Tema 1: El planeta Terra


1. La Terra: un punt a l'univers

L’Univers, format per milions de galàxies, és el conjunt de tots els cossos celestes i de l’espai que els conté.
L’any 1610, el matemàtic italià Galileo Galilei va ser el primer que va utilitzar un telescopi per observar el cel. Des d’aleshores, el nostre coneixement de l’Univers s’ha anat incrementant a mesura que es desenvolupaven telescopis més potents i tecnologies capaces de processar més informació. El 1929, l’astrònom Edwin Hubble va demostrar que l’Univers conté milions de galàxies que s’allunyen les unes de les altres a unes velocitats enormes, com si foren els fragments d’una explosió. Això significa que l’Univers augmenta de dimensions amb el temps en un procés d’expansió continuada. L’inici d’aquesta expansió devia ser un esclat de grans dimensions, que els astrònoms anomenen Big Bang (gran explosió). Es calcula que el Big Bang va tindre lloc fa uns quinze mil milions d’anys.
Actualment, l’Univers s’estudia amb radiotelescopis (que observen l’espai des de la Terra) i telescopis orbitals (com el Hubble) que obtenen molta informació de les zones més allunyades i que han permès esbrinar moltes incògnites sobre la seva estructura i la seva història. 
S’estima que l’Univers està format per centenars de milers de milions de galàxies, però actualment és impossible calcular-ne el nombre amb precisió. Les galàxies són agrupacions d’estreles, juntes cap al centre i més disperses a les perifèries. En cada galàxia hi poden haver entre cent mil i cinc-cents mil milions d’estreles. Moltes tenen planetes que giren al seu voltant formant sistemes planetaris.
 


Mides, distàncies i unitats en l'Univers:

La Terra ens sembla molt gran, però comparada amb Júpiter o amb el Sol és diminuta. El Sol, al seu torn, no és més que una de les moltes estreles que formen la Via Làctia. Es calcula que en la nostra galàxia hi ha més de cent mil milions d’estreles, separades per distàncies enormes.

Per mesurar les distàncies a l’Univers, per tant, és necessari utilitzar unitats de mesura molt grans:
  • Any llum. És la distància que la llum recorre en un any. Com que la llum recorre 300.000 km en un segon, en un any recorre uns 9,5 bilions de quilòmetres. L’any llum s’utilitza per mesurar les distàncies d’objectes situats fora del sistema solar. L’estrela més propera al Sol, Alfa Centauri, està situat a uns 4 anys llum. La Via Làctia té un diàmetre d’uns 100.000 anys llum.
  • Unitat astronòmica (UA). És la distància mitjana de la Terra al Sol: uns 150 milions de quilòmetres. Aquesta unitat s’utilitza per expressar les distàncies dins el sistema solar. Així, diem que Mercuri és el planeta més proper al Sol perquè es troba a 0,4 UA; i Neptú és el més allunyat, a 30,6 UA.
2. El Sistema Solar. Una estrella, huit planetes i altres cossos

La nostra galàxia és la Via Làctia. És una galàxia en forma d’espiral i pertany al cúmul de galàxies anomenat Grup Local, que al seu torn forma part del supercúmul de Verge. La Via Làctia està formada per milions d’estreles (que tenen llum pròpia) i per planetes i satèl·lits que giren al voltant de cadascuna.

En un dels seus braços, el braç d’Orió, hi ha el nostre sistema solar. El Sol és una de les estreles situada en un extrem de la Via Làctia. Els planetes (i altres cossos) que orbiten al seu voltant formen part del Sistema Solar, originat fa uns 4.500 milions d’anys a partir d’una nebulosa de gas i pols.

El Sol conté el 99,85% de la massa del sistema solar. Al voltant del Sol giren un gran número de cossos de mides diverses, com ara els planetes, els planetes nans, els satèl·lits, els cometes i els asteroides.

Els planetes són astres que no tenen llum pròpia i fan dos moviments bàsics: de rotació i translació. Mercuri, Venus, Terra, Mart, Júpiter, Saturn, Urà i Neptú. Els satèl·lits són astres que giren al voltant d’alguns planetes. Els planetes nans, com Plutó, són cossos esfèrics que comparteixen l’òrbita amb altres objectes o no tenen una òrbita ben definida. Els cometes són masses de gel i fragments rocosos que segueixen una òrbita el·líptica al voltant del Sol. Els asteroides són roques de mides diverses que orbiten al voltant del Sol. La majoria són al cinturó d’asteroides.

L'estructura del sistema solar:

El sistema solar té una estructura ben definida. El Sol ocupa la zona central i al seu voltant, en zones concèntriques, trobem les òrbites dels planetes. Podem distingir una part interna i una externa. A la part interna es troben els planetes més propers al Sol, coneguts com planetes rocosos. Ordenats de major a menor proximitat al Sol, són: Mercuri, Venus, la Terra i Mart.

A la part externa, hi trobem els planetes gegants gasosos molt més allunyats que se situen més enllà del cinturó d'asteroides. Són Júpiter, Saturn, Urà i Neptú.

Ambdues zones estan separades pel cinturó d’asteroides, que es situa entre les òrbites de Mart i Júpiter. La mida d’aquests asteroides és molt variada, encara que la majoria tenen només uns pocs metres de diàmetre.

Font: http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/


Per comprendre d'una manera més visual el funcionament del nostre sistema solar us recomanem utilitzar el simulador Solar System Scope que trobeu ací:


3. La Terra: un planeta únic

La Terra: el planeta blau

La Terra vista des de l’espai presenta un color blavós a causa de l’abundància d’oxigen que hi ha a l’atmosfera. La distància de la Terra al Sol és d’uns 150 milions de quilòmetres, l’adequada per mantenir una temperatura mitjana en la seua superfície d’uns 15°C; cosa que permet l’existència d’aigua en els tres estats (sòlid, líquid i gasós).

La Terra no és una esfera perfecta, perquè és lleugerament aplatada pels pols. Com que forma de la Terra és única anomenem a la seua forma geoide.

Si el nostre planeta es tallara per l’Equador, quedaria dividit en dos hemisferis iguals:
  • l’hemisferi nord (o continental) on hi ha les terres d’Àsia, Europa, gran part d’Àfrica i quasi la meitat d’Amèrica; i
  • l’hemisferi sud (o marítim) on predominen els oceans.
Les dimensions de la Terra

La superfície total de la Terra és de 510.000.000 km2, aproximadament mil vegades la superfície d’Espanya. La longitud de l’Equador és de 40.077 km mentre que la longitud del tròpic és de 36.778 km i la del cercle polar és de 15.996 km. En canvi, la longitud d’un meridià qualsevol (línia imaginària que passa pels dos pols) és de 40.009 km. Per tant, es demostra que la forma de la Terra no és totalment esfèrica.

Com la resta dels planetes del sistema solar, la Terra presenta dos moviments: un de rotació, sobre si mateixa, i un altre de translació, al voltant del Sol.


La rotació de la terra: els dies i les nits

El moviment de rotació es completa cada 24 hores. Un punt situat sobre la superfície terrestre passa una part d’aquestes 24 hores a la zona il·luminada pel Sol, on és de dia, i l’altra part del temps a la zona d’ombra, on és de nit.

Per tant, el moviment de rotació origina els dies i les nits. Durant el dia, la part de la Terra que està il·luminada pel Sol es calfa, mentre que durant la nit la part que no rep insolació es refreda. La successió dels dies i les nits fa que les temperatures de la Terra no siguen extremes i permet la vida. La durada del dia i la nit varien al llarg de l’any a causa de la inclinació de l’eix de rotació de la Terra.

La Terra gira cap a l’est sobre el seu eix de rotació inclinat. Per això, veiem eixir el Sol i la Lluna per l’est i amagar-se per l’oest. És a dir, a causa del moviment de rotació de la Terra es fa de dia primer als llocs situats a l’est. Per exemple, a Espanya es fa clar abans a les Illes Balears que a Galícia. I, també, es fa de nit abans a l’est que a l’oest.




Així, tots els llocs de la Terra no tenen el mateix horari. Per això, es va implantar un sistema de fusos horaris mundial que consisteix a establir un punt de referència únic (el meridià de Greenwich) i contar les hores de 0 a 24 que resulten de dividir els 360º del geoide en franges de nord a sud, amb una amplària de 15º cadascuna. Per tant, a partir del meridià de Greenwich, tots territoris de la Terra estableixen la seua hora local sumant hores si es troben a l’est de Greenwich; i restant, si s’hi troben a l’oest.

Els fusos horaris van ser implantats, en principi, per fer compatibles els horaris dels trens de diferents països. Cada país adapta els fusos horaris en funció dels seus interessos particulars. A Espanya, trobem dos fusos horaris. Per això, les Illes Canàries tenen una hora menys que la resta dels territoris de la Península. Cal puntualitzar que Espanya va adoptar l’hora de Berlín el 1940 i encara no ha retornat al fus horari que li correspon (el de Greenwich).



La translació de la Terra: les estacions de l'any

La Terra, com els altres planetes, fa un moviment de translació al voltant del Sol. Segueix una òrbita el·líptica que és gairebé circular. El moviment de translació Sol es completa en 365 dies, 5 hores, 48 minuts i 46 segons que determinen un any terrestre. Al llarg d’aquest temps, l’eix de rotació no canvia la seua inclinació per la qual cosa es succeeixen les estacions de l’any

Degut a la inclinació de l’eix de rotació, 23'5°, juntament amb el moviment de translació, a la Terra hi ha diferències en la temperatura i en la durada del dia i la nit al llarg de l’any. Com a conseqüència d’aquestes diferències es produeixen les estacions de l’any: primavera, estiu, tardor i hivern.


Els equinoccis són les dates en què la durada del dia i de la nit és igual (dotze hores). Els solsticis són les dates en què la diferència entre el dia i la nit és màxima. A l’hemisferi nord, les estacions se succeeixen de la manera següent [les dates són aproximades]:
  • Solstici d’estiu (21 de juny). La durada del dia és màxima i és la nit més curta de l’any. Els rajos solars arriben a la Terra de forma molt perpendicular, per la qual cosa es concentren en una zona més menuda i escalfen més i durant més temps.
  • Equinocci de tardor (22/23 de setembre). La durada del dia i la nit és igual.
  • Solstici d’hivern (22 de desembre). La durada de la nit és màxima. És el dia més curt de l’any. Els rajos solars arriben en oblic, es reparteixen per una zona més àmplia i han de travessar un gruix més gran d’atmosfera, de manera que escalfen menys i durant menys temps.
  • Equinocci de primavera (21 de març). La durada del dia i la nit és igual.

El moviment aparent del Sol

Des de la superfície terrestre sembla que el Sol gira al voltant de la Terra descrivint un arc al cel que comença a l’alba i acaba quan es fa fosc. A les nostres terres, situades en latituds mitjanes, el Sol descriu al cel un recorregut que varia amb les estacions i dura més temps a l’estiu que a l’hivern. A l’estiu el Sol ix pel nord-est, puja molt al cel; se situa al sud al migdia, i es pon pel nord-oest. A l’hivern el Sol ix pel sud-est, puja poc al cel, se situa al sud al migdia, i es pon pel sud-oest.

4. La Lluna: el nostre satèl·lit

La Lluna és el satèl·lit de la Terra. Té 1.738 km de radi i és el més gran de tots els satèl·lits dels planetes del sistema solar.

Els moviments de la Lluna

La Lluna fa dos moviments: un de rotació sobre si mateixa que dura 28 dies; un de translació al voltant de la Terra en què descriu una òrbita quasi circular i que dura 28 dies. S’anomena període lunar i per això sempre presenta la mateixa cara a la Terra.

Les fases lunars

Al llarg del període lunar veiem canviar l’aspecte de la Lluna a causa del seu moviment al voltant de la Terra i a la diferent il·luminació que rep dels rajos del Sol:
  • Lluna nova. La Lluna es troba entre el Sol i la Terra. Ens mostra el seu costat nocturn (en ombra), per això la veiem negra.
  • Quart minvant. La Lluna està a mig recorregut entre la lluna plena i la lluna nova. La veiem il·luminada des de l’esquerra, com una lletra C.
  • Quart creixent. La Lluna està a mig recorregut entre la lluna nova i la lluna plena. La veiem il·luminada des de la dreta, com una lletra D.
  • Lluna plena. La Terra està entre el Sol i la Lluna. Aquesta ens mostra la seva cara totalment il·luminada.



Els eclipsis

Quan un astre n’oculta totalment o parcialment un altre, es produeix un eclipsi. Des de la Terra en podem veure dos tipus: l’eclipsi de Sol i l’eclipsi de Lluna.

L’eclipsi de Sol té lloc quan el Sol és amagat per la Lluna. Aquesta s’interposa entre la Terra i el Sol. Quan la Lluna tapa per complet el disc solar, es produeix un eclipsi total de Sol. Quan la Lluna només el tapa en part, es produeix un eclipsi parcial de Sol.

L’eclipsi de Lluna té lloc quan la Lluna passa per l’ombra que projecta la Terra. Si la Lluna se submergeix totalment en l’ombra de la Terra, es produeix un eclipsi total de Lluna. Si la Lluna frega aquesta ombra i en queda una part a l’ombra i una part il·luminada, té lloc un eclipsi parcial de Lluna.

Font: http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/

Les marees

La Terra, el Sol i la Lluna s’atreuen mútuament a causa de la força de la gravetat, sobretot quan estan situats en línia recta.

La força gravitatòria de la Terra i la Lluna es pot apreciar als oceans, l’aigua dels quals es desplaça per l’atracció que hi exerceix la Lluna. El nivell de l’aigua puja a la zona terrestre més propera a la Lluna i a la zona situada a la part oposada. En aquests punts on el nivell de l’aigua puja, es produeix la marea alta, mentre que a les zones on l’aigua és desplaçada i baixa de nivell, té lloc la marea baixa.

Font: http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/

Pots descarregar el dossier d'estudi de la unitat ací: