7.E: Otros Mundos - Una Introducción al Sistema Solar (Ejercicios)

Para una mayor exploración

Artículos

Davidson, K. “La mayoría de edad de Carl Sagan”. Astronomía. (Noviembre de 1999): 40. Sobre el señalado popularizador de la ciencia y cómo desarrolló su interés por la astronomía.

Garget, J. “Micromundos misteriosos”. Astronomía. (Julio 2005): 32. Un recorrido rápido por varias lunas del sistema solar.

Hartmann, W. “La Gran Revisión del Sistema Solar”. Astronomía. (Agosto de 1998): 40. Cómo han cambiado nuestras opiniones en los últimos 25 años.

Kross, J. “¿Qué hay en un nombre?” Cielo y Telescopio. (Mayo de 1995): 28. Cómo se nombran los mundos.

Rubin, A. “Secretos de los Meteoritos Primitivos”. Científico-americano. (Febrero 2013): 36. Lo que los meteoritos nos pueden enseñar sobre el entorno en el que se formó el sistema solar.

Soter, S. “¿Qué es un planeta?” Científico-americano. (enero de 2007): 34. La nueva definición que tiene la IAU de un planeta en nuestro sistema solar, y lo que le sucedió a Plutón como resultado.

Talcott, R. “Cómo llegó a ser el Sistema Solar”. Astronomía. (Noviembre 2012): 24. Sobre el periodo de formación del Sol y los planetas.

Wood, J. “Forjando los Planetas: El Origen de nuestro Sistema Solar”. Cielo y Telescopio. (enero de 1999): 36. Buena visión general.

Sitios web

Nomenclátor de Nomenclatura Planetaria: http://planetarynames.wr.usgs.gov/. Describe las reglas para nombrar cuerpos y entidades en el sistema solar.

Fotodiario Planetario: http://photojournal.jpl.nasa.gov/index.html. Este sitio de la NASA presenta miles de las mejores imágenes de exploración planetaria, con leyendas detalladas y excelente indexación. Puedes encontrar imágenes por mundo, nombre de función o misión, y descargarlas en varios formatos. Y las imágenes están libres de derechos de autor porque tus dólares de impuestos pagaron por ellas.

Los siguientes sitios presentan información introductoria e imágenes sobre cada uno de los mundos de nuestro sistema solar:

• Páginas de exploración del Sistema Solar NASA/JPL: http://solarsystem.nasa.gov/index.cfm.
• Centro Nacional de Datos de Ciencia Espacial Páginas de Ciencia Lunar y Planetaria: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/.
• Nueve [ahora 8] Planetas Tour Sistema Solar: www.nineplanets.org/.
• Sociedad Planetaria páginas del sistema solar: www.planetary.org/explore/spa... opics/compare/.
• Vistas del Sistema Solar por Calvin J. Hamilton: http://www.solarviews.com/eng/homepage.htm.

Videos

Enanas marrones y planetas flotantes libres: cuando eres demasiado pequeño para ser una estrella: https://www.youtube.com/watch?v=zXCDsb4n4KU. Una charla no técnica de Gibor Basri de la Universidad de California en Berkeley, en la que se discuten algunas de las controversias sobre el significado de la palabra “planeta” (1:32:52).

En la tierra del encantamiento: La historia épica de la misión Cassini a Saturno: https://www.youtube.com/watch?v=Vx135n8VFxY. Una conferencia pública de la Dra. Carolyn Porco que se centra principalmente en la exploración de Saturno y sus lunas, pero también presenta una explicación elocuente de por qué exploramos el sistema solar (1:37:52).

Orígenes del Sistema Solar: www.pbs.org/wgbh/nova/space/o... ar-system.html. Un video de PBS que se centra en la evidencia de meteoritos, narrado por Neil deGrasse Tyson (13:02).

A Escala: El Sistema Solar: https://www.youtube.com/watch?t=84&v=zR3Igc3Rhfg. Construcción de un modelo a escala del sistema solar en el desierto de Nevada (7:06).

Actividades de Grupo Colaborativo

1. Discutir y hacer una lista de las razones por las que los humanos podríamos querer explorar los otros mundos en el sistema solar. ¿Su grupo piensa que tales misiones de exploración valen la pena la inversión? ¿Por qué?
2. Tu instructor asignará a cada grupo un mundo. Tu tarea es pensar en cómo sería estar ahí. (Siéntase libre de mirar hacia adelante en el libro a los capítulos relevantes.) Discuta dónde en o alrededor de su mundo estableceríamos un punto de apoyo y qué necesitaríamos para sobrevivir allí.
3. En la función No hay lugar como el hogar en la Sección 7.2, discutimos brevemente cómo la actividad humana está transformando el entorno general de nuestro planeta. ¿Se te ocurren otras formas en las que esto está sucediendo?
4. Algunos científicos criticaron a Carl Sagan por “perder su tiempo de investigación” popularizando la astronomía. ¿Hasta qué punto cree que los científicos deberían dedicar su tiempo a interpretar su campo de investigación para el público? ¿Por qué o por qué no? ¿Hay formas en que científicos que no son tan elocuentes o carismáticos como Carl Sagan o Neil deGrasse Tyson puedan contribuir aún a la comprensión pública de la ciencia?
5. Su grupo ha sido nombrado miembro de un comité especial por la Unión Astronómica Internacional para sugerir nombres de características (como cráteres, trincheras, etc.) en un asteroide recientemente explorado. Dada la restricción de que cualquier persona tras la que se nombren los rasgos ya no debe estar viva, ¿qué nombres o tipos de nombres sugerirías? (Ten en cuenta que no estás restringido a nombres de personas, por cierto.)
6. Un miembro de su grupo ha sido secuestrado por un culto religioso poco conocido que adora a los planetas. Lo liberarán solo si tu grupo puede decir cuáles de los planetas son visibles actualmente en el cielo durante la tarde y la mañana. Se le prohíbe involucrar a su instructor. ¿Cómo y dónde más podrías encontrar la información que necesitas? (Sea lo más específico que pueda. Si su instructor dice que está bien, no dude en responder esta pregunta usando recursos en línea o de la biblioteca).
7. En la característica Carl Sagan: Defensor del Sistema Solar en la Sección 7.1, aprendiste que la ciencia ficción ayudó a despertar y mantener su interés por la astronomía. ¿Alguno de los miembros de tu grupo se interesó por la astronomía como resultado de una historia, película o programa de televisión de ciencia ficción? ¿Alguna de las historias o películas que usted o los miembros de su grupo vieron tuvieron lugar en los planetas de nuestro sistema solar? ¿Recuerdas alguna específica que te inspirara? Si a nadie del grupo le gusta la ciencia ficción, quizás puedas entrevistar a algunos amigos o compañeros de clase que lo son e informar al grupo.
8. Una lista de las misiones de naves espaciales del sistema solar de la NASA se puede encontrar en http://www.nasa.gov/content/solar-missions-list. Tu instructor asignará a cada grupo una misión. Busque cuando se lanzó y ejecutó la misión, y describa los objetivos de la misión, las características básicas de la nave espacial (tipo de instrumentos, propulsor, tamaño, etc.) y lo que se aprendió de la misión. Si el tiempo lo permite, cada grupo deberá presentar sus hallazgos al resto de la clase.
9. ¿Cuáles serían algunos de los costos o riesgos de desarrollar una colonia humana o base en otro cuerpo planetario? ¿Qué tecnologías necesitarían desarrollarse? ¿Qué necesitaría la gente para renunciar para vivir en un mundo diferente en nuestro sistema solar?

Preguntas de revisión

1. Venus gira hacia atrás y Urano y Plutón giran alrededor de un eje inclinado casi de lado. A partir de lo que aprendiste sobre el movimiento de cuerpos pequeños en el sistema solar y las superficies de los planetas, ¿cuál podría ser la causa de estas extrañas rotaciones?
2. ¿Cuál es la diferencia entre un cuerpo diferenciado y un cuerpo indiferenciado, y cómo podría influir eso en la capacidad de un cuerpo para retener el calor durante la edad del sistema solar?
3. ¿Qué necesita un planeta para retener una atmósfera? ¿Cómo afecta una atmósfera a la superficie de un planeta y a la capacidad de existir de la vida?
4. ¿Qué tipo de planetas tienen más lunas? ¿De dónde probablemente se originaron estas lunas?
5. ¿Cuál es la diferencia entre un meteorito y un meteorito?
6. Explique nuestras ideas sobre por qué los planetas terrestres son rocosos y tienen menos gas que los planetas gigantes.
7. ¿Todos los sistemas planetarios tienen el mismo aspecto que el nuestro?
8. ¿Qué es la planetología comparada y por qué es útil para los astrónomos?
9. ¿Qué cambió en nuestra comprensión de la Luna y el sistema Luna-Tierra como resultado de que los humanos aterrizaran en la superficie de la Luna?
10. Si la Tierra fuera golpeada por un objeto extraterrestre, ¿de dónde en el sistema solar podría provenir y cómo conoceríamos su región de origen?
11. Enumere algunas razones por las que el estudio de los planetas ha progresado más en las últimas décadas que cualquier otra rama de la astronomía.
12. Imagina que eres un agente de viajes en el próximo siglo. Un excéntrico multimillonario te pide que organices una gira tipo “Libro Guinness de los Récords del Sistema Solar”. Dónde le indicarías que encuentre lo siguiente (use este capítulo y el Apéndice F y el Apéndice G):
    1. el planeta menos denso
    2. el planeta más denso
    3. la luna más grande del sistema solar
    4. excluyendo los planetas jovianos, el planeta donde pesarías más en su superficie (Pista: El peso es directamente proporcional a la gravedad superficial.)
    5. el planeta más pequeño
    6. el planeta que más tiempo tarda en rotar
    7. el planeta que tarda el menor tiempo en rotar
    8. el planeta con un diámetro más cercano a
    9. la luna con la atmósfera más gruesa
    10. la luna más densa
    11. la luna más masiva
13. ¿Qué características tienen en común los mundos de nuestro sistema solar que llevan a los astrónomos a creer que todos se formaron a partir de la misma “nube madre” (nebulosa solar)?
14. ¿En qué se diferencian los planetas terrestres y gigantes? Enumere todas las formas que se le ocurran.
15. ¿Por qué hay tantos cráteres en la Luna y tan pocos en la Tierra?
16. ¿En qué se diferencian los asteroides y los cometas?
17. ¿Cómo y por qué es diferente la Luna de la Tierra de las lunas más grandes de los planetas gigantes?
18. ¿Dónde buscarías algunos planetesimales “originales” sobrantes de la formación de nuestro sistema solar?
19. Describir cómo utilizamos elementos radiactivos y sus productos de desintegración para encontrar la edad de una muestra de roca. ¿Es ésta necesariamente la era del mundo entero de la que procede la muestra? Explique.
20. ¿Cómo era la nebulosa solar? ¿Por qué se formó el Sol en su centro?

Preguntas de Pensamiento

1. ¿Qué podemos aprender sobre la formación de nuestro sistema solar estudiando otras estrellas? Explique.
2. Anteriormente en este capítulo, modelamos el sistema solar con la Tierra a una distancia de aproximadamente una cuadra de la ciudad del Sol. Si tuvieras que hacer un modelo de las distancias en el sistema solar para que coincida con tu altura, con el Sol en la parte superior de tu cabeza y Plutón a tus pies, ¿qué planeta estaría cerca de tu cintura? ¿Qué tan abajo llegaría la zona de los planetas terrestres?
3. Las estaciones son el resultado de que la inclinación axial de un planeta se inclina con respecto a la normal del plano orbital del planeta. Por ejemplo, la Tierra tiene una inclinación del eje de 23.4° (Apéndice F). Usando información sobre solo la inclinación, ¿qué planetas podrías esperar que tengan ciclos estacionales similares a la Tierra, aunque diferentes en duración porque los períodos orbitales alrededor del Sol son diferentes?
4. Nuevamente usando el Apéndice F, ¿qué planeta (s) podría esperar que no tengan actividad estacional significativa? ¿Por qué?
5. Otra vez usando el Apéndice F, ¿qué planetas esperarías que tengan estaciones extremas? ¿Por qué?
6. Usando algunos de los recursos astronómicos en la biblioteca de tu universidad o en Internet, encuentra cinco nombres de características en cada uno de los otros tres mundos que llevan el nombre de personas reales. En una oración o dos, describa a cada una de estas personas y qué contribuciones hicieron al progreso de la ciencia o el pensamiento humano.
7. Explique por qué el planeta Venus está diferenciado, pero el asteroide Fraknoi, un miembro muy aburrido y pequeño del cinturón de asteroides, no lo es.
8. ¿Esperarías tantos cráteres de impacto por unidad de área en la superficie de Venus como en la superficie de Marte? ¿Por qué o por qué no?
9. Entrevistar a una muestra de 20 personas que no están tomando una clase de astronomía y pregúntales si pueden nombrar a un astrónomo vivo. ¿Qué porcentaje de los entrevistados pudieron nombrar uno? Por lo general, los dos astrónomos vivos que el público conoce en estos días son Stephen Hawking y Neil deGrasse Tyson. ¿Por qué son más conocidos que la mayoría de los astrónomos? ¿En qué habría diferenciado tu resultado si hubieras pedido a las mismas personas que nombraran a una estrella de cine o a un jugador de basquetbol profesional?
10. Utilizando el Apéndice G, complete la siguiente tabla que describe las características de las lunas galileanas de Júpiter, partiendo de Júpiter y moviéndose hacia afuera en la distancia.

Tabla A

Luna	Eje Semimajor (km ^3)	Diámetro	Densidad (g/cm ^3)
Io
Europa
Ganímedes
Calisto

Este sistema a menudo ha sido descrito como un mini sistema solar. ¿Por qué podría ser así? Si Júpiter representara al Sol y las lunas de Galilea representaran planetas, ¿qué lunas podrían considerarse de naturaleza más terrestre y cuáles más como gigantes de gas/hielo? ¿Por qué? (Pista: Usa los valores de tu tabla para ayudar a explicar tu categorización.)

Callejando por ti mismo

1. Calcular la densidad de Júpiter. Muestre su trabajo. ¿Es más o menos densa que la Tierra? ¿Por qué?
2. Calcular la densidad de Saturno. Muestre su trabajo. ¿Cómo se compara con la densidad del agua? Explique cómo puede ser esto.
3. ¿Cuál es la densidad de la luna de Júpiter Europa (ver Apéndice G para datos sobre lunas)? Muestre su trabajo.
4. Observa el Apéndice F y el Apéndice G e indica la luna con un diámetro que es la fracción más grande del diámetro del planeta o planeta enano que orbita.
5. Barnard's Star, la segunda estrella más cercana a nosotros, está a unos 56 billones (5.6 × 10 ¹²) km de distancia. Calcular hasta dónde estaría utilizando el modelo a escala del sistema solar dado en Panorama general de nuestro sistema planetario.
6. Un núcleo radiactivo tiene una vida media de 5 × 10 ⁸ años. Suponiendo que una muestra de roca (digamos, en un asteroide) se solidificó justo después de que se formó el sistema solar, aproximadamente ¿qué fracción del elemento radiactivo debería quedar en la roca hoy en día?