El Mètode Científic i l'Univers: Origen, Evolució i Composició

El Mètode Científic

El mètode científic és un procés que s'ha de seguir per elaborar una hipòtesi. Aquest procés inclou els següents passos:

• Observació de fenòmens naturals: Quan observem fenòmens naturals, hem d'utilitzar eines per mesurar-los amb precisió.
• Formulació d'hipòtesis: Donem una resposta intuïtiva a les preguntes sobre els fenòmens naturals observats.
• Experimentació: Fem experiments per poder demostrar o rebutjar la hipòtesi plantejada.
• Proposició de teories: Realitzem una teoria a partir dels resultats de les investigacions d'una hipòtesi.
• Validació de la teoria: En cas de no arribar a una conclusió mitjançant l'experimentació, es parla d'una teoria i es busca la manera de validar-la.

L'Univers: Conceptes Clau

A continuació, es defineixen alguns conceptes clau per entendre l'univers:

• Nebulosa: Conjunt de pols i gas còsmic.
• Galàxies: Conjunt d'estels i sistemes solars.
• Sistema solar: Conjunt de planetes que giren en òrbita al voltant d'un estel.
• Estel: Cos que emet radiació lluminosa.
• Satèl·lit: Cos que gira al voltant d'un planeta.
• Meteorit: Cos rocós que cau a la Terra procedent de l'espai exterior.

Idees sobre l'Univers al llarg de la Història

Aristòtil

Creia que la Terra era immòbil i que els estels giraven al seu voltant.

Ptolemeu

Creia en la idea geocèntrica (el Sol gira al voltant de la Terra).

Copèrnic

Creia en la idea heliocèntrica (el Sol al centre de l'univers i els planetes girant al seu voltant).

Galileu

Va construir el primer telescopi i va assegurar la teoria heliocèntrica.

Newton

Va dir que dos cossos a l'univers s'atrauen i va formular la llei de la gravitació universal.

Shapley

Va dir que hi havia molts sistemes solars i defensava la teoria excèntrica.

La Teoria del Big Bang

Aquesta teoria es basa en el fet que les galàxies s'estan allunyant de nosaltres. En un temps passat, les galàxies estaven juntes formant una esfera densa que va explosionar, i la matèria es va expandir per l'espai. Mitjançant l'efecte Doppler podem saber que les galàxies s'allunyen. L'efecte Doppler diu que quan un objecte emet ones, aquestes es distorsionen. Si l'emissor s'acosta, l'ona es comprimeix, i si s'allunya, l'ona s'estira. Quan s'observa la llum de les galàxies, les ones són vermelles, la qual cosa indica que l'ona és més llarga i, per tant, que les galàxies s'allunyen.

Evolució Estel·lar

L'evolució estel·lar comença a partir d'una nebulosa (que conté diferents elements, entre ells l'hidrogen). La nebulosa es contrau per efecte d'atracció gravitatòria i es forma un estel. Es distribueixen els elements de la nebulosa, l'hidrogen es fusiona i es transforma en heli. Quan l'hidrogen acaba de fusionar-se i s'ha convertit en heli, es forma una gegant vermella. L'heli es fusiona i es converteix en oxigen i carboni. Quan no es pot fusionar més per falta de temperatura, el seu nucli es comprimeix i forma una nana blanca, que, acabada de formar, posseeix altes temperatures i emet calor, però no llum. Pel seu propi pes, la nana blanca es comprimeix i, en no haver-hi elements per fusionar, es refreda i dona lloc a una nana negra, que no emet cap tipus de radiació.

Brillantor d'un Estel

La brillantor d'un estel depèn de la distància de l'estel a la Terra (com més lluny, menys brillantor). També depèn de la potència energètica que tingui l'estel (com més potència energètica, més temperatura superficial). Quan aquests estels tenen molta energia, la seva coloració és blava; quan la seva energia és mitjana, tenen una coloració groga; i quan és baixa, tenen una coloració vermella. S'han descobert estels que no sempre tenen la mateixa brillantor, s'anomenen púlsars.

Mesurar la Distància d'un Estel Llunyà

Podem calcular la distància d'un estel llunyà a la Terra a l'estiu. Quan la Terra està en la primera posició, mesurem la distància. Després de 6 mesos, tornem a mesurar i, amb operacions trigonomètriques, es busca la meitat de l'angle i trobem la distància més aproximada. En esperar 6 mesos, fem mitja volta a la nostra òrbita per estar el màxim possible de separats d'una mesura a l'altra.

Composició dels Estels

Newton va descobrir que la llum del Sol que incideix en un prisma de cristall es descompon en franges de colors, això ho va anomenar espectre de la llum. Si fem passar llum blanca a través de recipients amb hidrogen i heli, aquests recipients absorbeixen part dels colors que componen la llum blanca i s'obtenen els espectres d'absorció. Si comparem l'espectre del Sol amb els d'hidrogen i heli, arribem a la conclusió que les capes més exteriors del Sol estan formades per hidrogen i heli. Aquest procediment permet saber de quins elements està format un estel.