, heli,.. • 300.000 anys després es formen els àtoms d’hidrogen, es separa la matèria de l’energia

16. Noushoritzonsd’investigació • Com evolucionarà l’Univers segons la teoria del Big Bang? • Big Crunch o gran implosió  Inversió del procés. • Expansió amb baixada de temperatura fins al zero absolut  Mort tèrmica. • Big Rip o gran esvoranc  expansió contínua per l’energia fosca fins que al final tot seria destruït (fins i tot els àtoms)

17. Grans estructures de l’univers: Galàxies i cúmuls de galàxies Coma Berenices • Galàxia Grups enormes d’estrelles, gas i pols còsmica. • Segons la forma: • Espirals • El·líptiques • Irregulars • Lenticulars • Cúmuls Agrupació de galàxies Via Làctia Núvol de Magallanes

18. Grans estructures de l’univers: Galàxies i cúmuls de galàxies • Via Làctia forma part del cúmul Grup Local. • Via Làctia • Andròmedra (la galàxia més propera) • M33 • Trenta galàxies més petites. La Via Làctia

19. Nebulosa  Núvols de gas i pols còsmica. • D’emissió: Emeten radiació electromagnètica. En relació amb la formació de noves estrelles. • De reflexió: No emeten energia pròpia. • Planetàries: Gas i pols expulsats per estrelles poc massives al final del seu cicle. • Noves i supernoves: produïdes per grans explosions al final de la vida de les estrelles. Grans estructures de l’univers: Nebuloses, Quàsars i forats negres

20. Grans estructures de l’univers: Nebuloses, Quàsars i forats negres Nebulosa d’emissió Nebulosa de reflexió Nebulosa planetària Nebulosa oscura

21. Grans estructures de l’univers: Nebuloses, Quàsars i forats negres • Quàsars Objectes situats a grans distàncies que emeten una gran quantitat d’energia en forma d’ones de ràdio. • Nuclis de galàxies en formació. • Nostranau: Quàsars • El Universo: Púlsares i Quasares 45’

22. Grans estructures de l’univers: Nebuloses, Quàsars i forats negres • Forats negres  Objectes que no deixen escapar cap tipus de radiació per la seva gran força gravitatòria. • S’ha predit la seva existència. • Detecció dels efectes. (Emissió de raigs X i influència gravitacional) • Estrelles massives que esgoten el seu combustible. • Nostranau: Forats negres

23. Grans estructures de l’univers: Cúmuls estel·lars • Grups d’estrelles associades per atracció gravitatòria. • Oberts: No tenen una estructura determinada. • Globulars: Concentració a la regió central. Estructura esfèrica difusa.

24. Les estrelles i els planetes: Composició de les estrelles • Formats principalment d’hidrogen i d’heli. • Big Bang  Partícules elementals amb T. elevada i inestabilitat. • Al refredar-se es formen els primers àtoms senzills. (75% H, 25% He, 1% altres) • Es concentren degut a les forces gravitatòries (T i P elevades) i provoquen reaccions nuclears de fusió nuclear.

25. Les estrelles i els planetes: Composició de les estrelles Les estrelles que tenen major temperatura superficial són les blaves i les que tenen menys les vermelles. Això està relacionat amb la mida. Les més grans són les que tidran major temperatura superficial i al contrari.

26. Energia d’una estrella. • Reacció de fusió nuclear contínua de l’hidrogen (combustible) de l’estrella. • La vida de l’estrella depèn de la seva massa. Més massa, més consum, menys temps de vida. • El Sol té un cicle vital de 10.000 milions d’anys. Les estrelles i els planetes: Evolució de les estrelles

27. Les estrelles i els planetes: Evolució de les estrelles • El Sol • Estrella de mida mitjana. • 71% H, 27% He, 2% altres elements. • Cada segon consumeix 700 milions de tones d’H. • Temperatura interna de 15.500.000 ºC i a la superfície de 5.500 ºC. • Es troba a la meitat del seu cicle vital.

28. Les estrelles i els planetes: Cicle vital d’una estrella • Nostranau: Supernova • Nostranau: Evolució • - Es forma a partir d’una nebulosa d’emissió. • Depèn de la massa inicial de l’estrella. • La protoestrella comença la fusió de l’H. • Quan s’exhaureix l’H es fusiona l’He  Àtoms de C i O. Es van formant altres elements taula periòdica fins al plom. • Solament es formen elements més pesants (or, plata,...) si hi ha explosió  supernoves.

29. Les estrelles i els planetes: Cicle vital d’una estrella

30. Les estrelles i els planetes: Els sistemes planetaris • Formats per grups de planetes, satèl·lits, cometes i asteroides que orbiten al voltant d’una estrella. • Originats per l’expulsió d’elements i gas al final del cicle de vida d’una estrella.

31. Les estrelles i els planetes: El sistema solar • Planetes interiors: Mercuri, Venus, Terra i Mart.  Nucli metàl·lic i escorça rocallosa, molt densos, cap o poques llunes, cap atmosfera o minsa. • Planetes exteriors: Júpiter, Saturn, Urà i Neptú  Nucli metàl·lic amb capes en estat líquid i atmosferes d’H i He, poc densos, moltes llunes, atmosfera molt desenvolupada. • Planetes nans: Plutó i Ceres (asteroide entre Mart i Júpiter).

32. Les estrelles i els planetes: El sistema solar • Satèl·lits Orbiten al voltant d’altres planetes

33. Les estrelles i els planetes: El sistema solar • Asteroides Més petits que els satèl·lits que no van aconseguir agregar-se per formar un planeta. • Destaca el cinturó d’asteroides entre Mart i Júpiter, també el cinturó de Kuiper (transneptunià) • Nostranau: Asteroides

34. Les estrelles i els planetes: El sistema solar • Cometes Objectes amb un nucli sòlid format per metà i amoníac gelats i pols. • Òrbita molt excèntrica al voltant del Sol. • La cua està formada per partícules de gas a l’augmentar la temperatura a l’acostar-se al Sol. • Nostranau: Cometes

35. Les estrelles i els planetes: El sistema solar • Meteorits Fragments de cometes i asteriodes a la deriva en l’espai. Poden caure sobre la superfície dels planetes, com Júpiter, també sobre el Sol. És degut a l’atracció gravitatòria. • Originen els estelsfugaços al desintegrar-se Observació d’estels fugaços

36. L’exploració del sistema solar • Novembre 1989. Satèl·lit COBE per analitzar la radiació de fons. • Abril 1990. Telescopi espacial Hubble. • Desembre 1996. Sonda Mars Pathfinder. • Novembre 1998. Construcció de la Estació Espacial Internacional (ISS) • Gener 2004. Robots Spirit i Opportunity a Mart.

37. El planeta terra • Hipòtesi nebular: • Nebulosa d’emissió fa 5000 milions d’anys. • La seva contracció formà el Sol i agregacions (planetesimals). • Acció gravitacional  planetes (4800-4600 M. anys) i cinturó d’asteroides. • Composició química (H, He, Fe, Si...)  planetes rocallosos.

38. El planeta terra: Estructura interna de la terra • 6370 km de profunditat  Mètodes indirectes • Gravimetria  Tipus de roca • Calor interna augmenta amb la profunditat. • Geomagnetisme  Nucli metàl·lic. • La Terra està estructurada en capes  Estudi de les ones sísmiques.

39. El planeta terra: Estructura interna de la terra A més profunditat més temperatura, per cada 33 m 1º C, fins a una profunditat que el augment s’estabilitza si no la Terra seria una bola de foc.

40. El planeta terra: Estructura interna de la terra Mètode d’estudi sísmic, basat en el comportament de les ones sísmiques durant els terratrèmols. És el que més dades indirectes ha aportat

41. El planeta terra: Estructura interna de la terra

42. El planeta terra: Estructura interna de la terra Escorça oceànica de basalt i la continental de granit

43. El planeta terra: Estructura interna de la terra • Litosfera: és la capa superior i la més rígida. Abraça tota l’escorça i una mica del mantell superior. Té un gruix mitjà de 100km. En els continents és major que en els oceans i a més a més com més altes són les muntanyes més gruixuda és la litosfera. (L. Continental 100-200 km – L. Oceànica 50-100 km) • Astenosfera: Es troba sota la litosfera i arriba fins a 300km de profunditat. Aquí les roques estan a unes temperatures entre els 1.000ºC i els 2.000ºC, molt a prop del punt de fusió. Això fa que sigui una capa més plàstica i deformable. • Mesosfera: Comprèn tot el mantell que es troba per sota de l’astenosfera. Més rígida perquè les altes pressions compensen les temperatures elevades. • Endosfera: arriba a temperatures de 5.000ºC. • La zona exterior (Nucli Extern fins a 5100 km) es troba fosa (amb corrents de convecció que origina el camp magnètic terrestre) • La interior es troba en estat sòlid. (Nucli Intern)

44. El planeta terra: Estructura interna de la terra

45. El planeta terra: Estructura interna de la terra

46. El planeta terra: Estructura interna de la terra • Litosfera: capa més externa formada per roques sòlides. • Litosfera continental: 120 km de gruix. • Litosfera oceànica: 65 km de gruix. • Dorsals oceàniques: 5-10 km de gruix. • Formada per 7 plaques litosfèriqueso tectòniquesprincipals i altres de secundàries que es mouen i produeixen: • Deformacions de les roques. • Terratrèmols. • Volcans. • Desplaçament dels continents. • Serralades.

47. El planeta terra: Estructura interna de la terra

48. El planeta terra: Tectònica global

49. El planeta terra: Tectònica global • Al 1915 Alfred Wegener publicà L’origen dels continents i dels oceans. • Un únic continent (Pangea) envoltat d’un únic mar (Pantalasa) que es va fragmentar en diversos blocs.

50. El planeta terra: Tectònica global