Unitat 1

L’origen i la constitució de l’Univers i la Terra

1.1 L’observació de l’Univers

Què és Geoplanetologia

Geoplanetologia (geo-planeta-logo-ia). Estudia la geologia dels planetes i la relació amb la geologia de la Terra.

Exobiologia és la branca de les ciències biològiques que estudia l’ origen, la existència i la evolució dels essers vius a l’Univers .

- Llegir Pàg. 9-10-11, i fer Activitat 1(C)

Afegir Fotocòpia horòscops.

Activitat 1.1

--- Resum de l’article: Homeopatía es "dinero tirado a la basura"

http://www.bbc.co.uk/mundo/participe

després, buscar,(dalt, dreta) posar: homeopatia

--- Resum de l’article: Los fabricantes de la Power Balance admiten en Australia que su pulsera es un timo.

http://blogs.elcorreo.com/magonia

, després, buscar(mig,dreta) posar: amuleto , el 12.27.10.

A. Velles preguntes sobre l’Univers.

Creences:

El déu xinès P'an-Ku, creador de l'univers, vivia dintre d'un ou còsmic on va créixer i va créixer durant 18.000 anys, separant l'ou en dues meitats, cel i terra. Altres 18.000 anys després, P'an-Ku va explotar (o va morir de cansament, segons altres testimonis) i els seus trocets van donar lloc a les muntanyes, els rius, els animals, en definitiva, el món tal com ho coneixem. Això va ser fa milers d'anys.

D'altra banda, per allò de posar ordre al caos, Yahveh-Déu va decidir crear el món fa uns 6.000 anys. En sis dies va fer la seva creació, i la va posar al gaudi d'un home i una dona abans d'anar-se a descansar. L'home i la dona van anar en contra de les normes de Déu, llavors Dés va interrompre el descans i l'incident va acabar amb la seva l'expulsió.

En altre lloc del buit còsmic, l'asteca Ometeotl va decidir crear-se a si mateix i tenir descendència. Va encarregar als seus quatre fills, déus, que creessin el món perquè visquessin els humans en ell. Com cap dels experiments va funcionar, Ometeotl va engendrar altres dos fills per a crear la versió "definitiva". Els va sacrificar per a fer el sol i la lluna, i després va sacrificar als seus 1600 néts ,déus ,per a alimentar-los. Als humans els va encarregar seguir fent sacrificis per a mantenir al sol, i el dia que deixin de fer-lo s'acabarà el món.

- Llegir Pàg. 12,

B. Del pensament aristotèlic al copernicà

Diferents concepcions de l’Univers:

En els primers temps es va pensar que la Terra era plana i era el centre de l’Univers(concepció geocèntrica-Ptolomeu). Posteriorment, es va pensar que era el Sol el centre de l’Univers(teoria heliocèntrica-Copèrnic). La teoria heliocèntrica va ser comprovada per diferents científics: Galileu, Kepler, Newton...

Al s. XX es comprova que el Sol tampoc no és el centre de l’Univers ,doncs mitjançant els telescòpics s’observa el Sistema Solar que està en un extrem de la nostra galàxia(teoria excèntrica-Shapley). Ara sabem que hi ha milers de milions d’estrelles com el nostre Sol i, per tant, actualment, no hi ha centre de l’Univers.

- fer fotocòpies d’Aristarc i Hiparc.(Voluntari)

Erastòtenes

Mirar imatge a la nova pàgina 3

780 km x 360º/ 7’14º = 39327,7km = longitud circumferència Terra.

2*pi*radi = 2*3,14*6370 =40.000,36 km

- fer Lectura 2.

C. Les galàxies de l’Univers.

- Llegir P. 13 .

Mirar imatge a nova página 4

La nostra imatge actual de la Via Làctia és de dos ous fregits enganxats per l'esquena. El Sistema Solar avança respecte de la Via Làctia a una velocitat de 217 quilòmetres per segon, per la qual cosa dona una volta al seu centre cada 226 milions d'anys. Aquest període de temps sol ser conegut com any còsmic. Des del seu naixement, el Sol ha donat 18 voltes, així que el Sol té 18 anys còsmics.

Entendre l’efecte Doppler: Canvi de freqüència que s’observa en moure’s un sistema quant emet llum o so.

Hubble(1889-1953) va observar, amb l’espectroscopi, que la llum que emeten les galàxies es desplaçava cap al roig, i segons, Doppler les galàxies s’allunyen unes de les altres.

Activitat 1.2

- Busqueu informació sobre l’espectre electromagnètic i ordeneu les zones següents de forma creixent segons la longitud d’ona: llum visible, microones, raigs X, radiació ultraviolada, infraroig i ones de radio i televisió.

D. El Sistema Solar

El nostre sistema solar agrupa 8 planetes més 5 planetes nans( Cefes Plutó, Makemake, Haumea i Eris.).

fer Activitat 2.(C)

Activitat 2.1

- Busqueu informació sobre el significat dels noms dels planetes del Sistema Solar.

- fer Lectura 3 (C) i llegir P. 15 i 16.

E. L’evolució d’una estrella

Seqüència:

S à gegant vermella à nana blanca

>10·S à gegant vermella à supernova

>30·S à gegant vermella à supernova à forat negre o estrella de neutrons,

Una supernova es produeïx per la compressió de l'estrella: Quan una estrella molt massiva esgota el seu combustible, i no és capaç de seguir produint energia mitjançant reaccions nuclears de fusió, la seva pròpia gravetat la comprimeix, fins que arriba un moment en el qual la pressió i la temperatura la fan explotar. Existeix un altre mecanisme mitjançant el qual una nana blanca veu augmentar la seva massa, absorbint material extern com el d'una estrella companya, pot ocórrer que l'augment de pressió i temperatura iniciï reaccions de fusió (ja no d'hidrogen, que s'haurà esgotat, sinó de carboni), de manera que alliberi una immensa quantitat d'energia en poc temps, provocant l'explosió de la nana blanca.

Les estrelles de neutrons

Quan una estrella explota en una violenta supernova, la resta de la massa de l'estrella es comprimeix sobre si mateixa. Si aquesta estrella que queda té una massa superior a 2,5 vegades la massa del Sol, llavors pot col·lapsar del tot, formant un forat negre. No obstant això, les estrelles més lleugeres, en lloc d'això, s'estabilitzen en una esfera amb un radi de 11-12 km. Aquestes estrelles són tan denses que la pressió de la gravetat força als electrons dels àtoms a combinar amb protons - formant neutrons. L'interior de l'estrella acaba estant composta gairebé enterament de neutrons, d'aquí el nom de "estrella de neutrons".

Un forat negre és un terme establert l’any 1969 pel científic americà John Wheeler, és el final d’una etapa d’una estrella, com la seva massa és molt gran, la llum no pot escapar de la seva atracció gravitatòria i, per tant, sembla negra als observadors exteriors.

- fer Lectura 4.(C)

Afegir apartat b) Anomeneu les fases de la “vida” del Sol.(C)

1.2 L’expansió i el límit de l’Univers: el Big Bang

Activitat 2.2

--- Resum del programa “nuestro lugar en el universo”

http://www.redesparalaciencia.com/

buscar,(dalt dreta), posar: nuestro lugar en el universo

--- Resum de l’article: “ el universo en 500 palabras”

http://www.escepticos.es/

buscar, baix (dreta), posar: universo.

Sobre l’univers:

http://www.astronomia.net/cosmologia/

Fotocòpia Big Bang

--------------------------------------NO--------------------------------------------

Entre las teories que intenten explicar com es formà l’Univers, la teoria del Big Bang és actualment una de les que té més adeptes, fou proposada per Georges Lemaître al 1927 i desenvolupada pel físic George Gamow al 1948.La radiació de fons són restes de la gran explosió del Big Bang, fou descoberta per Penzias i Wilson al 1965.

Una sonda de la NASA, va ser llançada el 30 de juny de 2001 des de Cap Cañaveral, Florida, Estats Units, i s'ha endinsat per l'Univers descobrint que aquest va néixer fa 13.700 milions d'anys.
Aquesta és la conclusió extreta de les dades enviades a la Terra, al 2003, per la Sonda Anisotrópica de Microones Wilkinson (Probe), més coneguda per les seves sigles en anglès com WMAP, la qual va observar l'Univers quan no havia estrelles, ni galàxies, excepte diferències mínimes de temperatura. Segons els astrònoms de la NASA, aquestes diferències van provocar aglutinaments moleculars que van ser el començament de l'estructura còsmica de l'Univers i confirmen la teoria que aquest va néixer després del Big Bang.

-------------------------------------------NO----------------------------------------

La paradoxa d’Olbers:

Si l'univers és infinit i està ple d'estrelles, com pot ser el cel fosc a la nit?.

Hauria de ser totalment il·luminat i la seva conseqüència provocaria l’evaporació de tots els oceans de la Terra.

Olbers al 1826 va explicar : La llum viatja a una velocitat finita, només aquelles estrelles que estiguin a una distància determinada de la Terra podria arribar la seva llum. Encara que el nombre d'estrelles sigui infinit, el nombre d'estrelles visibles no ho és, la qual cosa explica les zones fosques en l'espai.

1.3 El temps de l’Univers

La teoria de la relativitat d’Einstein introdueix la quarta dimensió: el temps i relaciona la massa amb l’energia. E = mc2

Entregar fotocòpia relativitat.

- Llegir P. 18 i 19

- Fer Lectura 5 (P. 20).

Un forat de cuc és un túnel que connectaria dues regions de l’espai-temps, a través del qual la matèria podria viatjar molt més ràpidament que si ho hagués fet a la velocitat de la llum.

1.4 Una aproximació a l’Univers: la teoria quàntica.

La teoria quàntica creu que en el microcosmos (les partícules de l’àtom) no es segueix la teoria clàssica de Newton, on tot moviment esta determinat i segueix una figura matemàtica coneguda, sinó que el moviment és aleatori.

1.5 La nostra Terra

A. L’edat de la Terra

Es va formar fa un 4.600 milions d’anys.

La terra en aquest moment: http://www.die.net/earth/

- Llegir P. 21.

Els mètodes d’observació indirectes:

- Els mesuraments: Mesuren propietats físiques : gravetat, magnetisme, energia tèrmica emesa,.., també estudi de meteorits.

- Els assajos de laboratori: condicions a l’interior de la Terra(altes pressions i temperatures)

- L’estudi d’ones sísmiques.

- Mirar P.22

Principi de superposició estratigràfica:

Es deu a Stenon, diu “un estrat és més modern que la capa inferior i alhora més antic que la capa superior. Això es deu al fet que els estrats més antics s'han dipositat abans per la sedimentació i l’acció gravitatòria.

Teories neptunista i plutonista

Dues escoles rivals donaven explicacions distintes sobre la formació de l'escorça terrestre: pels “neptunistes”, calia atribuir-la a l'acció de l'aigua; mentre que pels “vulcanistes”, el foc interior era la clau.

El principal neptunista, l'alemany Abraham Werner(1749-1817),, sostenia que al principi la Terra estava totalment coberta d'aigua i que els estrats rocosos es van formar a mesura que els oceans es retiraven. Aquesta teoria concordava amb els ensenyaments cristians relatives al Diluvi Universal, mentre que la teoria dels vulcanistes es considerava herética.

L'anglès James Hutton(1726-1797)., el més destacat vulcanista, afirmava que l'interior de la Terra estava compost per lava fosa que, de tant en tant, aflorava a l'exterior. Encara que l'aigua pogués haver contribuït en part a configurar l'escorça terrestre, la calor interior era el seu principal artífex.

Teories catastrofista i uniformitarista

El comte de Buffon (1707-1788) va suposar que l’escorça terrestre s’origina per un conjunt seguit de successos catastròfics, cadascun dels quals hauria causat descomposició i devastació de la superfície terrestre; el més recent d'ells hauria estat el diluvi de Noé.

Entre 1830 i 1833, Xerris Lyell (1797-1875), geòleg anglès va proposar la teoria uniformitarista, segons la qual els agents geològics que van modelar l'estructura de l'escorça terrestre en forma lenta i gradual en el passat ha estat essencialment els mateixos que actuen en el present com modificadors del relleu: l'acció del vent, l'aigua, l'activitat volcànica, etc.

- Llegir P. 23

B. Divisió de l’interior de la Terra

a) Segons la composició química o model estàtic:

Escorça(oceànica(SIMA) i continental(SIAL)), mantell(superior i inferior) i nucli(intern i extern)

b) Segons el model dinàmic:

En el model clàssic, litosfera, astenosfera,mesosfera i endosfera. En l’actualitat, es qüestiona l’existència de l’astenosfera i es considera que tot el mantell és fluid.

- Llegir P. 24

- Fer Activitat 4 (C) – P. 25

- Llegir P.26

1.6. Què són les plaques tectòniques?

Es pot resumir en tres punts:

- La Terra està dividida, com un trencaclosques, en una sèrie de fragments rígids anomenats plaques tectòniques(formades per litosfera).

- Les plaques tectòniques no són estàtiques sinó que canvien, lentament però contínuament, de dimensió, de forma i de posició.

- Aquesta dinàmica litosfèrica produeix fregaments i pressions entre plaques que desencadenen els diferents processos geològics d’origen intern(vulcanisme, magmatisme, terratrèmols, deformacions de l’escorça...) i influeixen en els d’origen extern(vent i aigua).

Les plaques tectòniques es mouen les unes respecte a les altres es poden donar diferents fenòmens:

1. Límits de dues plaques que se separen: límits divergents.

2. Límits de dues plaques que xoquen: límits convergents.

3. Límits de dues plaques que llisquen lateralment: límits amb moviment lateral.

Què succeeix als límits o vores divergents?

El moviment de dues plaques que se separen obre fractures entre ambdues, que s’omplen contínuament per roques foses(magmes) procedents del mantell superior i formen(construeixen) fragments de nova litosfera, per això es diuen límits constructius. Són zones d’intens vulcanisme.

Aquest moviment de divergència, pot provocar:

a) L’origen dels oceans, o

b) L’expansió dels fons oceànic.

L’origen dels oceans es produirà quan les vores que se separen formen part d’un mateix continent, la separació produeix valls i si arriba a connectar amb un oceà s’inunden i es forma un mar(El mar Roig i també l’obertura de terreny per la part de Djibouti a Moçambic, terreny que entrarà el mar i s’anirà separant d’Africa, també la part Est del Brasil)

L’expansió del fons oceànic es produirà quan les vores que se separen formen part d’un mateix fons oceànic

.

Què succeeix als límits o vores convergents?

El moviment de dues plaques que s’apropen i s’empenyen provoca que la placa amb més densitat(placa oceànica) s’enfonsa sota a l’altra cap al mantell i acaba fonent-se(procés de subducció) per tant es destrueix litosfera per això es diuen límits destructius.

Aquest moviment de convergència pot ser de tres maneres:

a) Convergència de dues plaques oceàniques: La placa més antiga és més densa, s’ha refredat més temps des de la seva formació, i subdueix formant illes paral·leles a la vora convergent.(Fig. 1.23a) P. 26.

b) Convergència entre placa oceànica i placa continental:

Aquí es formaran serralades(Andes) paral·leles a la vora convergent. (Fig. 1.23b) P. 26.

c) Convergència entre dues plaques continentals: No penetra cap en el mantell per raó de la seva baixa densitat, però si que una es posa sota de l’altra produint deformacions i serralades(L’Himàlaïa, els Pirineus i els Alps.) .(Fig. 1.23c) P. 26.

Què succeeix als límits amb moviment lateral?

Es produeixen fractures, anomenades falles transformants, aquí no es crea ni es destrueix litosfera, s’anomenen límits passius on hi ha abundants terratrèmols. .(Fig. 1.23d) P. 26.

Resum video tectònica de plaques:

http://www.youtube.com/watch?v=8YC1gzPHC1M&feature=player_embedded

- Llegir P.27 i fer Activitat 5(C) , mirar la web:

http://www.youtube.com/watch?v=b75e3Uqtgwk&feature=player_embedded

http://www.youtube.com/watch?v=6X6aJA78ksI&feature=player_embedded#!

Activitat 5.1

Fer Unió de plaques retallables, posant, a sobre, el nom de la placa.

- Llegir P.28

7. Les partícules atòmiques

Veure imatge nova página 5

Què sabem sobre la matèria? La Teoria Estàndard descriu tots els fenòmens amb unes poques partícules i tres forces.

Les partícules són: Bosons i fermions.

Les forces són: electromagnètica, feble i forta. Queda fora la quarta força coneguda, la gravitatòria, que no s'ha aconseguit integrar amb les altres tres.

7.1 Forces

- Força electromagnètica: produïda per camps elèctrics i magnètics.

- Força nuclear forta: Manté unit el nucli dels àtoms

- Força nuclear feble: apareix en la desintegració de l'àtom.

7.2 Bosons.

Són els portadors de les forces.

Hi ha tretze bosons, dotze dels quals transmeten les forces mentre que el tretzè, el Higgs, dóna massa a totes les partícules.

Cadascuna de les forces fonamentals té la seva partícula portadora corresponent i es manifesta aquesta força per l'intercanvi d'aquestes partícules. El portador de la força nuclear forta és el “gluó” que n’hi ha 8, el de la força electromagnètica és el “fotó” i les partícules W+,W- i Z0 són les responsables de la força nuclear feble.

Finalment, encara que no ha estat observat, el “gravitó” hauria de ser la partícula portadora de la força gravitatòria.

7.3 Fermions

Són els constituents de la matèria.

Els fermions són dotze, sis leptons i sis quarks.

Els quarks no existeixen aïllats, sinó que s'agrupen formant hadrons.((barions, (formats per tres quarks), com són els protons i neutrons; i mesons(formats per quark i antiquark)).

http://www.youtube.com/watch?v=pNFDh4sObEM&feature=em-subs_digest-vrecs

Tres leptons són sensibles a la interacció electromagnètica i la feble però no a la forta: l'electró, el muó i el tau , i els altres tres, els seus neutrins, són sensibles només a la feble: el neutrí electró, ve, el neutrí muó, vm, i el neutrí tau, vt.

Els quarks són sensibles a les tres interaccions: el up, u, el down, d, el charm, c, el strange, s, el bottom, b, i el top, t.

Cada quark, com els gluons, es presenta en tres colors: vermell, verd i blau. El color és una càrrega nova, al igual que existeix la càrrega elèctrica, hi ha la de color. Els quarks no existeixen aïllats, sinó que s'agrupen formant hadrons.((barions, (formats per tres quarks), p. Ex.: protons i neutrons; i mesons(formats per quark i antiquark))

video del camp de Higgs(5 minuts)
http://www.youtube.com/watch?v=pNFDh4sObEM&feature=em-subs_digest-vrecs
Els dotze fermions s'agrupen en tres famílies, La primera família n'hi ha prou per explicar gairebé tot: la matèria ordinària de la Terra, incloent-hi els éssers vius, les estrelles, galàxies i la resta de l'univers visible. Les altres dues expliquen partícules produïdes pels raigs còsmics o creades amb els nostres acceleradors i algunes partícules importants en els primers moments de l'univers.

Per a cada partícula existeix una antipartícula. Però l'univers consta essencialment de matèria. Per què aquesta supremacia de la matèria sobre la antimatèria? No ho sabem.

	Created by jbalsell about 13 years ago

Note on CMC - Int - U1, created by jbalsell on 13/08/2013.