CCMC 2010-2011
TEMA 1: L’UNIVERS AVALUACIÓ INICIAL: NO CAL SABER-HO TOT...INTENTA RECORDAR I CONTESTA AQUESTES PREGUNTES 1. Quin lloc ocupa la Terra per la seva proximitat al Sol entre els 9 planetes? El tercer El cinquè L'últim 2. Entre els planetes, la grandària és molt diversa. La Terra està entre els planetes grans o entre els petits? Entre els grans Entre els petits 3. La Terra es mou al voltant del Sol i girant sobre si mateixa. Són els moviments de translació i de rotació. Però, té la Terra algun altre moviment? a) Sí, és mou amb tot el sistema solar al voltant del centre de la nostra galàxia. b) No, la Terra no té cap altre moviment c) La Terra no té cap tipus de moviment, està immòbil a l'espai 4. Assenyala els diferents cossos que componen el sistema solar al següent llistat: Estels Asteroides Forats negres Planetes Satèl·lits Sol Cometes 5. Com es diu el planeta més proper al Sol? I el més llunyà? 6. Com es diu el planeta més gran del sistema solar? I el més petit? 7. Escull l'afirmació que consideris vertadera: a) Tots els planetes tenen almenys un satèl·lit b) Alguns planetes no tenen satèl·lits 8. Tots els planetes del sistema solar brillen i poden ser observats amb més o menys claredat. Tenen llum pròpia els planetes? Com és que llueixen? 9. Si t'has aturat a observar la Lluna en diferents moments del mes, hauràs vist que no sempre presenta el mateix aspecte. Per quantes fases diferents passa la Lluna al cap d'un mes? 2 fases 3 fases 4 fases 10. En els eclipsis, tant de Lluna com de Sol, intervenen 3 astes, aquests dos més la Terra. Com se situen aquests tres astres en un eclipsi de Sol? a) El Sol i la Lluna a un costat cada un i la Terra al mig b) La Lluna i la Terra a un costat cada un i el Sol al mig c) La Terra i el Sol a un costat cada un i la Lluna al mig 11. Quants planetes tenen anells al seu voltant? Tots No més Saturn Saturn, Júpiter i Urà 12. D'estels n'hi ha de moltes mides, però podem classificar-los en quatre grans grups: estels petits, estels mitjans, estels grans i estels gegants. En quin grup classificaries el Sol? 13. Els estels, si els has observat una estona, es desplacen aparentment en el cel, però realment no són els estels els que es mouen. A què és degut que els veiem moure's pel cel a mesura que avança la nit? a) En realitat estan fixos al cel, estan immòbils b) És per que giren al voltant del Sol c) Certament és la Terra la que es mou (rotació) i a nosaltres ens sembla que són ells els que es desplacen ja que nosaltres no notem el moviment de la Terra 14. Dels aproximadament 6.000 estels que es poden observar a ull nu en el cel, no més un roman fix tota la nit en el mateix lloc, quin és? Sirius Cygnus Pròxima Centauri Rigel Polar 15. Un dels estels de la llista anterior és el que es troba més proper a la Terra (a uns 4 anys-llum de distància). Sabries dir quin és? 16. Quants anys triga la llum d'aquest estel en arribar a la Terra? 17. Com s'anomenen els estels que acaben la seva vida esclatant i llençant gran part del seu material a l'espai que l'envolta a milions de km. de distància? Noves Quasars Forats negra 18. Com s'anomenen els estels que donen lloc a les nebuloses?
Supernoves
Púlsar
Nana blanca
19. Quants anys triga la llum en travessar la nostra galàxia d'un costat a l'altre? 1.000 anys 10.000 anys 100.000 anys 20. Saps a quina distància es troba el Sol, i amb ell la Terra, del centre de la nostra galàxia? 10.000 anys-llum 27.000 anys-llum 21. Per cert, encara no t'hem preguntat com es diu la nostra galàxia, ho saps? Andròmeda Orió Via Làctia 22. Entre els estels que hi ha a la llista de la pregunta 14 hi ha un que és el més brillant que podem observar des de la Terra, quin és? 23. Què és una constel·lació? a) Una nebulosa b) Un grup de galàxies c) Una agrupació d'estels visible en el cel 24. Coneixes el nom d'alguna constel·lació? Sabries dir del següent llistat, quins són noms de constel·lacions? N'hi ha 3. Orió Cap del fantasma Ossa Major Cap de cavall Sagitari Polar
CCMC 2010-2011
TEMA 1: L’UNIVERS 25. Com s'anomenen els aparells que s'utilitzen per a observar els astres de l'Univers? 26. Saps en quin any l'home va posar per primera vegada el peu sobre la Lluna? 2001
1969
1980
1999
27. Per quina raó els telescopis se situen en zones altes com els cims de les muntanyes? a) Per estar més a prop dels astres que s'han d'observar b) Per evitar les llums de les ciutats que dificulten molt l'observació 28. Els forats negres, els objectes més misteriosos de l'Univers, tenen una força de gravetat tan poderosa que no deixen escapar la llum dels estels que hi són a prop i, per tant, són invisibles per als telescopis. Com és, doncs, que en saben de la seva existència? 29. De galàxies n'hi ha de diverses formes: el·líptiques, espirals, globulars, irregulars ... Saps quina forma té la nostra galàxia? 30. L'Univers es va formar amb una gran explosió inicial que s'ha anomenat Big-Bang en anglès. Des de llavors, no ha parat d'expandir-se, és a dir, que totes les galàxies s'allunyen, en totes direccions, del punt central on es va produir la Gran Explosió inicial. Però, i ara? Com es troba ara l'Univers? Continua en expansió? 31. La Terra té un edat molt propera als 5.000 milions d'anys. Quina és l'edat de l'Univers? La mateixa edat 8.000 milions d'anys 13.500 milions d'anys 32. La galàxia més propera a la nostra Via Làctia es troba a 2 milions d'anys-llum, saps com es diu? Auriga Àguila Escorpí Aquari Andròmeda
CCMC 2010-2011
TEMA 1: L’UNIVERS Objectius del tema: • • • • • • • • • •
Conèixer la composició de l’Univers Entendre la teoria del Big Bang i poder citar proves que la confirmen Reconèixer les etapes successives al Big Bang i les seves característiques Descriure les tres teories sobre el futur de l’Univers Identificar les característiques més importants de les galàxies Composició i evolució d’un estel Identificar els cossos planetaris del S. Solar i conèixer els instruments usats per a l’exploració del S. Solar Comprendre el procés de formació de la Terra i la composició de les capes Descriure la dinàmica de plaques i les estructures associades Descriure els processos geològics relacionats amb el moviment de la dinàmica de plaques.
L’UNIVERS El cel sempre ha cridat l’atenció dels humans: l’espurneig dels estels, les fases de la Lluna, l'aparició d'estels fugaços, la posta del Sol i l'albada... L'ésser humà, al llarg de la història, ha passat de veure’s com el centre del cosmos a ser un element insignificant, perdut en la immensitat de l'Univers. Quan es va descobrir l'existència d'altres galàxies més enllà de la nostra Via Làctia, es va comprovar que l'Univers té una estructura més organitzada del que semblava. Els moderns telescopis espacials ens ofereixen imatges bellíssimes de les diverses formes d'aquestes galàxies. A. COMPOSICIÓ DE L’UNIVERS Actualment es pot afirmar que no coneixem al cent per cent la composició de l’Univers, però de forma global podem diferenciar: • Un 10% d’univers visible, compost per H, He i d’altres elements • Un 90% d’univers no visible que es detectat per la influència gravitatòria Respecte a la seva composició: MATÈRIA BARIÒNICA ( 5%): és la matèria formada per àtoms d’elements químics, i el més abundant és H i posteriorment He. Aquesta matèria “normal” podem dividir-la en visible o no lluminosa i representa el 4% del total. Associat a la matèria bariònica no visible: FORATS NEGRES
MATÈRIA FOSCA: No es coneix la seva composició . No emet ni reflecteix cap radiació. Unicament es sap que gravitacionalment es comporta com la matèria normal. Representa el 21% del total La matèria fosca fou hipotetitzada per l'astrofísic suís Fritz Zwicky el 1933 mentre estimava la massa total del cúmul de Coma, un cúmul de galàxies, basant-se en el moviment de les galàxies més exteriors. Quan comparà la massa calculada d'aquesta forma amb la calculada a partir de les galàxies observades i llur brillantor, trobà que la massa era 400 vegades superior a l'esperada. La gravetat de les galàxies visibles centrals del cúmul era massa petita per provocar la gran velocitat de les galàxies exteriors, de manera que havia d'haver-hi més massa per algun lloc. La majoria d'evidència per a la matèria fosca prové de l'estudi del moviment de galàxies i cúmuls de galàxies. Les galàxies es mouen molt més ràpid del què haurien de moure's segons la massa observada. La manera més simple d'explicar aquesta contradicció és suposar que la massa visible només és una part de la massa total ENERGIA FOSCA: L'energia fosca es una hipòtesi postulada per explicar l'observada expansió accelerada de l'univers, així com per explicar la major part de la seva massa. El terme «energia fosca» fou encunyat pel cosmòleg Michael Turner El 1998 es va descobrir, mitjançant observacions de supernoves de tipus Ia molt llunyanes, que l'expansió de l'univers s'estava accelerant. Des de llavors, aquesta acceleració s'ha confirmat mitjançant l'estudi del fons còsmic de microones, de lents gravitatòries i de nucleosíntesi primigènia d'elements lleugers. Les supernoves de tipus Ia proporcionen l'evidència directa més important de l'existència de l'energia fosca. A causa de l'expansió de l'univers, totes les galàxies llunyanes s'allunyen
CCMC 2010-2011
TEMA 1: L’UNIVERS aparentment de nosaltres, mostrant un desplaçament al roig en l'espectre lluminós a causa de l'efecte Doppler. Aquest desplaçament ens indica l'edat d'un objecte llunyà de forma proporcional, però no absoluta. Per exemple, estudiant l'espectre d'un quàsar podem saber si es va formar quan l'univers tenia un 20% o un 30% de l'edat actual, però no podem saber l'edat absoluta de l'univers. Per a això cal mesurar amb precisió l'expansió cosmològica. El valor que representa aquesta expansió en l'actualitat s'anomena constant de Hubble.. En 1998 diverses observacions d'aquestes supernoves en galàxies molt llunyanes (i per tant, joves) van demostrar que la constant de Hubble no és tal, sinó que el seu valor varia amb el temps. Fins a aquest moment es pensava que l'expansió de l'Univers s'estava frenant a causa de la força gravitatòria, no obstant això es va descobrir que s'estava accelerant, pel que havia d'existir algun tipus de força que provoqués aquesta acceleració. Posteriors observacions del fons còsmic de microones i de la proporció d'elements formats en el Big Bang han posat un límit a la quantitat de matèria bariònica i matèria fosca que pot existir en l'univers. Aquests estudis indiquen que el 73% de la massa de l'univers està format per l'energia fosca, un 23% és matèria fosca (freda i calenta) i un 4% matèria bariònica (la matèria comuna de la nostra experiència). Constant de Hubble L'efecte Doppler consisteix en la variació de la freqüència de qualsevol ona emesa per un objecte en moviment. Un dels exemples més didàctics, és l'aproximació d'un tren fent sonar el xiulet. Mentre s'acosta el so del xiulet es percep més agut i quan s'allunya el so es percep més greu, tot i que el xiulet sempre està emetent amb el mateix to. En el cas de la llum, si l'objecte s'allunya, la seva llum es desplaça a longituds d'ona més llargues, desplaçant-se cap al vermell. Si l'objecte s'apropa, la seva llum presenta una longitud d'ona més curta, desplaçant-se cap al blau.L'efecte es deu a què la longitud d'ones es deu a la suma de l'espai entre ones emeses més la distància recorreguda per l'emisor o el receptor.L'efecte doppler es pot observar en la llum emesa per les galàxies (desplaçament cap al roig) . El fet que el desplaçament cap al roig sigui més pronunciat en les galàxies més llunyanes, va ajudar a formular la teoria de l'expansió de l'espai i del Big Bang.
Esquema de l’efecte Doppler aplicat a l’expansió de l’Univers
Esquema de la composició de l’univers
CCMC 2010-2011
TEMA 1: L’UNIVERS B. BING-BANG: Origen Univers Aquesta teoria d’un origen explosiu de l’Univers fa uns 13.700 milions d’anys, es fonamenta en: a) expansió de l’univers b) existència d’una radiació de fons en el rang de les microones ( radio) L'univers és a hores d'ara extremadament poc dens(alguns àtoms per metre cúbic, densitat crítica) i fred. En efecte, encara que hi ha objectes astrofísics molt calents. Això és degut al fet de què la densitat d'estrelles és extremadament feble dins l'univers. De mitjana la distància d'un punt de l'univers a l'estrella més pròxima és immensa. S’han escrit molts llibres sobre els primers segons d’existència de l’Univers. Resumint les línies generals destacarem el següent: Al cap de 10-43 s: Inicialment l’univers tenia una densitat gairebé infinita i una temperatura de 1032K L’univers comença a refredar-se i a dilatar-se, a una velocitat superior a al llum ( inflació) i augmenta la seva massa 1050 vegades. Inicialment les 4 forces naturals estaven unides en una sola, però en aquest període de temps tan curt la força gravitatòria es va separar de les altres tres Al cap de 10-32 s: la temperatura va descendre a 1025K. La força d’interacció nuclear forta es va separar i van començar a formar-se les partícules elementals de l’àtom ( quarks i leptons). La matèria formada va superar la d’antimatèria. Si no hagués estat així, matèria i antimatèria s’haurien anul·lat i ja no hi hauria matèria a l’Univers. L’Univers es va fer homogeni i pla. Al cap de 10-12 s: la temperatura va descendir a 1015K La força electromagnètica es va separar de la força feble i els quarks es van unir entre si per formar protons i neutrons. Al cap de 10-6 s Gran quantitat de protons i neutrons xoquen entre si i generen energia Al cap de 102 s: va continuar el refredament Els protons i neutrons es van unir i van formar nuclis d’heli. Els fotons continuaven units a les partícules i l’Univers era fosc ( opac) Al cap de 1013 s: la temperatura arriba a 3000 K Els fotons van perdre energia i, com a conseqüència, els electrons van ser retinguts pels nuclis atòmics i es van constituir els primers àtoms d’hidrogen i heli. Els fotons en deixar d’interactuar amb els electrons, es van dispersar, van recórrer grans distàncies i van formar l’anomenada radiació de fons. Uns 380.000 anys desprès del Big Bang , els fotons es separen de la matèria, van originar la llum i un univers transparent. Al cap de 200 m.a : temperatura actual de 2,65K Formació de les primeres galàxies i després a causa de les reaccions de fusió les primeres estrelles.
www.infoaddict.com/describe-the-bigbang-with...
CCMC 2010-2011
TEMA 1: L’UNIVERS