Composición del Universo y el Sistema Solar en 2.º de secundaria

Para el docente: cómo explicarlo

Un Universo en expansión

En 1929, Edwin Hubble mostró que las galaxias lejanas se alejan de nosotros, y más rápido cuanto más lejos están: el Universo se expande. Si se «rebobina» esa expansión, todo estuvo alguna vez mucho más junto y caliente. Esa idea, la teoría del Big Bang, no describe una explosión en un punto del espacio, sino la expansión del espacio mismo, que según las mediciones actuales comenzó hace unos 13 800 millones de años.

Una prueba clave llegó en 1964, cuando se detectó (se publicó en 1965) una radiación de microondas que llega de todas direcciones: el «eco» del Universo joven. Hoy se sabe también que los elementos más abundantes son el hidrógeno y el helio, y que los más pesados, como el carbono, el oxígeno o el hierro de nuestro cuerpo, se formaron dentro de las estrellas.

Uno de los avances más sorprendentes es que la materia que conocemos (la de las estrellas, los planetas y las personas) es solo alrededor del 5 % del contenido del Universo. El resto es materia oscura (cerca del 27 %), que se detecta por su gravedad, y energía oscura (cerca del 68 %), que acelera la expansión; de ninguna de las dos se sabe todavía qué es. Otro avance: desde 1995, cuando se encontró el primero alrededor de una estrella parecida al Sol, se han descubierto miles de exoplanetas, planetas que giran alrededor de otras estrellas.

Mirar el cielo con todas las ondas

Las estrellas y las galaxias emiten ondas electromagnéticas de todo el espectro, y cada tipo cuenta algo distinto. Los telescopios ópticos captan la luz visible; los radiotelescopios, las ondas de radio del gas frío; los telescopios infrarrojos, como el James Webb (lanzado en diciembre de 2021), ven a través del polvo y muy lejos en el pasado; los de rayos X y gamma, que tienen que ir en satélites porque la atmósfera bloquea esa radiación, estudian los fenómenos más violentos.

La luz no solo forma imágenes: al separarla en colores con un espectroscopio aparecen las líneas de cada elemento, como una huella digital, y así se sabe de qué están hechas las estrellas sin ir a ellas. Las computadoras procesan esas señales; muchas imágenes que se publican están en «falso color», porque traducen a colores visibles ondas que el ojo no ve.

En México, el Gran Telescopio Milimétrico, en la cima del volcán Sierra Negra (Puebla), capta ondas milimétricas, entre las de radio y el infrarrojo; muy cerca, el observatorio HAWC detecta los rastros de los rayos gamma, y los telescopios de San Pedro Mártir y de Tonantzintla observan sobre todo en luz visible.

El Sistema Solar y la gravitación

El Sol concentra más del 99 % de la masa del Sistema Solar. A su alrededor giran ocho planetas: cuatro rocosos (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) y cuatro gigantes de gas o de hielo (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), además de planetas enanos como Plutón (clasificado así desde 2006), asteroides y cometas.

Newton explicó con una sola ley por qué cae una manzana y por qué la Luna gira alrededor de la Tierra: todos los cuerpos con masa se atraen con una fuerza que aumenta con sus masas y disminuye cuando se alejan, la gravitación universal. La gravedad del Sol curva continuamente la trayectoria de cada planeta, que sin ella seguiría en línea recta (primera ley de Newton). Los planetas lejanos sienten menos la atracción, van más despacio y tardan más en dar la vuelta: Neptuno tarda unos 165 años terrestres.

La Tierra y la Luna

La Tierra rota sobre su eje una vez al día y se traslada alrededor del Sol en un año, de unos 365.25 días. Su eje está inclinado unos 23.4°, y por eso los rayos del Sol llegan más directos a cada hemisferio en distintas épocas: así se producen las estaciones, no por la distancia al Sol. De hecho, la Tierra está más cerca del Sol a principios de enero.

La Luna está a unos 384 000 km y su luz tarda poco más de un segundo en llegarnos; la del Sol, unos ocho minutos. Gira sobre sí misma en el mismo tiempo que tarda en dar una vuelta a la Tierra, por eso siempre vemos la misma cara. Sus fases dependen de qué parte de su mitad iluminada se ve desde aquí, en un ciclo de unos 29.5 días; las mareas se deben a la atracción de la Luna (y, en menor medida, del Sol) sobre los océanos. En la Luna la gravedad es unas seis veces menor que en la Tierra: la masa de un objeto no cambia, pero su peso sí.

Cómo llevarlo al salón

Haz un Sistema Solar a escala en el patio para que el grupo sienta las distancias, pide un diario de la Luna durante un mes y construye un espectroscopio con un CD para mirar la luz de un foco. Recuerda que el Sol nunca se mira directamente, ni con binoculares ni con lentes oscuros: en un eclipse solo sirven los filtros certificados o la proyección con un agujerito, como se hizo en el norte del país en el eclipse total del 8 de abril de 2024.