Comprendiendo el Universo
Nuestras experiencias cotidianas con el mundo físico definen nuestro sentido del espacio y el tiempo. Desafortunadamente, esas escalas no son suficientes cuando consideramos objetos en nuestro sistema solar y más allá. ¡Su tamaño es tan grande que es alucinante!
Afortunadamente, los científicos han definido unidades más grandes que permiten al cerebro humano comprender mejor las distancias y los tiempos relevantes para estos sistemas más grandes. Estas unidades se pueden separar en dos categorías generales: espaciales (basadas en el espacio) y temporales (basadas en el tiempo). Miremos más de cerca.
Espacial
Las distancias en el sistema solar son tan grandes que la mayoría de los humanos no pueden comprender su escala, y mucho menos las escalas galácticas o universales. Para cada nivel (solar, galáctico y universal), los científicos han definido diferentes unidades.
Unidades en la escala del sistema solar
Probablemente puedas imaginar una carrera de 5 km. ¿Qué hay de 10 km? Eso es un poco más largo, pero sigue siendo una distancia que la mayoría de la gente puede comprender. 100 km pueden tardar una o dos horas en conducir. Estados Unidos tiene unos 4.000 km de ancho. Más allá de eso, la mayoría de la gente no puede imaginarse tal distancia.
La distancia entre el sol y la Tierra promedia 150 millones de kilómetros (km), o 93 millones de millas.
Origen del Sistema Solar: Teoría de la nebulosa solar y formación del Sol y los planetas
Unidad astronómica
Para simplificar la distancia entre el sol y varios planetas, los científicos han definido la unidad astronómica (UA) . 1 UA se define como 1,496 x 10 8 km. En otras palabras, más de 149 millones de kilómetros.
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El uso de unidades astronómicas permite a los científicos comparar las distancias relativas de los planetas mucho más fácilmente que compararlas con kilómetros. La siguiente tabla enumera las distancias orbitales promedio desde el sol de todos los planetas en kilómetros y unidades astronómicas.
| Planeta | Distancia orbital en km | Distancia orbital en AU |
|---|---|---|
| Mercurio | 57,9 millones | 0,39 |
| Venus | 108,2 millones | 0,723 |
| Tierra | 150 millones | 1 |
| Marte | 227,9 millones | 1.524 |
| Júpiter | 778,3 millones | 5.203 |
| Saturno | 1,427 millones | 9.539 |
| Urano | 2,871 millones | 19.18 |
| Neptuno | 4.497,1 millones | 30.06 |
Parsec
Otra unidad utilizada es el parsec. La mayoría de la gente está familiarizada con el parsec de la ciencia ficción, pero es una unidad científica real. Su definición se basa en el concepto de paralaje , una herramienta que se utiliza para medir la distancia a varias estrellas de nuestra galaxia. Se utiliza para medir distancias fuera de nuestro sistema solar, pero aún relativamente cerca dentro de nuestra galaxia.
Un parsec se define como 3,086 x 10 13 km (más de 30 billones) o 206,264 AU. Durante la era de la observación visual de la astronomía, se prefirió el parsec. Después del advenimiento de la radioastronomía en la década de 1960, el año luz se convirtió en la unidad preferida en astronomía. Sin embargo, los astrónomos que investigan nuestro vecindario galáctico local todavía utilizan los parsecs.
Unidades en la escala de nuestra galaxia y universo
La estrella más cercana a nuestro sol, Alpha Centauri, mide 4,13 x 10 13 km, o 276,363.5 AU. Ninguna de estas medidas es particularmente útil cuando se trata de tener una idea de la escala. En cambio, los científicos usan el año luz para referenciar distancias en escalas galácticas y universales.
Un año luz es la distancia que recorre la luz a través del vacío en un año terrestre, o 9,46 x 10 12 km (más de 63 mil AU). Como referencia, la luz tarda 8 minutos en viajar los 93 millones de millas entre el sol y la Tierra, por lo que un año luz es una distancia significativa.
Las galaxias tienen típicamente entre 50.000 y 200.000 años luz de diámetro. Eso significa que la luz del borde más lejano de nuestra galaxia ha viajado durante cientos de miles de años. Cuando miramos las estrellas de toda la galaxia, no las vemos como son en este mismo momento, sino como eran hace miles de años.
Las galaxias están organizadas en cúmulos. Con el tiempo, tienden a acercarse unos a otros debido a la gravedad. Las distancias entre los cúmulos de galaxias pueden oscilar entre 1 y 2 millones de años luz. El propio universo conocido tiene 14.300 millones de años luz en cualquier dirección, aunque puede ser físicamente más grande. La luz de más allá de esa distancia simplemente no ha tenido tiempo de viajar a la Tierra.
Temporal
Las escalas temporales o basadas en el tiempo son menos específicas de la astronomía, por lo que reconocerá muchas de las unidades del día a día. Los astrónomos todavía utilizan segundos, minutos, horas y años.
Los años se definen en función de un año terrestre, o el tiempo necesario para que la Tierra haga una órbita completa del sol, o 365,25 días. Los segundos se definen en función de la vibración de los electrones en un átomo de Cesio-133. A pesar de estas definiciones consistentes, los eventos en todo el universo ocurren en varias escalas diferentes.
Teoría del Estado Estacionario: Orígenes, fundamentos y evidencia
Los efectos y eventos cuánticos al comienzo del universo se miden típicamente en nanosegundos. Estamos familiarizados con los eventos en la escala de segundos, minutos, horas y años. La historia humana se puede definir a lo largo de cientos y miles de años, solo una pequeña fracción de tiempo para un astrónomo.
Nuestro sistema solar tiene aproximadamente 4.500 millones de años, y los eventos a escalas universales y galácticas suelen ocurrir en escalas similares. Generalmente se acepta que nuestro universo tiene alrededor de 14 mil millones de años.
Las estrellas tienen una amplia gama de vidas. Las estrellas más grandes, mucho más grandes que nuestro sol, viven según el lema «vive rápido, muere joven», que dura entre miles y algunos millones de años. Nuestro sol es una estrella de tamaño medio y probablemente vivirá unos 15.000 millones de años. Algunas de las estrellas más pequeñas observadas se formaron poco después del Big Bang y continúan produciendo radiación.
Conceptos erróneos
Mucha gente asume que el año luz es una unidad de tiempo. Como ya hemos visto, el año luz es una unidad de distancia. Sin embargo, el año luz puede darnos una idea de cuánto tiempo hace que ocurrió algo.
Por ejemplo, cuando observamos la explosión de supernova que produjo la nebulosa del Cangrejo en 1054 EC, la luz producida había viajado durante 6500 años. Dado que la luz es lo más rápido de nuestro universo, podemos inferir que se trata de una distancia enorme. Cuando ocurrió esa supernova, la civilización humana todavía estaba en la edad del hierro.
Resumen de la lección
Las medidas de nuestro universo se pueden dividir en dos tipos: espaciales (el kilómetro, AU, parsec, año luz) y temporales (segundos, minutos, horas, etc.)
La elección de qué unidad espacial depende de las distancias relativas a medir.
- Los kilómetros se utilizan normalmente en la Tierra y cerca de nuestro planeta.
- Las unidades astronómicas se utilizan dentro del sistema solar.
- Los parsécs , aunque se usan con menos frecuencia en la astronomía moderna, se usan para medir a estrellas cercanas.
- Los años luz se utilizan para medir distancias galácticas y universales.
Asimismo, la elección de la escala temporal se basa en el tiempo máximo a medir. Todas las unidades temporales se basan en procesos que observamos en la Tierra: fluctuaciones atómicas, la duración de nuestro día solar o la duración del año terrestre.
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