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Una introducción al sistema solar, explorando conceptos básicos como la cosmología, los modelos geocéntrico y heliocéntrico, la clasificación de planetas, las distancias astronómicas y las unidades de medida. Se incluyen ejemplos y esquemas para facilitar la comprensión de los conceptos.
Tipo: Apuntes
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MINISTERIO DE EDUCACIÓN, C IENCIA Y TECNOLOGÍA 9
Seguramente, como a todos los seres humanos frente a la inmensidad del cielo nocturno, al observar las estrellas y la Luna te habrán surgido algunas preguntas: ¿son todos iguales esos millones de puntos bri- llantes? ¿Por qué parecen moverse todos juntos por el firmamento? ¿Qué clase de cuerpo es la Luna? ¿En qué se diferencia del Sol? ¿A qué distancia de nosotros están estos astros? ¿Alguno de ellos se parece a la Tierra? ¿Por qué vemos el Sol y la Luna aparecer y desaparecer día tras día? Para responder estos y otros interrogantes sobre el universo, en esta unidad comienza tu estudio de temas de Astronomía. Empezarás por el Sistema Solar, un conjunto de cuerpos celestes o astros asociados con el Sol, entre los que se halla la Tierra, el planeta en que vivimos. También estudiarás cómo, con el correr de la historia, los aportes de diferentes científicos han ido cambiado las ideas de la humanidad sobre el Sistema Solar y el universo en general. Conociendo los componentes del sistema y sus relaciones podrás comprender, por ejemplo, cómo se ha establecido la duración del año en el calendario solar y por qué el metro no es una unidad de medida útil para las mediciones astronómicas.
Aquí comienza el trabajo con la unidad 1. La propuesta es aprender temas de Astronomía. Para resolver las actividades, vas a trabajar en tu carpeta. Siempre que tengas que escribir allí, recordá poner la fecha, el número de unidad y de actividad, y la letra correspondiente a cada consigna. Así podrás ordenar tus trabajos para encontrarlos con facilidad cuando necesites revisarlos o estudiar.
El tema 1 posee tres actividades. Consultá con tu maestro cómo organizar las tareas y el tiempo que destinarás a resolverlas.
Aunque la palabra “cosmología” no te resulte familiar, hay cosmologías desde que el hombre comenzó a tratar de explicar el mundo que lo rodea.
carpeta las consignas que figuran debajo.
- • • Sobre la Tierra, el Sol, la Luna y otros astros
La visión o conjunto de ideas que una cultura o pueblo elabora sobre el universo se denomi- na cosmología. Esta palabra proviene del idioma griego en el cual cosmos significa “universo”, es decir, todo lo que existe, y logos quiere decir “saber, entendimiento o conocimiento”. Una cosmología explica tanto el origen como la estructura y la posible evolución del universo. Desde la Antigüedad, los pueblos de todos los continentes crearon muy diversas cosmologías. El siguiente relato es parte de la cosmología de un antiguo pueblo americano, habitante del territorio que hoy llamamos México: los aztecas. “Coatlicue era la diosa de la Tierra en el antiguo México. Tenía una hija, Coyolxauqui, la diosa de la noche, y cuatrocientos hijos, las estrellas que cubren el cielo del hemisferio Sur. Coatlicue quedó embarazada por una mágica bola de plumas que encontró. Este extraño embarazo ofendió a sus hijos que, animados por Coyolxauqui, quisieron matar a su madre. Pero cuando nació Huitzilopochtli, el hijo que Coatlicue esperaba, resultó ser un guerrero completamente armado que salvó a su madre. Huitzilopochtli era, en realidad, el Sol y obligó a huir a sus hermanos.”
Así como los antiguos habitantes de México, muchas otras culturas de América y del resto del mundo generaron mitos o explicaciones mágicas que atribuían la condición de dioses a la Tierra, el Sol y los demás astros. Cuando nuestros ancestros observaron el cielo, vieron los cuerpos celestes y los procesos que allí se producen, y pudieron percibir regularidades que se repiten con cierta frecuencia. Ese conocimiento resultó fundamental para su supervivencia ya que les permitió, por ejemplo, predecir las estaciones y anticipar las migraciones de los ani- males o prepararse para las épocas de lluvias, o a los pueblos agricultores decidir en qué momentos realizar la siembra y la cosecha. Como las explicaciones sobre los fenómenos naturales estaban, en general, asociadas con mitos religiosos, cada vez que se producían fenómenos que rompían la regularidad esperada, como la aparición de cuerpos luminosos no habituales en el cielo en el caso de los cometas o el cubrimiento de la luz del Sol por la interposición de la Luna en el caso de los eclipses, estos se consideraban malos presagios y provocaban temor entre la gente.
(^10) C IENCIAS N ATURALES 1
Coatlicue tenía una apariencia horrible: era representada con garras y una falda de serpientes.
Eclipse de Sol.
Image Science & Analysis Laboratory,NASA Johnson Space Center Cometa.
European Space Agency. © 2003by B. Dintinjana and J. Skvarc.
situación que sirva para fundamentar tu respuesta.
característica que lo diferencie de la Tierra o de la Luna?
planetas mencionados en el texto?
historia sobre ellos? ¿Cómo eran? ¿Qué te contaron? Hacé dibujos que ilustren tus respuestas.
contar el Sol y la Luna). Si no sabés cómo se llama ese astro, consultá con otras personas. Aquellas que consultaste, ¿qué tipo de astro piensan que es? ¿Podría tratarse de un planeta? ¿Por qué?
(componentes, tamaños, distribución, movimientos). Cuando lo termines, conservalo en tu carpeta porque te va a ser útil en otras actividades.
leé los textos que siguen. Con esa información podrás resolver en tu carpeta las consignas que aparecen a continuación. No olvides leer también los epígrafes que acompañan las imágenes.
Habitualmente, las fotos e imágenes que se presentan en libros y revistas están acompañadas de un texto que completa la información que la imagen brinda. Ese texto se llama epígrafe. Cada vez que encuentres un epígrafe leelo, porque te aporta una mayor cantidad de datos sobre los temas que estás estudiando.
- • • El universo con la Tierra en el centro
La idea de que la Tierra está quieta y fija estuvo arraigada en la humanidad durante muchos siglos, ya que así es como la percibimos al estar parados en su superficie y esto es lo que nos dice el sentido común. Del mismo modo, notamos que los demás astros parecen asomarse y esconderse día tras día, como si una y otra vez dieran vueltas alrededor de nuestro planeta. Así, el pensamiento dominante de los sabios de la Antigüedad fue que la Tierra era el cen- tro del universo y que a su alrededor giraban todos los astros. De este mismo modo pensaba el astrónomo griego Tales de Mileto, quien predijo por primera vez un eclipse de Sol hacia el año 585 a.C. (hace casi 2.600 años).
(^12) C IENCIAS N ATURALES 1
En el siglo II, hace 1.800 años, un astrónomo y matemático llamado Claudio Tolomeo (100-170) desarrolló un modelo completo del universo. Este modelo intentaba explicar el movimiento de cada uno de los cuerpos celestes que pueden verse en el cielo. En su explicación, Tolomeo ubicó la Tierra en el centro y el Sol, la Luna, los demás planetas y las estrellas girando a su alrededor. Este modelo del universo fue aceptado hasta el siglo XVI y es conocido en todo el mundo por el nombre de modelo geocéntrico del universo o “ Modelo de Tolomeo ”.
- • • Un universo con el Sol en el centro
La teoría o modelo geocéntrico del universo fue aceptada por muchos siglos hasta que, en 1543, el astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) propuso una explicación diferente para el universo. Según las ideas de Copérnico, el centro del universo lo ocupaba el Sol, mientras la Tierra, como los otros planetas conocidos, giraba a su alrededor. Este modelo se conoce como modelo heliocéntrico (centrado en el Sol o Helios). Si bien el modelo de Copérnico era revolu- cionario, porque desplazaba la Tierra de su posición de privilegio en el centro del universo, conservaba aún algunas características del anterior: los planetas se encontraban sobre esferas y, en la esfera más externa, estaban las estrellas fijas.
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Para Tolomeo, el universo estaba formado por una serie de esferas en cuyo centro se ubicaba la Tierra (Gea). Estas esferas, ocho en total, contenían la Luna en la más cercana y, a medida que se iban alejando, estaban Mercurio, Venus y el Sol, seguidos por Marte, Júpiter y Saturno.
Hasta el año 1610 se conocían sólo cinco planetas además de la Tierra: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.
CN 1
Gracias a los telescopios, también se avanzó en el conocimiento de las estrellas. Así, se pudo determinar que el Sol es sólo una de los miles de millones de estrellas que hay en el universo y que ninguna otra estrella gira a su alrededor. A partir de estos descubrimientos, hoy sabemos que el Sistema Solar es heliocéntrico, pero que el universo, no.
A continuación encontrarás varias consignas para resolver a partir de la información que leíste en los textos. Consultá con tu maestro si vas a realizarlas todas o sólo algunas de ellas.
¿A quién se debe ese modelo? ¿Qué nombre recibe?
ese tiempo?
Johannes Kepler que no figuren en el texto anterior. Anotalos en tu carpeta.
qué correcciones o cambios le harías, según lo que estudiaste con esta actividad.
Cuando termines de resolver las consignas, mostrale a tu maestro las respuestas y conversalas con él y con tus compañeros. La comparación de respuestas y las conclusiones a las que lleguen te permitirán reconocer los aspectos más importantes de este tema. Con la actividad 3 vas a estudiar el significado preciso que dan los científicos a la palabra “modelo”. Consultá con tu maestro si la vas a resolver en la escuela o en tu casa.
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Una manera de clasificar los planetas toma como referencia la posición que ocupan respecto del Sol. De acuerdo con esta clasificación, los planetas pueden ser interiores o exteriores. Los planetas interiores son los más cercanos al Sol: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, y los exteriores, los que están más alejados: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Lunar and Planetary Laboratory, NASA
Sol MercurioVenusTierraMarte
Júpiter Saturno Urano Neptuno
CN 1
Cuando leíste las ideas que tuvieron los científicos al estudiar el Sistema Solar apareció varias veces la pala- bra modelo. Los modelos ayudan a entender el mundo y, por eso, son la base de la actividad científica. Entonces, para aprender ciencias, es necesario comprender los modelos que las ciencias construyen.
nes. Revisá los textos y las consignas de la actividad anterior y anotá en tu carpeta los sinónimos de “modelo”.
- • • Los modelos o representaciones de la realidad
Los hechos o fenómenos naturales existen independientemente de nuestra voluntad; son lo que llamamos la realidad de la naturaleza. Las Ciencias Naturales buscan explicaciones de esos hechos sin utilizar la magia ni la intervención de dioses. Para interpretar los fenómenos natura- les, los científicos elaboran lo que se denomina modelos ; estos pueden ser teorías, suposiciones, hipótesis, explicaciones o representaciones simplificadas que permiten estudiar los hechos naturales. Por ejemplo, un modelo de universo no es el universo en sí mismo, sino sólo una representación o una hipótesis que explica los aspectos que los investigadores consideran más relevantes en un momento determinado de la historia. Un modelo, se construye primero con ideas y después puede concretarse como una fórmula matemática, un mapa, un plano, una maqueta o un experimento. Muchas veces, algunos modelos concretos se construyen a escala. Esto quiere decir que los objetos que componen el modelo tienen un tamaño muy diferente al de los objetos reales, pero mantienen las proporciones entre ellos. Por ejemplo, en esta unidad, en la actividad 7 vas a construir modelos de los planetas del Sistema Solar muchísimo más pequeños de lo que son, aunque manteniendo la relación de tamaño y de distancia que hay entre ellos. Entonces, para las Ciencias Naturales: un modelo es una representación esquemática y simplificada de la realidad, de manera que esta resulte más comprensible.
“modelo” que realizaste en la consigna a) de esta actividad.
de la realidad natural. Indicá también cuál es el modelo en cada caso.
4 La teoría del Big Bang explica que el origen del universo se produjo por una gran explosión de energía altamente concentrada. 4 Durante la lluvia, los pájaros permanecen en silencio posados sobre las ramas de árboles y arbustos. Cuando deja de llover, comienzan a cantar y salen a volar.
(^16) C IENCIAS N ATURALES 1
con tus compañeros.
muestre el planeta imaginario con dos satélites naturales.
Antes de seguir avanzando en el estudio de los componentes del Sistema Solar es necesario que trabajes el tema de la magnitud de las distancias en el espacio y las unidades con que se las mide. Esto te permitirá una mejor comprensión de lo lejos que están esos astros, aún los más cercanos y de lo pequeña que es la Tierra en relación con el universo.
leerlo resolvé las consignas que figuran debajo. Trabajá en tu carpeta.
- • • Las distancias astronómicas y sus unidades
Las distancias entre los planetas del Sistema Solar son enormes, al menos comparadas con las que estamos acostumbrados a utilizar. Habitualmente medimos distancias que van desde los milímetros hasta los kilómetros; pero en el Sistema Solar las distancias pueden ser de miles de millones de kilómetros, unas cantidades con muchísimos números, muy incómodas para escribir, leer y realizar cálculos. Por este motivo, los astrónomos prefieren utilizar otra unidad de longitud, esa unidad es la distancia que separa a la Tierra del Sol y se denomina unidad astronómica (UA). Así, la dis- tancia de la Tierra al Sol es 149.600.000 km o bien de 1 UA. En estas unidades, por ejemplo, Marte se encuentra a 1,5 UA del Sol y Neptuno, el planeta más alejado del Sol, a 30,07 UA.
(^18) C IENCIAS N ATURALES 1
Mercurio Venus Tierra Marte
Este esquema muestra cuántas veces mayor o menor es la distancia de cada planeta al Sol, comparada con la de la Tierra al Sol.
(149.600.000 km) 1 UA^ (227.940.000 km) 1,524 UA
de un granito de arena puede tener 1,2 mm de diámetro. Ahora pensá en una distancia o en las dimensiones de un objeto que habitualmente se encuentran expresadas en metros (m) y en otro ejemplo donde la medida se haga generalmente en kilómetros. Escribí los ejemplos que pen- saste y sus medidas. Expresá en kilómetros la medida del primer ejemplo y en milímetros las de los otros dos. ¿Qué forma de indicar las medidas resulta más cómoda en cada caso? ¿Por qué?
hasta Ushuaia (en el sur). Estimá cuántas veces cabe la extensión norte-sur de la Argentina en la distancia que hay entre la Tierra y el Sol.
Para convertir una distancia medida en unidades astronómicas (UA) en kilómetros (km), se debe multiplicar esa cantidad por la distancia, en kilómetros, entre:
4 la Tierra y la Luna; 4 la Tierra y el Sol; 4 la Luna y el Sol; 4 la Tierra y Neptuno.
¿Cuántas veces más lejos del Sol está Saturno que la Tierra?
Ahora que estás familiarizado con las magnitudes para medir distancias astronómicas vas a usarlas para tener más información y conocer mejor los componentes del Sistema Solar.
Una forma muy utilizada en ciencias para organizar datos es construir tablas o cuadros comparativos de columnas. Estos recursos permiten tener toda junta una gran cantidad de información relacionada. Así, se pueden realizar comparaciones rápidas o sacar conclusiones con mayor facilidad.
que aparecen a continuación.
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CN 1
siguientes consignas en tu carpeta.
tiene menos?
del Sol. Compará esos datos con los de la Tierra, que están en la tabla. ¿Cuál de las siguientes comparaciones entre el Sol y la Tierra te parece más acertada? Fundamentá tu elección.
Tal como viste en la actividad anterior, las tablas son de gran utilidad para presentar datos y tenerlos organizados. Otro recurso muy usado en ciencias es la construcción de modelos a escala. En la actividad que sigue vas a construir distintos modelos a escala. Revisá la actividad 3 para recordar qué significa la expresión “a escala”.
Para realizar el modelo de la actividad que sigue, vas a necesitar:
- Cartulina o papel, si es posible de diferentes colores.
En esta actividad, a partir de los datos de la tabla, vas a construir modelos a escala de los planetas para poder comparar sus tamaños. Los datos de la tabla comparativa de los planetas permiten notar que las distancias entre los cuerpos del Sistema Solar son muy grandes y, por eso, para la construcción de un modelo donde se tienen en cuenta las órbitas y los tamaños de los planetas, es muy difícil realizar la representación a una misma escala.
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_- Compás.
CN 1
Ahora, para construir un modelo que represente los planetas, primero mirá los radios de la tabla y fijate cuántas veces entra el planeta más pequeño en el más grande. Luego, seguí estas instrucciones:
Paso 1. Realizá círculos de diferentes diámetros, de forma que cada uno represente a uno de los planetas. Representá a Júpiter con un círculo de 30 cm de diámetro y a todos los demás planetas en forma proporcional, según la cantidad de veces que entra cada uno. Paso 2. Recortalos.
No olvides que, aunque los representes con figuras planas, los planetas son cuerpos con volumen.
Paso 3. Superponé el círculo correspondiente a la Tierra con el de Júpiter. ¿Cuántas veces cabe el diámetro de la Tierra en el diámetro de Júpiter? Paso 4. Repetí la comparación de planetas superponiendo, por ejemplo:
A medida que se incrementó el conocimiento sobre nuestro sistema planetario se compren- dió que su estructura era más compleja y se descubrieron nuevos integrantes, más pequeños que los planetas y, en ciertos casos, más pequeños que sus satélites. La propuesta ahora es aprender más sobre esos astros, muchas veces llamados menores.
continuación y respondé las preguntas que le siguen.
- • • Los planetas enanos
Como ya estudiaste, los modelos son herramientas desarrolladas por los científicos, que evo- lucionan y se ajustan de acuerdo con los nuevos descubrimientos. Recientemente, en agosto de 2006, los astrónomos introdujeron una modificación en el modelo del sistema solar añadiendo una nueva categoría: la de planeta enano. Los planetas enanos, al igual que los planetas principales, son cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol, pero se diferencian de ellos en que cerca de su órbita también se mueven otros cuerpos pequeños.
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- • • De asteroides a meteoritos
En enero de 1801, Giuseppe Piazzi observó en el cielo un objeto que pensó que era un nuevo cometa. Cuando determinó su órbita, le quedó claro que no era un cometa sino más bien un pequeño planeta, al que Piazzi llamó Ceres. En los años siguientes se descubrieron otros tres cuerpos pequeños, que fueron llamados Pallas, Vesta y Juno. A fines del siglo XIX,ya se conocían varios cientos. Estos pequeños cuerpos rocosos que se mueven en órbitas fueron llamados asteroides y se ubican sobre todo entre las órbitas de Marte y Júpiter. Posiblemente haya cientos de miles de asteroides, aunque la mayoría no pueden ser vistos desde la Tierra. Sí se sabe que tienen diferentes tamaños, que van desde un diámetro de 1. km, como Ceres, hasta pequeños granos de polvo. Si bien hay gran cantidad de asteroides, se calcula que todos ellos reunidos formarían un cuerpo menor que la Luna. El cinturón de aste- roides , formado por estos cuerpos entre Marte y Júpiter, constituye el límite entre planetas interiores y exteriores. Algunos asteroides pueden ser desviados por la atracción del Sol y acercarse a él. A los cuerpos más pequeños que orbitan el Sol se los llama meteoroides para distinguirlos de los asteroides de mayor tamaño. Los meteoroides que llegan a la Tierra, atraídos por ella, al rozar contra el aire producen luz en el cielo nocturno y se los llama meteoros , conocidos comúnmente como estrellas fugaces. Los fragmentos de estos meteoros que se rescatan luego de alcanzar la superficie se denominan meteoritos. A partir del estudio de los meteoritos, los científicos han podido extraer mucha información acerca de las condiciones primitivas de nuestro Sistema Solar. En la superficie de planetas como Mercurio y Marte y sobre diversos satélites (incluyendo la Luna de la Tierra) pueden verse cráteres , es decir, hoyos en el terreno semejantes a la boca de los volcanes, que evidencian el choque de meteoroides al principio de la historia del Sistema Solar. En la Tierra, los cráteres de los meteoros se van borrando debido al desgaste que provocan sobre el terreno, por ejemplo, el viento y la lluvia.
(^24) C IENCIAS N ATURALES 1
Science and Analysis Laboratory,NASA-Johnson Space Center NASA
Cráter Copérnico, en la Luna. Cráter Manicouagan, en Québec (Canadá).
Mediante un telescopio pueden verse miles de cráteres en la superficie de la Luna, que son huellas de choques de fragmentos de cometas o pequeños asteroides contra su superficie. El cráter Copérnico, de aproximadamente 100 km de diámetro, es el resul- tado de una de estas colisiones y tuvo lugar hace alrededor de mil millones de años. La Tierra tam- bién sufrió impactos a lo largo de su historia.
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Un equipo de astrónomos estadounidenses anunció el descu- brimiento del planeta más pequeño fuera del Sistema Solar, cuyo radio es cerca de dos veces el de la Tierra. “Además, es el primero de una nueva categoría de planetas extrasolares, que parecen estar formados de roca, como la Tierra”, explicó Paul Butler, de la Carnegie Institution. “Es como un primo grande de la Tierra”, agregó. Pero si bien este planeta, el 1.550 descubierto desde 1995 fuera de nuestro Sistema Solar, tiene características rocosas, “es demasiado caliente –entre 204 y 361 grados– para que una forma de vida pueda existir”, subrayó Geoffrey Marcy, un astrónomo de la Universidad de California. (La Tierra tiene una temperatura promedio de 22 grados.)
Hasta el presente, los exoplanetas descubiertos estaban formados de gas –hidrógeno y helio– y eran cien a mil veces más grandes que la Tierra. En este nuevo caso, tiene una cantidad de materia 7, veces mayor que nuestro planeta y está en órbita alrededor de la estrella Gliese 876, en torno a la cual ya se habían descubierto otros dos planetas gaseosos del tamaño de Júpiter. Gliese 876 (o GL 876) es una estrella llamada “enana roja”. Es cerca de 600 veces menos brillante que el Sol y, por lo tanto, considerablemente menos luminosa.
Adaptado de diario La Nación , 14 de junio de 2005.
Sería rocoso y más caliente que nuestro planeta.
UN PLANETA EXTRASOLAR ES SIMILAR A LA TIERRA
Hasta aquí estudiaste que el Sistema Solar está formado por diferentes tipos de cuerpos o astros, que el Sol se ubica en el centro y que los planetas, los asteroides y los cometas describen órbitas a su alrededor. Para seguir aprendiendo acerca de estos temas, la propuesta es analizar de qué formas se mueven estos cuerpos y qué formas adoptan sus órbitas. Consultá con tu maestro si vas a realizar la actividad 9, que es optativa, o si vas a pasar directamente a la 10.
Un tema que intriga a la humanidad desde hace muchísimos años es si existe vida en otros planetas. En el Sistema Solar, aparentemente sólo en la Tierra hay vida inteligente. En la actualidad, los astrónomos investigan la existencia de otros sistemas planetarios semejantes al Sistema Solar y si en ellos hay algún planeta con características similares a la Tierra.
En esta actividad vas a encontrar una nota periodística donde se informa sobre el hallazgo de un planeta extrasolar.
grande de la Tierra”. Para resolver esta consigna, construí una tabla que te permita tener jun- tos los datos más relevantes de ambos planetas: el radio, la temperatura y la estrella que orbita cada uno. Para los datos de la Tierra, podés recurrir a la tabla de la actividad 6.
CN 1