La Tierra (página 2)

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Partes: 1, 2

Estructura de la Tierra.

Se puede considerar que la Tierra se divide en cinco partes: la primera, la atmósfera, es gaseosa; la segunda, la hidrosfera, es líquida; la tercera, cuarta y quinta, la litosfera, el manto y el núcleo son sólidas. Otras capas importantes son la biósfera y la criósfera.

La Atmósfera:

Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta.

Aunque tiene un grosor de más de 1.100 km, aproximadamente la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km más bajos. La atmósfera de la Tierra está compuesta por un 77% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y el resto por agua, dióxido de carbono y algo de argón.

Es muy probable que en la época de la formación de la Tierra hubiera una cantidad mucho mayor de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre, pero la mayor parte de él se ha incorporado a las rocas carbónicas, y en mucho menor grado se ha disuelto en los océanos o ha sido consumido por las plantas.

La pequeña proporción de dióxido de carbono existente en la atmósfera es de extrema importancia para el mantenimiento de la temperatura sobre la superficie, debido al efecto invernadero. Gracias a él, la temperatura media de la superficie se eleva en unos 35 ºC. En su ausencia, los océanos se helarían y la vida, tal como la conocemos, sería imposible.

La presencia de oxígeno libre es muy notable desde el punto de vista químico ya que es un gas muy reactivo, y en condiciones normales se combinaría rápidamente con otros elementos.

El oxígeno de la atmósfera terrestre se produce y mantiene por los procesos biológicos. Sin la existencia de la vida no habría oxígeno libre.

La masa total de la atmósfera es aproximadamente 5,1×1018 kg.

Las capas de la atmósfera son:

La troposfera: es la capa donde se desarrollan todos los fenómenos que determinan el tiempo y la circulación atmosférica. Es la primera capa de la atmósfera, inmediata a la Tierra.
la estratosfera, es la más estable. Aquí se encuentra la capa de ozono.
la mesosfera
la termosfera,
la exosfera, es el límite superior de la atmósfera.

Sus alturas varían con los cambios estacionales.

La Litosfera

Compuesta sobre todo por la fría, rígida y rocosa corteza terrestre, se extiende a profundidades de 100 km. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5% de su masa. El más abundante es el oxígeno (46,60% del total), seguido por el silicio (27,72%), aluminio (8,13%), hierro (5,0%), calcio (3,63%), sodio (2,83%), potasio (2,59%), magnesio (2,09%) y titanio, hidrógeno y fósforo (totalizando menos del 1%). Además, aparecen otros 11 elementos en cantidades del 0,1 al 0,02%. Estos elementos, por orden de abundancia, son: carbón, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre.

La litosfera comprende dos capas (la corteza y el manto superior) que se dividen en unas doce placas tectónicas rígidas. La corteza misma se divide en dos partes. La corteza siálica o superior, de la que forman parte los continentes, está constituida por rocas cuya composición química media es similar a la del granito y cuya densidad relativa es de 2,7. La corteza simática o inferior, que forma la base de las cuencas oceánicas, está compuesta por rocas ígneas más oscuras y más pesadas como el gabro y el basalto, con una densidad relativa media aproximada de 3.

La litosfera también incluye el manto superior. Las rocas a estas profundidades tienen una densidad de 3,3. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de grosor, permiten a los continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse.

El denso y pesado interior de la Tierra se divide en una capa gruesa, el manto, que rodea un núcleo esférico más profundo. El manto se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km. Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad, que aumenta con la profundidad, oscila de 3,3 a 6. El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y la parte inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio.

La investigación sismológica ha demostrado que el núcleo tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor con una densidad relativa media de 10. Esta capa es probablemente rígida y los estudios demuestran que su superficie exterior tiene depresiones y picos, y estos últimos se forman donde surge la materia caliente. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido. Se cree que ambas capas del núcleo se componen en gran parte de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 ° C y se considera que su densidad media es de 13.

Núcleo

La densidad media de la Tierra es 5515 kg/m3. Esta cifra lo convierte en el planeta más denso del sistema solar. Si consideramos que la densidad media de la corteza es aproximadamente 3000 kg/m3, debemos asumir que en el núcleo terrestre debe estar compuesto de materiales más densos. Los estudios sismológicos han aportado más evidencias sobre la densidad del núcleo. En sus primeras fases, hace unos 4,500 millones (4.5×109) de años, los materiales más densos, derretidos, se habrían hundido hacia el núcleo en un proceso llamado diferenciación planetaria, mientras que otros menos densos habrían migrado hacia la corteza. Como resultado de este proceso, el núcleo está compuesto ampliamente de hierro (Fe)(80%), junto con níquel (Ni) y varios elementos más ligeros. Otros elementos más densos, como el plomo (Pb) o el uranio (U) son muy raros, o permanecieron en la superficie unidos a otros elementos más ligeros (ver materiales félsicos)

Diversas mediciones sísmicas muestran que el núcleo está compuesto de dos partes, una interna sólida de 1220 km de radio y una capa externa, semisólida que llega hasta los 3400 km. El núcleo interno sólido fue descubierto en 1936 por Inge Lehmann y se cree de forma más o menos unánime que está compuesto de Hierro (Fe) con algo de Níquel (Ni). Algunos científicos creen que el núcleo interno podría estar en forma de un cristal de hierro[3] [4] . El núcleo externo rodea al interno y se cree que está compuesto por una mezcla de Hierro (Fe), Niquel (Ni) y otros elementos más ligeros. Recientes propuestas sugieren que la parte más interna del núcleo podría estar enriquecida con elementos muy pesados, con mayor número atómico que el cesio (Cs)(trans-Cesio, elementos con número atómico mayor de 55). Esto incluiría Oro (Au), Mercurio (Hg) y Uranio (U)[5] .

Es generalmente aceptado que los movimientos de convección en el núcleo externo, combinados con el movimiento provocado por la rotación terrestre (ver efecto Coriolis), son responsables del campo magnético terrestre, mediante un proceso descrito por la Teoría de la dinamo. El núcleo interno está demasiado caliente para mantener un campo magnético permanente (ver Temperatura de Curie) pero probablemente estabilice el creado por el núcleo externo.

Pruebas recientes sugieren que el núcleo interno podría rotar ligeramente más rápido que el resto del planeta[6] . En Agosto de 2005 un grupo de geofísicos publicaron, en la revista Science, que, de acuerdo con sus cálculos, el núcleo interno rota aproximadamente entre 0.3 y 0.5 grados más al año que la corteza[7] [8] .

Las últimas teorías científicas explican el gradiente de temperatura de la Tierra como una combinación del calor remanente de la formación del planeta, calor producido por la desintegración de elementos radiactivos y el enfriamiento del núcleo interno.

Manto

Vista esquemática del interior de la Tierra. 1. Corteza continental – 2. Corteza oceánica – 3. Manto superior – 4. Manto inferior – 5. Núcleo externo – 6. Núcleo interno – A: Discontinuidad de Mohorovičić – B: Discontinuidad de Gutenberg – C: Discontinuidad de LehmannEl manto terrestre se extiende hasta una profundidad de 2890 km, lo que le convierte en la capa más grande del planeta. La presión, en la parte inferior del manto, es de ~140 G Pa (1.4 M atm). El manto está compuesto por rocas silícias, más ricas en hierro y magnesio que la corteza. Las grandes temperaturas hacen que los materiales silícios sean lo suficientemente dúctiles como para fluir, aunque en escalas temporales muy grandes. La convección del manto es responsable en la superficie del movimiento de las placas tectónicas. Como el punto de fusión y la viscosidad de una sustancia dependen de la presión a la que esté sometida, la parte inferior del manto se mueve con mayor dificultad que el manto superior, aunque también los cambios químicos pueden tener importancia en este fenómeno. La viscosidad del manto varía entre 1021 y 1024 Pa·s.[9] . Como comparación, la viscosidad del agua es aproximadamente 10-3 Pa.s, lo que ilustra la lentitud con la que se mueve el manto.

Corteza

La corteza terrestre tiene entre 5 y 70 km de grosor. Las partes delgadas corresponden a corteza oceánica, compuesta por densas rocas máficas de silicatos de hierro y magnesio, y que se encuentra en las cuencas oceánicas. Las partes gruesas corresponden a corteza continental, que es menos densa y se compone de rocas félsicas de silicatos de sodio, potasio y aluminio. La frontera entre corteza y manto se manifiesta en dos fenómenos físicos. En primer lugar, hay una discontinuidad en la velocidad sísmica, que se conoce como la "Discontinuidad de Mohorovicic", o Moho. Se cree que este fenómeno es debido a un cambio en la composición de las rocas, de unas que contienen feldespatos plagioclásicos (situadas en la parte superior) a otras que no poseen feldespatos (en la parte inferior). En segundo lugar, existe una discontinuidad química entre cúmulos ultramáficos y tectonized harzburgites, que se ha observado en partes profundas de la corteza oceánica que han sido obducidas dentro de la corteza continental y conservadas como secuencias ofiolíticas.

Es la capa de agua que, en forma de océanos, cubre el 70,8% de la superficie de la Tierra. La hidrosfera se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura media de los continentes. La masa de los océanos es de 1.350.000.000.000.000.000 toneladas, o el 1/4.400 de la masa total de la Tierra.
La Tierra está realmente a la distancia del Sol adecuada para tener agua líquida en su superficie. No obstante sin el efecto invernadero, el agua en la Tierra se congelaría. Al principio el Sol emitía menos radiación que ahora, pero los océanos no se congelaron porque la atmósfera de primera generación de la Tierra poseía mucho más CO2 y por tanto más efecto invernadero.
En otros planetas, como Venus, el agua desapareció porque la radiación solar ultravioleta rompe la molécula y el ion hidrógeno, que es ligero, escapa de la atmósfera. Este efecto es lento, pero inexorable. Ésta es una hipótesis que explica por qué Venus no tiene agua. En la atmósfera de la Tierra, una tenue capa de ozono en la estratosfera absorbe la mayoría de esta radiación ultravioleta, reduciendo el efecto. El ozono protege a la biosfera del pernicioso efecto de la radiación ultravioleta. La magnetosfera también es un escudo que nos protege del viento solar.
La Hidrosfera
La Tierra es el único lugar del universo que se conoce con vida hasta la fecha. Las formas de vida del planeta Tierra forman la "biosfera". La biosfera es la parte de la corteza terrestre en la cual se desarrolla la vida, desde determinada altura de la atmósfera hasta el fondo de los océanos. Este espacio vital abarca unas zonas llamadas biociclos: el biociclo del agua salada (mares y océanos), biociclo del agua dulce (ríos y lagos), y biociclo terrestre (suelo y el aire).
El término biosfera, fue introducido por Lamarck y desarrollado por el geólogo austriaco Edward Suess, en 1873. El término fue difundido gracias a una publicación de Vladimir I. Vernadski, Según Vernadski, la materia viva está distribuida sobre la superficie terrestre, formando una capa o envoltura más o menos uniforme, aunque bastante continua, y relativamente delgada para poder concentrar y aprovechar la energía química libre procedente del Sol.
La biosfera comenzó a evolucionar hace aproximadamente 3,5 mil millones de años (3,5×10 9). La Hipótesis Gaia o teoría de Gaia es un modelo científico de la biosfera terrestre formulado por el biólogo James Lovelock y que sugiere que la vida sobre la Tierra organiza las condiciones climáticas para favorecer su propio desarrollo.
El medio en que se desarrolla la vida, la biosfera, involucra a la troposfera, hidrosfera, y la parte más externa de la corteza terrestre (litosfera)
La Biósfera
La Criosfera:

Se refiere a las regiones cubiertas por nieve o hielo, sean tierra o mar. Incluye la Antártica, el Océano Ártico, Groenlandia, el Norte de Canadá, el Norte de Siberia y la mayor parte de las cimas más altas de cadenas montañosas. Juega un rol muy importante en la regulación del clima global. La nieve y el hielo tienen un alto albedo, que no es más que la capacidad de reflejar la luz y el calor, por ello, algunas partes de la Antártica reflejan hasta un 90% de la radiación solar incidente. Sin la Criosfera, el albedo global sería considerablemente más bajo, se absorbería más energía a nivel de la superficie terrestre y en consecuencia la temperatura atmosférica sería más alta. Igualmente la presencia de la Criosfera afecta marcadamente el volumen de los océanos y de los niveles globales del mar.

Movimientos de la Tierra

La Tierra, como cualquier cuerpo celeste, no se encuentra en reposo sino que está sometida a movimientos de diversa índole. Los principales movimientos de la Tierra son los movimientos de rotación, traslación, precesión y nutación.

La órbita de la Tierra es elíptica: hay momentos en que se encuentra más cerca del Sol y otros en que está más lejos. Además, el eje de rotación del planeta está un poco inclinado respecto al plano de la órbita. Al cabo del año parece que el Sol sube y baja.

El camino aparente del Sol se llama eclíptica, y pasa sobre el ecuador de la Tierra a principios de la primavera y del otoño. Estos puntos son los equinoccios. En ellos el día y la noche duran igual. Los puntos de la eclíptica más alejados del ecuador se llaman solsticios, y señalan el principio del invierno y del verano.

Cerca de los solsticios, los rayos solares caen más verticales sobre uno de los dos hemisferios y lo calientan más. Es el verano. Mientras, el otro hemisferio de la Tierra recibe los rayos más inclinados, han de atravesar más trozo de atmosfera y se enfrían antes de llegar a tierra. Es el invierno.

Movimiento de rotación:

Es un movimiento que efectúa la Tierra girando sobre sí misma a lo largo de un eje ideal denominado Eje terrestre. Una vuelta completa, tomando como referencia a las estrellas, dura 23 horas con 56 minutos y 4 segundos y se denomina día sidéreo.

Sin embargo, la primera referencia tomada por el hombre fue el Sol, cuyo movimiento aparente, originado en la rotación de la Tierra, determina el día y la noche, dando la impresión que el cielo gira alrededor del planeta. En el uso coloquial del lenguaje se utiliza la palabra día para designar este fenómeno, que en astronomía se refiere como día solar y se corresponde con el tiempo solar.

Como se observa en el gráfico, el eje terrestre forma un ángulo de 23,5 grados respecto a la normal de la eclíptica, fenómeno denominado oblicuidad de la eclíptica. Esta inclinación produce los largos meses de luz y oscuridad en los polos geográficos, además de ser la causa de las estaciones del año debido al cambio del ángulo de incidencia de la radiación solar.

Movimiento de traslación

Esquema (sin escala) de la traslación de la Tierra alrededor del Sol.Es un movimiento por el cual la Tierra se mueve alrededor del Sol. La causa de este movimiento es la acción de la gravedad, originándose cambios que, al igual que el día, permiten la medición del tiempo. Tomando como referencia el Sol, resulta lo que se denomina año tropical, lapso necesario para que se repitan las estaciones del año; dura 365 días, 5 horas y 47 minutos. El movimiento que describe es una trayectoria elíptica de 930 millones de kilómetros a una distancia media del Sol de prácticamente 150 millones de kilómetros o 1 U.A. (Unidad Astronómica 149.675.000 km). De esto se deduce que el planeta se desplaza con una rapidez media de 106.000 kilómetros por hora o, lo que es lo mismo, 29,5 kilómetros por segundo.

El Sol ocupa unos de los focos de la elipse y, debido a esta excentricidad, la distancia entre el Sol y la Tierra varía a lo largo del año. A primeros de enero se alcanza la máxima proximidad al Sol, produciéndose el perihelio, donde la distancia es de 147,5 millones de km [1] , mientras que a primeros de julio se alcanza la máxima lejanía, denominado afelio, donde la distancia es de 152,6 millones de km.

Movimiento de precesión

El movimiento de precesión, también denominado precesión de los equinoccios, es debido a que la Tierra no es esférica sino un elipsoide achatado por los polos. Si la Tierra fuera totalmente esférica sólo realizaría los movimientos anteriormente descritos.

Una vuelta completa de precesión dura 25.767 años, ciclo que se denomina año platónico y cuya duración había sido estimada por los Antiguos mayas [2].

Movimiento de nutación

Este movimiento también es debido al achatamiento de los polos y a la atracción de la Luna sobre el eje ecuatorial. También en un movimiento de vaivén y se produce durante el movimiento de precesión, digamos que este recorre a su vez una pequeña elipse (como si fuese una pequeña vibración). Una vuelta completa a la elipse suponen 18,6 años, lo que supone que en una vuelta completa de precesión la Tierra habrá realizado 1.385 bucles.

Bamboleo de Chandler

Se trata de una pequeña oscilación del eje de rotación de la tierra que añade 0,7 segundos de arco en un período de 433 días a la precesión de los equinoccios. Fue descubierto por el astrónomo norteamericano Seth Carlo Chandler en 1891, y actualmente no se conocen las causas que lo producen, aunque se han propuesto varias teorías (fluctuaciones climáticas causantes de cambios en la distribución de la masa atmosférica, posibles movimientos geofísicos bajo la corteza terrestre, etc.)[3]

La 'Luna' es un satélite relativamente grande comparado con la Tierra, siendo su diámetro un cuarto del terrestre.
La atracción gravitatoria entre la Tierra y la Luna causa las mareas en la Tierra. El mismo efecto en la Luna hace que el periodo de rotación alrededor de su eje sea igual que el periodo de giro en torno a la Tierra. Como resultado, la Luna siempre presenta la misma cara a la Tierra. En su movimiento alrededor de la Tierra, el Sol ilumina distintas partes de la Luna, presentando un ciclo completo de fases lunares.
La Luna puede causar una variación moderada del clima terrestre. Las simulaciones de ordenador muestran que la fuerza de atracción de la Luna hacia la protuberancia ecuatorial de la Tierra causa una estabilización de la inclinación del eje de rotación, produciendo una variación moderada del clima. Sin esta estabilización algunos científicos creen que el eje de rotación podría ser caóticamente inestable, como parece ocurrir en el planeta Marte. Si el eje de rotación de la Tierra se acercara a la eclíptica, la variación estacional del clima sería sumamente importante. Un polo apuntaría directamente hacia el Sol durante verano y mientras para el otro sería noche permanente en invierno. Los científicos que han estudiado el efecto creen que ello causaría la desaparición de la vida, afectando a animales y plantas grandes.
El disco lunar visto desde la Tierra tiene aproximadamente el mismo diámetro angular que el del Sol (el Sol es 400 veces más grande, pero está 400 veces más lejos que la Luna). Esto permite que haya eclipses de sol totales.
La hipótesis más reciente del origen de la Luna es que se formó por la colisión de un protoplaneta del tamaño de Marte cuando la Tierra era joven. Esta hipótesis explica (entre otras cosas) la falta de hierro en la Luna. La hipótesis del impacto brutal también podría explicar la fuerte inclinación del eje de rotación terrestre.
Otra hipótesis supone que la Luna es hija de la Tierra, formándose de una protuberancia cuando nuestro planeta se encontraba en estado plástico (caliente) y la excentricidad dio origen al "lanzamiento" de nuestro satélite como si fuera un satélite artificial por la gran fuerza centrífuga. Inclusive algunos autores señalan que dicha protuberancia se originaría en donde actualmente se encuentra el Océano Pacífico. Aunque se trata de una especulación, se ha señalado que el hecho de que siempre veamos la misma cara de la Luna se debe a este origen: al separarse, la Luna siguió teniendo un movimiento de traslación equivalente al de rotación terrestre y siempre vemos la misma zona de la Luna que permaneció unida a la Tierra hasta el último momento.
La Tierra tiene también por lo menos otro satélite co-orbital el asteroide (3753) Cruithne
La Luna
El magnetismo terrestre significa que la Tierra se comporta como un enorme imán. El físico inglés William Gilbert fue el primero que lo señaló, en 1600, aunque los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado mucho antes en las brújulas primitivas.
La Tierra está rodeada por un potente campo magnético, como si el planeta tuviera un enorme imán en su interior cuyo polo sur estuviera cerca del polo norte geográfico y viceversa. Por paralelismo con los polos geográficos, los polos magnéticos terrestres reciben el nombre de polo norte magnético y polo sur magnético, aunque su magnetismo real sea opuesto al que indican sus nombres.
El polo norte magnético se sitúa hoy cerca de la costa oeste de la isla Bathurst en los Territorios del Noroeste en Canadá. El polo sur magnético está en el extremo del continente antártico en Tierra Adelia.
Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran notables cambios de año en año. Las variaciones en el campo magnético de la Tierra incluyen el cambio en la dirección del campo provocado por el desplazamiento de los polos. Esta es una variación periódica que se repite cada 960 años. También existe una variación anual más pequeña.
Magnetismo de la Tierra
Las placas de la Tierra

La litosfera no es una capa continua sino que está fraccionada en placas, cada una de las cuales se denomina PLACAS LITOSFÉRICAS, y se llama tectónica global porque hoy en día es la única teoría que explica, todo lo que sucede en la tierra. Se supone que las placas no están quietas, sino que se mueven entre ellas, y los movimientos son los siguientes:

Alejamiento (separación)

Acercamiento (o choque)

Desplazamiento.

Las placas más importantes son:

Placa norteamericana.

Placa sudamericana.

Placa antártica.

Placa euroasiática.

Placa africana.

Placa indo-australiana.

Placa Nazca (sudeste del Océano Pacífico).

Placa del Pacífico (resto del O. Pacífico).

Estas placas pueden separarse unas de otras, lo que hace que brote la magma desde abajo, creándose nueva corteza. O pueden colisionar entre sí, lo que provoca zonas de alta inestabilidad (seismos, actividad volcánica,etc.) en los bordes comunes de ambas placas (líneas en rojo en la figura).

La superficie de la Tierra es muy joven. En el breve período de tiempo de unos 500 millones de años (a escala astronómica), los procesos de erosión y de movimientos tectónicos borran por completo las huellas de épocas anteriores (tales como cráteres de impacto).

Conclusión

La Tierra es el tercer planeta del sistema solar tomando en cuenta la posición del sol y el quinto en tamaño; posee un solo satélite, la Luna. Es el único planeta en el que se conoce que exista vida. Estudios científicos han comprobado que la Tierra se originó junto con el Sol hace unos 4.500 millones de años.

La Tierra tiene una estructura compuesta por diferentes capas. Estas capas poseen diferentes composiciones químicas y comportamiento geológico; estas capas son la atmósfera, la litosfera y la hidrosfera principalmente, aunque hay algunas subdivisiones.

La Tierra no se encuentra en reposo sino que está sometida a movimientos. Los principales movimientos de la Tierra son los movimientos de rotación, traslación, precesión y nutación.

La órbita de la Tierra es elíptica; algunas veces se encuentra más cerca del Sol y otras está más lejos. Además, el eje de rotación del planeta está un poco inclinado respecto al plano de la órbita. Lo movimientos de la Tierra son los que originan las estaciones del año, el día y la noche.

La Tierra funciona como un gran imán con respecto al sol y se mantiene en su orbita gracias a la gravedad. Cada capa, cada movimiento y característica funcionan como los elementos de este gran sistema que es la Tierra.