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Organizador gráfico: cinturón de Kuiper y nube de Oort

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Respuesta rápida

Cinturón de Kuiper: disco de hielos entre 30 y 50 UA, origen de cometas de periodo corto. Nube de Oort: envoltura esférica a 2 000–100 000 UA, origen de cometas de periodo largo.

📚 exercise fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 2 min lectura

Solución — Página 223

Fisica 2° · 2024

Ejercicio 7

Enunciado: Desarrolla un esquema, resumen u organizador gráfico para describir al cinturón de Kuiper y la nube de Oort.

A continuación se propone un organizador gráfico completo (mapa conceptual) y un cuadro comparativo que cumplen con lo solicitado.

Organizador gráfico (mapa conceptual)

mindmap
  root((Sistema Solar exterior))
    Cinturón de Kuiper
      Ubicación
        Más allá de Neptuno
        Entre $30\;\text{UA}$ y $50\;\text{UA}$ del Sol
        Dentro de la eclíptica, en forma de disco
      Composición
        Hielos: agua, metano, amoniaco
        Pequeños cuerpos rocosos
        Cubierta de compuestos orgánicos
      Cuerpos conocidos
        Plutón
        Haumea
        Makemake
        Eris
        Muchos otros planetas enanos y cuerpos menores
      Características
        Se agrupa en tres zonas: clásico, disperso y resonante
        Fuente principal de los cometas de periodo corto
        Se formó cerca de su órbita actual
    Nube de Oort
      Ubicación
        Borde exterior del Sistema Solar
        Entre $2\;000\;\text{UA}$ y $100\;000\;\text{UA}$ del Sol
        Esférica y se extendía hasta el límite de la heliósfera
      Composición
        Núcleos de hielo de agua, metano y amoniaco
        Rocos oscuros y compuestos orgánicos
      Características
        Esférica, no plano como el cinturón de Kuiper
        Se formó cerca del Sol y fue empujada hacia afuera
        Es débilmente ligada gravitacionalmente al Sol
        Fuente principal de los cometas de periodo largo
        Límite de la influencia gravitatoria del Sol

Cuadro comparativo

Criterio	Cinturón de Kuiper	Nube de Oort
Distancia al Sol	$30\,\text{UA}$ a $50\,\text{UA}$	$2\,000\,\text{UA}$ a $100\,000\,\text{UA}$
Forma	Disco ancho alineado con la eclíptica	Esférica, alrededor de todo el Sistema Solar
Composición	Hielos de agua, metano y amoniaco	Núcleos de hielo y roca
Cuerpos destacados	Plutón, Eris, Haumea, Makemake	No se observan individualmente con facilidad
Cometas asociados	Cometas de periodo corto (< 200 años)	Cometas de periodo largo (> 200 años)
Origen	Se formó en su lugar actual	Se formó cerca del Sol y fue expulsada hacia el exterior
Estado actual	Estable y todavía activo como fuente de cuerpos	Débilmente unida, en proceso de dispersión

Resumen para copiar en el cuaderno

El cinturón de Kuiper es una región en forma de disco, ubicada más allá de Neptuno ( $\approx 30 ext{–}50\;\text{UA}$ ), compuesta por hielos de agua, metano y amoniaco. Allí se encuentran Plutón, Eris, Haumea y Makemake, y es la fuente de los cometas de periodo corto.

La nube de Oort es una envoltura esférica que rodea al Sistema Solar a distancias de $2\;000$ a $100\;000\;\text{UA}$ . Está formada por núcleos de hielo que orbitan al Sol de manera muy lejana y débil, y es la fuente de los cometas de periodo largo.

Respuesta

Un mapa conceptual (o cuadro comparativo) que incluya ubicación, forma, composición, cuerpos conocidos y origen de ambos objetos del Sistema Solar exterior.

Contenido de la página

Actividad 7

7. Desarrollo un esquema, resumen u organizador gráfico para describir al cinturón de Kuiper y la nube de Oort.

La página deja un recuadro amplio en blanco para que el estudiante elabore libremente su esquema o resumen.

Cinturón de Kuiper

Se ubica más allá de la órbita de Neptuno, entre $\approx 30$ y $50\;\text{UA}$ del Sol.
Tiene forma de disco, alineado con la eclíptica.
Está compuesto por hielos de agua, metano y amoniaco, cubiertos de materiales orgánicos.
Aquí se encuentran Plutón, Eris, Haumea y Makemake, además de miles de cuerpos menores.
Es la fuente principal de los cometas de periodo corto (menos de 200 años de período).

Nube de Oort

Es una envoltura esférica que rodea al Sistema Solar, desde $\approx 2\;000\;\text{UA}$ hasta $100\;000\;\text{UA}$ .
Está formada por núcleos de hielo (agua, metano, amoniaco) y rocas oscuras.
Sus cuerpos están débilmente ligados gravitacionalmente al Sol.
Es la fuente principal de los cometas de periodo largo (más de 200 años).
Representa el límite de la influencia gravitatoria del Sol.

Ejemplos resueltos

Aplica la 3.ª ley de Kepler para comparar los periodos de un cuerpo en el cinturón de Kuiper ( $a \approx 40\;\text{UA}$ ) y en el borde interior de la nube de Oort ( $a \approx 2\;000\;\text{UA}$ ).

Cinturón de Kuiper: $T = a^{3/2} = 40^{3/2} = (\sqrt{40})^{3} \approx (6{,}32)^{3} \approx 253 \;\text{años}$ .
Nube de Oort: $T = 2\;000^{3/2} = (\sqrt{2\;000})^{3} \approx (44{,}72)^{3} \approx 89\;400 \;\text{años}$ .
Conclusión: los cuerpos de la nube de Oort tardan miles de veces más en completar una órbita que los del cinturón de Kuiper, lo que explica por qué están tan débilmente unidos al Sol.

Tabla

Criterio	Cinturón de Kuiper	Nube de Oort
Distancia al Sol	30 a 50 UA	2 000 a 100 000 UA
Forma	Disco plano, en la eclíptica	Esférica, rodea el Sistema Solar
Composición	Hielos de agua, metano, amoniaco	Núcleos helados y rocosos
Cuerpos destacados	Plutón, Eris, Haumea, Makemake	No se identifican fácilmente
Cometas asociados	Periodo corto (< 200 años)	Periodo largo (> 200 años)
Origen	Se formó en su posición actual	Se formó cerca del Sol y fue expulsada

Diagrama

mindmap
  root((Sistema Solar exterior))
    Cinturón de Kuiper
      Ubicación: 30–50 UA de Neptuno
      Forma: disco, alineado con la eclíptica
      Composición: hielos de agua, metano y amoniaco
      Cuerpos: Plutón, Eris, Haumea, Makemake
      Cometas: periodo corto (< 200 años)
    Nube de Oort
      Ubicación: 2 000–100 000 UA del Sol
      Forma: esférica, rodea todo el Sistema Solar
      Composición: núcleos helados y rocosos
      Liga gravitatoria: muy débil
      Cometas: periodo largo (> 200 años)
      Representa el límite de la influencia del Sol

Fórmulas y ecuaciones

$1\;\text{UA} \approx 149{,}6\;\text{millones de km}$

$\text{Periodo (años)} \approx a^{3/2}$ con $a$ en UA

$1\;\text{UA} \approx 1,496 \times 10^{8} \;\text{km}$

$R_{\text{Kuiper}} \approx 30\;\text{UA} \text{ a } 50\;\text{UA}$

$R_{\text{Oort}} \approx 2\;000\;\text{UA} \text{ a } 100\;000\;\text{UA}$

$T^{2} = \frac{4\pi^{2}}{G M_{\odot}} a^{3}$ (3.ª ley de Kepler: a mayor $a$ , mayor $T$ )

Glosario (6)

Cinturón de Kuiper: Región en forma de disco más allá de Neptuno, entre 30 y 50 UA, compuesta por cuerpos de hielo como Plutón.
Nube de Oort: Envolvente esférica de núcleos helados que rodea al Sistema Solar entre 2 000 y 100 000 UA del Sol.
Unidad astronómica (UA): Distancia media Tierra-Sol, aproximadamente 149 597 870 km (o 149,6 millones de km).
Cometa: Cuerpo celeste helado que desarrolla coma y cola al acercarse al Sol.
Periodo orbital: Tiempo que tarda un cuerpo en completar una órbita alrededor del Sol.
Planeta enano: Cuerpo celeste que orbita al Sol, tiene forma esférica por gravedad y no ha limpiado su órbita.

Preguntas para practicar

¿Qué importancia tiene el cinturón de Kuiper para el estudio del Sistema Solar?

Es una región que conserva material primitivo de la formación del Sistema Solar, por lo que permite estudiar cómo se formaron los planetas y los planetas enanos. Además, es la fuente principal de los cometas de periodo corto, lo que lo conecta con eventos observables en el cielo.

¿Por qué se dice que la nube de Oort es el límite del Sistema Solar?

Porque representa el borde exterior de la región donde el Sol ejerce una influencia gravitatoria notable. Más allá, la atracción del Sol se hace despreciable frente a la de la Vía Láctea, y los cuerpos helados se dispersan hacia el espacio interestelar.

Explica por qué el cinturón de Kuiper es plano y la nube de Oort es esférica.

El cinturón de Kuiper se formó a partir del disco protoplanetario, por lo que conserva un plano alineado con la eclíptica. La nube de Oort, en cambio, se formó cerca del Sol y fue expulsada hacia afuera por interacciones gravitatorias con los planetas gigantes, en todas las direcciones posibles, generando una estructura esférica.

Temas y conceptos clave

Sistema Solar exteriorCinturón de KuiperNube de OortCometasOrganizadores gráficosCinturón de Kuiper: región discoidal de cuerpos helados más allá de NeptunoNube de Oort: envoltura esférica de núcleos de hielo al borde del Sistema SolarUnidad astronómica (UA) ≈ 149.597.870 kmCometas de periodo corto y periodo largoPlanetas enanos: Plutón, Eris, Haumea, Makemake