LÕorigen de lÕUnivers
Activitats
Vdeo:
U03.The Birth of the Universe
Srie
Naked Science (la Sexta)
Has de saber i
aprendre que:
.1) Actualment creiem que lÕUnivers va nixer en una gran explosi
que anomenem Big Bang
.2) Actualment
creiem que aquesta explosi va ocrrer fa 13 700 milions dÕanys
O sigui que lÕedat de lÕUnivers s de 13 700 milions dÕanys
.3) a) Has de saber
quines proves tenim de que la teoria del Big Bang s certa.
(Mira la taula 1.4 de la
pgina 18 del teu llibre de text)
Les proves del Big Bang
1) Radiaci de fons de lÕUnivers
La sonda WMAP ha enviat darrerament dades que confirmen que hi ha
una radiacin de fons.
2) Expansi de lÕUnivers
Grcies a Edwin Hubble i els seus descobriments, a partir de
lÕefecte Doppler sabem que est en expansi, per tant, si tirem marxa enrera es
pot suposar que en un temps passat era molt mes petit.
3) Relativitat general
Segons la teora dÕEinstein, ITnivers ha d'estar en expansi o en
contracci.
4) Foscor al cel nocturn
Si lÕUnivers fos infinit en mida i edat no tindrem mai nit, perqu
sempre ens arribana llum.
Aix dones, el Big Bang ho resol en donar-li una edat de 13 700 Ma
(paradoxa d'Olbers)
5) Presencia d'elements lleugers.
A lÕUnivers, hi ha la
proporci d'hidrogen, heli i liti que va predir la teora
b) Especialment has de saber lÕimportant descobriment que va fer Edwin Hubble al 1927
Va descobrir l'expansi de l'univers
mesurant el desplaament al roig de galxies distants a partir de
lÕefecte Doppler de la llum
c) Especialment has de conixer lÕimportant descobriment que van fer Arno Penzias i Robert Wilson.
Has de saber qu s la radiaci de
fons i quina importncia t que sÕhagi descobert que aquesta radiaci s
irregular. Descobriment que va fer la sonda COBE i desprs la sonda WMAP al
2001 Mira: http://es.wikipedia.org/wiki/WMAP
La
radiaci csmica de fons s una mena dÕeco del Big Bang. Es la radiacin que
ens arribaria a vull dia com a residu
de lÕetapa en que la llum va esclatar en el Univers en formacin quan
l'Univers era molt jove tenia noms 400.000 anys.
La seva
existncia va ser predita pels cosmlegs George Gamow, Ralph Alpher i Robert
Hermann el 1948, com una conseqncia del Big Bang. Gamow, Alpher i Hermann van
calcular que tenia una temperatura d'uns 5 kelvin, per llavors la tecnologia
de detecci de microones no estava gaire avanada i no hi va haver gaire
inters per part dels astrnoms per intentar detectar-la.
No va ser
fins al 1965 quan Arno Penzias i Robert Wilson van observar per casualitat una
radiacin que va resultar ser la radiaci de fons que havia predit Gamow.
Aquest descobriment que els va valer el Premi Nobel de Fsica el 1978.
Actualment,
la majoria de cosmlegs consideren la radiaci csmica de fons la millor
evidncia del Big Bang.
A
principis dels anys 90, el satlįlit COBE de la NASA va aportar noves dades
sobre la radiaci csmica de fons creant un mapa de microones de l'univers
primitiu.
Va trobar
irregularitats en la distribucin de la radiacin de les microones.
Aix va
alegrar a la comunitat cientfica ja que la radiacin de fons descoberta per
Penzias i Wilson era perfectamente regular i era difcil imaginar com es podia
haver format un Univers com el nostre que es bsicamente irregular, amb zones
de concentracin de materia i altres buides.
Actualment,
el satlįlit WMAP, tamb de la NASA, continua la tasca del seu predecessor amb
mesures molt ms precises.
.4) Has de conixer
alguna cosa sobre la lluita entre matria i antimatria.
En el Big Bang pura energia va
formar partculas de matria, per tamb es va formar el seu oposat la
antimatria. Quan entren en contacte totes dues sÕanulen. Per sort per cada 100
M de partculas dÕantimateria es formaven 100 M + 1 partcules de matria i
aix fa que avui existeixi un Univers de matria. Dels qual nosaltres en formem
part i donar lloc a tot el que veiem a lÕUnivers. Som el rebuig que sobra de
lÕaniquilaci entre matria i antimatria.
.5) a) Has de tenir
nocions elementals de qu es, com
funciona i que sÕinvestiga als acceleradors
de partcules (colįlisionadors de partcules)
Els acceleradors de partcules sn aparells que
utilitzen camps electromagntics per accelerar partcules subatmiques amb
crrega elctrica fins a velocitats molt properes a la de la llum.
Les seves aplicacions tamb sn molt diverses.
Els ms grans, tamb dits d'alta energia, s'utilitzen
per a la recerca cientfica en fsica de partcules. En aquest cas, les
partcules accelerades es fan colįlidir contra un blanc immbil o contra altres
partcules accelerades. Uns detectors colįlocats al voltant de la zona de
colįlisi permeten als cientfics estudiar les propietats de les partcules
subatmiques conegudes i, en alguns casos, descobrir-ne de noves.
Exemples d'acceleradors colįlisionadors utilitzats per
a la investigaci en fsica de partcules sn:
* LHC del CERN
* LEP tamb del CERN (que ja no existeix)
* Tevatr del Fermilab
* RHIC de Brookhaven
* HERA de DESY.
* SLAC a la Universitat de Stanford
b) Has de saber s el CERN i qu s lÕLHC. (Llegeix la pgina 28
del teu llibre de text)
El Consell Europeu per a la Recerca Nuclear (CERN,
Conseil Europen pour la Recherche Nuclaire) s una instituci de recerca
internacional en fsica de partcules, especialment dedicada al treball amb
acceleradors de partcules.
Fundat el 1954 per 12 pasos europeus, el CERN s avui
en dia un model de colįlaboraci cientfica internacional i un dels centres
d'investigaci ms importants del mn. Actualment compta amb 20 estats membres,
els quals comparteixen el finanament i la presa de decisions en l'organitzaci
El Gran Colįlisionador d'Hadrons (GCH) (en angls:
Large Hadron Collider, LHC) s un accelerador de partcules, actualment en fase
de proves al CERN, que far colįlidir feixos d'hadrons. Es va posar en
funcionament el 10 de setembre del 2008.
El GCH s en un tnel de 27 km de circumferncia (en
el lloc on estava l'accelerador LEP), soterrat 50-175 m sota terra. Est situat
entre les fronteres de Frana i Sussa, al nord-oest de la ciutat de Ginebra.
Han sorgit polmiques sobre la seguretat del GCH,
relacionades amb la possibilitat que aquest accelerador de partcules puga
generar fenmens perillosos per a la Terra, com per exemple, la creaci de
forats negres microscpics, strangelets, estats del buit inestables o monopols
magntics.
En 2008, el Grup d'Avaluaci sobre Seguretat del GCH
(LSAG, sigles en angls), un grup de fsics de partcules que no participen als
experiments del GCH, ha publicat un informe en el qual afirmen que el GCH no
comporta cap risc, ja que "no far res que la natura no haja ja fet abans
milions de vegades"
.6) Has de saber com
es van formar els primers elements: hidrogen i heli.
En els primers minuts desprs del Big Bang lÕUnivers
inicial sÕanava refredant i es formen els primers Protons i neutrons. Hi havia
tamb electrons per la temperatura era tant alta que no es podien unir amb els
protons per donar un tom.
380.000 anys desprs del Big Bang, lÕUnivers era tan
gran com la Via Lctia. Es va refredar des dÕuns milions de graus fins a uns
milers.
En refredar-se els electrons sÕanaven alentint i es
van poder unir als protons per donar els primers toms dÕhidrogen i Heli.
Alguns dÕaquells toms dÕH els beven avui en lÕaigua.
.7) Has de saber que lÕHidrogen i lÕHeli sn els elements ms
abundants a lÕUnivers
.8) a) Has de saber
qu s una estrella i com es forma
Una estrella, estrela o estel s un cos que genera energia mitjanant un procs
de fusi nuclear. El nostre Sol s una estrella. Una gran bola que emet energia
grcies a la fusi de lÕhidrogen en Heli
La formaci d'estrelles s el procs pel qual les parts denses del nvols moleculars gegants. Aquests nvols contenen, bsicament, hidrogen molecular H2. colįlapsen per acci de la fora de la gravetat per a formar una estrella
En un primer moment, el nvol colįlapsa i la radiaci
escapa lliure. En la segona etapa es forma un nucli ms dens i opac a la
radiaci la qual cosa fa que s'escalfi. Finalment, la caiguda de material sobre
aquest nucli escalfa la seva superfcie pel que la protoestrella comena a
emetre radiaci, emetre llum que diriem en llenguatge col.loquial.
b) Has de saber com es formen els elements de la taula peridica fins el
ferro
(time: minut 33)
Passa principalment a l'interior de les estrelles per
fusi o fissi nuclear.
LÕ hidrogen, i heli se fusionen en l'interior de les
estreles i aix explica la formaci d'elements com carboni, silici i oxigen.
Tres nuclis dÕheli fusionats formen el carboni. Dos
nuclis de carboni formen el magnesi. El Mg forma Ne. Aix durant milins dÕanys
fins que el silici forma ferro.
El ferro s molt especial. Els protons i neutrons
estan tan fortament units al seu nucli que malgrat lÕenorem pressi i
temperatura a lÕinterior de lÕestrella els nuclis no es poden fusionar en
element ms pesats. Per tant no poden formar metalls com el Cr o el Zn i tamb
lÕor o el plat
.9) a) Has de saber
qu s una supernova
Una supernova s una explosi dÕuna estrella gegant.
Fonamentalment s'originen a partir d'estrelles
massives que ja no poden fusionar ms el seu nucli, esgotat i incapa de
sostenir- les porta a contraure's sobtadament (implosi) i generar, en el procs
una explosi immensa amb una gran emissi d'energia.
b) Has de saber com s formen els elements ms pesants que el ferro
LÕenergia generada en lÕexplosi dÕuna supernova s
tan gran que pot fer fusionar nuclis i formar elements ms pesats que el ferro.
Sense aix no existiria la vida tal com la coneixem.
c) Has de saber com s que hi ha a la Terra quasi un centenar dÕelements de
la Taula peridica. Ferro, carboni, or, calci, etcÉ
Les supernoves provoquen l'expulsi de les capes
superficials de l'estrella en forma d'enormes ones de xoc, omplint l'espai que
les envolta amb elements pesants.LÕexplisi de supernoves durant milions dÕanys
va anar omplint la Terra dels elements que avui trobem al nostre plantea
.10) Has de poder
explicar qu vol dir la frase ŅSom
matria dÕestrellesÓ
Tot el que existeix a la Terra. El calci dels nostres
ossos, el ferro dels nostres cotxes ha vingut de lÕespai, Es va formar a
lÕinterior de les estrelles i en lÕexplosi de les supernoves
.11) a) Has de saber
alguna teoria sobre lÕevoluci de lÕUnivers en el futur
Segons el vdeo lÕUnivers sÕexpansiona cad cop ms
rpidament fins que lÕiteralmente es trenqui, desapareixeran les galxies, el
toms, tot es desintergrar. Fns i tot toms i protons deixaran dÕexistir.
El dest final de l'Univers t diversos models que
expliquen el que succeir en funci de diversos parmetres i observacions. A
continuaci s'expliquen els models fonamentals ms acceptats:
Big Crunch o la Gran Implosi
La fora gravitatria de la matria podria cessar i
invertir-se l'expansi de
lÕUnivers, aix les galxies comenarien a retrocedir i amb el temps xocarien
unes contra altres, la temperatura s'elevaria, i l'univers es precipitaria cap
a un dest catastrfic en el qual quedaria redut novament a un punt.
Big Rip o l'Eterna Expansi
Primer, les galxies se separarien entre si, desprs
la gravetat seria massa dbil per mantenir integrada cada galxia. Els sistemes
planetaris perdrien la seva cohesi gravitatria. En els ltims minuts, es
desbaratarien les estrelles i els planetes, i els toms serien destruts.
Una modificaci d'aquesta teoria, encara que poc
acceptada, assegura que l'univers continuaria la seva expansi sense provocar
un Big Rip
b) Quina importncia tenen les supernoves tipus 1A?
Les supernoves tipus 1» son supernoves que exploten
sempre amb el mateix nivell dÕintensitat.
Comparant les posicions dÕaquestes supernoves sÕha
descobert que lÕUnivers no sÕest aturant en la seva expansi. Un cop fet
lÕanlisi es va descobrir que lÕUniver est en en una expansi accelerada.
LÕorigen de la vida
Activitats
Vdeo:
Seas of life
Srie:
Journey of life (la 2)
.1) Explica perqu lÕaigua s una substncia essencial per a la vida a la Terra?
LÕaigua s un mitja adequat per a que les molcules es puguin moure apropar-se les unes a les altre per donar reaccions quimiques i forma molcules ms complexes precursores de la vida. A la terra o a lÕaire aix seria molt ms difcil, impossible de donar una qumica de la vida tal com la coneixem avui dia
.2) LÕsser hum t en alguns moment de la seva vida alguna cosa semblanta a agalles i cua?
S, als 24 des de la concepci. Es
converteixen desprs en part de la cara, orelles i mandibula
.3) Fa quants milions dÕanys van apareixer el que
podrem considerar les primeres formes de vida?
Fa
3800 M anys
Com eren les primeres formes de vida sobre la Terra?
Cl.lules
amb una organitzaci molt primitiva. Diferents a les cel.
Actuals.
.4) Qu son els
estromatlits? En quina part del Mn els podem trobar avui? Dibuixa un.
S'han trobat vestigis fssils de
cianobacteris en roques de 3.800 milions d'anys d'antiguitat, en estructures
similars a les dels actuals estromatlits.
Actualment es poden veure a la costa
occidental de Austrlia
.5) Quin gas produit per cl.lules va causar una extinci massiva dels ssers de la Terra?
LÕOxigen
.6) Les cl.lules
es van unir per donar ssers mes complexos. Quina va ser una de les primeres
criatures marines que va sorgir?
La Medusa
.7) Quina s la importncia del cuc pla en lÕevoluci que va portar a lÕhome.Dibuixa un cuc pla.
A diferncia de la meduas el cuc pla (Platihelmint) tenia uns ulls primitus, bsicamente
unes cl.lules detectores de llum. Tamb un primitiu sistema nervis per
analitzar la informaci dÕaquest ulls. Per tant va ser el primer animal en
dirigir el seu moviment.
En ell trobem lÕorigen primitiu dels nostres ulls i Cervell.
.8) Com van poder desplaar-se dÕuna forma lleugera per lÕaigua el cargols tot i portar una pesada closca. Com sÕanomenen aquests primers cargols que podien ŅnadarÓ?
Dins de la closca te un sistema de cambres dÕaire unides per
un conducte anomenat sif. čs un primitiu sistema de flotabilitat que li va
perpetre desplaar-se per lÕaigua.
Nautilus
.9) Quan el Nautilus enrrotlla la seva closca a quin animal dona lloc? Quants milions dÕanys van durar els ammonites sobre la Terra?
Amonites. 300 M anys
.10) Dibuixa un trilobites. Quins van ser les seves caraterstiques ms destacades per triomfar en lÕevoluci?
Potes, armadura flexible, ULLs
.11) LÕascidi s un parent lluny de
lÕhome. Quina part de la nostra anatomia descubrim en aquest sser?
La colummna vertebral
.12) Els peixos sense mandibules van donar pas als peixos amb fortes mandbules. Va nixer un animal mar molt ben adaptat que encara avui vull a la Terra, Quin?
El taur
.13) Qu es un cefalpode. Dona alguns exemples. Quina era el seu avantatge respecte als altres animals.
Els cefalpodes sn la classe de molįluscs que tenen un cap
gran rodejat de tentacles, la boca, quitinosa que es troba entre tots aquests
t forma de bec.
Pops, calamars, sepies y nautils
El seu avantatge era la inteligencia. Sn animals que adopten
estratgies per eludir els seus enemics. Es camuflen, canvien de color.
.14) Els peixos amb esquelet sn un xit de lÕevoluci. DÕon venen les dues cames i els dos braos que t lÕhome?
DÕun Peix que tenia quatre aletes, dues al davant i dues
posteriors
.15) Qui va ser el primer animal del qual descendeix lÕsser hum que va sortir de lÕaigua. Com ho va aconseguir?
Un Peix que va adaptar-se a viure parcialmente fora del aigua. Com els anfibis. En el vdeo se lÕanomena Ņsaltarn del fangoÓ (Nombre cientfico: Periophtalmus koelreuteri)
ACTIVITATS VźDEOS: ŅEL PLANETAÓ i ŅTIERRA
DADES IMPORTANTS. Cal
saber-les
.1) Actualment som
quasi 6700 milions dÕhabitants al Planeta Terra.
Amb les dades
de la taula de lÕesquerra fes un
grfic de lÕevoluci dÕhabitants del planeta. Utilitza paper milįlimetrat.
.1)Si agafem totes les hectrees (Ha) de sl fertil
que hi ha a la Terra i les dividim pel nombre dÕhabitants en toquen a 1,2 Ha
per habitant de mitjana
Un habitante de
Sussa en gasta 5 Ha
Un nordameric en
gasta 9,5 Ha
2) Si tots els
habitants de la Terra arribessin a tenir el sistema de vida occidental
necessitarem 5 Terres per treure tot el que necessitarien
3) Un Europeu com
tu o jo gasta 50 tones (50.000 kg) en recursos de la Terra cada any
4) El 70% de les
reserves de peix estan sobreexplotades i en perill dÕexhaurir-se
5) La cinquena
part de la poblaci mundial viu amb menys dÕun euro al dia
6) Les selves
tropicals sn noms el 3% de la superfcie del planeta i en elles viuen la meitat
de la fauna i la flora del planeta
7) El desert ocupa
el 33% de la superfcie del planeta i cada any augmenta ms.
8) DÕaqu a 30
anys es possible que hagin desaparegut la cinquena part dels boscos mundials
9) Cada any es
perd una superfcie de bosc igual a la quarta part de Francia
Les segents frases poden ser polmiques per algunes dÕelles les diu
la gent pel carrer o els alumnes a classe. Ests dÕacord amb elles o no?. Les
entens? Qu nÕopines? Sn justes?. Escriu un comentari de cada una.
.A) ŅEl creixement econmic
s un perill i s una necessitatÓ
.B) ŅLa culpa dels problemes
de la Terra la tenen pasos de lÕĖsia i Ėfrica que creixen molt rpidÓ
.C) ŅNo serveix de res
reciclar perqu ning ho faÓ
.D) ŅSi tens molts diners s
normal tenir 2 o tres cotxes potents i grans. Si no de qu serviria el diner?Ó
.E) ŅSi pots viatjar a
Londres per 5 euros per comprar roba no hi ha cap problem en fer-loÓ
.F) ŅSi hem de viure 4 dies,
vivim b i els que vinguin darrera ja se les arreglaranÓ
.G) ŅEl creixement econmic
s boÓ
.H) ŅLa gent del tercer mn
sÕhauria de quedar en els seus pasos i no contaminar tantÓ
.I) ŅCom que els cotxes
contaminen hem de deixar dÕanar en cotxe. Com que sÕesgoten les reserves de
peix hem de deixar de menjar peixÓ
.J) Ņ Si destrum el medi
ambient de la Terra no hi ha cap problema, ens marxarem a viure a un altre
planetaÓ
CONCEPTES QUE CAL SABER
Desenvolupament
sostenible
El terme desenvolupament sostenible vol dir:
ŅSatisfer les necessitats de les generacions presents sense comprometre les possibilitats de les generacions del futur?Ó (Principi 3.¼ de la Declaraci de Rio)(1992)
Han de satisfer-se les necessitats de la societat com alimentaci, roba, habitatge i treball, doncs si la pobresa s habitual, el mn estar encaminat a catstrofes de diversos tipus, incloses les ecolgiques.
Davant aquesta situaci, es planteja la possibilitat de millorar la tecnologia i l'organitzaci social de manera que el medi ambient pugui recuperar-se al mateix ritme que s afectat per l'activitat humana.
Biodiversitat
La biodiversitat s la contracci de diversitat biolgica (biologicaldiversity en angls). La biodiversitat reflecteix el nombre, la varietat i la variabilitat dels ssers vius. Inclou la diversitat dintre d'una espcie (la diversitat gentica), dintre de les espcies (la diversitat especfica) i dintre dels ecosistemes. Les activitats humanes pertorben els ecosistemes i provoquen la desaparici de nombroses espcies que ja no troben, dintre del seu mitj, amb qu respondre a les seves necessitats vitals. Cereals 01:20:28: Els cereals com l'ordi, la civada, el mill, el sgol? estan entre les primeres plantes que van ser conreades, principalment per les seves llavors, per a ser utilitzades tant en l'alimentaci de l'home com dels animals domstics. Al llarg del temps, s'han anat seleccionant les varietats ms productives. Avui, les tres principals (l'arrs, el blat i el blat de moro), aporten elles soles la base nutricional necessria per a ms de quatre mil milions d'habitants. Per a resistir a les malalties o les sequeres necessiten la reserva gentica dels seus parents salvatges, tils per al seu protegir-los, i d'aquesta forma assegurar la nostra continutat d'aliments, no obstant aix el 75% de la diversitat gentica de les plantes utilitzades en agricultura s'ha perdut.
Canvi climtic
El canvi climtic ha estat definit per la Convenci Marc de les Nacions Unides sobre el Canvi Climtic (CMNUCC), en el seu Article 1 com Ņels canvis del clima que s'atribuxen directa o indirectament a l'activitat humana, que altera la composici de l'atmosfera mundial i que s'uneix a la variabilitat natural del clima observada al llarg de perodes comparablesÓ.
L'nica forma de frenar la part de l'escalfament global produt per les activitats humanes s reduir la quantitat de gasos d'efecte hivernacle d'origen industrial emesos a l'atmosfera.
Cent seixanta pasos s'han comproms a portar-lo a terme en el marc del Protocol de Kyoto, signat al desembre de 1997. De mitjana, aquests pasos haurien de reduir les seves emissions en un 5,2% respecte al nivell de l'any 1990 . Compliment: entre 2008 i 2012 .
Efecte hivernacle
Procs natural que permet a l'atmosfera terrestre conservar una part de la radiaci solar, de la mateixa forma que els vidres en un hivernacle.
Grcies a l'efecte hivernacle el nostre planeta s suficientment calid per a abrigar la vida.
Certs gasos sn especialment eficaos per a retenir la calor del sol: el vapor d'aigua, el met, el dixid de carboni.
Ara, les activitats humanes han fet augmentar considerablement la quantitat de met i de dixid de carboni i s pel que avui es discuteix el seu impacte a causa del augment de la intensitat de l'efecte hivernacle.