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Indicador de logro:
Elabora un modelo de la formación del sistema solar.
El sistema solar es la familia cósmica de nuestro Sol. En él se comprenden todos los cuerpos celestes atrapados por la gravedad del Sol: planetas, planetas enanos, lunas, cometas, asteroides y otros cuerpos celestes pequeños que todavía no hemos descubierto. El Sol se formó a partir de una inmensa nube de gas y polvo.
A. Acreción
Esta actividad simula la acreción. El proceso de acreción es el responsable de la formación de planetas, por lo cual es fundamental que lo comprendas.
Procedimiento:
Tu docente se parará en el centro del patio de recreo y desempeñará el papel del «Sol» en este sistema solar.
Cada estudiante deberá pararse en algún lugar alrededor del Sol y comenzará jugando como una «partícula de polvo» sosteniendo la tarjeta que se le dará al inicio de la actividad.
Cuando el Sol grita «¡vamos!», todas las «partículas de polvo» deberán moverse alrededor del sol, siguiendo estas reglas:
a. Debes moverte hacia objetos (otros estudiantes) más cercanos.
b. Debes moverte hacia objetos más grandes.
c. Siempre debes moverte alrededor de un punto central (el Sol).
d. Cuando estés lo suficientemente cerca de otra persona como para que tus manos puedan alcanzarse, deben unir las manos (o los brazos) y luego moverse como una unidad, siguiendo las mismas reglas que antes.
A medida que te vinculas con otros estudiantes, el tamaño del «objeto» aumentará. Tu docente (el Sol) gritará «¡Alto!». Luego, cada grupo deberá enviar a un estudiante de cada grupo al Sol, para intercambiar su tarjeta de «objeto» por el objeto de nuevo tamaño. Esto está determinado por el siguiente listado:
Partícula de polvo: un estudiante.
Cóndrulo: dos estudiantes.
Meteoroide: tres estudiantes.
Asteroide: cuatro estudiantes.
Planetesimal: cinco estudiantes.
Planeta: seis o más estudiantes.
Luis: Sabemos que nuestro sistema solar alberga los planetas y muchos otros cuerpos celestes. Es algo que nos cuentan siempre, pero nadie nos cuenta cómo se formó. ¿Tienes alguna idea de cómo sucedió? ¿Cuánto tiempo crees que le tomó al sistema solar llegar a ser tal y como lo conocemos? ¿Conoces el proceso de acreción?
Durante décadas, los geólogos y astrónomos han comparado las características de la superficie de los planetas y las lunas del sistema solar, las órbitas de los asteroides y los cometas, la composición química y las edades de los meteoritos recuperados.
A partir de todo este esfuerzo, y con la verificación constante de datos con modelos matemáticos, los científicos han creado una línea de tiempo sobre la formación de nuestro sistema solar. Este comenzó como una nube colapsada de gas y polvo hace más de 4 600 millones de años. Durante los siguientes 600 millones de años, llamados por los geólogos la Era Hadeana, se formaron el Sol y los planetas; los océanos de la Tierra probablemente fueron creados por impactos de cometas, pues son muy ricos en hielo de agua.
El registro fósil en la Tierra muestra que las primeras formas de vida bacteriana surgieron unos 600 millones de años después de la formación del sistema solar. Los geólogos llaman a esto la Era de Archaen: la era de la vida antigua.
B. Cómo construir un planeta
Cuando el sistema solar era joven, los planetas se construían cuando una gran cantidad de cuerpos más pequeños, como los asteroides, chocaban entre sí. Durante millones de años de colisiones, planetas como la Tierra crecieron hasta alcanzar su tamaño actual. Para ver cómo sucedió esto, modelaremos el proceso usando una bola de arcilla.
Pensemos en el planteamiento del problema: ¿cómo fue creado el sistema solar con cada uno de sus componentes tal y como lo conocemos en la actualidad?
a. Escriba la hipótesis de investigación:
Materiales: 200 g de arcilla y regla o cinta métrica.
Procedimiento:
Toma arcilla y forma una esfera. Córtala por la mitad y mide su diámetro con una regla.
Toma las dos mitades y vuelve a formar una bola. Ahora divide esta bola en diez piezas iguales de arcilla y haz rodar cada una de ellas en esferas de aproximadamente el mismo tamaño. Corta una de estas bolas por la mitad y mide su diámetro.
En la Actividad E encontrarás una gráfica. Marca el eje horizontal con el número de bolas pequeñas utilizadas de 1 a 10 y el eje vertical con el diámetro de la bola terminada de 1 cm a 20 cm. Traza el diámetro de una de estas pequeñas bolas en el gráfico.
Toma dos de las bolas pequeñas y fusiónalas en una sola. Corta esta nueva bola por la mitad y mide su diámetro. Marca la bola terminada en el gráfico por su tamaño en centímetros y el número de bolas pequeñas «2».
Continúa este proceso hasta que hayas reunido las diez bolas en una bola grande y marca el diámetro de la bola grande y el número de bolas pequeñas utilizadas «10».
Conecta los diez puntos en la gráfica con una línea. ¿Qué notas sobre la curva que trazaste?
Si la esfera grande representara el tamaño final de nuestra Tierra con un diámetro de 12 000 km, en esta escala de las bolas de arcilla, ¿qué tamaño tendría cada uno de los diez «planetesimales» que chocaron para formar el planeta final?
No olvides que...
La estrella más cercana al sistema solar es Próxima de Centauro. Su luz tarda 4 años y 3 meses en llegar hasta nosotros. Con los actuales medios de propulsión, se necesitarían alrededor de 100 000 años para llegar a ella. En un automóvil que alcanza 160 km/h, representa un viaje de ¡45 Ma!
C. Formación del sistema solar
Procedimiento:
Lee la siguiente información sobre la formación del sistema solar:
Una de las teorías de la formación del sistema solar más aceptadas es la teoría nebular. Se cree que una inmensa nube de gas y polvo se contrajo a causa de la fuerza de la gravedad, probablemente debido a la explosión de una supernova cercana. Fue a causa de la contracción que comenzó a girar a gran velocidad y se fue aplanando; por eso, el sistema solar resultante se parece más a un disco que a una esfera.
La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada que se inició una reacción nuclear, liberando energía y formando una estrella. Al mismo tiempo se definieron algunos remolinos que, al crecer, aumentaban su gravedad y recogían más materiales en cada vuelta. También había numerosas colisiones entre partículas y cuerpos en formación. Millones de objetos se acercaban y se unían, o chocaban con violencia y se partían en trozos. Los encuentros constructivos predominaron y, en solo 100 millones de años, el sistema solar adquirió un aspecto semejante al actual; después, cada cuerpo continuó su propia evolución.
Los planetas y la mayoría de sus satélites se formaron por acreción de materia que se acumulaba alrededor de los trozos más grandes de la protonebulosa. Tras una sucesión caótica de colisiones, fusiones y procesos de reconstrucción, adquirieron un tamaño parecido al actual y se desplazaron hasta situarse en las posiciones que conocemos.
La zona más cercana al Sol era demasiado cálida para retener materiales ligeros. Por eso los planetas interiores son pequeños y rocosos, mientras que los exteriores son grandes y gaseosos.
A continuación se te presentan algunas imágenes donde se muestra la formación del sistema solar hasta la época actual. Las imágenes no se encuentran en orden, por lo que deberás ordenar todos los acontecimientos.
3. Complementa la tabla del proceso de formación del sistema solar auxiliándote de las imágenes anteriores.
D. Analiza
Responde las siguientes preguntas. Explica con tus palabras lo que se te solicita.
a. ¿Cómo era el sistema solar antes de que se formara el Sol?
b. ¿Cómo empezó el proceso de formación del Sol?
c. ¿Por qué se iluminó el Sol?
d. ¿De dónde vienen los planetas de nuestro sistema solar?
e. Explica el proceso de acreción, según lo realizado en la actividad «Acreción».
f. ¿Cómo se considera que será el fin de nuestro sistema solar?
Hemos visto cómo fue el inicio de nuestro hogar, ahora es momento de responder ¿cuál es el futuro del sistema solar?
Lamentablemente, el sistema solar está destinado a extinguirse. Desde que el Sol empezó a brillar, su energía proviene de reacciones nucleares que transforman su hidrógeno en un gas un poco más pesado: el helio. En menos de 5 000 millones de años, todo el hidrógeno ubicado en su centro habrá desaparecido. Entonces, se desencadenarán nuevos fenómenos y el Sol crecerá y se transformará en una estrella gigante roja, de lo cual hablaremos un poco más adelante. Cuando eso suceda, la Tierra alcanzará temperaturas de 2 000 ºC, suficientes para transformar las rocas en lava ardiente. Antes de eso, como te podrás imaginar, se secarán los océanos y toda la vida desaparecerá. Después de los últimos estertores, el Sol dejará de crecer. Su materia se contraerá hasta transformarse en una pequeña estrella del tamaño de la Tierra, pero muy densa: una enana blanca que se extinguirá lentamente, sumergiéndolo todo en frío y oscuridad.
E. Resultados de «Cómo construir un planeta»
A continuación, se presenta un modelo de gráfica que puedes elaborar y completar con los datos recolectados en la actividad B «Cómo construir un planeta». En el eje Y se encuentra indicado el diámetro de las bolas en centímetros, mientras que en el eje X está el número de bolas que unirás.
El sistema solar está formado por el Sol, los planetas, el cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper, el disco disperso y la nube de Oort.
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