l'univers

L’UNIVERS

CIÈNCIES DE LA NATURALESA | Versió impresa

CIÈNCIES DE LA NATURALESA | L’UNIVERS | Versió impresa

L’Univers | 1

QUÈ ÉS L’UNIVERS?

Des d’allò més petit a allò més gran, l’Univers és tot el que existeix.

Des del món invisible de les partícules que formen els nostres cossos, fins a les grans galàxies formades per milions i milions d’estrelles.

Tot el que és, ha estat i serà. Això és l’Univers.

Quins objectes trobem en la vastitud de l’Univers?

Els planetes

Són cossos rodons d’una mida molt petita comparada amb la dels estels. Es troben en òrbita al voltant d’un o més estels formant sistemes planetaris. No emeten llum.

Les estrelles (o estels)

Són grans cúmuls de matèria (molt més grans que qualsevol planeta) que es troben a altíssimes temperatures. De fet, a les estrelles tenen lloc milions de reaccions nuclears cada segon, com les de les bombes atòmiques d’hidrogen. Per això brillen tant i emeten tanta calor.

El component principal dels estels és l’hidrogen. Les reaccions nuclears que s’hi produeixen fan que els àtoms d’hidrogen es fusionin per formar heli, i amb més fusions consecutives es produeixen tots els altres elements químics que existeixen.

Els estels són els forns on es formen tots els elements que constitueixen la matèria. Per això podem dir que tots som pols d’estrelles.

Les nebuloses

Els estels neixen en grans núvols de gas interestel·lar escampats pel cosmos: les nebuloses.

Ocupen regions gegantines de l’espai (penseu que al seu interior neixen milions d’estels) on la matèria està dispersa amb baixa densitat.

Les galàxies

Tot i que les estrelles són gegantines i estan separades les unes de les altres per distàn-cies inimaginables, en realitat s’agrupen formant galàxies.

Les galàxies són cúmuls d’estrelles que giren al voltant d’un centre de gravetat. En girar, adquireixen formes diverses: en espiral, globular, etc.

El nostre Sol es troba a la galàxia que hem anomenat Via Làctia.

D’altra banda, les galàxies estan separades per distàncies tan enormes que l’existent entre estrelles resulta ridícula en comparació.


L’Univers | 2

LA MIDA DE L’UNIVERS

Com hem vist, l’Univers és un indret enorme. Tan gran que és impossible d’imaginar. Però té límits?

Hi ha científics que creuen que és infinit mentre que d’altres defensen que és finit. En-cara no hi ha prou proves per decantar-se per una opció o una altra. Però si és finit, què hi ha «més enllà»?

Evidentment, no ho podem saber, però per definició només podem dir que no hi ha res. Només hi existeixen el temps i l’espai. «Més enllà» de l’Univers no s’hi pot anar, perquè no és cap lloc. No hi ha res en absolut.

Sigui com sigui, l’Univers és tan gran que les típiques unitats de mesura que utilitzem a la Terra per calcular distàncies (quilòmetres, milles, etc.) ens queden massa petites.

Per això n’hem definit d’altres de més adients:

Unitat astronòmica (UA): equival a la distància mitjana de la Terra al Sol, gairebé 150.000.000 km. És adequada per mesurar distàncies dins del Sistema Solar.

Any llum: és la distància que recorre la llum en un any. És útil per calcular distàncies en-tre estrelles. Per exemple, la segona estrella més propera a la Terra (la primera és el Sol), anomenada Alpha Centauri, es troba a 4 anys llum.

El Sol es troba a una unitat astronòmica de la Terra, o el que és el mateix: a uns 8 minuts llum. Això vol dir que la llum del Sol triga 8 minuts a arribar a la Terra. Per tant, si un dia el Sol canviés de color de cop, ho sabríem 8 minuts més tard.

Alpha Centauri és una estrella que es troba a 4 anys llum. Si esclatés, ho sabríem 4 anys després.

Per tant, quan mirem cap a les profunditats de l’Univers, estem observant el passat.

Si algú tingués un telescopi extremament potent i observés la Terra a una distància de 67 milions d’anys llum, hi veuria els dinosaures.

L’ORIGEN DE L’UNIVERS

Tot i que no ho sabem del cert, la teoria més acceptada sobre l’origen de l’Univers és la del Big Bang (la Gran Explosió). Segons aquesta, en un bon principi tot l’Univers es trobava superconcentrat en un petit punt infinitament dens i calent. No existia el temps ni l’espai. Aleshores, per alguna raó, va esclatar i va començar a expandir-se, cosa que segueix fent des d’aleshores, fa uns 13.000 milions d’anys. Amb aquesta explosió es va crear l’espai i el temps, i van sorgir les lleis de la Física, que regeixen tots els processos universals.


L’Univers | 3

La teoria del Big Bang és àmpliament acceptada per la comunitat científica. Les grans discussions se situen, però, al voltant de si l’Univers seguirà expandint-se per sempre o tornarà a comprimir-se de nou, tot i que es creu que això dependrà de la quantitat de matèria que contingui. Si n’hi ha prou com perquè la gravetat freni la seva expansió i faci que tota la matèria torni a unificar-se en un punt, es produirà el que anomenem el Big Crunch (el Gran Col·lapse).

Potser l’Univers en què vivim no és el primer que hagi existit, i n’han sorgit d’altres en una sèrie de big bang i big crunch consecutius per tota l’eternitat...

EL SIStEMA SOLAR

Hi ha estrelles que tenen planetes orbitant al seu voltant. D’això, en diem un sistema planetari.

El Sistema Solar és el nostre sistema planetari, constituït per una estrella que hem bate-jat amb el nom de Sol i 8 planetes que giren entorn d’ella i que descriuen òrbites lleuge-rament el·líptiques.

Col·locats com si els anéssim a fer una foto de família, i en ordre segons la seva distància del Sol, els planetes del Sistema Solar són:

MercuriVenus

Terra MartJúpiter

Saturn UràNeptú

Satèl·lits

Al voltant dels planetes també poden girar altres cossos més petits que anomenem satèl·lits. La Terra té un satèl·lit: la Lluna. Mart en té dos (Fobos i Deimos), mentre que Júpiter en té fins a 64.

Planetes nans

Existeixen altres cossos rocosos que també descriuen òrbites entorn del Sol. El més fa-mós, pel fet que abans se’l considerava un planeta més (tot i que és més petit que la nostra Lluna), és Plutó, situat als afores del Sistema Solar.

Des de l’agost del 2006, Plutó va passar a ser considerat un planeta nan, juntament amb Ceres i Eris (aquests dos es consideraven prèviament asteroides).

Asteroides i meteorits

Els asteroides són uns altres cossos rocosos que vaguen per l’espai. Són massa petits com per tenir la forma esfèrica característica dels planetes, a causa de la mateixa gra-vetat: els més grans mesuren uns 900 km de diàmetre i els més petits no fan ni la mida d’una pedra (aquests últims reben el nom de meteoroides).


L’Univers | 4

Entre Mart i Júpiter existeix un cinturó ple d’asteroides que orbiten al voltant del Sol. La imponent força gravitatòria de Júpiter no va permetre que aquests fragments de roca s’aglomeressin per formar un altre planeta.

Molts asteroides (sobretot els petits, els meteoroides) s’escapen del cinturó orbital i es dirigeixen de dret cap als planetes.

Segur que n’has vist algun entrant a la Terra: quan s’endinsen a l’atmosfera a gran veloci-tat, la fricció amb l’aire provoca que s’escalfin i entrin en ignició, deixant un rastre brillant i efímer al cel nocturn: són els estels fugaços.

Normalment, la fricció amb l’atmosfera fa que es desintegrin completament abans no arribin a terra; però si una part aconsegueix arribar-hi, aleshores aquest fragment rocós rep el nom de meteorit.

El Sol, la nostra estrella

El Sol constitueix el 99,8% de la massa total del Sistema Solar. Al seu costat, els planetes són minúsculs.

El diàmetre del Sol és d’1,4 milions de quilòmetres, 110 vegades el de la Terra. Seria pos-sible encabir-hi 1,3 milions de Terres, en l’espai ocupat pel Sol.

Aproximadament el 75% del Sol és hidrogen, i constitueix el combustible de les reaccions nuclears de fusió que fan que brilli i irradiï calor. Aquestes reaccions nuclears de fusió fan que l’hidrogen es converteixi en heli, que és el seu segon component més important, tot i que també hi trobem carboni i ferro en petites quantitats.

Què passarà quan al Sol se li acabi l’hidrogen? Com totes les altres estrelles, el Sol segueix un cicle vital que depèn de la seva mida. Es calcula que esgotarà l’hidrogen d’aquí a 4.500 milions d’anys i aleshores s’inflarà i s’empassarà Mercuri, Venus i la Terra. S’haurà convertit en una estrella gegant vermella.

En el Sol trobem tres parts ben diferenciades:

El nucli:• s’hi produeixen les reaccions termonuclears de fusió de l’hidrogen per acabar formant heli. La temperatura és d’uns 15 milions de graus.

La zona de convecció:• s’hi produeixen corrents circulars de matèria que puja i baixa.

L’atmosfera solar o superfície:• formada per tres capes; la fotosfera, la cromosfera i la corona. Aquí la temperatura arriba als 6.000 ºC.

Tanmateix, a la superfície solar podem observar diversos fenòmens:


L’Univers | 5

corona

zona de convecció

nucli

cromosferafotosfera

taques solars

Són zones una mica menys calentes que la resta de la superfície (es troben a uns 2.000 ºC). Algunes són molt més grans que la Terra. Apareixen de forma periòdica i es van desplaçant.

Protuberàncies

Sovint es produeixen erupcions immenses que llancen raigs de matèria incandescent cap al cel, la qual torna a caure i forma un arc. Són tan grans que la Terra, al seu costat, sembla ridícula.

Els planetes solars

Els 8 planetes del Sistema Solar solen classificar-se en 2 grups ben diferenciats, separats pel cinturó d’asteroides:

Planetes interiors, rocosos, menors o terrestres•Es caracteritzen per ser els més propers al Sol, ser relativament petits, estar formats per materials sòlids i densos (metalls i roques) i presentar atmosferes primes (excepte Mer-curi, que no en té). Són Mercuri, Venus, la Terra i Mart.

Planetes exteriors, gasosos, majors o jovians•Es troben més enllà del cinturó d’asteroides, són planetes de grans dimensions i baixa densitat, formats per gasos i elements lleugers, que presenten àmplies atmosferes molt opaques. Són Júpiter, Saturn, Urà i Neptú.

Moviments dels planetes

Tots els planetes del Sistema Solar realitzen dos tipus de moviment alhora:


L’Univers | 6

Rotació Giren sobre si mateixos com una baldufa. N’hi ha que ho fan més ràpid que d’altres i tots ho fan en la mateixa direcció, excepte Venus. Una volta completa correspon a un dia. Mentre que a la Terra el dia dura 24 hores, a Júpiter només en dura 10. I a Venus el dia té una durada de 5.832 hores (243 dies terrestres).

Translació Es desplacen dibuixant òrbites lleugerament el·líptiques al voltant del Sol. Quan la Terra hi dóna una volta completa, diem que ha passat un any. És clar, els altres planetes triguen més o menys a completar-ne una, segons si estan més o menys lluny del Sol, respectivament. Mentre Mercuri triga 88 dies, Neptú ho fa en 164 anys-

Característiques dels planetes solars

MercuriMercuri és el planeta més petit del Sistema Solar, aproximadament de la mida de la nostra Lluna. És també el més proper al Sol. El seu nom, propi d’un metall pesant, resulta molt adient atès que és el planeta més ric en metalls del Sistema Solar.

Mercuri no té cap satèl·lit i tampoc no té atmosfera. Com que la seva massa és molt re-duïda, la seva gravetat no és prou forta per retenir-ne les partícules de gas.

En trobar-se tan a prop del Sol i no tenir atmosfera, les temperatures entre la nit i el dia oscil·len vertiginosament: de dia pot assolir els 430 ºC, i de nit, glaçar fins als −170 ºC.

VenusVenus té gairebé la mateixa mida que la Terra i és el planeta que tenim més proper. No obstant això, és un indret ben diferent i molt poc acollidor.

La seva atmosfera és tan espessa i pesada que a la superfície del planeta la pressió s’equipara a la que trobem a 1.000 metres sota l’aigua a la Terra. Està formada fonamen-talment per diòxid de carboni, gas que acumula la calor de les radiacions solars i les que provenen de l’interior del planeta, tot provocant un efecte hivernacle de grans propor- cions. Com a resultat, la temperatura a la superfície de Venus arriba als 480 ºC.

Per si això fos poc, la superfície de Venus està farcida d’enormes volcans actius, dels quals sorgeixen amples rius de lava de quilòmetres de longitud.

TerraSituada a 150 milions de quilòmetres del Sol, la Terra és l’únic planeta del Sistema Solar que conté vida (que se sàpiga, de moment).

La característica més important: la presència d’aigua líquida. Això només ha estat possible gràcies al fet que la situació del planeta (ni massa a prop ni massa lluny del Sol) i la presèn-cia d’una atmosfera amb gasos hivernacle han permès assolir una temperatura «ideal».

Una altra característica important de la Terra és la presència d’un satèl·lit de grans di-mensions: la Lluna. Probablement, la seva existència va ser fonamental per a l’aparició de la vida.


L’Univers | 7

MartMart és un planeta 10 vegades més petit que la Terra. Malgrat això, és el planeta que més s’assembla al nostre.

Se sap que en el passat contenia aigua líquida, perquè s’hi han observat formes que semblen cursos d’enormes rius assecats. Actualment, la temperatura és massa baixa i només trobem aigua congelada als casquets polars. Molts astrònoms pensen que tam-bé hi deu haver grans quantitats de gel al subsòl.

Potser en el passat, quan l’aigua líquida era abundant, hi van aparèixer algunes formes de vida primitives (bacteris).

La superfície de Mart és vermella perquè és rica en ferro rovellat.

JúpiterJúpiter és el més gran dels planetes del Sistema Solar, amb diferència: al seu interior po-drien caber-hi més de 1.000 Terres. És tan gran (318 vegades la massa de la Terra) que ni sumant les masses de tots els altres planetes del nostre sistema arribarien a igualar-lo.

Es tracta d’una gegantina esfera de gas composta bàsicament per hidrogen i heli. També presenta altres components, com metà o amoníac, que li donen les tonalitats marrono-ses i beix característiques de la seva superfície.

Júpiter té més de 60 llunes orbitant-hi a l’entorn. És com un Sistema Solar en miniatura! Les més grans, descobertes al segle XVII per Galileu Galilei, són Europa, Ganimedes, Cal-listo i Ió.

SaturnLa característica que tothom coneix de Saturn és el sistema d’anells que giren al seu voltant. A primer cop d’ull, sembla que hi hagi set anells separats per zones buides. Però les naus Voyager, que van sobrevolar Saturn entre el 1980 i el 1981, van revelar que en realitat estan formats per centenars d’anellets més petits, i que les zones aparentment buides contenen anells de materials menys densos.

Avui sabem que tots els planetes jovians tenen anells, però cap d’ells en té de tan majes-tuosos i fàcils d’observar com els de Saturn.

UràDescobert el 1781, aquest planeta gegant està format essencialment per hidrogen i metà.

La seva característica més peculiar és el fet que està tombat sobre la seva trajectòria: roda com una bola en el pla de la seva òrbita, quan la resta de planetes giren més aviat com baldufes, amb l’eix de rotació més o menys perpendicular a l’òrbita.

Això fa que els pols d’Urà es trobin encarats cap al Sol durant 42 anys seguits cadascun, la meitat del temps que triga a completar una volta entorn del Sol.

NeptúInformalment es diu que Neptú és el planeta bessó d’Urà, ja que tots dos tenen unes dimensions, una massa i una composició gairebé idèntiques.


L’Univers | 8

Descobert el 1846, no va ser fins al 1989, quan la nau Voyager 2 hi va arribar, que vam poder conèixer-lo millor i descobrir que està envoltat per un sistema de 6 anells i 8 sa- tèl·lits.

El seu satèl·lit més gran, Tritó, gira en sentit retrògrad, és a dir, a l’inrevés que la majoria de grans satèl·lits del Sistema Solar.

L’encisador color blau de Neptú es deu a una atmosfera molt rica en metà. La seva su-perfície presenta taques fosques i blanques, que corresponen a grans ciclons, tan grans com Euràsia.

Característiques comparades dels planetes del Sistema Solar

Planeta DescobrimentDiàmetre

equatorial(km)

Distànciaal Sol(UA)1

Anysideri2

Diasideri3

Gravetat a la superfície(Terra = 1)

Mercuri Prehistòric 4.800 0,39 88 dies 59 dies 0,38

Venus Prehistòric 12.100 0,72 225 dies 243 dies 0,91

Terra – 12.756 1,00 365 dies 23 h 56 min 1,00

Mart Prehistòric 6.794 1,52 687 dies 24 h 37 min 0,38

Júpiter Prehistòric 143.200 5,20 11,9 anys 9 h 55 min 2,30

Saturn Prehistòric 120.000 9,50 29,4 anys 10 h 40 min 0,93

Urà 1781 51.800 19,10 84 anys 15,5 h 0,80

Neptú 1846 49.500 30,00 164 anys 15 h 48 min 1,15

1. Unitat astronòmica (UA): distància mitjana de la Terra al Sol (149.600.000 km).2. Any sideri: temps que triga un planeta a completar una òrbita al voltant del Sol. S’expressa en temps

terrestre.3. Dia sideri (període de rotació): temps que triga un planeta a donar un gir sencer. S’expressa en temps

terrestre.


L’Univers | 9

L’ORIGEN DEL SIStEMA SOLAR

Com en el cas de qualsevol altra estrella, el Sol va néixer dins d’una nebulosa: un núvol de gas i pols dispersos per l’espai.

Sembla ser que un estel gegant proper va esclatar i va abocar bona part del seu con-tingut en aquella nebulosa, la qual va enriquir-se així amb elements pesants, com el carboni i el ferro.

Això i l’ona de xoc de l’explosió van contribuir al fet que el núvol comencés a contraure’s i col·lapsar-se sota el seu propi pes.

En contraure’s, el núvol va començar a girar sobre si mateix i va adoptar la forma d’un immens disc. La major part de la matèria (el 99%) es va concentrar al mig, on un potent Sol primerenc va començar a créixer i escalfar-se.

La resta de pols i gasos van seguir girant al voltant del nou Sol; els elements més pesants van situar-s’hi a prop, i els elements més lleugers, a la zona més perifèrica.

A poc a poc, les partícules van anar unint-se per efecte de la gravetat, i van formar blocs cada cop més grans. I com més grans eren, més material atreien. Aviat van adquirir la mida de planetes petits que eren bombardejats per milers de projectils que passaven a formar part de la seva massa. D’aquesta manera van continuar creixent i escalfant-se fins a adquirir les dimensions actuals.

Finalment, es van formar quatre planetes rocosos petits a prop del Sol (compostos pels elements pesants) i quatre planetes gegants i gasosos (formats pels elements lleugers), a la perifèria.

Entre Mart i Júpiter, els fragments rocosos petits no van aconseguir aglomerar-se a cau-sa de la imponent força gravitatòria de Júpiter.

La resta de material que no va servir per fabricar el Sol ni els planetes va ser expulsat ben lluny.

l'univers

Documents