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Oposiciones Secundaria – Biología y Geología Específico – Tema 1

TEMAS DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA (Oposiciones de Enseñanza Secundaria) TEMA 1 LA TIERRA EN EL UNIVERSO. GEOLOGÍA DE LOS PLANETAS. ORIGEN DE LA TIERRA Y DEL SISTEMA SOLAR.

1. Introducción. 2. Métodos de estudio del Universo. 2.1.Visuales. 2.1.1. Telescopios. 2.1.2. Radiotelescopios. 2.1.3. Espectrografía. 2.2.Analíticos. 2.2.1. Medidas del calor. 2.2.2. Medidas de la cantidad de luz. 2.2.3. Tamaño. 2.2.4. Aporte de la física. 3. Estructura general del Universo. 4. Componentes del Universo. 4.1.Estrellas 4.1.1. Estructuras de las estrellas. 4.1.2. Evolución de las estrellas. 4.2.Galaxias. 4.2.1. Tipos: Hubble las clasifica. 4.2.2. Movimiento. 4.2.3. Agrupaciones. 4.2.4. Formación y evolución de las galaxias. 4.3.Quasares. 4.4.Nebulosas. 4.5.Radiación remanente. 5. Teorías cosmogónicas. 5.1.Explosivas. 5.2.Estacionarias. 6. El Sistema Solar. 6.1.Componentes. 6.1.1. El Sol. 6.1.2. Los planetas. 6.1.3. Geología de los planetas. 6.1.3.1.Mercurio. 6.1.3.2.Venus. 6.1.3.3.Tierra. 6.1.3.4.Marte. 6.1.3.5.Júpiter. 6.1.3.6.Saturno.

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6.1.3.7.Urano. 6.1.3.8.Neptuno. 6.1.3.9.Plutón. 7. Origen de la Tierra y del Sistema Solar. 7.1.Catastrofistas. 7.2.Nebulares. 7.3.Cronología.

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TEMA 1 LA TIERRA EN EL UNIVERSO. GEOLOGÍA DE LOS PLANETAS. ORIGEN DE LA TIERRA Y DEL SISTEMA SOLAR.

1. INTRODUCCIÓN. Los procesos geológicos terrestres del pasado plantean numerosos interrogantes que no pueden ser contestados con las investigaciones que se puedan hacer en nuestro planeta, si no por las que podamos deducir del estudio del origen, constitución y evolución del sistema Solar que, a su vez, no es más que una pequeña parte del Universo. Por ello, en este tema, nos ocuparemos de conocer los principales métodos de estudio del Universo, su estructura general y las teorías sobre su origen; y haremos un estudio más detallado de nuestro Sistema Solar, en el que describiremos sus planetas y las teorías sobre su origen. 2. MÉTODOS DE ESTUDIO DEL UNIVERSO. Distinguiremos métodos visuales y métodos analíticos. 2.1. Visuales. 2.1.1. Telescopios. Recogen la luz visible proveniente de los cuerpos celestes, la concentran y la aumentan. Pueden ser de Refracción (utiliza una lente biconvexa para concentrar la luz en el foco ⇒ problema de bordes borrosos al refractarse los haces monocromáticos con ángulos distintos -el violeta mayor que el rojo-. Se soluciona con lentes acromáticas) o de Reflexión (utiliza un espejo cóncavo para concentrar la luz en el foco ⇒ imagen más nítida, más campo visual y detecta astros de luminosidad muy baja. El mayor del mundo es el Hale de monte Palomar-EEUU). Actualmente, y en el futuro → telescopios en bases espaciales, Luna... evitando la interferencia de la atmósfera terrestre. 2.1.2. Radiotelescopios. Enormes antenas parabólicas (la mayor en Puerto Rico) que recogen señales débiles de radio sobre todo del espacio distante. Los emisores principales de nuestro sistema son el Sol y Júpiter. 2.1.3. Espectrografía. De la luz recibida. El espectro puede ser continuo (típico de masas materiales densas y extendidas), de emisión (típico de gases calientes y de poca extensión) , de absorción (debido a que todo gas es opaco a las mismas radiaciones que es capaz de emitir). Además, cada

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elemento químico tiene un espectro característico. También permite calcular velocidades por la aplicación del efecto Doppler (si una fuente radiante se aleja del observador la longitud de onda aparente aumenta). Es decir, la espectrografía da información sobre: la composición química, la TEMPERATURA del emisor, y su movimiento relativo respecto a la Tierra. 2.2. Analíticos. 2.2.1. Medidas del calor. Puede realizarse basándose en la disminución de corriente que experimenta una lámina al calentarse (bolómetro), o por la corriente generada por una soldadura de 2 metales distintos (par termoeléctrico). 2.2.2. Medidas de la cantidad de Luz. Por fotómetros. Se denomina magnitud a la luminosidad aparente de un astro medida en escala logarítmica (Luminosidad = energía emitida por unidad de tiempo). 2.2.3. Tamaño. Los radios de los cuerpos celestes se calculan en función de la TEMPERATURA y de la luminosidad. La masa se calcula a partir del radio y de la aceleración de la gravedad de su superficie o directamente de la luminosidad (a partir de la ecuación de Einstein: E = m · v2 ). 2.2.4. Aporte de la Física. La física y dinámica atómica, así como la mecánica cuántica, han aportado muchos conocimientos sobre el universo: composición de las estrellas, origen de la radiación, etc. 3. ESTRUCTURA GENERAL DEL UNIVERSO. Como hemos visto, la espectroscopía permite calcular la velocidad con la que una galaxia se aleja de la Tierra. Cuando una galaxia esté a 1010 años luz (Distancia que la luz recorre en 1 año = 1016 m.) de la Tierra, su velocidad sería la velocidad de la luz. Entonces la energía que de ella nos llegaría sería cero. Marcamos así un límite natural al Universo observable: Es una esfera de un radio de 1010 años luz. En ella la materia total es de 1052 Kg. que equivale a l0 11 galaxias, cada una con 1011 estrellas. Según el Principio cosmológico, el Universo es Isótropo y Uniforme (igual en todas las direcciones) ampliado en el P. Cosmológico Perfecto como isótropo y uniforme también en el tiempo. Estos principios tienen su base en el Principio de Simplicidad de la Teoría de la Relatividad, que supone una estructura del Universo lo más sencilla y uniforme posible. Según Olbers, el Universo es infinito y en él, el número de estrellas es también infinito, están uniformemente distribuidas y la luminosidad media es también uniforme. Esto parece implicar que la cantidad de luz que llegaría a la Tierra es infinita (por tanto el cielo brillaría

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intensamente, lo cual niega la observación más inmediata) [En efecto, consideremos a la Tierra en el centro y 2 capas concéntricas, la A y la B, estando la B tres veces más alejada que la A, por lo que su volumen será (v = 4·r2 ·dr) 9 veces más estrellas. Por otro lado, como la luminosidad disminuye con el cuadrado de la distancia, la luminosidad de cada estrella de B 1 será 1/9 con respecto a una de A. Así, la luminosidad total de B será 9 ⋅ de la de A, es decir, 9 la misma. Como el número de capas sería infinita, la luminosidad de todas las capas juntas sería infinita]. Esta paradoja (paradoja de Olbers) se evita admitiendo un Universo en expansión, ya que, según el efecto Doppler, al alejarse una estrella, la luz recibida será de mayor longitud de onda y por tanto menos energía (corrimiento hacia el rojo). Esto explica por qué de noche el cielo es oscuro. El principio cosmológico impone límites a las posibles formas geométricas del Universo: plana, esférica y pseudoesférica. De las 3 sólo la esférica es finita. El universo plano es el Euclídeo, el pseudoesférico el de Lobachevski, y el esférico el de Riemann. En general el universo se aparta poco de la geometría euclídea, y sólo para rayos de luz muy largos se notaría esta diferencia (al igual que en la Tierra la superficie puede considerarse plana, salvo para distancias muy grandes). Einstein (1915) en su teoría de la relatividad supuso, a priori, un universo riemenniano. Sus conclusiones han ido comprobándose: • • •

La luz pierde energía al desplazarse contra la fuerza de un campo gravitatorio (comprobado en la estrella Sirio B). Los rayos luminosos se curvan al pasar junto a un objeto masivo (comprobado en el eclipse de 1919). Etc.

Por lo tanto se admite un universo con comportamiento riemenniano, pero en continua expansión. Es decir, que un rayo de luz se curvaría pero no para formar un círculo sino una espiral en continua expansión. Esta expansión plantea otra paradoja: los objetos materiales se alejan (no por el movimiento de ellos, sino por la expansión del espacio que existe entre ellos) a velocidades directamente proporcionales a la distancia (Ley de Hubble). Sin embargo es observable que esto no ocurre entre los componentes del Sistema Solar. Esto se explica por la acción atractiva del campo gravitatorio. Por extensión podemos decir que los elementos separables por la expansión del universo son grupos de galaxias suficientemente separadas para que la acción gravitatoria sea lo suficientemente débil.

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4. COMPONENTES DEL UNIVERSO. 4.1. Estrellas. Son enormes concentraciones de materia condensada, brillantes y calientes. Se luminosdad  caracterizan por el brillo  brillo =  y por la temperatura superficial (de la cual distancia 2   depende el color). Así se distinguen: Estrellas O y B, azules, con TEMPERATURA superior a 15.000°C; estrellas A, blancas, con TEMPERATURA entre 8.000-15.000ºC; estrellas E, G y K, amarilla (TEMPERATURA = 8.000ºC) o anaranjadas (4.000ºC); estrellas M y C, rojas, con TEMPERATURA inferior a 4.000ºC. Estos tipos se subdividen en 5 clases: • Supergigantes. • Gigantes brillantes. • Gigantes • Subgigantes • De "secuencia principal". El tamaño de una estrella va desde unos pocos Km. de diámetro (agujeros negros) por ejemplo estrellas moribundas; hasta 2.000 veces el del Sol, estrellas rojas generalmente. Otras estrellas aumentan y disminuyen periódicamente su brillo. Estas estrellas llamadas variables se dividen: • PULSANTES: Cambio de brillo debido a cambios en las condiciones físicas de la estrella: TEMPERATURA, densidad, ionización. § RR Lyrae: Periodo de pulsación desde horas hasta 1 día. Son de tipo gigante, rojas, de mayor temperatura y viejas. § Cefeidas: Periodo 1-50 días. Supergigantes poco calientes y jóvenes. § Irregulares: Períodos > 50 días. Jóvenes y frías. •

EXPLOSIVAS: Cambios de brillo debido a ganancia de material combustible (H2 ). Es el caso de las novas: Invisibles a simple vista que de repente aumentan mucho su brillo, se cree que por recibir material desde una gigante roja con la que forma un sistema doble.

Otras estrellas emiten radiaciones anómalas como ondas de radio (púlsares: el púlsar de la Nebulosa del Cangrejo es un residuo de la supernova observada en el 1.054), o rayos X (esta estrella sería también una estrella de neutrones o bien un agujero negro de un sistema doble con una gigante roja). 4.1.1. Estructura de las estrellas. Varía mucho a lo largo de su vida. Tomemos como modelo una estrella de masa media y en la etapa más larga de su evolución (es decir, del tipo de nuestro Sol). Distinguiremos:

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1) Atmósfera Estelar: Es la parte visible desde la que nos llegan las radiaciones. Podemos dividirla en cuatro partes: •

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Fotoesfera: Es la más interior, de aspecto granulado y de unos 400 Km. de espesor. En ella se observan Manchas que son depresiones de la fotoesfera debidas a remolinos gaseosos originados por corrientes convectivas bajo la fotoesfera y por tormentas magnéticas. Cromosfera: Rodea a la anterior. Tiene un espesor de miles de Km. y de estructura espicular. En ella la TEMPERATURA aumenta hacia el exterior. Son típicas de esta capa las protuberancias y las fulguraciones, relacionadas con las manchas. Las primeras son surtidores o chorros de gas caliente (H2 ) que describiendo un arco vuelven a caer. Las 2as son chorros de gas ionizado o plasma estelar (por ej. el que llega a la Tierra es responsable de las tempestades magnéticas y de las auroras polares). Corona: Es la más externa y muy tenue, visible sólo durante los eclipses. Viento estelar: Son corrientes gaseosas que fluyen a cientos de Km./seg.

2) INTERIOR ESTELAR: Dividido en 2 partes: una interna o Núcleo donde se desarrollan reacciones termonucleares y la Envoltura que mantiene una composición constante. 4.1.2. Evolución de las estrellas. 1) Nacimiento. Suele explicarse del siguiente modo: En una nube gaseosa suficientemente aislada, tenue y fría, que gire con lentitud, la fuerza dominante es la atracción entre las partículas constituyentes, es decir, tendencia a contraerse mayor que a disgregarse por la agitación térmica de dichas partículas y por la fuerza centrífuga debida a la rotación. Esto constituye el Colapso Gravitatorio que divide la nube en un conjunto de estrellas o, si es pequeña, en una estrella y varios planetas. La contracción enfría la nube pues las radiaciones internas escapan, pero sólo hasta que la densidad material es tal que se vuelve opaca a la radiación propia, entonces calienta la nube. Esta contracción continúa hasta que la presión interior iguala a la fuerza gravitacional surgiendo entonces un núcleo denso o Protoestrella. Si ésta rota rápidamente puede dividirse formando un Sistema De Estrellas, siendo el más común el Binario o Doble, con una estrella grande o Primaria y otra menor o Secundaria que giran en torno aun centro de gravedad común. En otras ocasiones, la fuerza centrífuga disgrega la nube en un núcleo central (protoestrella) y en un disco aplanado no homogéneo que producirá condensaciones diversas (planetas) que girarán en torno al núcleo. 2) EVOLUCIÓN: Las etapas por las que pasan las estrellas podemos estudiarlas utilizando un diagrama H-R (Hertzsprung-Rusell) como el de la figura. La evolución sería la siguiente: a) Etapa de contracción gravitatoria. b) Estado estacionario en la secuencia principal. c) Expansión hacia las gigantes y supergigantes.

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d) Fases finales: novas, supernovas, enanas blancas. Etapa de contracción gravitatoria: Durante esta etapa la energía gravitatoria es la única que produce calor y luminosidad, la concentración de materia va produciendo un aumento de temperatura. Esta contracción, muy rápida al principio, se ve dificultada después por la presión interna. La temperatura va aumentando hasta los 10 millones de grados Kelvin a la cual comienza la combustión del H y se estabiliza la secuencia principal. La duración de esta etapa depende de la masa de las estrellas así como el lugar en que aparece en la secuencia principal. Secuencia principal: Durante esta etapa la estrella no sufre cambios importantes de volumen ni luminosidad. Las reacciones nucleares transforman el H el He y la energía producida en estas reacciones impide la contracción. Su duración supone e190% de la vida de la estrella y depende de su masa (a mayor masa menor duración). Cuando el 10% del H total de la estrella se ha convertido en He comienza la siguiente etapa: su conversión en Gigante o Supergigante roja. Evolución hacia las "Gigantes rojas": La combustión típica de esta fase es la del He obteniéndose como resultado Be, C, Ne, etc. La temperatura necesaria para estas reacciones es la de 200 millones de ºK y se alcanza al producirse la contracción gravitatoria del núcleo, debido al agotamiento de la combustión del H. Por combustión del He, se obtienen núcleos cuya masa aumenta de 4 en 4, por la captura de partículas α. La presión que originan estas nuevas reacciones, es tan grande que las capas exteriores se expanden, enfriándose la estrella en superficie y convirtiéndose en un Gigante roja y Supergigante si la masa es mayor. Etapa final: Novas o explosivas, supernovas, enanas blancas: Cuando el He se agota se vuelve a producir otra contracción, la estrella evoluciona hasta otros estadios. Se pueden dar tres posibilidades: •

•

•

Para estrellas con poca masa (hasta 4 veces el Sol), la contracción gravitatoria aumenta con la temperatura. Llega un momento en el que la presión interna supera a la externa y la capa exterior de la estrella es lanzada fuera (etapa de nova). La estrella se va apagando y las reacciones nucleares se irán acabando. Se ha agotado el H y el He, y la contracción gravitatoria es la causante de la luminosidad de esta fase "enana blanca"; la densidad de la estrella ha alcanzado su máximo. Para estrellas de masa entre 4 y 8 veces la del Sol, la contracción gravitatoria es suficiente para que aumente la temperatura y a los 2.000 millones de °K se inicia la formación de núcleos del grupo del Fe, a partir del Si, mientras se agotan las últimas fases de las gigantes rojas. Con el núcleo estelar formado por elementos férricos, se acaba la formación de nuevos núcleos atómicos. La estrella aumenta su densidad y colapsa liberando su energía gravitatoria, el núcleo superdenso atrae a las capas cercanas y las exteriores son expulsadas hacia el espacio, convirtiéndose en una "supernova". El núcleo quedará convertido en una "estrella de neutrones". En el caso de que la masa inicial fuera 8 veces la masa solar, el colapso gravitatorio a partir de la supergigante roja, puede continuar hasta convertirse en un "Agujero Negro".

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4.2. Galaxias. Sandage las define como "los máximos conglomerados individuales de estrellas, que constituyen las unidades de materia que definen la estructura granular del Universo". El n° de estrellas oscila desde mil millones hasta cientos de miles de millones. Estas estrellas se agrupan en concentraciones llamadas Cúmulos Estelares ( Los cúmulos estelares son conjuntos de estrellas originadas en una misma época y en una misma región). Además de estrellas hay nubes gaseosas (de las que van surgiendo nuevas estrellas) y Polvo interestelar. 4.2.1. Tipos: Hubble las clasifica. a) Elípticas: Que van desde casi esféricas (E0) hasta el mayor aplastamiento (E7). No presentan zonas oscuras porque todo el polvo y gas interestelar se ha consumido en formar estrellas (galaxias viejas). Son poco brillantes predominando en ellas las estrellas rojas. b) Espirales normales: Presentan un núcleo muy brillante y dos brazos brillantes que lo rodean en espiral más o menos abiertos (tipos Sa, Sb y Sc). Las estrellas más brillantes son azules (galaxias jóvenes). c) Espirales barradas: Su núcleo es más pequeño y de él parte una barra luminosa de cuyos extremos nacen los brazos espirales más o menos abiertos (tipos SBa, SBb y SBc). d) Galaxias S0: Achatadas y con un núcleo central más brillante. Son un estado intermedio entre las elípticas y las espirales. e) Irregulares: Contienen estrellas y material interestelar de forma desordenada. Se consideran galaxias en formación. 4.2.2. Movimiento. Giran en torno a un eje de rotación pero no como un sólido rígido, sino de forma diferencial (las partes más centrales rotan más rápidamente) al igual que ocurre en las estrellas. 4.2.3. Agrupaciones. Como hemos dicho las estrellas forman agrupaciones llamadas cúmulos estelares (cerrados o abiertos, según sean viejas o jóvenes). De la misma forma las galaxias forman cúmulos que a su vez se agrupan en supercúmulos distribuidos uniformemente en el espacio. Vemos, así, una jerarquización: estrellas → cúmulos estelares → cúmulos de cúmulos estelares o galaxias → cúmulos de galaxias → supercúmulos de galaxias. 4.2.4. Formación y evolución de las galaxias. La teoría más aceptada admite una nube de H2 en rotación que se contrae gravitacionalmente. Esta contracción es mayor en la dirección del eje de rotación que en la perpendicular a éste ya que se ve contrarrestada en ésta por la fuerza centrífuga. Obtiene una forma de disco con mucha materia interestelar (galaxias irregulares). La rotación diferencial

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produce un mayor achatamiento y aparecen brazos espirales (galaxias espirales), al principio alejados del núcleo central (tipos Sc ó SBc) para ir cerrándose sobre éste (Sb ó SBb) hasta lograr aumentar el tamaño del núcleo (Sa ó SBa).Cuando la materia interestelar ha sido consumida, los brazos enrollados sobre el núcleo (galaxias S0) hasta desaparecer (galaxias E7). Otras teorías suponen un choque entre galaxias espirales para dar las SO y/o elípticas. 4.3. Quasares. Son objetos luminosos situados en los confines del Universo observable, cuya radiación está muy desplazada hacia el rojo. Se admite que son núcleos galácticos hiperactivos de una gran densidad de estrellas que chocarían entre sí en una reacción en cadena hasta hacer explotar el núcleo. Esta explosión cegaría el resto de la galaxia. Es decir, son como galaxias supernovas. Su importancia reside en que dada su lejanía, se ven tal como eran hace miles de millones de años; es decir, nos permiten estudiar el Universo en sus comienzos. 4.4. Nebulosas. Antiguamente era sinónimo de galaxia. Hoy definen nubes cósmicas de gases y polvo a partir de las cuales se han formado las galaxias y las estrellas. Tienen forma bandeada con numerosos filamentos orientados según las líneas de fuerza magnética de la galaxia. También parecen existir en el espacio intergaláctico. 4.5. Radiación remanente. Puede proceder de explosiones de supernovas (rayos cósmicos) o de una etapa inicial del Universo, cuando la materia estaba muy comprimida y caliente (radiación de fondo). 5. TEORÍAS COSMOGÓNICAS. Tratan de explicar el origen del Universo. Hay 2 tipos de teorías: las explosivas y las estacionarias. 5.1. Explosivas. La expansión del universo vista al revés nos llevaría al tiempo cero en el cual toda la materia y la energía estaría muy comprimida. a) Teoría del Big Bang: De Lemaitre y Gamov. Hace 20.000 millones de años toda la masa y energía estaba comprimida en un superátomo primigenio formado por neutrones y era muy radiactivo por lo que estalló. Los neutrones se desintegraron en electrones y protones que combinándose

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formaron todos los elementos químicos. La enorme energía emitida es la que hoy registramos como radiación de fondo. La materia se condensaría después en nebulosas y luego en galaxias. b) Modificación de la teoría del Big Bang. Considera que tras la explosión sólo se formó H2 . Los demás elementos se formarían nuclearmente en el interior de las estrellas. En cualquier caso la expansión sería una consecuencia de la explosión inicial. Pero, ¿Seguirá expandiéndose indefinidamente?. Se admite un valor de la densidad de materia en el Universo crítico. (a) Si la densidad real es mayor que dicho valor crítico, las fuerzas atractivas gravitacionales llegarán a frenar la expansión en primer lugar, y luego a volver a concentrarla en un superátomo para repetir el ciclo. Este Universo sería cerrado y oscilante del tipo de Riemann. (b) Si la densidad real es menor que dicho valor crítico, las fuerzas gravitacionales no podrán frenar la expansión. Habrá un Universo en expansión perpetua del tipo de Lobachevsky. El valor de la densidad real está próximo al valor crítico pero no se sabe si por encima o por debajo. 5.2. Estacionarias. De Bondi, Gold y Hoyle. Se basan en el Principio Cosmológico Perfecto: La uniformidad en el tiempo exige que el universo sea siempre igual; para ello el espacio producido al separarse las galaxias será ocupado por la creación en él de otra nueva. Esta creación continua de materia sería del valor de un átomo de H2 /año en un volumen de 5 Km3 ; esto es indetectable. Esta teoría está en descrédito actualmente. 6. EL SISTEMA SOLAR. Es un conjunto de astros situados excéntricamente en uno de los brazos de la Vía Láctea. La Vía Láctea es una galaxia espiral del tipo S b y tamaño medio-grande, con unos 100.000 millones de estrellas; situada en el cúmulo llamado Grupo Local (17 galaxias: Andrómeda, Gran Nube de Magallanes, Pequeña Nube de Magallanes, Elíptica del Escultor, Elíptica del Horno, Espiral M31...). El 99'86% de la masa de este sistema está concentrada en su estrella, el Sol. Forman parte de él 9 planetas (aunque se apunta un décimo: el Riga), 32 satélites, más de 30.000 asteroides, unos 100.000 millones de cometas, innumerables meteoritos, gas y polvo.

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6.1. Componentes. 6.1.1. El Sol. Es una estrella del tipo G clase V, con un diámetro de 1.400.106 km. y una TEMPERATURA superficial de unos 6.000 °K, situada a unos 150 millones de km. de la Tierra. Está formado por un 70% de H2 , 27% He y 3% de otros compuestos y elementos. Gira sobre si mismo, variando su velocidad según la situación del observador (25 días en el ecuador, 30 días en los polos). Se mueve, en relación a la galaxia, a unos 20 km./seg. hacia la constelación de Hércules, cerca de la estrella Vega. En la base de la fotoesfera la TEMPERATURA es 6.000°K bajando en su parte externa a unos 4.500 ° K, volviendo a aumentar a través de la cromosfera y la corona hasta alcanzar los 2 millones de °K. También aumenta hacia el interior hasta alcanzar los 10-20 millones °K. Por lo tanto la fotoesfera es la capa más "fría" del Sol. La fuente de energía son las reacciones termonucleares de fusión del H2 para dar He, que ocurren en el núcleo del Sol. La energía escapa por radiación, para hacerlo, en las capas más externas, por convección. Las manchas solares (de diámetro entre 1.000 y 100.000 km.) siguen un ciclo de periodo medio de unos 11 años y producen campos magnéticos intensos que producen fulguraciones (40 por mancha) que producen emisión de partículas que al alcanzar la Tierra son atrapadas por su campo magnético perturbándolo. Producen tormentas magnéticas que interfieren en la radiocomunicación. 6.1.2. Los Planetas. Son cuerpos sólidos que no alcanzan la masa suficiente para tener una TEMPERATURA adecuada para emitir luz, y que giran en torno al Sol. Este movimiento sigue las leyes dinámicas de Newton basadas en las tres leyes de Kepler: 1.- La órbita es una elipse en uno de cuyos focos se encuentra el Sol. Se llama Afelio y Perihelio a los puntos de máxima y mínima distancia al Sol, respectivamente. 2.- El radio vector que une el Sol a un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales. Por lo tanto, el planeta va más despacio en el afelio que en el perihelio. 3.- El cuadrado del periodo de revolución de un planeta es proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita. Todas las órbitas son elipses casi circulares salvo la de Mercurio y Plutón y sus planos forman pequeños ángulos con el plano ecuatorial del Sol, salvo Mercurio y Plutón. Todos giran en sentido contrario a las agujas del reloj (vistos desde el polo Norte de la Tierra) alrededor del Sol; y todos, menos Venus y Urano tienen movimientos de rotación en el mismo sentido que el de traslación.

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Generalmente se agrupan en: planetas interiores y exteriores separados por un cinturón de asteroides. a) Planetas internos o terrestres. Son Mercurio, Venus, La Tierra y Marte. Son los más interesantes geológicamente por parecerse a la Tierra en cuanto a la masa, densidad y composición general. Se consideran planetas "rocosos" por estar formados mayoritariamente por silicatos rodeando un núcleo de hierro. La densidad oscila alrededor de 5 g./cm3 . Sus atmósferas son poco extensas y poco densas ya que su poca gravedad permitió el escape al espacio de los gases ligeros (H2 y He). Poseen pocos o ningún satélite y movimientos de rotación lentos. b) Planetas exteriores o gigantes. Sus diámetros oscilan entre 4 (Neptuno) y 11 veces (Júpiter) el de la Tierra y la masa va desde 15 veces (Neptuno) a 300 veces (Júpiter) la de la Tierra. En cambio la densidad es mucho menor (de 0'7-1 '7 g./cm3 ) así como la TEMPERATURA superficial que alcanza las centenas de grados por debajo de 0°C. Las atmósferas son muy extensas y densas; con H2 , He, NH3 , CH4 y H2 O, en estado sólido, constituyendo la mayor parte de la masa de cada planeta. Se incluyen en este grupo Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, quedando Plutón en una posición no clara, pues en parte coincide con los exteriores (posición, atmósfera..) y en parte con los interiores (tamaño, masa, etc.). c) Los asteroides. Llamados también planetas menores o Planetoides, son cuerpos rocosos de pequeño tamaño (de 1000 a menos 1 km. de diámetro). Su n° es superior a 40.000. Suelen tener formas irregulares, salvo los dos mayores (Ceres → 1.000 Km., Pailas → 500 Km.). Algunos tienen órbitas muy excéntricas acercándose, a veces, a la Tierra (Eros en 1975, Icaro en 1968, etc.). Por su composición se clasifican en: Sideritos (de NiFe, su densidad es de 7'5); Siderolitos (NiFe + Silicatos, densidad aproximada de 5) y Aerolitos (Silicatos -olivino y piroxenos- cuya densidad es 3'5). Una teoría antigua los considera restos de un gran planeta que existió entre Marte y Júpiter. Hoy se creé que la influencia perturbadora de estos dos planetas impidió que la materia entre ellos situada se condensara en un sólo cuerpo. Además, los choques entre ellos los van deshaciendo en fragmentos más pequeños. En ocasiones, algunos asteroides entran en la órbita terrestre pudiendo desintegrarse al chocar con la atmósfera (estrellas fugaces) o no. Estos últimos son los Meteoritos cuyo tamaño oscila entre unos pocos cm. hasta los 100 m. de diámetro. Sus impactos sobre nuestra corteza producen cráteres (o astroblemas). El mejor conocido es el Barringer (o Cráter Meteor) de Arizona (cuyo diámetro es de 1.200 m. Y su profundidad de 180 m.) sobre una planicie de estratos casi horizontales de caliza y arenisca. Sin embargo los geólogos no admiten uniformemente que estos cráteres se deban todos al impacto de meteoritos, existiendo teorías sobre origen volcánico {estructuras criptovolcánicas). En todo caso, los impactos son poco frecuentes en los últimos 100 millones de años, pero se admite que al comienzo del

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Precámbrico fuesen importantes; algunos autores señalan que estos impactos fragmentaron la litosfera en formación dando origen al movimiento de las placas. d) Los cometas. Son cuerpos que describen órbitas muy excéntricas, elípticas, hiperbólicas o parabólicas. Estos 2 últimos posiblemente originados de los primeros por influencia de las órbitas planetarias, acaban siendo expulsados del Sistema Solar. Constan de un núcleo rocoso que al acercarse al Sol forma una Cabeza o Cabellera luminosa de la que nace una COLA que apunta constantemente en dirección opuesta al Sol por la presión de la radiación solar. El origen de los cometas es incierto. Woerkon-Oort lo sitúa en una nube de núcleos a mitad de camino entre el Sol y la estrella más próxima. Por perturbaciones estelares uno de cada 100.000 abandonaría la órbita normal circular para acercarse al Sol. A cada paso por el perihelio agotaría parte de su material hasta descomponerse en infinidad de partículas ("lluvia de estrellas"). El cometa más conocido es el Halley que vimos en 1986 y volverá dentro de 76 años (a contar desde 1986). 6.1.3. Geología De Los Planetas. 6.1.3.1.MERCURIO. Más pequeño que la Tierra (su radio es de 2.500 km., la masa un 6% de la de la Tierra) pero de densidad media similar (5'4 g./cm3 ). Carece de atmósfera, aunque se ha detectado trazas de CO2 y gases pesados. El Mariner 10 pasó cerca de este planeta en 1974 revelando una superficie similar a la Luna (regolita de menor densidad, cráteres de distintas edades, llanuras oscuras, escarpes largos y rectos y prominencias estrechas que inducen a pensar en compresión cortical, no se observaron arroyos sinuosos). Aunque se admite un núcleo de NiFe, la lentitud de la rotación impide que se produzca un efecto de dínamo tal que genere un potente campo magnético. la extremada delgadez de la atmósfera indica que no hay acción erosiva de fluidos. 6.1.3.2.VENUS. Su tamaño, densidad y masa (radio = 6.100 km., densidad = 5'2 g./cm3 , masa = 80% de la terrestre) lo hacen muy parecido a la Tierra, pero su densa atmósfera (97% CO2 , 2% CO y 1% H2 O) crea un fuerte efecto invernadero (la Temperatura es superior a los 400°C). Los datos que se tienen proceden de las naves soviéticas Veneras (8, 9 y 10, de 1975), de la estadounidensse Pioner y de imágenes de radar: revelan riqueza en uranio, torio y potasio semejante a nuestros basaltos y rocas intermedias (entre basaltos y granitos). Se observa formaciones elevadas (5-6 km.) muy extensas del tipo de mesetas (como la de Maxwell), volcanes de escudo, cráteres, cauces anchos y secos, prominencias curvas paralelas, etc. Parecen indicar que está o ha estado tectónicamente activo. También se observan superficies de bloques angulosos y acumulaciones de polvo que podrían indicar acción eólica.

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6.1.3.3.TIERRA. Es el más complejo desde el punto de vista físico y biológico. Tiene forma de geoide, elipsoide de revolución achatado (el radio ecuatorial es de 6.378 km. Y el radio polar es 21 km. menor, su masa es 6.1027 g., y su densidad es 5'52 g./cm3 ). La superficie (510 millones de Km2 ) se reparte en 149 millones a los continentes y 361 a los océanos. Presenta una altura máxima de 8.882 m. (Everest) y una mínima de -392 m (Mar Muerto), siendo la media 825 m sobre el nivel del mar. La composición media es Fe (35%), O (28%), Mg (17%), Si (13%), Ni (2'7%) y con cantidades inferiores al 1 % de S, Al, Co, Na, Mn, K, Ti, P, Cr. Se distinguen en ella un Núcleo de NiFe, manto de peridotitas, una corteza de silicatos de Al y Mg y una atmósfera de O2 y N2 en estado gaseoso. Los movimientos principales de la Tierra son: a) Traslación: Órbita elíptica (eclíptica) con la que el ecuador forma un ángulo de 23° 27'. Velocidad media de traslación = 29'6 km./seg. Duración de 1 vuelta = 365'25 días. b) Rotación: Directa (de oeste a este), en 23 h 56'. Velocidad ecuatorial = 1.675 km/h. c) Precesión: Cono descrito por el eje de rotación con vértice en el centro del planeta, como consecuencia de la atracción del Sol y la luna. d) Nutación: "Cabeceo" en forma de elipse de los polos alrededor de su posición media (período de 18'6 años), → circulo polar de precesión ondulado. Es debido a las variaciones del plano de la órbita lunar en torno a la Tierra. El satélite de la Tierra es la luna, de radio de unos 1.700 km. y masa 1/81 de la terrestre. Este tamaño relativamente grande hace considerar al par Luna-Tierra como un planeta doble. La órbita lunar es una elipse excéntrica (apogeo cuando está más alejada, y perigeo cuando está más próxima). Su revolución es de 27'32 días (llamado mes sidéreo) con relación a las estrellas fijas, y de 29'5 días (mes sinódico) con relación al Sol (rige las mareas).

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Su rotación es de un período de 27'32 días y sólo vemos una cara de la luna. La superficie lunar muestra unas formas que son consecuencia de: -

Baja gravedad ( = 1/6 de la terrestre).

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Ausencia de atmósfera: posiblemente es una consecuencia de la baja gravedad. Implica absorción de la radiación solar durante el día (de unas 2 semanas) entonces aumenta la TEMPERATURA (sobre los 100°C al mediodía) y pérdida rápida por la noche (-200°C).

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Ausencia de agua.

Los accidentes más destacables son: -

Mares: Son las áreas oscuras que se observan. Son llanuras que Galileo interpretó con verdaderos mares (mare → plurar: maria). Constituyen el 40% de la cara visible, son 10 grandes áreas y una todavía mayor (Oceanus Procellarum). Pueden ser de contornos circulares (por choque de asteroides o cometas) o irregulares (por inundación de zonas bajas por otros materiales).

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Cordilleras: Son zonas abruptas y elevadas, muy abundantes en la cara oculta. En la visible suponen un 60% de la superficie. Galileo las llamó "tierras". En esta cara forman 20 grupos de los cuales el más destacado son los Apeninos, que bordean el Mare Imbrium, con picos de 4-5 km. En el polo Sur está la Sierra leibnitz, con picos de 11 km. de altura.

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Cráteres: Son unos 200.000 en la cara visible (muy abundantes en la otra cara) de tamaños que oscilan entre 1 m. y varios Km. de diámetro (el mayor es el Clavius de 235 km.). Suelen ser de bordes abruptos y fondo plano aunque en algunos puede observarse un pico central y de otros parten rayos lunares (ej. del Copernicus). Son debidos a impactos de meteoritos o a procesos volcánicos. En general los recientes tienen tonos claros y paredes abruptas. Los viejos son oscuros y de paredes más o menos desgastadas por choques de otros meteoritos o lentos procesos de caída gravitacional.

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Cauces: De aspecto de cañón, rectos, irregulares o sinuosos. Se interpretan como hundimiento de túneles de lava o fracturas de la corteza lunar.

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Murallas: Son escarpes rectos interpretados como escarpes de falla.

Origen de los cráteres y Mares: Según Urey-Gilbert son debidos a impactos de meteoritos. El pico central de algunos de ellos se puede explicar por uno de estos procesos: -

Rebote elástico del material comprimido por el choque.

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Rebote isostásico al faltar material por el choque.

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Extrusión ígnea del material fundido por el choque.

Las rocas lunares pueden clasificarse en 2 grupos: -

Ígneas, tanto de grano fino como grueso (basalto y anortosita).

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Brechas de fragmentos ígneos (las más abundantes) formadas probablemente por metamorfismo de impacto.

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Regolita de grano arenoso o limoso que se compacta por compresión. Está compuesta por fragmentos minúsculos de basalto y anortosita y unas esferas de vidrio (esférulas) producidas por solidificación rápida tras la fusión por el impacto de un meteorito.

La regolita formaría una capa pulverulenta superficial. Los mares tendrían basalto y las cordilleras anortosita (más propiamente gabro anortosítico). El interior probablemente carece de un núcleo de Fe (muy bajo en proporción de Fe en la composición lunar) por lo que se creé que bajo la corteza hay un manto de pirosceno y olivino, descentrado, es decir, desplazado hacia la cara que mira a la Tierra. Se especula con una zona central plástica por fusión parcial (por debajo de los 1.700 km. del manto y TEMPERATURA de unos 1.600°C). 6.1.3.4.MARTE. Más pequeño que la Tierra (su radio es de 3.500 km., densidad de 4 g./cm3 , masa un 11% de la terrestre). Tiene una atmósfera rica en CO2 (95%, + 2-3% de Ne, 1-2% Ar y un poco de O2 , de presión 1/100 de la terrestre (lo que implica vientos rápidos y por tanto intensa acción eólica). Los datos proceden del Mariner 9 (1971-72) y de los Viking (I y II en 1976): El hemisferio sur presenta una superficie similar a la lunar con cráteres de edad similar a los lunares. El hemisferio Norte apenas tiene cráteres. Entre los accidentes importantes señalaremos: volcanes en escudo enormes (Mons Olympus con 500 km. de diámetro en la base) y coladas de lava (indican acumulaciones locales de calor, posiblemente radiogénico), rift enormes como el Valles Marineris (100 km. de anchura, 6 de hondo, 5.000 km. de longitud); no hay, sin embargo, indicios de zonas de subducción ni de cinturones montañosos de compresión. Enigmáticos son los cauces excavados, posiblemente, por flujo de fluido (en la zona norte del sistema de rift) semejantes a las redes hidrográficas anastomosadas de las regiones secas terrestres. Una explicación (Strahler) es la fusión súbita del hielo contenido en el suelo lo que implica grandes avenidas. Importante es la acción eólica (cuando se posó el Mariner 9 generó una tormenta de polvo que oscureció la superficie marciana durante semanas) con depósitos semejantes a los erg terrestres, y rocas con muestras claras de impactos de arenas y limos, y a sotavento pequeños depósitos de material más fino.

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Los análisis espectroscópicos de fluorescencia de rayos X realizados por el Viking II demostraron que la regolita superficial es de un rojo ladrillo uniforme atribuido a una delgada pátina de limonita o goethita. Los elementos más abundantes son Fe (15%), Si (15-30%), Ca (5-10%) y Al (2-5%); también S, K, CI y Ti. Esto indica una roca rica en olivino y piroxeno, roca extrusiva máfica o ultramáfica. Otro aspecto importante es la presencia de casquetes polares con una delgada capa de hielo de CO2 que experimenta cambios estacionales de tamaño (las estaciones tienen doble duración que las terrestres por mayor órbita, la existencia de estaciones se debe a la inclinación del eje de rotación, igual que las terrestres). En verano queda reducido a un casquete que se cree de hielo de H2 O. Aparece entonces los casquetes como una pila derrumbada de fichas dispuestas en espiral con alternancia de capas de hielo y polvo. Todos los accidentes y materiales parecen indicar fenómenos volcánicos, tectónicos y erosivos con un grado de actividad intermedio entre la Tierra y la Luna. Los Viking pasaron cerca de las 2 Lunas de Marte (Fobos y Deimos) de forma irregular y superficie sembrada de cráteres. Son de tamaño pequeño (25 km. de diámetro) lo que parece indicar que son asteroides capturados por este planeta. 6.1.3.5.JÚPITER. Es el mayor planeta del Sistema Solar (su radio es mayor de 70.000 km., densidad igual a 1'3 g./cm3 , su masa es 300 veces la terrestre y la TEMPERATURA superficial es de – 138ºC) cuya masa es 2'5 veces la de los demás planetas juntos lo que le hace desempeñar un importante papel en la mecánica del sistema produciendo perturbaciones en las órbitas de los demás planetas. Su atmósfera es muy densa (80% H2 , 20% He y otros componentes: CH4 , NH3 , etc.) y presenta rotación diferencial. Se distinguen bandas claras y oscuras alternas, paralelas al ecuador (entonces nubes altas las claras y bajas las oscuras, con un salto de unos 20 km.).En las bandas se observan manchas cambiantes lo que implica turbulencias atmosféricas. Las medidas en infrarrojo han demostrado que Júpiter irradia 2'5 veces más energía que la que recibe del Sol, lo cual lleva a la conclusión de que la dinámica atmosférica está gobernada por la irradiación del propio planeta (bandas claras ascendentes y calientes, oscuras descendentes frías). Hay también movimiento horizontal E-O en sentido contrario en cada hemisferio, por tanto hay vientos (600 km./h) y torbellinos, por ejemplo: Gran Mancha Roja (hemisferio Sur) que es un huracán gigante que emerge unos 8 km. por encima de las nubes circundantes. El interior del planeta sería rocoso con una masa de 10-20 veces la de la Tierra. Por encima encontraríamos H2 metálico y más superficialmente He líquido para pasar a gaseoso en la atmósfera. El He por su mayor densidad tiende a emigrar hacia las capas internas, lo que produce una fuente de calor (por contracción gravitacional) que explica la irradiación del planeta. Esto es semejante a lo que sucede en el origen de una estrella. Ésto y su composición parecida a la del Sol parece indicar que es una “estrella fallida” por no tener suficiente masa para que la TEMPERATURA se elevara hasta permitir las reacciones termonucleares.

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La sonda Voyager puso en evidencia la existencia de un fino anillo material alrededor del planeta (con una anchura de 6.500 km. y un espesor de 1 km.) posiblemente de hielo y polvo. Debido a su gran masa, Júpiter presenta unos 16 satélites, de los cuales 4 (lo, Europa, Ganímedes y Calixto) son los más importantes por sus dimensiones planetarias. Se les denomina galileanos porque fueron descubiertos por Galileo en 1610. Constituyen una réplica en miniatura del Sistema Solar. Los demás son pequeños y se interpretan como asteroides capturados. Las 4 grandes Lunas son poco densas por lo que se supone que carecen de núcleos metálicos. La roca silicática es el componente fundamental junto con una capa superficial de hielo. Calixto es el que presenta mayor densidad de cráteres, mientras que lo presenta volcanes sulfurosos y un anillo de azufre ionizado. Ganímedes y Europa presentan accidentes superficiales lineales interpretados como fallas múltiples o fracturas de extensión de la corteza de hielo. 6.1.3.6.SATURNO. Segundo planeta por su masa del Sistema Solar. Los datos proceden principalmente de las sondas Voyager de 1980 y 1981 (su radio es de 60.000 Km., densidad de 0'7, masa de 100 veces la terrestre). Atmósfera similar a la de Júpiter pero de menor contenido de He y mucho mayor de CH4 y NH3 , componentes fundamentales de sus nubes. También aparece el bandeado pero menos intenso, las turbulencias y las céls convectivas (menor número), las corrientes E-O y los fuertes vientos que en este planeta se concentran en la zona ecuatorial (1.800 km./h.) desapareciendo a partir de los 40° de latitud. La dinámica atmosférica también está regulada por la irradiación (contracción gravitacional) del propio planeta (3 veces la que recibe del Sol). La estructura interna también es similar pero la mayor proporción de H2 lo que implica menor densidad del Núcleo, unas 25 veces la Tierra, compuesto por un centro rocoso y una capa líquida (agua, metano y amoniaco). Lo más característico es su sistema de anillos (aunque ya hemos visto que Júpiter también los posee, y también Neptuno) cuya naturaleza fue ya interpretada por Huygens (1655). A finales de los 70 había 6 anillos. En 1980/81 el Voyager comprobó que cada anillo era un conjunto de anillos concéntricos, por tanto el número total de anillos era de miles. Son bloques de hielo mezclado con polvo y fragmentos minerales. Las bandas oscuras corresponden a zonas con menor densidad de material. El tamaño de los fragmentos oscila entre el grano de arena y varios m3 . Su estabilidad es el resultado de la atracción del planeta y de sus satélites. En cuanto a su origen, no hay acuerdo: unos autores consideran que corresponderían a 1 ó más satélites que no llegaron a formarse; otros, que son fragmentos de satélites que orbitaban demasiado cerca del planeta (inferior al límite de Roche), otros que son materiales procedentes del mismo planeta, y, en fin, otros que consideran todos estos procesos y no uno sólo.

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Además de los anillos, posee 17 satélites de los cuales 9 eran conocidos antes de las misiones espaciales (Mimas, Encebado, Tetis, Dione, Rea, Titán, Hiperión, Japeto y Febe); en 1966 de descubre Jano, más próximo a Saturno, en 1979 a Epimeteo, prácticamente en la misma órbita que Jano. Cuando se alcanzan, el satélite más interno pasa a una órbita superior y el externo a una inferior, intercambiando, pues, sus posiciones relativas (por variación del momento angular por acción de la gravedad: el interno aumenta su momento, y el externo disminuye su momento). Esto ocurre cada 4 años terrestres. Otros satélites recientemente descubiertos son Calipto, Telesto, Atlas... y pequeños satélites en los bordes de algunos anillos. 6.1.3.7.URANO. Desconocido por los antiguos, fue descubierto en 1781 por William Herschel. Es muy parecido a Neptuno pero algo mayor (radio de 25.000 km., densidad de 1'6 y masa igual a 15 veces la terrestre). Los datos disponibles hacen pensar que consta de un núcleo "rocoso" sólido o líquido de silicatos e hierro; un manto de agua, CH4 y NH3 y por último una atmósfera gaseosa de H2 y He. En 1977 se descubrieron sus anillos, nueve, ocho de ellos de menos de 10 km. de ancho, siendo el más externo el más ancho (20-100 km.). Tres son circulares y los seis restantes elípticos. En 1986 la nave Voyager 2 descubrió un nuevo anillo de 100 bandas casi transparentes y varios anillos incompletos. Estos anillos son más oscuros que los de Saturno por no tener las partículas recubiertas de hielo. Cuenta con quince satélites (Miranda, Ariel, Umbriel, Titania y Oberón, y otros diez descubiertos por la Voyager, cuyas órbitas se sitúan entre los anillos. Son de forma irregular y pequeños (radio de 20-40 km.) siendo el más externo el más grande (r = 80 km.). Gira en sentido retrógrado (igual que Venus) sobre un eje muy inclinado (prácticamente situado en el plano de su órbita) por lo que un día polar dura 42 años, mientras que en el otro polo es de noche (otros 42 años). 6.1.3.8.NEPTUNO. Descubierto en 1846 por Galle, aunque había sido predicho por Verrier por su efecto sobre las órbitas de Urano. Es muy similar al anterior y también presenta anillos aunque más tenues. Posee 2 satélites (Tritón y Nereida). 6.1.3.9.PLUTÓN. Identificado en 1930 por Tombaugh y anteriormente predicho (1915) por Lowell y Pickering por las perturbaciones en el movimiento de Urano y Neptuno. Es pequeño (radio de 1.700 km., densidad igual a 1 y masa 0'15 veces la terrestre), y su densidad y masa no explican las citadas perturbaciones por lo que se especula con un décimo planeta.

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Parece estar cubierto por CH4 helado bajo el que habría hielo recubriendo un núcleo rocoso de 600 km. de radio. Su órbita es muy excéntrica penetrando periódicamente en la de Neptuno (así sucede desde 1979 y durará hasta 1999). Algunos autores lo consideran como un antiguo satélite de Neptuno. En 1978 se le descubrió un satélite (Carón) de dimensiones semejantes a Plutón, por lo que se les considera como un planeta doble. 7. ORIGEN DE LA TIERRA y DEL SISTEMA SOLAR. Existen muchas teorías que podemos agrupar en dos categorías: Catastrofistas y Nebulares. 7.1. Catastrofistas. Consideran que el Sol se formó con anterioridad a los planetas, los cuales proceden de la materia desprendida del Sol por la atracción de una estrella que pasó cerca de él. Esta materia gaseosa comenzó a girar en órbita excéntrica en torno al Sol y en ella, por enfriamiento comenzó la condensación por atracción gravitacional entre las partículas, formándose planetesimales. Estos chocarían entre sí produciendo estallido por fusión. Los planetesimales más grandes pudieron recoger estos fragmentos e incluso planetesimales más pequeños sin estallar aumentaron de tamaño hasta llegar a las dimensiones de los planetas actuales. Una variante considera que la materia arrancada al Sol se dispuso en forma de huso y por enfriamiento se desgajó en varias regiones, cada una de las cuales formó un planeta. Esto explicaría que Saturno y Júpiter, planetas centrales, sean los más grandes. El inconveniente es que la estrella tuvo que pasar a un radio Solar de distancia del Sol por lo que el Sistema Solar debería ser de menores dimensiones a las reales. 7.2. Nebulares. Tienen su origen en la Teoría de Kant-Laplace de 1796: Una nebulosa interestelar de gas animada de una rotación lenta fue contrayéndose por la fuerza gravitatoria lo que aumento su velocidad de rotación, lo que supuso una contracción mayor en la dirección del eje de giro que en la perpendicular, apareciendo la forma de disco. Como la fuerza gravitatoria es mayor en el centro, allí se forma un núcleo denso. Este núcleo es el Protosol cuya velocidad de rotación desprendió al anillo gaseoso. Al aumentar la contracción del protosol fueron desprendiéndose los diferentes anillos, hasta que el núcleo se estabilizó al ser igualada la fuerza gravitatoria por la presión gaseosa hacia afuera. Al condensarse cada anillo se formaron los planetas. El problema de esta teoría está en que, para haberse podido formar los anillos el momento angular del Sol debió ser 200 veces el actual.

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a) Modelo TERHAAR Supone, al igual que la catastrofista, una existencia previa del Sol, en torno al cual se acumuló una nube interestelar que comenzó a girar hasta constituir un disco plano cuyas partículas giraban tanto más deprisa, cuanto más próximas estaban del Sol, creando capas de velocidad de giro: los materiales pesados se situaron cerca del Sol, los ligeros lejos, dando lugar a los 2 grupos de planetas: internos y externos. Como el material ligero es mucho más abundante, los planetas externos serán mayores. La formación de planetas se debería al efecto de captura de material por los remolinos directos formados entre los remolinos materiales retrógrados de cada capa. Esta primera condensación iría acompañada de un proceso de acreción semejante al descrito para los planetesimales. b) Modelo de HAY ASHI La nebulosa original evolucionaría según lo descrito por Laplace pero no considera un aumento constante de su velocidad de giro ya que esto supondría un aumento de la fuerza centrífuga y por ello no se condensaría el protosol. Supone que los campos magnéticos producidos transfieren la rotación desde el núcleo central a los discos periféricos permitiendo así la condensación del PROTOSOL y la distribución actual del momento angular (2% en el Sol y 98% en los planetas). c) Modelo de HOYLE-ALFVEN Supone que el material de la nebulosa estaba ionizado y en rotación, por lo que las líneas de fuerza del campo magnético de la nebulosa interaccionan con las partículas cargadas. Así, al producirse la emisión de un disco material, por la fuerza centrífuga, las líneas del campo magnético actuaron de conexión entre el núcleo central y el disco emitido; estas líneas magnéticas frenaron la rotación del núcleo y aceleraron el giro del anillo con lo que se alejaría más del núcleo. Este modelo completa al anterior al explicar cómo se produce la transferencia del momento angular y cómo se pudo llegar a órbitas tan lejanas como las de Neptuno. d) El caso de Plutón No puede explicarse por ninguna de estas teorías. Actualmente se le considera como un antiguo satélite de Neptuno cuya órbita cambió al pasar cerca de la de Tritón (otro satélite de Neptuno) de modo que escapó de la influencia gravitatoria del planeta y pasó a girar en torno al Sol. 7.3. Cronología. La nebulosa solar empezó su contracción hace unos 5.000 millones de años y la acreción de los planetas quedó completada hace unos 4.500 millones de años.

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La Tierra, como los otros planetas interiores, posiblemente no estuvo en un estado fundido en ningún momento de la acreción, salvo en los lugares de choque de grandes fragmentos. En este estado, la Tierra era una mezcla de material diverso que iría segregándose por el calor producido por radiactividad que fundió el interior profundo del planeta. Esta segregación dio lugar al núcleo de NiFe y al manto. Las primeras rocas corticales aparecen en la Tierra hace unos 3.800 millones de años. El agua y los gases primitivos (NH3 , CH4 ) fueron, probablemente, barridos en los primeros momentos de la acreción por calentamiento y por el viento solar. La atmósfera terrestre se formó posteriormente por desgasificación a partir de los procesos volcánicos. El H2 O(v) de la atmósfera, al enfriarse la Tierra, se condensó en H2 O(l) y formó la Hidrosfera. En cuanto al origen de la Luna hay tres teorías fundamentales: (1ª) Acreción de Luna y Tierra, como un planeta binario, al mismo tiempo y lugar de la nebulosa. Sin embargo no explica la carencia de Fe de la Luna. (2ª) Captura de la Luna ya formada por la atracción gravitatoria al pasar cerca de la Tierra. La Luna se habría formado por acreción en otro lugar de la nebulosa. Es difícil aceptar la captura de un cuerpo planetario tan grande como la Luna. (3ª) Fisión de material procedente de la Tierra (sobre todo del manto). Fue propuesta por el hijo de Darwin: el giro rápido de la Tierra produjo una intumescencia (en la cuenca del océano Pacífico) que se separó y formó la Luna. Recientemente se ha resucitado esta hipótesis sugiriendo que el material fue arrancado por el choque de un gran asteroide. Sin embargo, la abundancia de elementos menores es muy diferente en la Tierra y en la Luna, lo que hace improbable esta hipótesis de la fisión.

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FIGURAS DEL TEMA 1

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