Didáctica de las Ciencias Naturales

LA TEORÍA DEL BIG BANG

 El Big Bang, o gran estallido, es una teoría que relata el momento en que de la «nada» emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado «explota» generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.

Inmediatamente después del momento de la «explosión«, cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su superficie. Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión está constituida exclusivamente por partículas elementales: electrones, positrones, mesones, bariones, neutrinos, fotones y hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día.

En 1948, el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos. Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble.

Según se expandía el Universo, la radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría del Big Bang.

Uno de los problemas sin resolver en el modelo del Universo en expansión es si el Universo es abierto o cerrado (esto es, si se expandirá indefinidamente o se volverá a contraer).

Un intento de resolver este problema es determinar si la densidad media de la materia en el Universo es mayor que el valor crítico en el modelo de Friedmann. La masa de una galaxia se puede medir observando el movimiento de sus estrellas. La masa de un cúmulo de galaxias se puede determinar de forma análoga, midiendo el movimiento de las galaxias que contiene. La diferencia entre estos dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias visibles. Hasta que se comprenda el fenómeno de la masa oculta, este método de determinar el destino del Universo será poco convincente.

SISTEMA SOLAR

 El Sistema Solar está formado por la Tierra y otros siete planetas que giran alrededor del Sol.

Planetas del Sistema Solar: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

El Sol

Es la estrella del sistema solar. Es una bola gigantesca de gas y fuego. Envía rayos que iluminan la Tierra y le dan vida. La Tierra gira, como todos los demás planetas, alrededor del Sol y tarda 365 días y 6 horas en dar una vuelta completa. La tierra gira alrededor del Sol.

Planetas Rocosos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte.

Mercurio
Es el más pequeño del sistema solar. No tiene atmósfera, ni lluvia. Su superficie está cubierta de agujeros por el choque de meteoritos.

Venus
Es el planeta brillante porque cuando se mira a Venus desde la Tierra se le ve brillar como una estrella. Es un planeta en el que hace mucho calor, y hay muchos volcanes.

Tierra
Es el único planeta conocido sobre el que hay agua líquida y vida. Es el “Planeta Azul” porque visto de lejos parece azul. Está situada en un lugar perfecto en el espacio, si estuviera más cerca del Sol tendría mucho calor, y si estuviera más lejos haría mucho frío para que hubiera vida. El agua es vida porque los hombres, los animales y las plantas necesitan agua para vivir. La Tierra gira sobre sí misma, dando lugar a los días y las noches.

Planetas Gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Júpiter
Es el planeta más grande. Es una gigantesca bola de gas con grandes tempestades en su interior. Tiene lunas que giran alrededor de él, las más importantes se llaman Ío, Calisto, Ganímedes y Europa. En estas dos últimas, los científicos creen que puede haber vida porque tienen agua en forma de hielo.

Saturno
Es el segundo planeta por su tamaño. Tiene anillos formados por rocas y hielo. También tiene muchas lunas, la más importante se llama Titán.

Urano
Es el planeta más frío del Sistema Solar. Gira muy inclinado sobre sí mismo.

Neptuno
En él hay vientos muy violentos. Es el planeta más alejado de la Tierra ya que Plutón no se considera un planeta por su pequeño tamaño.

SUBSISTEMAS TERRESTRES

Los 4 subsistemas principales de la Tierra incluyen masas de agua, aire, suelo y seres vivos. Entre ellos están: la atmósfera, la geosfera, la hidrosfera y la biosfera.

Atmósfera

La atmósfera es la capa más externa de la Tierra y contiene todo el aire y los elementos que se desenvuelven en este, como el dióxido de carbono.

Está conformada por nitrógeno en su mayor parte, oxígeno en una menor cantidad, argón en menos de 1 % de su totalidad y otros gases en cantidades muy reducidas. El dióxido de carbono ocupa menos de 1 % de la totalidad atmosférica.

El dióxido de carbono es absorbido por las plantas para el proceso de fotosíntesis, mediante el cual se genera el oxígeno que respiran los seres terrestres.

Todos los planetas del sistema solar tienen atmósfera, pero la terrestre es la única capaz de albergar organismos como los humanos y los animales en condiciones naturales (sin ayuda de dispositivos de respiración). Su composición hace posible la respiración y la complejidad de los organismos del planeta.

La parte superior de la atmósfera protege a los organismos de la radiación ultravioleta, absorbe y emite calor hacia la parte inferior. Allí se enfría o se calienta, causando las distintas temperaturas en el planeta.

Geosfera

La geosfera incluye todo tipo de suelo en el planeta —sea cálido o helado—, la corteza semisólida que se encuentra debajo de esta y el suelo blando que se halla cerca del centro del planeta.

La superficie de la geosfera es bastante irregular: está conformada por todo el terreno que se puede apreciar a simple vista, como montañas, cañones, colinas y planicies.

Todas las capas que conforman al planeta tienen composiciones químicas diferentes, lo que les da propiedades específicas a cada una. Por ejemplo, la capa externa contiene tierra bastante suelta y rica en nutrientes, silicón y oxígeno.

La capa inferior a esta presenta grandes cantidades de oxígeno y silicón, seguida más abajo por otra más gruesa que posee los mismos componentes junto a una elevada cantidad de hierro y magnesio. Entre esta capa gruesa y el centro de la Tierra se encuentra una capa de níquel y hierro, rodeando el núcleo del planeta.

Hidrosfera

La hidrosfera contiene todo tipo de agua presente en el planeta, sea en su forma líquida, gaseosa o sólida. Tiene una extensión aproximada de 10 a 20 kilómetros y se mide a partir de la superficie del planeta. Se extiende desde el suelo hasta el fondo del mar y desde el fondo del mar hasta la atmósfera (en forma gaseosa: nubes, vapor).

La porción de agua en la Tierra que no es salada puede encontrarse en forma de lluvia, en ríos, lagos y en estanques hallados en el subsuelo del planeta. Sin embargo, este tipo de agua es la que menos se encuentra en la Tierra: un 97 % del agua del planeta es salada.

La temperatura del agua es lo que dicta el estado físico en el que se encuentra: si está expuesta a bajas temperaturas alcanza un estado sólido al congelarse. Por otra parte, si se expone a temperaturas altas alcanza un estado gaseoso al evaporarse.

Biosfera

La biosfera contiene todos los seres y organismos vivos en el planeta. Esto incluye microorganismos, animales y plantas.

La biosfera se desglosa en comunidades ecológicas dependiendo de la zona en la que vivan. Estas comunidades donde se desenvuelven los seres vivos son denominados biomas, y cada bioma presenta condiciones climáticas específicas. Los desiertos, las planicies, las montañas y las selvas son todos biomas del planeta Tierra.

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