Describe las características y dinámica del Sistema Solar.
La caída de los cuerpos es un caso particular de la segunda ley de Newton. La fuerza de atracción con que la Tierra atrae los cuerpos hacia sí debido a su masa es la gravedad. Esto lo descubrió Galileo Galilei.
Aristóteles afirmaba que los cuerpos más pesados caían con mayor velocidad que los ligeros, y que se debía aplicar una fuerza continua para mantener al objeto en movimiento.
#UnDíaComoHoy pero de 1564 nació Galileo Galilei, filósofo, astrónomo y matemático italiano cuyos descubrimientos con el telescopio revolucionaron la astronomía y acortaron el camino para aceptar el sistema heliocéntrico de Copérnico. @DGDCUNAMpic.twitter.com/2lsJgsFKYk
Galileo se cuestionó si las deducciones de Aristóteles eran correctas, por lo que se dio a la tarea de medir la rapidez con la que caen los objetos: dejó caer bolas de distinta masa en unos planos y observó que ganaban velocidad de manera constante cada unidad de tiempo. Después de múltiples experimentos concluyó que todos los objetos caen a la Tierra con la misma aceleración, independientemente de su masa.
La aceleración gravitacional ocurre debido a que cada objeto atrae a otro con una fuerza que es proporcional a su masa. La Tierra, al ser un objeto con mucha masa, ejerce una fuerza sobre cada objeto en su superficie, por eso todo objeto cae; es decir, existe una interacción constante de atracción entre la Tierra y todo lo que hay sobre ella es una interacción gravitacional.
Newton generalizó el resultado de la interacción gravitacional mediante la ley de la gravitación universal, la cual indica que todos los cuerpos se atraen entre sí, la fuerza de atracción entre dos objetos es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
En esta expresión, M y m son las masas de los dos cuerpos y r la distancia entre ellos. G es la constante de gravitación universal.
En el caso de la Tierra la aceleración, es decir, el valor de g para la caída libre es constante y su valor es 9.81 m/s2.
La fuerza que impide que las sillas salgan disparadas es análoga a la que mantiene a los astros en sus órbitas.La fuerza que impide que las sillas salgan disparadas es análoga a la que mantiene a los astros en sus órbitas.
Nicolás Copérnico fue un astrónomo polaco; vivió en una época en la que se consideraba que la Tierra era el centro del universo y que alrededor de ella se movían los demás cuerpos celestes, incluido el Sol, a este modelo se le conoce como geocéntrico. Aristóteles había supuesto que la Tierra era el centro del universo, quizá porque así parece al estar de pie en su superficie.
Se considera a Nicolás Copérnico como el fundador de la astronomía moderna.
Copérnico pasó muchos años perfeccionado una teoría en la que el Sol estaba en el centro y los planetas giraban alrededor de él. Esto representaba un desafío para la Iglesia, pues ¿no era el ser humano la creación de Dios, quien ocupaba el centro del universo? Su libro, que incluía la teoría heliocéntrica completa, De revolutionibus orbium coelestium (Sobre las revoluciones de las órbitas celestes) se publicó hasta que él murió.
Ilustraciones con las que se representan los modelos geocéntrico (izquierda) y heliocéntrico (derecha)
Galileo apoyó la propuesta de Copérnico porque pudo ver, con el recién inventado telescopio, que la superficie de la Luna tenía cráteres y montañas, que Venus presentaba fases y que Júpiter tenía lunas que giraban en torno a él, lo cual implicaba que la Tierra no tenía un lugar privilegiado en el Sistema Solar. La Santa Inquisición se pronunció ante lo expuesto por Galileo y lo obligó a retractarse de sus ideas por considerarlas opuestas a las Sagradas Escrituras y lo condenó a recluirse en arresto domiciliario. A pesar de todo, la revolución del heliocentrismo ya había empezado.
Galileo tuvo que retractarse en un juicio de la Santa Inquisición por defender el modelo geocéntrico. Existe el mito de que después de hacerlo dijo: “… y sin embargo, se mueve”.
Tycho Brahe (1546-1601) fue un astrónomo danés muy renombrado debido a que era muy preciso al hacer sus mediciones. Él se percató de que resultaba casi imposible ajustar los movimientos de los astros a las esferas fijas propuestas por Aristóteles; diseñó sus propios instrumentos para calcular las posiciones de los astros con la mayor precisión posible, incluso antes de la invención del telescopio.
Por otra parte, Johannes Kepler (1571-1630) se percató de que las órbitas no circulares no encajaban con las mediciones tomadas por Tycho, y dedujo que debían ser elipses; estas tienen como característica dos centros llamados focos.
En el modelo de Kepler, el Sol se encuentra en uno de los focos y los planetas describen órbitas elípticas a su alrededor. Si la elipse es muy alargada, es decir, que sus focos están muy separados, como en el caso de las órbitas de los asteroides, se dice que es excéntrica. En el caso de los planetas, los focos están muy cercanos, por eso las órbitas no son excéntricas, sino parecidas a un círculo.
En su obra, Astronomia nova, Kepler escribió dos leyes que en la actualidad forman parte de las llamadas leyes de Kepler. De forma simplificada dicen lo siguiente.
En una elipse, la suma de las distancias de los focos a cualquier punto sobre la elipse es constante.
El Sistema Solar está conformado por el Sol, ocho planetas ―la mayoría de los cuales tiene satélites―, asteroides, cometas, gas y polvo.
Plutón era considerado el noveno planeta, pero debido a que su tamaño es menor que el de la Luna, ahora se le considera un planeta enano.
El Sol es una estrella muy activa de tamaño medio que tiene bajo su dominio gravitacional a cuatro planetas llamados interioresque son Mercurio, Venus, Tierra y Marte; son planetas compactos formados por roca, hierro y otros elementos. Los cuatro planetas llamados exterioresson Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, los cuales son de mayor tamaño y también se les llama gaseosos porque están compuestos básicamente de hidrógeno y helio, aunque algunos podrían tener un centro líquido más compacto.
Mercurio es un planeta muy denso, compuesto básicamente de hierro, pues con las altas temperaturas que predominan por su cercanía al Sol, los elementos más ligeros deben haberse evaporado.Venus posee una atmósfera densa de dióxido de carbono, por lo cual su temperatura es muy alta, cercana a 500 °C, debido al efecto invernadero.La Tierra es el tercer planeta del Sistema Solar y es el único con agua líquida y las condiciones ideales para la vida o, por lo menos, para el tipo de vida que conocemos.Es muy posible que Marte haya tenido agua en su superficie en algún momento del pasado. El planeta está seco y se cree que debajo de los polos hay capas de hielo de dióxido de carbono; si existe agua, debe estar congelada bajo estas capas.Júpiter es el planeta más grande, tiene una masa de casi 320 veces la de la Tierra, está formado por gases y no tiene una superficie interior, exhibe una estructura de nubes en forma de bandas en la que se producen intensos vientos en zonas alternantes y se le han descubierto 69 satélites.Saturno posee unos vistosos anillos que se cree están formados de hielo y polvo; su atmósfera está compuesta principalmente de hidrógeno y podría flotar en el agua; tiene una rotación muy rápida, tanto, que desde la Tierra se ve achatado en los polos debido a la rapidez con que rota; tiene 31 satélites naturales conocidos.Urano es el séptimo planeta del Sistema Solar, su atmósfera está formada principalmente por hidrógeno y metano, por eso se ve de color azulado; tiene 27 satélites descubiertos y posee unos anillos muy pequeñosNeptuno es el único planeta que fue hallado gracias a cálculos matemáticos pues, cuando se le descubrió, se observó que ni su órbita ni la de Júpiter ni la de Saturno se comportaban de acuerdo con lo predicho por Kepler y Newton. Entonces se concluyó que más allá debía existir otro planeta que estaría afectando dichas órbitas. El interior de este planeta está formado por hielo y roca.
Todos los planetas tienen dos tipos de movimiento: de traslación y de rotación. El movimiento de traslación es el que efectúan alrededor del Sol y determina su duración del año; el movimiento de rotación es el que el planeta hace al girar sobre su propio eje y determina la duración de un día. Por ejemplo, en el caso de la Tierra, el movimiento de traslación dura 365 días y el de rotación 24 horas; en el caso de Júpiter, un día está compuesto de diez horas terrestres, dado que gira más rápido, pero en su movimiento de traslación tarda casi doce años terrestres; en cambio, Venus tiene el día más largo: 243 días terrestres debido a la lentitud de su giro.
La luz tiene una velocidad de 300 000 km/s y, según Albert Einstein, es independiente del sistema de referencia desde el cual se mida; es decir, no importa si estoy parado deteniendo una lámpara o si voy en una nave moviéndome a 100 000 km/s, lo que observaré es que el haz de luz se mueve a una velocidad siempre igual de 300 000 km/s, pues es una constante de la naturaleza independiente de quién lo mida o desde dónde. Esto trae como consecuencia que el tiempo no transcurre igual para observadores distintos, y aunque esto parece absurdo, porque consideramos que los relojes funcionan igual, ya las deducciones de Newton y Galileo nos han enseñado que el desarrollo de la ciencia no está basado en el sentido común.
Si un astronauta viajara en una nave a velocidades cercanas a la de la luz no percibiría nada extraño en el funcionamiento de su reloj, pero al estar de regreso se percataría de que el tiempo para él ha sido menor que para los que se hayan quedado en la Tierra. Además de la contracción del tiempo, la teoría de la relatividad llevó a Einstein a afirmar que hay una equivalencia entre la masa y la energía.
La energía puede transformarse en masa, como la masa en energía, un resultado que no se encuentra en la mecánica newtoniana.
Los cuerpos masivos provocan una deformación en el espacio-tiempo que los rodea, la cual afecta el movimiento de cualquier cuerpo que entra en esa región; así, el Sol no atrae propiamente a la Tierra o a los demás planetas, la deformación que el Sol crea en el espacio-tiempo hace que los planetas se muevan a su alrededor; es decir, la gravedad es producto de la geometría.
Las órbitas elípticas de los planetas también pueden explicarse con la teoría de la relatividad, ya que son las permitidas por la deformación del espacio-tiempo que causa la masa del Sol.
Lo anterior dio lugar a una explicación de la estructura de los agujeros negros, determinar la masa de galaxias distantes y hasta desarrollar los sistemas de posicionamiento global que se han convertido en instrumentos esenciales en la ciencia relacionada con el espacio exterior.
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Revisa este simulador para saber cuánto pesarías en otros planetas.
De acuerdo con la ley de gravitación universal, dos objetos cualesquiera se atraen por el solo hecho de tener masa. Entre más masa tengan o entre más cerca estén, mayor será su fuerza de atracción.
En los casos de otros cuerpos celestes, el valor de g depende de la masa del astro del que se trate.
De acuerdo con la ley de la gravitación, el Sol atrae a cada uno de los planetas y la Tierra atrae a la Luna; pero esta no cae hacia la Tierra debido a que la aceleración tiene la misma dirección que la fuerza, lo cual hace que la Luna describa órbitas alrededor de la Tierra, así como la Tierra lo hace alrededor del Sol.
Primera ley de Kepler: los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, y el Sol se encuentra en uno de los focos de dichas órbitas.
Segunda ley de Kepler: el vector que une al planeta con el Sol recorre áreas iguales en tiempos iguales.
Isaac Newton vivió después de Kepler y Galileo, y le dio forma matemática a las leyes que describen el movimiento de los objetos en la Tierra, así como el movimiento de los astros. Las leyes del movimiento de Newton y la ley de la gravitación universal sirven para calcular, de manera precisa, cómo y por qué se mueven los cuerpos celestes.
Hasta ahora se han descubierto muchos planetas que orbitan estrellas como la nuestra, pero no se tiene evidencia de que puedan albergar vida.
La energía puede transformarse en masa, como la masa en energía. Un resultado que no se encuentra en la mecánica newtoniana.
El universo conocido
Identifica algunos aspectos sobre la evolución del universo.
La cantidad de estrellas que se ven a simple vista depende mucho del lugar en que te encuentres; por ejemplo, en las ciudades, el esmog y las luces de las calles y de las casas hacen que el cielo nocturno tenga un ligero brillo que oculta a las estrellas más débiles; sin embargo, en lugares apartados donde hay menos contaminación lumínica se pueden ver unas 9 000 estrellas.
Una parte de la Vía Láctea se puede ver a simple vista en lugares oscuros cuando el cielo está despejado.
Actualmente se conocen millones de galaxias gracias al uso de potentes telescopios y radiotelescopios situados en la superficie terrestre, y de otros, como el Hubble, que orbitan al planeta y que superan las limitaciones ópticas de la atmósfera terrestre. Buena parte del acelerado desarrollo contemporáneo de la astronomía se debe a la existencia de todos estos instrumentos de observación.
El telescopio Hubble fue lanzado en 1990 y la nitidez de sus fotos se debe a que no lo obstaculizan la contaminación lumínica y las distorsiones que introduce la atmósfera terrestre.
El siguiente video cuenta la historia de la importancia que ha tenido del telescopio Hubble para comprender el origen de nuestro planeta y la humanidad misma. Activa los subtítulos del video para entenderlo mejor.
Cuando los astrónomos observan el espectro de luz de las estrellas, el patrón de líneas negras que obtienen funciona como un código de barras que revela la composición química de cada una. Otra cosa también ocurre cuando se observan estos patrones, y es que muchas veces las líneas están desplazadas en su posición respecto a los colores del arcoíris; cuando las líneas están más pegadas al lado rojo de lo que se espera se dice que están corridas al rojo; cuando las líneas se pegan al otro lado, se afirma que están corridas al azul. A este fenómeno se le conoce como efecto Doppler.
Efecto Doppler. En la franja de arriba está corrida al rojo; en la franja de en medio está fija; en la franja de abajo, corrida al azul.
Lo importante es que cuando el patrón está corrido al azul significa que el astro se está acercando a nosotros, y cuando está corrido al rojo significa que se está alejando. Esto es muy importante porque es la única forma que tenemos de saber si una estrella se acerca a nosotros o se está alejando.
El mismo estudio que se hace para las estrellas se puede practicar con galaxias enteras, que son simples conjuntos de estrellas. Eso lo hizo Edwin Hubble en 1936 para algunas de las galaxias más cercanas a nosotros, y lo que observó fue muy intrigante.
#UnDíaComoHoy de 1923 el astrónomo Edwin Hubble descubrió la existencia de otras galaxias al demostrar que Andrómeda no está en el interior de la nuestra. pic.twitter.com/Oh6IUQO7rH
Excepto por unas pocas galaxias corridas al azul, prácticamente todas tenían sus espectros corridos al rojo; más aún, parecía que entre más lejanas se encontraban, estaban más corridas al rojo. Esto significaba que casi todas las galaxias se alejaban de nosotros y que, entre más lejos se encontraban, más rápido lo hacían.
Esto podía significar dos cosas: la primera es que nuestra galaxia tiene algo especial que hace que todas las demás se alejen de ella o, la segunda, que nuestra galaxia no es especial y que la observación de Hubble la hubiera podido hacer un científico de otra galaxia y, desde su punto de vista, concluir que las demás galaxias se alejaban de la suya. La segunda explicación resultaba más convincente e implicaba que en el universo todas las galaxias se alejan unas de otras, es decir, que el universo está en expansión.
El objeto Messier M31, también conocido como Andrómeda, es la galaxia más cercana a la nuestra.
Pero, si el universo se está expandiendo, significa que en el pasado solía ser más pequeño de lo que es ahora. Si esto es cierto, quiere decir que la materia que lo compone ahora se encontraba en un espacio más reducido y, por ende, antes era más densa y caliente. En este estado, toda la materia del universo formaría un plasma caliente parecido al de una estrella que dejaría una radiación remanente que se observaría igual en todas las direcciones del cielo.
En 1964, Arno Penzias y Robert Wilson intentaron medir las posibles fuentes de interferencia o ruidoque los objetos astronómicos podrían producir en las comunicaciones mundiales por medio de microondas, y descubrieron ese ruido de fondodel universo.
Cuando el universo tenía tan solo un segundo, los protones y neutrones se juntaron para formar los núcleos de los primeros átomos que crearon los distintos elementos químicos. Cuando los científicos estudian las reacciones nucleares en ese universo concluyen que, en su mayoría, debió estar compuesto por hidrógeno, 74%, mientras lo restante era helio con partes insignificantes de los otros elementos químicos. Lo anterior le da más sustento a la teoría de que el universo tuvo un inicio denso y caliente. A esta teoría se le conoce como teoría del Big Bang (en inglés), mientras que en español se denominó la Gran Explosión.
Modelo de la evolución del universo
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Da clic en el enlace para observar imágenes que se han tomado con el telescopio Hubble.
En este enlace hallarás datos acerca del telescopio milimétrico situado en el estado de Puebla y que ha contribuido a aprender acerca del del universo.
Gracias a la construcción de mejores telescopios fue posible ver gran cantidad de objetos que parecían nubes, como la Vía Láctea, pero mucho más pequeñas.
Si una estrella se acerca a nosotros no significa que la podamos ver a simple vista más grande o más brillante al paso de los días; como están tan lejanas, para notar estas diferencias sería necesario observarlas durante miles de años.
La radiación cósmica de fondo se produjo cuando el universo tenía apenas 300 000 años.
El trabajo de Penzlas y Wilson aportó evidencias para comprobar la teoría de Einstein acerca de la expansión del universo.
Producción de energía y consecuencias en el ambiente
Analiza las formas de producción de energía eléctrica, conoce su eficiencia y los efectos que causan al planeta.
El concepto energía se define como “la capacidad que se tiene para efectuar un trabajo”. Esto tiene suma importancia en la vida diaria, ya que se requiere trabajo para transportarse, cosechar alimentos, fabricar los artículos que se necesitan, etcétera.
El trabajo se define como “la fuerza multiplicada por la distancia”, así que, por ejemplo, el trabajo es necesario para que se mueva el transporte al que nos subimos; es más, nosotros mismos empleamos la energía que proviene de los alimentos para hacer las actividades diarias.
En la actualidad, más de 90% de la energía eléctrica se genera al utilizar otros tipos de energía que mueven una turbina, la cual acciona un generador que las transforma en energía eléctrica.
La iluminación eléctrica se ha convertido en parte de nuestro paisaje, a tal grado que es visible desde el espacio.
Sin embargo, la creación de energía también trae algunos grandes problemas, uno de ellos consiste en que los distintos mecanismos para mover las turbinas lo hacen con recursos no renovables como la nuclear y la que proviene de combustibles fósiles como el petróleo y el carbón, con los cuales se calienta una caldera para transformar agua en vapor que impulsa las turbinas; es decir, la producción de energía que usa fuentes no renovables consiste en calentar agua.
Casi 90% de la producción de energía eléctrica se lleva a cabo mediante una turbina como esta. Se inyecta vapor, el cual la hace girar con gran fuerza y velocidad, y el movimiento se transmite mediante un eje al generador que, en la fotografía, está en la esquina superior derecha, con una cubierta azul.
Según su origen, hay dos categorías principales de recursos para producir energía: los no renovables y los renovables. Los primeros se encuentran en una cantidad limitada y, una vez que se consuman no serán restituidos; por su parte, los renovables son las que se pueden regenerar una vez consumidos o que, por contener una cantidad de energía tan grande, se consideran inagotables para los parámetros humanos.
Cuando hablamos de energías no renovables nos referimos a dos clases: las que provienen de combustibles fósiles y de la energía nuclear. Con combustibles fósiles nos referimos principalmente al petróleo, gas natural y al carbón; las reservas en que se formaron estos elementos se hallan en regiones del subsuelo donde hace millones de años quedaron atrapadas plantas y microorganismos que fueron sujetos a procesos químicos y físicos, así como a altas presiones. Debido a que la formación de este tipo de materiales tarda cientos de miles de años, se considera que son recursos no renovables.
Algunos de los depósitos de petróleo se encuentran en los océanos. Para extraerlo, se construyen plataformas petroleras. Este es el caso de casi todo el petróleo que se extrae en México.
Al quemar los combustibles fósiles se produce la energía necesaria para calentar el agua que, en forma de vapor, mueve las aspas de una turbina, al igual que el fuego de la estufa que calienta el agua en tu casa. La combustión es un proceso químico de oxidación que requiere un material que se pueda quemar, ya sea gas natural, carbón o uno de los distintos derivados del petróleo, típicamente combustóleo o diésel.
Las plantas termoeléctricas convierten el calor en energía eléctrica y utilizan, casi en su totalidad, combustibles fósiles. El combustible se coloca en quemadores especiales para producir gran cantidad de energía calorífica que se aplica a una caldera, donde se calienta agua para producir el vapor que saldrá con gran presión para mover las turbinas. El movimiento de estas se dirige mediante un eje o flecha hacia un generador que transforma la energía mecánica (el giro de las turbinas) en energía eléctrica.
Una vez generada la electricidad es necesario regular su salida; para ello se utiliza un transformador que altera el voltaje para mantener la potencia, es entonces cuando la electricidad generada está lista para salir a la torre de distribución y ser utilizada en nuestros hogares. El vapor de agua se dirige a un dispositivo de refrigeración donde se enfría y se condensa para que sea posible utilizarla de nuevo.
Una vez producida la energía eléctrica se almacena y distribuye en subestaciones eléctricas.
En el caso de la energía nuclear es diferente la forma en que se calienta el agua para mover la turbina. Cuando se usan combustibles fósiles se emplea el mismo proceso que cuando se quema un cerillo: la combustión. En cambio, con la energía nuclear no se trata de quemar algo, sino de dividir la parte central de los átomos: el núcleo; a este proceso se le conoce como fisión nuclear. La energía liberada en la ruptura de un núcleo atómico es muy alta, porque hay una gran cantidad de energía acumulada en la unión de los protones y neutrones en el núcleo, así que cuando se divide se aprovecha para calentar el agua.
En términos generales, la diferencia entre una planta termoeléctrica y una nuclear consiste en la forma de calentar el agua: la primera lo hace mediante una caldera de combustible fósil, mientras la segunda lo logra al transmitir al agua el calor de la reacción de fisión.
Se llaman energías renovablesa todas las que provienen de recursos energéticos naturales que se regeneran de manera constante o que son inagotables para fines prácticos. Existen muchos tipos de fuentes de energías renovables, como la luz del Sol, el viento, la energía del agua o la del calor de la Tierra; asimismo existen muchos tipos de tecnologías para aprovecharlos.
Energía solar
Los paneles solares o conjuntos de celdas fotovoltaicas son una tecnología que convierte la energía solar directamente en electricidad por el efecto fotoeléctrico. Este fenómeno ocurre cuando la luz golpea los átomos de algunos materiales y separa sus electrones para generar una corriente eléctrica al moverse.
Otra forma de aprovechar la luz solar se conoce como energía termosolar de concentración, la cual consiste en poner espejos que reflejan la luz del Sol hacia cierta región; por ejemplo, a una torre donde hay un fluido, el cual puede ser agua (aunque muchas torres usan un líquido que contiene un fluoruro y sales fundidas) que se calienta para mover una turbina; el calor concentrado en el fluido puede elevar la temperatura entre 500 °C y 1 000 °C (la temperatura de la lava de un volcán oscila entre 700 °C y 1 200 °C), así que estos espejos podrían usar la luz del Sol para fundir piedras.
La energía termosolar es una alternativa para los costosos paneles solares.
Energía eólica
La energía del movimiento del viento se conoce como energía eólica. Desde tiempos antiguos se ha aprovechado para mover barcos de vela y las aspas de molinos de viento que se usaban para triturar granos; actualmente, la forma más común de aprovecharla es mover las aspas de turbinas conectadas a un generador de energía eléctrica. Las turbinas eólicas pueden ser peligrosas para los murciélagos o aves; pese a esto, son muy eficientes si se colocan en lugares propicios, ya que se trata de energía muy limpia que no necesita quemar combustible.
Aunque no están exentas de consecuencias para el entorno, las turbinas eólicas producen energía limpia y relativamente barata.
Energía geotérmica
Las aguas termales son lugares de gran atractivo para el turismo. Actualmente también han sido aprovechadas para generar energía eléctrica y se le conoce como energía geotérmica.
Al construir plantas geotérmicas se perfora la superficie terrestre para alcanzar depósitos de agua subterráneos que, debido a las altas temperaturas del interior de la Tierra, producen vapor, el cual sube por conductos para empujar las aspas de turbinas y generar energía eléctrica. El gas que sale por las chimeneas de las plantas geotérmicas no es contaminante, pues se trata de vapor de agua; sin embargo, en ocasiones, para mantener el flujo de vapor se inyecta agua ajena al depósito, lo que puede tener efectos negativos en las comunidades cercanas a las plantas si el agua es escasa.
La electricidad producida a partir de la energía geotérmica prácticamente no produce desechos.
Energía a partir de biomasa
La biomasa fue una de las primeras fuentes de energía que aprovecharon los humanos; lo hicieron al quemar leña y carbón para cocinar sus alimentos y mantenerse calientes.
Las centrales de biomasa queman materia orgánica para obtener la energía necesaria para calentar el agua que moverá una turbina. Las plantas, árboles, ramas, hojas, estiércol, cultivos de caña de azúcar, soya y maíz, entre otros, son ejemplos de materiales utilizados como biomasa.
La biomasa tiene la ventaja de ser una fuente de energía renovable, además puede ser almacenada y utilizada cuando se necesite; sin embargo, si una comunidad no vuelve a plantar las materias primas empleadas para la creación de biomasa, este tipo de energía sería considerada no renovable. Otra desventaja es que el aprovechamiento de la biomasa se hace mediante su combustión, la cual produce gases nocivos para el ambiente de la misma forma que los combustibles fósiles, esto incluye el CO2, el gas que produce el efecto invernadero.
Otro uso común de la biomasa es para generar combustibles como etanol, biodiésel y gas; por lo general, los dos primeros se mezclan con gasolina y diésel, respectivamente, los cuales se utilizan como combustible de diferentes medios de transporte.
Un tipo de biomasa, como el estiércol y otros desechos orgánicos, se descompone en un biodigestor para producir gas combustible.
Energía hidroeléctrica
En el caso de las centrales hidroeléctricas, el aprovechamiento de la energía hidráulica ocurre con el uso de una presa que básicamente interpone una pared en el flujo de un río, lo que genera así un lago o reservorio en el que se almacena el agua con su energía potencial. Esta pared es especial, ya que en su interior tiene ductos por los cuales deja pasar el agua para mover unas turbinas que generan electricidad.
La energía hidroeléctrica es el mayor recurso renovable que genera electricidad y tiene la mayor capacidad de producción, más que cualquier energía renovable o no renovable. La posibilidad de almacenar la energía del agua hace posible que se use cuando sea más conveniente, así que no tiene el problema de la energía solar y del viento que solo se pueden aprovechar cuando las condiciones atmosféricas son propicias.
En nuestro país existen numerosas plantas hidroeléctricas que abastecen de energía a vastas regiones.
Sin duda, las ventajas de las energías renovables comparadas con las no renovables son mucho mayores; sin embargo, actualmente el costo para continuar explotando las energías no renovables sigue siendo menor; aunque en ciertos casos las energías renovables pueden ser más convenientes económicamente, como cuando un recurso renovable particular se encuentra disponible en el lugar requerido.
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Revisa este video para aprender los conceptos básicos de la energía eléctrica.
Aunque podemos proporcionar energía a las máquinas por medio de combustibles como la gasolina o el diésel, o incluso carbón, como se hacía en las primeras locomotoras, una de las formas más convenientes para hacerlo es mediante la energía eléctrica.
Es relativamente barato extraer combustibles fósiles; sin embargo, la obtención de energía por medio de estos y sus derivados daña el ambiente, ya que al quemarse el petróleo y el carbón se liberan gases tóxicos.
Puede parecer que la energía nuclear es un tipo de energía renovable, ya que solo requiere átomos, no obstante, se prefieren átomos cuyo núcleo sea muy grande, por eso el elemento más pesado encontrado en la naturaleza, que es el uranio, es la mejor opción; pero debido a su escasez no se considera renovable.
Las energías renovables son buenas opciones para contrarrestar los problemas que generan las energías no renovables; por eso, la mayoría de las investigaciones científicas y tecnológicas actuales se enfocan en las energías renovables y no en los combustibles fósiles.
Una ventaja de la energía geotérmica respecto a las turbinas de viento es que este tipo de energía no es intermitente; es decir, está presente todo el tiempo. Una planta funciona a plena potencia 73% del tiempo, mucho más que las turbinas de viento.
El término biomasa hace referencia a la materia animal o vegetal, viva o muerta, y a los desechos tanto de estos organismos como los que la sociedad genera a partir de ellos.
En su construcción, las plantas hidroeléctricas inundan grandes áreas de terreno donde se encuentran todo tipo de ecosistemas, así como asentamientos humanos y tierras de cultivo.
No debemos dejemos engañar por los grandes beneficios de las energías renovables, pues todas las formas de producción de energía tienen límites, por eso la mejor opción que tenemos no es utilizar solo un tipo de energía, sino diversificarse.