¿Qué es la Ciencia?

La ciencia es el conocimiento que produce leyes generales a partir de la observación y la realización de experimentos que pueden reproducirse con total exactitud en cualquier momento y lugar, y que pueden utilizarse para predecir acontecimientos. Estas leyes generales no son producto de usos culturales o ideologías, sino resultado de la experimentación.

La ciencia se caracteriza por usar un método común para llegar a la mejor aproximación que el ser humano puede realizar sobre cómo funciona el mundo: el método científico.

Fases del Método Científico

• Observación: Atenta del fenómeno que se ha de estudiar. Conviene describir los aspectos más relevantes y anotar con precisión las circunstancias que acompañan al fenómeno.
• Formulación de hipótesis: Para tratar de explicar el fenómeno examinado e interpretar los hechos observados.
• Experimentación: Para comprobar si son ciertas las hipótesis propuestas. Los experimentos se diseñan de forma que puedan ser reproducidos exactamente del mismo modo en cualquier lugar y momento.
• Análisis de los resultados experimentales: A partir de los datos empíricos se elaboran tablas numéricas, representaciones gráficas, etc., que permiten la formulación de leyes a partir de la deducción de ecuaciones matemáticas que relacionan empíricamente los distintos factores que intervienen en el fenómeno observado.
• Elaboración de conclusiones finales: Y formulación, si es posible, de teorías que engloben las leyes empíricas deducidas con anterioridad.

Historia de la Cosmología

Las antiguas civilizaciones se basaban en los movimientos celestes. Fueron los griegos los primeros en romper con esta tendencia, reconociendo un universo regido por las leyes naturales. En el siglo II, Claudio Ptolomeo publicó una obra en la que describía un complejo sistema geocéntrico.

Durante el Renacimiento se produjo un cambio sustancial en el modo de entender el cosmos. A principios del siglo XVI, Nicolás Copérnico demostró que los movimientos celestes son más coherentes si atribuimos una posición central al Sol en vez de la Tierra (sistema heliocéntrico). Más tarde, aprovechando el descubrimiento del telescopio, Galileo Galilei demostró sin lugar a dudas que la Tierra gira alrededor del Sol. Su obra influyó en Johannes Kepler, que elaboró 3 leyes sobre el movimiento planetario aún vigentes hoy. Y poco después, Isaac Newton formuló su teoría de la gravitación universal, que completaba una noción del universo basada en sencillas leyes mecánicas.

El Universo y su Destino

Hipótesis sobre el final del universo

• La densidad crítica: Necesaria para que la fuerza de la gravedad frene la expansión.
• BIG CRUNCH (gran contracción): Sería un universo cerrado donde la cantidad de materia y energía resulta suficiente para superar la densidad crítica y genera una atracción gravitatoria tan fuerte que frene la expansión y dé comienzo al proceso inverso.
• BIG FREEZE (gran enfriamiento): Sería un universo abierto donde la materia y la energía es insuficiente y no se alcanza la densidad crítica para que la gravedad frene la expansión. El espacio se expandiría indefinidamente, aunque a ritmo lento, frenado por la gravedad. Todo el universo estaría condenado a una muerte lenta y fría en medio de la oscuridad más absoluta.
• BIG RIP (gran desgarramiento): Un universo próximo a la densidad crítica, pero dependiendo de dónde la fuerza repulsiva de la energía oscura superaría a la gravedad, lo que provocaría una expansión tan acelerada que el universo volaría en pedazos y produciría un desgarramiento de todo cuanto conocemos (las galaxias y toda la materia desaparecerían y el tiempo se detendría).

Componentes del Cosmos

• Singularidad: Punto inmaterial formado por la energía, el espacio, el tiempo y el vacío, infinitamente denso y caliente, y de radio nulo.
• Nebulosas: Nubes de gas y polvo que por fenómenos de condensación y agregación de materia originarán galaxias.
• Galaxias: Son sistemas de miles de millones de estrellas mantenidas juntas por el efecto de la gravedad. Nuestra galaxia es la Vía Láctea, que tiene forma de espiral barrada con cuatro brazos. Su diámetro ronda los 100.000 años luz y la forman más de 200.000 millones de estrellas.

El Sistema Solar

• Planetas: Cuerpos celestes que orbitan en torno a una estrella, que cuentan con suficiente masa para tener gravedad propia y adquirir forma redonda, y que han despejado las inmediaciones de su órbita. Orbitando a su alrededor se encuentran los satélites.
• Asteroides: Objetos rocosos o metálicos que ocupan un cinturón entre Marte y Júpiter.
• Cometas: Pequeños núcleos de hielo y roca rodeados de una atmósfera nebulosa llamada cabellera.

El Futuro del Sol

Dentro de 5000 millones de años, al agotarse el hidrógeno, el Sol crecerá hasta convertirse en lo que se conoce como estrella gigante roja, engullendo a la Tierra en el proceso. Durante los siguientes 100 millones de años, la gigante roja se expandirá y contraerá varias veces, expulsando capas de gas. Mientras el gas expulsado brilla en forma de nebulosa, el núcleo, convertido en enana blanca, se desvanecerá lentamente a lo largo de millones de años.

Diferenciación Gravitatoria

Explica por qué los planetas exteriores del sistema solar son gaseosos y ricos en elementos ligeros, mientras que los interiores son rocosos.

Geología: La Deriva Continental y las Placas Tectónicas

Teoría de la Deriva Continental

Alfred Wegener propuso en 1912 la teoría sobre la deriva continental, que sugería que todos los continentes del mundo habían estado unidos al principio en una única masa terrestre denominada Pangea.

Pruebas de la Deriva Continental

• Pruebas geográficas: Se basan en la forma de los continentes que permite encajarlos como las piezas de un rompecabezas.
• Pruebas geomorfológicas: Se basan en el estudio de la distribución de los fósiles, tanto de animales como de vegetales. El descubrimiento de fósiles idénticos en continentes que hoy se encuentran a enormes distancias.
• Pruebas geológicas: Se basan en la distribución y composición de los sistemas montañosos. Existen cadenas montañosas, cordilleras y otras formaciones geológicas a ambos lados del Atlántico formadas por el mismo tipo de rocas y que presentan edades similares, hecho que indica que en algún momento estas formaciones geológicas debieron de estar unidas.

Planetas del Sistema Solar

• Mercurio: Sus días son muy calurosos y sus noches muy frías. Se parece a la Luna y tiene la superficie cubierta de cráteres por impactos de meteoritos. Carece de atmósfera y de agua y, por tanto, no tiene procesos erosivos que alteren la superficie.
• Tierra: Tiene actividad volcánica y, vista desde el exterior, es de color azul por su contenido en agua. La atmósfera filtra la radiación solar nociva. Sus gases generan efecto invernadero que, junto con su posición respecto al Sol, mantienen una temperatura suave. Estas condiciones han propiciado la aparición de la vida.
• Júpiter: Es el planeta más grande del sistema solar. Es de naturaleza gaseosa y posee anillos tenues. En su órbita hay un conjunto de asteroides llamados troyanos. En su atmósfera se aprecian bandas de nubes gaseosas de distintas tonalidades donde se generan ciclones.
• Neptuno: Posee un tenue sistema de anillos y su tamaño y composición son similares a los de Urano, pero su núcleo es caliente. El calor que se desprende genera vientos huracanados en su atmósfera y gigantescos torbellinos. Su superficie es de color azulada.
• Venus: Es un planeta que gira en sentido contrario a la rotación de la Tierra. Su densa atmósfera de CO2 y nubes corrosivas de ácido sulfúrico generan un potente efecto invernadero que son causa de su elevada temperatura.
• Marte: El óxido de hierro le da color rojo a su superficie. Su atmósfera es muy ligera. En el pasado tuvo agua líquida y una temperatura más suave, por lo que se dice que pudo haber habido vida.
• Saturno: Segundo planeta más grande, composición parecida a Júpiter, pero menos denso. Lo más característico son los miles de anillos que giran a su alrededor, visibles desde la Tierra.
• Urano: Posee un tenue sistema de anillos. Núcleo interno sólido y frío. Gira tumbado y en sentido contrario a la rotación de la Tierra. Su superficie es de color verdosa a causa de las nubes de metano.

Movimientos de las Placas Litosféricas

Alejándose (Límites Divergentes)

El límite entre dos placas que se separan corresponde a una dorsal oceánica. Las dorsales se presentan como accidentes del fondo oceánico con un trazado lineal que se elevan sobre las llanuras abisales y que se extienden a lo largo de los grandes océanos conectados entre sí. En detalle, constan de dos crestas paralelas formadas por lava solidificada y separadas por un rift. A través de las fracturas que surcan el valle asciende material fundido (magma) procedente de la astenosfera que, al llegar a la superficie, se adosa a las placas que limitan la dorsal, desplazando lateralmente estas. El magma que, al aflorar a la superficie, recibe el nombre de lava, se solidifica formando rocas basálticas que constituyen nueva litosfera oceánica. La separación de las placas produce una expansión del fondo oceánico. Las tensiones que esto genera provocan que la litosfera se fracture y se produzcan terremotos. La sismicidad en las dorsales es de foco superficial o somero.

Acercándose (Límites Convergentes)

Este tipo de límite de placas en el que se destruye litosfera, denominado zona de subducción, se presenta cuando una, al menos, de las placas que colisiona es oceánica. En las zonas de subducción, la litosfera oceánica se dobla y hunde bajo la placa con la que colisiona. A lo largo de la zona se forma una profunda depresión llamada fosa oceánica, que es el resultado de doblarse y hundirse la litosfera oceánica.

a) Colisión de litosferas oceánicas

Cuando colisionan las litosferas oceánicas de dos placas, una de ellas subduce bajo la otra. El esfuerzo que supone el doblarse y hundirse la placa produce fracturaciones que son la causa de terremotos. Cuando el sismólogo Benioff unió los focos de todos los terremotos que se producen en una zona de subducción, comprobó que dibujaban un plano inclinado. Este plano, conocido como plano de Benioff, marca la inclinación con que subduce la litosfera oceánica. El calor que genera la fricción entre dos placas al subducir una de ellas provoca la fusión parcial de la placa que subduce, dando lugar a magmas que salen a la superficie, originando arcos de islas volcánicas.

b) Colisión de litosfera oceánica y continental

Cuando colisiona la litosfera oceánica de una placa con la continental de otra, la litosfera oceánica, por ser más densa, subduce bajo la continental, más ligera y gruesa. El límite entre ambas es también una zona de subducción que conlleva la formación de una fosa oceánica y existencia de terremotos de foco somero, así como el origen de magmas que pueden dar lugar a volcanes. La presión desarrollada por la colisión deforma el margen de la litosfera continental, que se engrosa formando una cordillera perioceánica o de borde continental.

c) Colisión de litosferas continentales

Cuando colisionan las partes continentales de dos placas litosféricas, ninguna de ellas subduce dada la flotabilidad de la litosfera continental sobre la astenosfera. Este tipo de límite entre las placas se denomina zona de colisión de continentes. Las fuerzas que se ejercen en este límite de placas desencadenan una orogenia en la que los bordes de ambas placas se pliegan y fracturan en la zona de contacto, dando lugar a una cordillera intracontinental.

Deslizándose Lateralmente (Límites Transformantes)

El límite entre dos placas litosféricas a lo largo del cual una se desliza respecto a la otra se conoce como falla de transformación. Este límite se localiza en la zona de fractura donde se produce el deslizamiento. El rozamiento es causa de terremotos de foco somero.

Origen del Movimiento de las Placas Litosféricas

El material caliente asciende bajo las dorsales; una parte se funde y extruye a través de ellas, el resto se mueve bajo la litosfera, arrastrando las placas. Al encontrarse este material más cerca de la superficie, va perdiendo calor y comienza a descender. Donde dos corrientes frías convergen, se produce una zona de subducción. El movimiento de los materiales en la astenosfera tiene lugar en forma de corrientes de convección.