TEMA 6: EL PLANETA TIERRA

1.- La Tierra como planeta

La Tierra en el espacio

La Tierra es un astro que gira en una orbita en torno al Sol, a una distancia media de unos 150 millones de kilómetros. El Sol es una estrella que presenta a su alrededor un conjunto de planetas, satélites, asteroides, cometas, polvo y gas interestelar. Los científicos creen que este conjunto, al que hemos llamado sistema solar, se formó a la vez que nuestro Sol hace unos 5.000 millones de años a partir de la condensación de una nube de materia interestelar.

Un año luz es una unidad equivalente a la distancia que recorrería un rayo de sol viajando en el espacio vacío a lo largo de un año.

El Sol no es una estrella aislada, forma parte, junto a otros centenares de miles de estrellas, de una agrupación mayor de materia, una galaxia a la que hemos dado el nombre de Vía Láctea. Nuestra galaxia no es más que una de los miles de millones de galaxias del universo.

Las características físicas de la Tierra

Forma: Es una esfera ligeramente achatada por los polos, la figura geométrica más próxima a esta forma es el elipsoide de revolución.

Irregularidades de su superficie: La superficie de la Tierra no es lisa. El monte Everest, en el Himalaya, con 8.848 metros, es su cumbre más alta. Y la fosa de las Marianas se han medido más de 11.000 metros de profundidad, es el punto más profundo del planeta. Se podría definir el geoide como la figura que más se aproxima a la forma real de la Tierra.

Volumen: Para calcular su valor se utiliza la fórmula de la esfera y se aplican las correcciones necesarias para aproximarlo a la forma real del planeta.

Masa: La masa de la Tierra es de unos 6.000 trillones de toneladas aproximadamente. Su valor se calcula a partir de las fórmulas de la gravitación universal y aceleración gravitatoria.

Gravedad: Se determino a partir de la fuerza de atracción que ejerce el campo gravitatorio terrestre sobre un objeto situado sobre la superficie del planta, y se expresa en unidades de aceleración. Presenta un valor medio de 9.8m/s al cuadrado aproximadamente.

Densidad: Calculada como el cociente entre la masa y el volumen de nuestro planeta. La densidad de la Tierra es la más elevada de todos los planetas del sistema solar.

Estado físico: En nuestro planeta se pueden encontrar los tres tipos de estados: el gaseoso en la atmósfera, el líquido en la hidrosfera y en algunas capas internas de la Tierra y el sólido en los materiales rocosos que constituyen la mayor parte del volumen y masa planetarios. El agua se encuentra en la Tierra en los tres estados: Hielo, líquido y vapor.

Temperatura superficial: La temperatura media actual en la superficie de la Tierra es de unos 15ºC. Los valores alcanzados en cada punto depende de la diferencia de insolación que se distribuyen siguiendo las franjas más o menos paralelas al ecuador. Las diferencias de temperatura y las dinámicas atmosféricas, del planeta definen unas bandas climáticas: zonas cálidas cerca del ecuador, zonas frías próximas a los polos y zonas templadas entre ambos.

Magnetismo: La presencia de hierro fundido en el interior de la Tierra permite que nuestro planeta se comporte como un enorme imán. Los polos de este campo magnético terrestre no coinciden exactamente con los polos geográficos y se desplazan con el paso del tiempo. Su proximidad, sin embargo, permite que usemos la brújula para orientarnos.

Origen del planeta

Los científicos calculan que la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años a partir de una nube de gas y polvo interestelar (nebulosa).

La formación de los planetas está ligada a la del Sol. En una nube de partículas que giran entorno al Sol las colisiones son muy frecuentes y de su fusión surgen cuerpos mayores cada vez más calientes. Este proceso de agregación de materia se llama acreción.

Nuestro planeta debió ser una masa de rocas fundidas. Su progresivo enfriamiento permitió la formación de una corteza exterior rígida. Cuando la temperatura exterior descendió debajo de los 100ºC fue posible la aparición de agua líquida.

Parece ser que nuestra atmósfera actual no se formó en esta primera etapa. Su origen se cree debido a los cambios químicos que la aparición de la vida produjo sobre los gases volcánicos primitivos. La atmósfera contenía metano, amoniaco, dióxido de carbono, y carecía de oxígeno y de ozono.

2.- El interior de la Tierra

Investigando lo inaccesible

Las investigaciones se basan en procedimientos indirectos que es posible realizar desde su superficie.

El análisis de meteoritos permite descubrir materiales más densos, en su mayor parte proceden de antiguos planetas, asteroides y restos de cometas que han tenido orígenes parecidos a los de la Tierra. Su composición rocosa puede aportarnos información de utilidad para interpretar el interior terrestre.

Los métodos geofísicos permiten detectar los cambios de características de las rocas del subsuelo sin que sea necesario verlas de un modo directo.

*Los métodos eléctricos se basan en la evaluación de los cambios del comportamiento de la electricidad cuando ésta se transmite a través de las rocas.

*Los métodos geotérmicos miden las anomalías de temperatura en las rocas de la superficie terrestre originada por el flujo de calor procedente del interior del planeta cuando dicho flujo se propaga por conjuntos distintos de rocas.

*Los métodos magnéticos aparecían las leves variaciones locales de la intensidad del campo magnético.

*Los métodos gravimétricos detectar la influencia sobre el planeta de los cambios de densidad de los conjuntos rocosos.

*Los métodos sísmicos se basan en el estudio de la propagación en el interior de la Tierra de las ondas sísmicas que se liberan de los terremotos. Existen varios tipos de ondas sísmicas que se desplazan con velocidades y movimientos diferentes.

Las superficies que separan los distintos conjuntos rocosos en que se encuentra dividido el interior terrestre se llaman discontinuidades.

La estructura interior del planeta

Nuestro planeta está formado por unas capas concéntricas de distinta composición que denominamos corteza, manto y núcleo.

La corteza: Es la capa más superficial y delgada. Aunque su volumen y masa resulten insignificantes si las comparamos con el resto del planeta, su papel es fundamental en la dinámica de la Tierra y en el sostenimiento de la biosfera.. En ella se distinguen dos conjuntos:

*La corteza oceánica se encuentra básicamente en el fondo de las zonas más profundas de los océanos. Tiene un espesor que oscila entre los 6 y los 12 kilómetros . Su estructura y composición son bastante uniformes.

*La corteza continental se encuentra en las zonas emergidas del planeta y en las partes sumergidas de algunos continentes. Su grosor se sitúa entre los 25 y los 70 kilómetros. Su estructura y composición son bastante complejas.

El manto: La capa que denominamos manto se encuentra por debajo de la corteza y se extiende en profundidad con un grosor aproximado de unos 2.865 Km. Este conjunto rocoso representa el 84% del volumen del planeta y el 69% de su masa total. En el manto se pueden distinguir dos partes:

*El manto superior tiene un espesor aproximado de unos 1.000 Km. La mayor parte de las rocas se encuentran en estado sólido , excepto en un tramo situado entre los 75 y los 400 km de profundidad. Esta franja presenta un comportamiento más plástico y se denomina astenosfera.

*El manto inferior parece tener una composición más homogénea. Por la densidad que presenta, se cree que su composición es equivalente a la de algunos meteoritos ricos en silicio, hierro y magnesio.

El núcleo: Es la parte más interna del planeta. Situado a 6.371 km de profundidad media. El núcleo representa el 16% del volumen terrestre y el 31% de la masa planetaria. Su composición química se deduce de su elevada densidad y parece dominada por la presencia del hierro y del níquel. Las ondas sísmicas permiten subdividirlo en dos partes:

*El núcleo externo se sitúa entre los 2.900 y los 5.120 km de profundidad y, pese a las enormes presiones que soporta, se interpreta que debe encontrarse en estado líquido.

*El núcleo interno es sólido y en él las densidades aumentan hasta los 13g/cm cúbico.

3.- La Tierra se mueve

Los movimientos de la Tierra

La Tierra gira sobre sí misma alrededor de su eje polar a una velocidad media en el ecuador de unos 1.670 km/h, en un movimiento que llamamos rotación terrestre.

También se desplaza en una orbita casi circular, en torno al Sol, que denominamos translación, a una velocidad media de unos 96.000 km/h. A su vez, el sistema solar da vueltas alrededor del centro de la galaxia aproximadamente a unos 800.000 km/h en un movimiento llamado rotación galáctica.

La rotación

La Tierra da una vuelta sobre sí misma alrededor de su eje polar cada 24 horas, aproximadamente. Llamamos día a la duración de un giro completo y lo utilizamos como unidad básica de tiempo.

El sentido de giro del planeta es de oeste a este, como se deduce del echo de que el Sol sale por el este y se pone por el oeste. La velocidad de rotación es máxima en el ecuador y disminuye asta hacerse nula en los polos.

La translación

Nuestro planeta se desplaza alrededor del Sol a lo largo de una órbita ligeramente elíptica en sentido contrario a las agujas del reloj. Llamamos año al tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta completa. En realidad la Tierra invierte en cada ciclo de translación 365 días, 5horas, 48 minutos y 46 segundos. El echo de que el año no represente un número entero de días obliga a añadir un día más cada cierto tiempo para compensar el error del calendario: son los años bisiestos.

El plano que pasa por la órbita de la Tierra y por el Sol se denomina eclíptica. Los fenómenos astronómicos que ocultan temporalmente la iluminación de un astro se llama eclipse.

Consecuencias de la rotación y traslación terrestre

La rotación de la Tierra hace que se sucedan el día a la noche. Las noches son más cortas en verano y más largas en invierno. Éste fenómeno se debe a que el eje de rotación terrestre está inclinado respecto al plano de la eclíptica. Al irse desplazando nuestro planeta por las distintas posiciones orbitales, el Sol alcanza distintas alturas sobre el horizonte en cada punto del planeta y el tiempo en que ilumina cada zona de la Tierra cambia a lo largo del año.

La inclinación del eje de rotación terrestre también da lugar a la sucesión de las estaciones. Los cambios estacionales son más acusados en las latitudes medias y siempre son complementarios para cada unos de los hemisferios de la Tierra. Estos contrastes no se debe a que la Tierra se encuentre más o menos alejada del Sol sino a que la translación de nuestro planeta provoca que a lo largo del año los rayos solares lleguen a cada hemisferio con distinta inclinación en cada momento del año.

La Tierra se sitúa a lo largo de su órbita en cuatro posiciones astronómicas contrapuestas que marcan los límites entre las estaciones. Para nuestro hemisferio, el 21 de junio se produce el solsticio de verano, que es el día del año en el que el tiempo de iluminación es el más largo, y el 21 o 22 de diciembre el solsticio de invierno, que es el día en que el tiempo de iluminación es el más corto y la noche más laga. El equinoccio de primavera se produce el 21 de marzo y el equinoccio de otoño el 23 de septiembre. En estas dos posiciones la duración del día y la noche es la misma.

A causa del movimiento de translación terrestre, el cielo nocturno que podemos observar también cambiara a lo largo de sucesivas noches.

4.- La Tierra cambia

Un planeta singular

La Tierra tiene algunas características que la distinguen del resto de cuerpos del sistema solar.

*La distancia a la que se encuentra del Sol y su composición atmosférica permiten el mantenimiento en la Tierra de una temperatura media próxima a los 15ºC. Las temperaturas superficiales por debajo de los 100ºC hacen posible la presencia en la Tierra de gran cantidad de agua en forma líquida que coexiste con hielo en las zonas más frías y como vapor en la atmósfera. No se conoce la existencia de agua líquida en otros planetas.

*La existencia de agua y la composición atmosférica terrestre permitieron la aparición de la vida hace más de 3.500 millones de años, Hasta las fechas no se ha detectado la presencia de vida en ningún otro astro. La presencia de organismos, a su vez, influyó en la composición de la atmósfera original hasta transformarla en la actual, dominada por el nitrógeno y rica en oxígeno.

*El intenso campo magnético y la capa de ozono atmosférica actúa como un escudo protector de la superficie de la Tierra frente al continuo bombardeo de radiaciones solares procedentes del Sol.

*El calor interno del planeta, influido por su masa y por la presencia de elementos radiactivos, se manifiestan de un modo peculiar. Lo hacen a través de una actividad volcánica sísmica intermitente, y de una actividad tectónica. También se ha reconocido esta actividad volcánica, sísmica y tectónica en venus y Marte.

*Las diferencias de insolación y la creación de corrientes de aire en la atmósfera produce una actividad meteorológica intensa. También se han observado nubes y medido vientos muy intensos en Marte, venus y otros planetas.

Estos y otros factores permiten asegurar que la Tierra es un planeta en continua y progresiva transformación desde su origen.

Los cambios del planeta

Los procesos que modifican la superficie de la Tierra se suelen clasificar como internos o externos atendiendo a la localización de las fuentes de energía que provocan estos cambios.

Los procesos internos se desencadenan a causa de la energía interna almacenada en el interior del planeta. Los procesos externos tienen su origen en la desigual distribución de la energía solar sobre la superficie terrestre. En ambos casos están sometidos a la influencia del campo gravitatorio d la Tierra.

Los procesos internos

La dinámica interior de la Tierra aporta nuevos materiales a la corteza terrestre o deforma los que ya se encontraban en ella.

*La actividad volcánica permite la llegada directa al exterior de la corteza terrestre de material magmáticos. Los magmas son masas de roca fundida, muy ricas en gases, que se encuentran a temperaturas que oscilan entre los 700 y los 1.200ºC. la erupción de un volcán es la culminación de un lento proceso de formación y salida de un magma desde la base de la corteza.

*La actividad sísmica se debe al echo de que en determinadas zonas de la corteza terrestre se produce tensiones o fricciones entre los conjuntos rocosos rígidos. Cuando la energía acumulada durante cierto tiempo se libera de forma instantánea, se produce un terremoto. Las ondas sísmicas transmiten esta energía elástica a través del planeta y pueden deformar los materiales existentes.

*La actividad tectónica es un lento movimiento que desplaza los conjuntos rocosos o placas tectónicas. Estas se mueven sobre la superficie del planeta formándose y desapareciendo (formándose en las dorsales oceánicas y desapareciendo en las zonas de subducción). Las consecuencias de este movimiento son: la formación de océanos, la movilidad de los continentes o el origen de algunas cordilleras. En los límites entre las placas tectónicas se localiza la mayor parte de la actividad sísmica y volcánica actual del planeta.

Los procesos externos

La interacción constante de la parte rocosa del planeta con la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera produce continuas transformaciones de su superficie. Los rasgos geológicos de un determinado paisaje no son otra cosa que las formas actuales que resultan de un largo proceso de alteración, erosión, transporte y sedimentación de los materiales geológicos.