El universo y el sistema solar

La explicación científica más aceptada sobre el origen del universo es la teoría del Big Bang o la "Gran Explosión". Según este modelo, hace aproximadamente 13.800 millones de años, todo el universo estaba concentrado en un punto de densidad y temperatura infinitas.

• La Gran Explosión: No fue una explosión como la de una bomba, sino una expansión acelerada del espacio mismo.
• Expansión del universo: Edwin Hubble observó que las galaxias se alejan unas de otras, lo que demuestra que el universo sigue creciendo hoy en día.
• Radiación de fondo de microondas: Es el "eco" o resplandor fósil que quedó tras el Big Bang, detectable hoy en todas las direcciones del cielo.

El universo no está vacío, aunque las distancias entre objetos son inmensas. Se compone de:

1. Materia visible: Estrellas, planetas y gases. Sin embargo, esto solo representa un 5% del total.
2. Materia oscura y energía oscura: Son componentes invisibles que no emiten luz. La materia oscura actúa como un "pegamento" gravitatorio, mientras que la energía oscura es la responsable de que la expansión del universo sea cada vez más rápida.
3. Nebulosas: Nubes gigantes de gas (principalmente hidrógeno) y polvo donde nacen las estrellas.
4. Galaxias: Agrupaciones de miles de millones de estrellas. Se clasifican según su forma en elípticas, espirales e irregulares.

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, es una galaxia de tipo espiral barrada. Si pudiéramos verla desde arriba, parecería un remolino con varios brazos.

• Estructura: Tiene un núcleo central denso y varios brazos curvos. Nosotros nos encontramos en el Brazo de Orión, una zona periférica y tranquila.
• Dimensiones: Tiene un diámetro de unos 100.000 años luz. Para cruzarla de un lado a otro a la velocidad de la luz, tardaríamos 100.000 años.
• Distancias astronómicas: En el espacio, el kilómetro es una unidad demasiado pequeña. Por ello, usamos el año luz, que es la distancia que recorre la luz en un año (unos 9,46 billones de kilómetros).

Una estrella es una enorme esfera de gas (plasma) que brilla con luz propia. La clave de su energía es la fusión nuclear.

En el interior de las estrellas, las altísimas presiones y temperaturas hacen que los núcleos de hidrógeno se unan para formar helio, liberando una cantidad ingente de energía en forma de luz y calor. La luminosidad (brillo) y el color de una estrella dependen de su temperatura superficial: las más calientes son azules y las más frías son rojas.

Las estrellas no son eternas; nacen, viven y mueren siguiendo un ciclo:

1. Protoestrella: El gas de una nebulosa se condensa por gravedad.
2. Secuencia principal: La etapa más larga, donde la estrella quema hidrógeno (como nuestro Sol).
3. Etapa final: Cuando el combustible se agota, la estrella se expande convirtiéndose en una gigante roja.
4. Muerte:
   • Si es pequeña (como el Sol), se convierte en una enana blanca.
   • Si es muy masiva, explota violentamente en una supernova. Los restos pueden colapsar y formar una estrella de neutrones o un agujero negro, una región con una gravedad tan fuerte que ni la luz puede escapar.

El Sol es una estrella de tamaño mediano (enana amarilla) fundamental para nosotros.

• Estructura: Se divide en el núcleo (donde ocurre la fusión), la fotosfera (superficie visible), la cromosfera y la corona (atmósfera exterior).
• Actividad solar: Presenta manchas solares (zonas más frías) y emite el viento solar, una corriente de partículas cargadas que, al chocar con la atmósfera terrestre, crea las auroras polares.

Se formó hace unos 4.600 millones de años a partir de una nube de gas y polvo giratoria (hipótesis nebular).

• La mayor parte de la materia se concentró en el centro para formar el Sol.
• El resto de la materia chocó y se unió en un proceso llamado acreción de planetesimales, formando los planetas.
• Hubo una diferenciación por densidad: los materiales pesados (metales y rocas) se quedaron cerca del Sol, y los ligeros (gases y hielos) se desplazaron hacia el exterior.

Dividimos los ocho planetas en dos grupos principales:

Venus es el planeta más caluroso debido a un efecto invernadero extremo, a pesar de que Mercurio está más cerca del Sol.

• Cinturón de asteroides: Situado entre Marte y Júpiter, lleno de fragmentos rocosos.
• Cometas: "Bolas de nieve sucia" compuestas de hielo y polvo. Cuando se acercan al Sol, el hielo se sublima y forma la característica cola. Provienen de la Nube de Oort o del Cinturón de Kuiper.
• Planetas enanos: Cuerpos como Plutón o Ceres, que son esféricos pero no han "limpiado" su órbita de otros objetos.

La Tierra realiza dos movimientos principales que condicionan la vida:

1. Rotación: Gira sobre su propio eje cada 24 horas. Esto causa la sucesión del día y la noche.
2. Traslación: Gira alrededor del Sol en unos 365 días. Debido a la inclinación del eje terrestre ($23,5^\circ$), los rayos solares no inciden igual durante el año, lo que provoca las estaciones.

La Luna es el único satélite natural de la Tierra. No tiene atmósfera ni agua líquida.

• Fases lunares: Dependen de la posición de la Luna respecto al Sol y la Tierra (Luna Nueva, Cuarto Creciente, Luna Llena y Cuarto Menguante).
• Mareas: La gravedad de la Luna atrae el agua de los océanos, provocando subidas y bajadas del nivel del mar.
• Cara oculta: Debido a que su rotación y traslación tardan lo mismo (27,3 días), siempre vemos la misma cara desde la Tierra.

Un eclipse ocurre cuando un astro se interpone en la luz de otro.

• Eclipse de Sol: La Luna se sitúa entre el Sol y la Tierra. Puede ser total, parcial o anular (cuando la Luna está lejos y no tapa el Sol por completo).
• Eclipse de Luna: La Tierra se sitúa entre el Sol y la Luna, proyectando su sombra sobre el satélite y dándole a veces un tono rojizo.

Nuestra visión del cosmos ha cambiado drásticamente:

• Modelo Geocéntrico (Ptolomeo): Se creía que la Tierra era el centro del universo y todo giraba a su alrededor. Fue la idea dominante durante siglos.
• Modelo Heliocéntrico (Copérnico y Galileo): Propone que el Sol es el centro del Sistema Solar y los planetas giran a su alrededor. Galileo lo confirmó gracias al uso del telescopio.
• Leyes de Kepler: Johannes Kepler descubrió que las órbitas de los planetas no son círculos perfectos, sino elipses.

• Telescopios ópticos: Utilizan lentes o espejos para ver la luz visible.
• Radiotelescopios: Captan ondas de radio del espacio.
• Sondas y Rovers: Naves no tripuladas que viajan a otros planetas (como los rovers en Marte).
• Estación Espacial Internacional (ISS): Un laboratorio en órbita donde viven y trabajan astronautas de todo el mundo.

Debido a las escalas enormes, usamos:

• Unidad Astronómica (UA): La distancia media entre la Tierra y el Sol ($150.000.000$ km). Se usa para medir distancias dentro del Sistema Solar.
• Año luz: La distancia que recorre la luz en un año viajando a $300.000$ km/s.
• Velocidad de la luz ($c$): Es el límite de velocidad del universo, aproximadamente $3 \cdot 10^8$ m/s.