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¿CÓMO SE FORMÓ LA TIERRA?
Según las evidencias, la Tierra se formó hace unos 4.600 millones de años; aunque no hay una teoría clara acerca de cómo sucedió esto, todo indica que el Sol, la Tierra y los demás cuerpos del Sistema Solar se formaron a partir de la acumulación gravitacional de una nebulosa. Esto fue provocado por la explosión de una supernova cercana, permitiendo la agrupación del material.
¿Por qué la Tierra quedó formada por capas?
Hay dos hipótesis en las cuales se sustentan la teoría de la acreción (Acreción: en astronomía es la agregación de materia a un cuerpo), e indican cómo se habrían agrupado los materiales.
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La acreción homogénea plantea que la tierra desde su formación contenía todos los materiales que están presentes en la actualidad, pero se encontraban mezclados. Con el tiempo, a causa de las diferentes densidades, unos se fueron ubicando en la parte interior y los menos densos en la superficie.
- La segunda hipótesis, llamada acreción heterogénea, plantea que la Tierra se fue formando por capas; primero se formó el núcleo que es más denso, y debido a esta gran densidad atrajo a los otros elementos, menos densos, que se ubicaron en la superficie. Ambas teorías plantean que la Tierra era inicialmente una bola incandescente, cuya elevada temperatura hacía que la superficie del planeta estuviera en estado líquido. Con el tiempo, la superficie de la Tierra comenzó a enfriarse y se solidificó, formando lo que hoy conocemos como corteza. Pero desde el interior seguía emanando material líquido a altas temperaturas, el que contenía distintos tipos de gases, entre ellos vapor de agua. Estos gases se acumularon en la parte superior, dando lugar a la atmósfera, y al condensarse el vapor de agua comenzaron las precipitaciones en forma de lluvia. Al acumularse agua, se originaron ríos, lagos y océanos.
El origen de la Tierra está íntimamente relacionado con el origen del Universo. Después del gran estallido (Big Bang) la fuerza desencadenada impulsó la materia, extraordinariamente densa, en todas direcciones, a una velocidad próxima a la de la luz. Con el tiempo, y a medida que se alejaban del centro y reducían su velocidad, masas de esta materia se quedaron más próximas para formar, más tarde, las galaxias. No sabemos qué ocurrió en el lugar que ahora ocupamos durante los primeros 10.000 millones de años, si hubo otros soles, otros planetas, espacio vacío o, simplemente, nada. Hacia la mitad de este periodo, o quizás antes, debió formarse una galaxia. Según las teorías actuales se ha estimado la edad de la Tierra en 4600 millones de años.
Al inicio el planeta estaba formado por una sola masa, supercontinente, llamada Pangea. Después de unos cuantos millones de años esta masa se dividió en dos, Laurasia y Gondwana. Luego hubo nuevas divisiones para que aparecieran los actuales continente los cuales continúan con su movimiento.
La Tierra en un comienzo era una bola incandescente, la cual fue enfriándose, desplazándose los compuestos más livianos hacia la superficie y los más densos hacia el interior como el hierro y níquel. La parte rocosa de la superficie terrestre continuó enfriándose hasta que el vapor de agua existente en la atmósfera dio origen a las precipitaciones y con esto a la formación de los océanos y las condiciones atmosféricas han dado lugar a grandes cambios en nuestro planeta y la aparición de vida. Al principio no tenía atmósfera, y recibía muchos impactos de meteoritos. La corteza de la Tierra sigue variando continuamente fundiéndose en el magma caliente sobre la que flota, es decir, la corteza se renueva y es difícil encontrar rocas de más de tres mil millones de años de antigüedad pero cuando se consiguen proporcionan datos muy valiosos sobre la composición primitiva de la corteza terrestre y su atmósfera.
¿QUÉ FORMA TIENE LA TIERRA?
Se han dado diferentes respuestas a la interrogante de la forma de nuestro planeta. Los griegos plantearon que era esférica, hace unos 500 años era considerada plana y en la actualidad, gracias a los vuelos espaciales y a la exploración satelital, sabemos que la Tierra es un geoide en rotación con un radio ecuatorial de unos 6.378 km. y un radio polar de aproximadamente 6.357 km.
La principal causa de la forma achatada en los Polos, es debido al movimiento de rotación de la Tierra sobre su eje.
EL CAMPO MAGNÉTICO DE LA TIERRA
Los científicos han encontrado evidencias de que nuestro planeta produce un campo magnético como si fuese un gigantesco imán, aun cuando no se conoce con certeza qué es lo que lo produce. La hipótesis más atendible se basa en la inducción electromagnética que producirían los electrones de los metales fundidos que hay en el núcleo externo terrestre al producirse la rotación del globo. El efecto que produce este campo magnético origina una región que circunda la Tierra denominada magnetosfera. Esta capa desempeña un rol fundamental en la preservación de la vida, pues funciona como un blindaje que protege a nuestro planeta del viento solar y de los rayos cósmicos.
Además, en esta capa se producen las auroras boreales y australes, al interactuar con los iones y partículas procedentes del sol. La alta temperatura que alcanza el núcleo interior de la Tierra llega ser mayor que en la superficie del Sol.
A consecuencias de ese intenso calor, los materiales del núcleo exterior y del manto se desplazan (corrientes de convección) dando como resultado que las grandes placas que forman la corteza terrestre deriven lentamente en la superficie. Se presume que estas corrientes son las que originan el campo magnético terrestre, formando lo que conoce como magnetosfera. La Tierra tiene un campo magnético con polos norte y sur. Este campo magnético está rodeado por la magnetosfera, la cual impide que la mayoría de las partículas del sol, transportadas en el viento solar, lleguen a la Tierra. Algunas partículas logran penetrar la magnetosfera y son las responsables de las espectaculares auroras boreales.
Los científicos aún no logran explicar la causa de las más de 170 inversiones sufridas por el campo magnético terrestre en los últimos 100 millones de años. En la actualidad el polo norte magnético se encuentra próximo al polo sur geográfico mientras que el polo sur magnético se halla cerca del polo norte geográfico. En los polos magnéticos se producen las auroras boreales o australes.
COMPOSICIÓN DE LA TIERRA
Si observamos nuestro planeta, vemos que está formado básicamente por tierra (geósfera) y por agua (hidrosfera).Y además está rodeado por una capa de gases (atmósfera). La geósfera representa el 99,9 % aproximadamente de la masa del planeta, la hidrosfera es el 0,02 % y la atmósfera solo el 0,08 %.
Nuestro planeta está rodeado por una región gaseosa conocida con el nombre de atmósfera, que se compone básicamente de cuatro capas: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera.
ATMÓSFERA
Es la capa gaseosa que envuelve algunos planetas y otros cuerpos celestes. En nuestro planeta, la atmósfera terrestre está conformada por una mezcla de gases (aire) formada por nitrógeno (78%), oxígeno (21%), gases inertes, hidrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua.
Troposfera: Es la capa inferior, en ella se producen los fenómenos meteorológicos, en ella se contiene un 70% del peso total de la atmósfera.
Estratosfera: Su característica principal es la ausencia de vapor de agua y una temperatura bastante homogénea (entre –55 ºC y –40 ºC); aquí se encuentra la capa de ozono, de vital importancia en la absorción de las radiaciones ultravioleta, ya que, si llegaran directamente a la superficie terrestre, destruirían todo vestigio de vida en ella.
- Mesosfera: Esta capa se extiende desde, aproximadamente, 50 km hasta los 80 km, y está caracterizada por un decremento de las temperaturas, alcanzado los –75 ºC a una altitud de 80 km.
- Termosfera: Se producen disociaciones moleculares que provocan temperaturas muy elevadas, de 1.000 a 1.500 ºC. A estas altitudes extremas las moléculas de gas se encuentran ampliamente separadas.
- Exosfera: Como su nombre indica, es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. Su límite superior se localiza a altitudes que alcanzan
los 960 e incluso 1000 km, y está relativamente indefinida. Es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario.
- La ionosfera: Es el nombre con que se designa una o varias capas de aire ionizado en la atmósfera que se extienden desde una altura de casi 80 km sobre la superficie terrestre hasta 640 km o más. A estas distancias, el aire está enrarecido en extremo, presenta una densidad cercana a la del gas de un tubo de vacío. Cuando las partículas de la atmósfera experimentan una ionización por radiación ultravioleta, tienden a permanecer ionizadas debido a las mínimas colisiones que se producen entre los iones.
La ionosfera ejerce una gran influencia sobre la propagación de las señales de radio. Una parte de la energía radiada por un transmisor hacia la ionosfera es absorbida por el aire ionizado y otra es refractada, o desviada, de nuevo hacia la superficie de la Tierra. Este último efecto permite la recepción de señales de radio a distancias mucho mayores de lo que sería posible con ondas que viajan por la superficie terrestre. La ionosfera contiene algunas capas, las cuales tienen una gran importancia para las transmisiones de ondas de radio, porque reflejan las ondas cortas y por lo tanto pueden permitir las conexiones de un continente a otro. La ionosfera también es sede de espectaculares fenómenos conocidos como Auroras polares, que se deben a la excitación producida en las partículas de esta capa atmosférica por el Viento solar.
FUNCIÓN DE LA ATMÓSFERA
Como filtro
-De la energía solar que llega al planeta, algo más del 30% es reflejada por la Atmósfera o por la superficie terrestre. El resto de la energía solar es absorbida por el planeta.
-Parte de la energía absorbida es reemitida al exterior y parte es empleada para calentar el aire, el agua y la tierra.
-Las radiaciones son filtradas por distintas capas de la Atmósfera, al igual que hacen unas gafas de sol. Permite el paso de unas radiaciones e impide el paso de otras. Radiaciones gama en la ionosfera y ultravioleta en la capa de ozono.
Como regulador térmico
Las radiaciones que llegan a la superficie terrestre son reemitidas a la atmósfera en forma de radiaciones infrarrojas que son absorbidas por el vapor de agua y CO2, principalmente. Estas moléculas reenvían la radiación hacia la superficie terrestre en forma de calor, provocando el calentamiento de la Atmósfera. A esto se le ha denominado efecto invernadero.
La radiación es absorbida por los gases de la atmósfera y se transforma en calor. Por otra parte, la radiación que consigue llegar a la superficie tiene dos destinos:
1. Una parte es absorbida por la superficie terrestre. Esto provoca el calentamiento del suelo y de las capas de aire en contacto con él. Este calentamiento es responsable de:
A) Que la atmósfera se caliente de abajo a arriba y, por tanto, la temperatura de la troposfera disminuye unos 5 ºC por cada 1000 m que se ascienda.
B) La evaporación de las aguas continentales y oceánicas. Éste es el origen del ciclo del agua y de todos los fenómenos relacionados con él (nubes, nieve, lluvia, granizo, etcétera)
2. La otra parte es emitida de nuevo a la atmósfera, pero transformada en radiación de longitud de onda más larga (infrarroja)
Esta segunda parte también es absorbida por los gases atmosféricos. Estos, a su vez, devuelven la mayor parte a la superficie (contrarradiación atmosférica), contribuyendo al calentamiento global. Este mecanismo recuerda al de un invernadero donde se cultivan plantas (los cristales o los plásticos, dejan entrar la luz, pero no dejan salir el calor, por lo que se le conoce como efecto invernadero natural.
Si este efecto invernadero natural no existiera, la temperatura media de la superficie terrestre sería de unos 18 ºC bajo cero, en vez de los 15 ºC que hay actualmente. Por ello, este fenómeno es esencial para que exista la vida en la Tierra.
Sin embargo, este vital proceso natural se ha visto sobrepasado por el efecto invernadero inducido. Éste se debe al desproporcionado y muy rápido aumento en los últimos 150 años de la concentración de los gases de efecto invernadero (ver cuadro), como consecuencia de las actividades humanas.
Principales gases de efecto invernadero
GAS
FUENTE EMISORA
TIEMPO DE VIDA
CONTRIBUCIÓN AL CALENTAMIENTO (%)
Dióxido de carbono (CO2)
Combustibles fósiles, deforestación, destrucción de suelos
500 años
54
Metano (CH4)
Ganado, biomasa, arrozales, escapes de gasolina, minería
7 - 10 años
12
Oxido Nitroso (N2O)
Combustibles fósiles, cultivos, deforestación
140 - 190 años
6
Clorofluorocarbonos (CFC )
Refrigeración, aire acondicionado, aerosoles, espumas plásticas
65 - 110 años
21
Ozono y otros
Fotoquímicos, automóviles, etc.
horas - días
8
LA HIDROSFERA
Constituye el conjunto de toda el agua presente en la tierra. Dadas las características del planeta se puede presentar en los tres estados, sólido (formando la criosfera), líquido y gaseoso (como componente de la atmósfera). Su distribución es la siguiente:
- Océanos 97%
- Glaciares 2%
- Aguas subterráneas 0,57%
- Ríos y lagos 0,001%
- Humedad del aire 0,001%
- Seres vivos 0,00004%
La relación que tiene con los otros subsistemas viene determinada por el ciclo del agua, donde se ve como circula de unos subsistemas a otros.
Dinámica de la hidrosfera
Dentro de la dinámica del agua distinguiremos entre la oceánica y las aguas continentales. Las corrientes oceánicas son debidas a:
- La rotación de la tierra.
- Los vientos dominantes.
- La diferencia de temperatura y densidad del agua.
- La posición geográfica de los continentes.
Existen dos tipos de corrientes marinas: las superficiales (en los primeros 200 m de profundidad) y las profundas. Las superficiales son debidas principalmente a los vientos dominantes y su dirección y sentido vienen determinados por estos, por la situación de los continentes y la rotación de la tierra. Dependiendo de la dirección latitudinal que lleven pueden ser corrientes frías o cálidas. Las corrientes profundas son debidas a la diferencia de densidad del agua, ya sea por variaciones en la salinidad o en la temperatura.
El agua menos densa tiende a ascender mientras que la más densa se hunde. Esto provoca una corriente profunda que circula por todos los océanos regulando la temperatura de estos.
Función de la hidrosfera
-El agua contribuye a regular el clima del planeta por su gran capacidad de almacenar energía.
-Modela su superficie con los efectos de los agentes geológicos.
-Diluye los contaminantes.
-Es esencial para los seres vivos.
-Constituye un recurso imprescindible para la agricultura, la industria, la generación de energía eléctrica, el transporte, la higiene, etc.
GEOSFERA
Como la mayor parte del interior de la tierra es desconocido, se han planteado varios modelos que explican su estructura. Todos ellos coinciden en que el interior de nuestro planeta se encuentra organizado en capas. La variación y/o interrupción en la velocidad de ciertas ondas sísmicas es una forma indirecta para establecer las distintas capas que forman el interior de la tierra. Las investigaciones realizadas
al respecto se han centrado en dos aspectos; en la composición de los materiales que forman las distintas capas y en el comportamiento mecánico de dichos materiales. Es así que se distinguen dos modelos, que representan diferentes capas (pero que coinciden en muchos aspectos)
MODELO ESTÁTICO DEL INTERIOR DE LA TIERRA
Considera la composición química del planeta.
- Corteza: La capa exterior delgada de la superficie de la Tierra, cuyo espesor promedio es de 10 kilómetros bajo los océanos y de 50 kilómetros bajo la corteza continental. Ésta es la única capa de la Tierra que los humanos realmente hayan visto. Es la capa más externa y representa el 0,5% de la masa total de la tierra. La corteza se divide en oceánica y continental. Si bien presentan los mismos elementos, se encuentran combinados en diferentes proporciones. La corteza continental es menos densa y más gruesa que la oceánica. La corteza continental está formada principalmente por aluminio, silicio y magnesio; en cambio, la corteza oceánica está compuesta por aluminio, hierro, magnesio, calcio y potasio. Es la región más superficial de nuestro planeta y por ello la parte con menor temperatura. Está formada por rocas en fase sólida. Su espesor fluctúa entre los 6 Km bajo el suelo marino y los 60 Km bajo las regiones montañosas. Su densidad media es de 2800 Kg/m3
- Manto: Se encuentra en estado sólido, pero este se comporta como un fluido. En él podemos diferenciar dos partes; Manto superior y Manto inferior. El manto superior está compuesto principalmente por olivino y piroxeno; sin embargo, en el manto inferior predominan el silicio, magnesio y oxígeno. El manto en su totalidad representa más de 60% de la masa de la tierra. Esta región se extiende bajo la corteza hasta unos 2900 Km de profundidad. Las temperaturas en su interior oscilan entre los 1500 y los 3000 K. Su densidad media es de unos 4500 Kg/m3. La corteza y la parte superior del manto forman la litosfera. El manto superior contiene minerales sólidos. Parte de esta zona se conoce como Astenósfera, la que está formada por roca fundida conocida como magma. La litosfera flota sobre la Astenósfera. El manto inferior se extiende entre el manto superior y el núcleo. En esta región la fase de los materiales es sólida pero tiene temperaturas tan elevadas que se comporta como una masa líquida de gran viscosidad.
- Núcleo: Es la capa más interna de la Tierra y está compuesta principalmente por hierro y níquel. Contiene, además; cobre, oxígeno y azufre. El núcleo se divide en núcleo externo, el cual se encuentra en estado líquido, y el núcleo interno, que es sólido. Aunque las temperaturas en el núcleo interno alcanzan los 5000º C, es sólido, debido a las altas presiones a las que se encuentra sometido. El núcleo constituye poco más del 30% de la masa terrestre. Se extiende desde la base del manto hasta el centro de la Tierra. Su espesor aproximado es de 3500 Km. Su densidad media sería de unos 10720 Kg/m3. El núcleo externo se extiende desde los 2900 Km hasta los 5.000 km de profundidad. En su interior la temperatura alcanza unos 6000 K, razón por la cual la materia se presenta como un fluido. El núcleo interno se extiende desde los 5000 Km hasta los 6370 Km de profundidad. Está formado principalmente por material en fase sólida debido a las enormes presiones existentes (unas 106 veces mayor que la presión atmosférica). La temperatura es más elevada que en el núcleo externo, formado preferentemente por níquel, hierro y azufre.
MODELO DINÁMICO DEL INTERIOR DE LA TIERRA
Según el movimiento.
- Litósfera: Capa sólida de estructura rígida de grosor aproximado de 100 km dividida en 8 grandes placas las que se encuentran sobre el manto que es un fluido más denso por lo tanto flotan moviéndose lo que explica la variación de formas de los continentes y cadenas montañosas; generándose a su vez una gran cantidad de efectos de tipo geológico como existencia de volcanes, terremotos, etc.
Es la capa más externa. Está formada por la corteza y una parte externa del manto. La litósfera se encuentra sobre una capa fluida. Su espesor varía de los 100 a los 150 Km. Se encuentra fragmentada en placa, llamadas placas tectónicas o litosferitas.
- Astenósfera: Capa formada por el manto. Debido a las elevadas temperaturas, está en constante movimiento, produciendo el desplazamiento de las placas que se encuentran sobre ella. En esta placa encontramos el magma, material que es expulsado en las erupciones volcánicas.
Es una zona menos sólida debajo de la litósfera, de alta temperatura donde se propagan las ondas sísmicas con menor velocidad dada la viscosidad que presenta.
- Mesósfera: Está formada por el resto del manto, es decir, es la porción de manto que se encuentra entre la Astenósfera y el núcleo. Esta capa se distingue por no presentar el comportamiento plástico que tiene la Astenósfera, ya que aquí el manto vuelve a comportarse de manera rígida, Alcanza hasta los 2.900 Km. de profundidad.
- Núcleo: Corresponde al núcleo interno y externo. A esta capa también se le llama Endósfera. El núcleo interno se encuentra en estado sólido y el núcleo externo en estado liquido. Es la fuente de calor interno del planeta. En el núcleo interno el calor se trasmite por conducción. Se ha estudiado una diferencia entre la velocidad de rotación de ambos núcleos.
Su teoría conocida como la deriva continental sostiene que la Pangea se habría comenzado a fracturar hace unos 200 millones de años y que los fragmentos habrían comenzado un lento movimiento alrededor de la superficie terrestre propulsados por sí mismos.
DERIVA CONTINENTAL
Alfred Wegener, geofísico y meteorólogo alemán, luego de investigar las similitudes entre las formas de las costas africanas y sudamericanas postuló, en 1912, que alguna vez hubo un único supercontinente al que denominó Pangea (toda la Tierra).
Tomó sus ideas del conocido hecho que África y Sudamérica parecían unirse como unas piezas de un rompecabezas. Recolectó datos de ambos continentes, y encontró que tipos de fósiles y de rocas en la costa Este de Sur América correspondían a los encontrados en la costa Occidental de África. Cuando añadió los continentes del Norte al rompecabezas, Wegener se dio cuenta que la cadena de las Montañas Apalaches en Norte América continuaban como las Montañas Caledonias en el Norte de Europa.
- Pruebas morfológicas, geográficas: Coincidencia entre las costas de continentes hoy en día separados. Ejemplo: África y Sudamérica. Coincidencia en la forma de la costa de continentes muy alejados.
- Pruebas biológicas / paleontológicas: La existencia de fósiles de animales y vegetales idénticos en continentes separados por océanos. Continentes separados tienen floras y faunas diferentes, pero fósiles idénticos. Ejemplo: marsupiales en Australia
- Pruebas geológicas: Estructuras geológicas iguales en continentes separados. Ejemplo: diamantes en Brasil y Sudáfrica. Continuidad en las cadenas montañosas en continentes muy alejados, ejemplo la alineación de cadenas montañosas en la actualidad (Apalaches en Norteamérica y cadenas montañosas de Escocia y Escandinavia)
Similitud de formaciones de rocas sedimentarias y metamórficas de mayor antigüedad en América del sur y África.
- Pruebas climáticas: Rocas indicadoras de climas iguales en zonas a distinta latitud en la actualidad. Ejemplo: depósitos glaciares de la misma época en la Patagonia y la India.
Hace 300 millones de años, un gran casquete polar cubrió una extensa área continental. Los restos de ese continente, con las señales de haber estado cubiertos de hielo, se encuentran muy alejados unos de otros.
- Pruebas geomagnéticas: Minerales magnéticos en rocas de igual edad en distinto continente indican dos polos norte. Trasladando los continentes, apuntan a un único polo.
En la década de 1960, nace la teoría de la tectónica de placas, según la cual la litosfera se encuentra dividida en numerosas placas que se mueven unas respecto a otras "flotando" sobre la Astenosfera. Esta teoría plantea que dicho movimiento se debe a corrientes convectivas ascendentes que se producen en el manto externo. Investigaciones recientes han ratificado esta teoría al observar regiones del suelo oceánico donde aflora nuevo material y otras donde se consume el antiguo material producto del movimiento de las placas.
Distribución mundial de las placas tectónicas
Las placas sudamericana y africana se separan entre sí 5cm cada año, mientras que las placas de Nazca y sudamericana se acercan 9 cm al año. Los movimientos que se suceden muy dentro de la Tierra y llevan calor desde el interior hasta una superficie más fría hacen que las placas se muevan muy lentamente a lo largo de la superficie. Existen diferentes hipótesis para explicar exactamente cómo es que estos movimientos permiten que las placas se muevan.
El origen del calor de la Tierra viene explicado con el calor de formación de la
tierra y el calor procedente de la desintegración de elementos radiactivos. Además en el manto se producen movimientos: llamamos corrientes de convección. Este movimiento se produce cuando entran en contacto el manto y el núcleo externo, el núcleo externo al estar en estado líquido calienta a las rocas y les hace perder densidad, esto hace que las rocas ahora calientes y menos densas, asciendan hacia la corteza. Una vez en contacto con la corteza las rocas se enfrían y aumentan su densidad por lo tanto vuelven a bajar, y así sucesivamente generando las corrientes de convección. Estas corrientes a su vez generan el movimiento de las placas tectónicas.
Sección transversal de la convección térmica simulada numéricamente del manto
Las zonas rojas y amarillas indican las corrientes calientes que ascienden, mientras que las zonas azules representan las regiones de las corrientes descendentes frías.
¿QUÉ OCURRE ENTRE LAS PLACAS?
La dinámica de las placas puede someter a las rocas a esfuerzos que pueden ser de compresión, distensión y cizalladura. Ante ellos, las rocas pueden sufrir plegamientos, roturas o dislocaciones. Cuando esto ocurre se dice que la roca se ha deformado. Los límites o fronteras entre las placas pueden ser clasificados en divergentes, transformantes y convergentes de acuerdo a su comportamiento.
- Las fronteras divergentes, se presentan entre dos o más placas que se
separan. La Tierra es un planeta cambiante gracias a la energía que proviene del interior terrestre. Las corrientes de convección transmiten la energía desde el Núcleo a la Litosfera provocando cambios en ésta. Las corrientes de convección arrastran materiales y energía que poco a poco adelgazan y rompen la placa litosférica.
Esta separación origina el constante afloramiento de material como ocurre en los grandes sistemas montañosos de las profundidades oceánicas. En esas zonas se acumulan tensiones y se producen terremotos hasta que se forma una gran fractura llamada RIFT. Los materiales salen por grandes grietas del interior terrestre y se pegan a la zona de rotura donde se construye placa. Este borde se denomina Límite Constructivo.
Se forman elevaciones a ambos lados de la rotura que se conocen con el nombre de Dorsales Oceánicas. Al romperse la placa en dos, los materiales que se depositan separan las nuevas placas; por eso, a estos límites también se les conoce como Límites Divergentes.
Ejemplo: Islandia se habría formado por este tipo de fronteras.
- Las fronteras convergentes, se dan entre placas que se acercan. Por acción de
las corrientes de convección las placas pueden chocar, en esos casos se destruye una placa. Se forma un Límite Destructivo entre ellas. También se le da el nombre de Límite Convergente.
Si las placas tienen diferente densidad se produce el fenómeno de subducción: la placa de mayor densidad se introduce por debajo de la placa de densidad menor. Una placa se introduce por debajo de otra, entre ellas se produce un fuerte rozamiento en la Zona de Subducción. El rozamiento es tan fuerte que puede provocar terremotos, volcanes o incluso formar grandes cadenas montañosas.
Es decir, si ambas placas poseen similar densidad, su colisión origina grandes deformaciones o plegamientos en las zonas de contacto, fenómeno responsable de la formación de montañas (orogénesis) como el Himalaya.
- Las fronteras transformantes, se encuentran entre placas en contacto que se
mueven una respecto a la otra en forma paralela al límite de contacto. Los límites pasivos son zonas de rotura donde no se construye ni se destruye placa. Son zonas muy inestables donde hay un fuerte rozamiento entre dos placas que se mueven. Esto provoca frecuentes los terremotos. El caso más conocido es el de la falla de San Andrés en California. Es una falla que discurre por unos 1300 km a través del estado de California. Forma el límite tectónico entre la placa Norteamericana y la placa del Pacífico. Esta falla es famosa por producir grandes y devastadores terremotos.
El sistema de fallas de San Andrés termina en el golfo de California.
Debido al movimiento de la placa del Pacífico, que penetra por el golfo de California y hacia el norte de la falla de San Andrés, en los próximos 50000 años la península de Baja California se desplazará hacia el norte, separándose de México y convirtiéndose en una isla. Se calcula que llegará frente a Alaska en unos 50 millones de años.
Nuestro planeta, Tierra, es un planeta dinámico, lo que implica una actividad sísmica asociada, es decir en la ruptura y fracturamiento de las rocas en las capas más exteriores de la Tierra.
SUELOS
El suelo es la capa más superficial de la corteza terrestre, que se forma a partir de la desintegración de las rocas (por la acción del agua, los cambios de temperatura y el viento) y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella.
Están compuestos de materia orgánica e inorgánica, aire y agua. Un buen suelo contiene, aproximadamente, 45% de materia inorgánica, 5% de materia orgánica, 25% de agua y 25% de aire.
Los componentes de los suelos se pueden clasificar en:
• Inorgánicos, como la arena, la arcilla, el agua y el aire; y
• orgánicos, como los restos de plantas y animales.
TIPOS DE SUELOS
Suelos arenosos: son aquellos que están formados principalmente por arena. Este tipo de suelo no retiene el agua y, al poseer poca materia orgánica, no es apto para la agricultura.
Suelos calizos: son aquellos que poseen abundantes sales calcáreas. Este tipo de suelo es de color blanco, seco y árido, por ende no es apto para la agricultura.
Suelos humíferos (también llamados tierra negra): son aquellos que poseen gran cantidad de materia orgánica en descomposición. Este tipo de suelo es de color oscuro, retiene el agua y es excelente para la agricultura.
Suelos arcillosos: son aquellos que están formados principalmente por arcilla, de granos muy finos color amarillento. Este tipo de suelo retiene el agua formando charcos, y si se mezcla con humus puede ser apto para la agricultura.
Suelos pedregosos: son aquellos formados por rocas y piedras de todos los tamaños. Este tipo de suelo no retiene el agua, por ende no son buenos para la agricultura.
Suelos mixtos: son aquellos suelos que tienen características intermedias entre los suelos arenosos y los suelos arcillosos, es decir, de los dos tipos.
LAS ROCAS Y SUS PROCESOS DE FORMACIÓN
La Tierra es un planeta rocoso: la mayor parte de su masa se encuentra en forma de rocas. El hombre ha estado en contacto con ellas desde siempre; hace milenios se conocen rocas como el mármol, el granito o las calizas, pero existe poco conocimiento general sobre su formación.
Las rocas son agregados de minerales sólidos de origen natural, cuyos componentes son definidos y se encuentran ordenados en su interior formando cristales.
Los minerales y, por lo tanto, las rocas, tienen un origen muy diverso. Según este parámetro, existen tres categorías, cuyos procesos de formación son bien distintivos: las rocas pueden ser ígneas, sedimentarias o metamórficas.
Las rocas ígneas (del latín ignius, “fuego”) se originan a partir de un líquido compuesto principalmente por roca fundida, gases disueltos y cristales en suspensión, al que llamamos magma. Los magmas, a su vez, provienen de zonas profundas de la Tierra, donde las rocas calientes, pero sólidas del manto terrestre pueden derretirse parcialmente. El magma se abre camino hacia arriba, dado que es más liviano que las rocas que lo rodean, y es muy rico en elementos pesados, que abundan en las capas más internas de la Tierra. Así, a medida que asciende por la corteza, se va enfriando dando origen a cristales los que al ser más pesados que la parte líquida, se depositan al fondo. De esta forma, el líquido restante se hace cada vez más liviano y puede seguir subiendo.
Debido a este proceso, la composición del magma cambia y se pueden ir generando diferentes minerales, dependiendo de la temperatura y de la profundidad a la que este se encuentre. Las rocas ígneas poseen componentes más pesados y suelen ser de color oscuro, mientras que aquellas que poseen minerales más livianos, como el cuarzo, suelen ser claras.
El curso que sigue el magma también permite clasificar las rocas. Cuando este se abre paso a través de algún cuerpo de roca da origen a rocas intrusivas, mientras que aquel que sale y se enfría en la superficie produce rocas extrusivas. Para que se forme una roca intrusiva, una posibilidad es que el magma se estacione en algún lugar profundo de la corteza y se enfríe allí lentamente, lo que facilitará la formación de cristales grandes, pues estos tendrán tiempo de crecer y solidificarse completamente, formando una roca plutónica. Otra posibilidad es que el magma siga ascendiendo, colándose entre las fracturas de las rocas más superficiales, donde el contacto con estas hace que el enfriamiento sea algo más rápido.
Por su parte, las rocas extrusivas son las que se forman debido a las erupciones volcánicas. Cuando el magma asciende y se estaciona en la corteza, eventualmente puede salir a la superficie durante una erupción debido al aumento de la presión dentro la cámara que lo alberga. En estos eventos, se generan rocas a partir de lava –nombre que recibe el magma al salir a la superficie–una vez que esta ha perdido parte de sus gases. La lava que emana de un cráter puede fluir, enfriándose rápidamente al exponerse a la temperatura ambiente formando una roca volcánica, compuesta de cristales muy pequeños y de vidrio; o bien puede ser expulsada violentamente hacia el aire en columnas que se elevan a veces kilómetros hacia arriba, donde se enfrían extremadamente rápido y se llenan de burbujas. Estas se encuentran compuestas principalmente por vidrio y reciben el nombre de rocas piroclásticas, un ejemplo es la famosa piedra pómez.
Otro tipo de roca lo constituyen las rocas sedimentarias. Estas están constituidas por fragmentos de cualquier otra roca que se encuentre en la superficie terrestre, ya sea ígnea, sedimentaria o metamórfica, y que por efecto del agua, el viento o el hielo, entre otros factores, ha sido partida, molida, desintegrada o disuelta, para ser luego transportada por estos agentes.
Esta acumulación de fragmentos de roca que puede tener tamaños muy variados, recibe el nombre de sedimento. Los sedimentos pueden depositarse y con el paso del tiempo ser compactados y pegados por una especie de cemento formado por algún mineral que se cristalice entre los granos, originando una roca sedimentaria clástica. Los sedimentos también pueden ser solo una precipitación de material disuelto en agua, tal como ocurre cuando se tiene agua con mucha sal y esta se deposita en el fondo. Si el agua finalmente se evapora, se obtendrá un agregado de cristales unidos entre sí, que dará origen a una roca sedimentaria química.
Las rocas sedimentarias muchas veces pueden albergar fósiles, restos de organismos del pasado que permiten conocer la historia y evolución de la vida y los ambientes de la Tierra.
Por último, existen las rocas metamórficas (del griego meta, “cambio”, y morph, “forma”), las cuales se forman cuando una roca de cualquier tipo es sometida a altas presiones y/o temperaturas. Las rocas metamórficas son las más complejas de todas, ya que cualquier roca puede ser sometida a este proceso, por ende sus procesos de generación pueden ser muy variados. Estas pueden formarse cuando las rocas se entierran bajo la superficie, sufriendo gran presión debido al peso de las rocas sobre ellas, y temperaturas más calientes a medida que se ubican a mayor profundidad; pueden originarse cuando un magma que llega calienta la roca, o incluso debido al impacto de un meteorito. De todos modos, algo que todas tienen en común es que sus componentes cambian. Se generan nuevos minerales y los que existían pueden desaparecer o recristalizarse, es decir, cambiar de forma, de tamaño, de orientación o de posición, dependiendo de las condiciones a las que se someta la roca y de cómo era esta originalmente. Incluso, cuando el metamorfismo alcanza niveles muy altos, la roca puede ser fundida y dar origen a magma, volviendo a comenzar el ciclo.
Las rocas pueden ser tan variadas como podamos imaginar y el ciclo que lleva a su formación ha estado repitiéndose por millones de años, del cual solo podemos observar sus productos: las rocas que existen hoy. La máquina de crear rocas que es la Tierra seguirá funcionando, y quizás los geólogos del futuro intentarán descifrar cómo se formaron aquellas que verán mañana, mientras el proceso se siga repitiendo bajo sus pies.
En general, de acuerdo a su origen se pueden distinguir tres grupos de rocas, los cuales, a su vez, pueden presentar subcategorías.
• Las rocas ígneas se forman cuando el magma, o roca fundida al interior de la tierra, se enfría y se solidifica.
• Las rocas sedimentarias se forman cuando los sedimentos (materiales depositados) se comprimen y cementan en un proceso llamado litificación.
• Las rocas metamórficas se forman cuando los diferentes tipos de roca (sedimentarias, ígneas e incluso las metamórficas) sufren cambios físicos, químicos o mineralógicos debido a la acción de la temperatura y/o presión.
CLIMA Y TIEMPO ATMOSFÉRICO
Muchas veces nos confundimos cuando hablamos de tiempo y clima, sin saber cuál es la diferencia real entre estos dos términos. Sin embargo, ambos son dos formas de considerar los cambios y variaciones que se producen en la temperatura.
El tiempo atmosférico es el conjunto de cambios que ocurren diariamente en un lugar determinado; el clima, en cambio, es el tiempo habitual que existe en alguna zona pero que puede durar muchos años; es la generalización del estado del tiempo.
La Tierra es el ambiente perfecto para el desarrollo de variadas formas de vida. Sin embargo, todo organismo, incluido el ser humano, debe adaptarse al ambiente en el que está inmerso. Una de las grandes variables naturales que determina no sólo la presencia de animales y vegetales, sino que también condiciona el desarrollo de toda forma de vida, el asentamiento humano y la realización de actividades productivas es el clima.
Este suele confundirse con el tiempo meteorológico, ya que ambos analizan las mismas variables (entre ellas, temperatura, presión y humedad atmosférica), pero con diferencias considerables de tiempo cronológico. Cuando hablamos de tiempo solo nos restringimos a las condiciones diarias existentes en una zona; en cambio, el clima corresponde al conjunto de fenómenos meteorológicos recurrentes (patrón promedio) de un determinado lugar (ya sea local, regional o global), tomando en cuenta un mayor lapso de tiempo (por lo general, años).
ELEMENTOS CLIMÁTICOS
El clima no tiene que ver únicamente con la temperatura existente en un momento dado, ya que está determinado por todos los elementos meteorológicos que se dan en una región: temperatura, presión atmosférica, humedad, vientos, y precipitaciones.
Todos estos elementos están condicionados por los llamados factores del clima, es decir, los que hacen que se produzca un clima con determinadas características.
- Temperatura
Es la cantidad de calor que posee la atmósfera, dependiendo de la energía que el Sol genere. Por ello, está relacionada directamente con la radiación solar.
Si bien el Sol emite directamente hacia nuestro planeta sus rayos, estos no llegan de forma íntegra a la superficie terrestre.
Una de las principales causas es la acción protectora de la atmósfera (capa de ozono), que impide la llegada de rayos dañinos y retiene, en su parte alta, una buena cantidad de radiación.
La temperatura varía de acuerdo con el lugar del planeta (latitud) donde nos situemos, ya que no todos los puntos del planeta reciben la misma cantidad de radiación solar.
La posición de la Tierra con respecto al Sol y el movimiento de la misma alrededor de él condiciona la llegada más directa de los rayos solares al Ecuador (donde las temperaturas son bastante altas), mientras que en la zona de los polos la radiación pasa escasamente, disminuyendo así la temperatura.
Existen varios instrumentos para medir la temperatura de un lugar. Entre ellos destacan los termómetros de máximas y mínimas, que, como su nombre lo indica, sirven para medir las temperaturas extremas de un determinado momento. Si bien realizan la misma función, su estructura es diferente, ya que el primero contiene en su interior mercurio y el segundo, alcohol. Usualmente, la temperatura atmosférica se mide en grados Celsius (ºC), pero también existen otras escalas de medición térmica, como las de grados Fahrenheit o Kelvin.
- Presión atmosférica
Se refiere a la fuerza que ejerce la atmósfera en todas las direcciones, producto del peso de sus capas superiores y de la atracción (fuerza de gravedad) que ejerce la superficie terrestre. La unidad de medida de la presión atmosférica es la atmósfera, definida como la cantidad de peso que ejerce una columna de mercurio de 760 milímetros de altura a una latitud de 45º, al nivel del mar y a una temperatura de 0º centígrados.
En meteorología se usan los milibares o milímetros de mercurio. La relación entre estas medidas es la siguiente: 1 atmósfera son 1.013,2 milibares o 760 milímetros de mercurio.
La presión atmosférica disminuye con la altitud, debido a que cuanto más alto está un punto sobre el nivel del mar menos capa de aire tiene por encima.
Esta disminución no se realiza por igual en toda la atmósfera, el descenso es de 1,33 milibares por cada 11 metros de ascensión; mientras que en las capas atmosféricas más altas, la disminución es más lenta.
De igual manera, si nos movemos horizontalmente, la presión atmosférica no es igual en todas partes, ya que si nos encontramos en un sector donde el aire es frío, este desciende y genera una presión más alta sobre la Tierra, mientras que si el aire se calienta, se eleva y en la superficie existirá una baja presión. A los centros de baja presión se les denomina ciclones, mientras que los de alta presión reciben el nombre de anticiclones.
El principal instrumento utilizado para su análisis es el barómetro de mercurio, instrumento que consta de un tubo de cristal lleno de mercurio, con un extremo abierto que va sumergido en una cubeta. También existe el barómetro aneroide, cuyas variaciones son reflejadas por las agujas de un reloj.
- Vientos
El aire que contiene nuestra atmósfera está en constante movimiento por medio de las corrientes o vientos. Estos viajan por la atmósfera a partir de una diferencia en la presión, capaz de desplazar el aire desde las zonas de mayor a menor presión.
Cuando la atmósfera se calienta, lo hace primero desde su capa más inferior hasta la más superior, lo que provoca una dilatación del aire. Paulatinamente, el aire comienza a subir, creando un flujo circular constante.
La Tierra gira sobre su eje de oeste a este, provocando una desviación de todos los objetos en movimiento, incluyendo los vientos. A este efecto se le llama fuerza de Coriolis. Esta determina que todos los objetos en movimiento situados en el hemisferio norte, incluyendo las masas de aire, se desvíen en el sentido de las agujas de un reloj, mientras que aquellos situados en el hemisferio sur toman la dirección opuesta.
Es posible identificar dos principales grupos de vientos, los cuales se clasifican de acuerdo con la superficie que cubren en su recorrido y con su regularidad. Hablamos de vientos planetarios cuando se trata de aquellos que cubren y se desplazan por grandes extensiones de la Tierra, mientras que al referirnos a vientos locales indicamos aquellos que se rigen por las condiciones topográficas de un sector determinado y más limitados.
Los vientos planetarios son los alisios, contralisios y circumpolares. Los vientos alisios circulan entre los trópicos, desde los 30 o 35º de latitud hacia el Ecuador. Se dirigen desde las altas presiones subtropicales hacia las bajas presiones ecuatoriales. Dado que estos vientos proceden de dirección este, son también llamados alisios del este y, gracias a la fuerza de Coriolis, siempre se mueven hacia el oeste.
El aire ecuatorial se eleva, se enfría y se mueve en dirección norte y sur, alejándose de la región ecuatorial. A unos 30º de latitud norte, el aire se enfría cada vez más e inicia el descenso. El aire en descenso va calentándose y fluye por la superficie en dirección norte, hacia el polo, o en dirección sur, hacia el Ecuador. Hablamos, entonces, de vientos contralisios cuando se trata de vientos que se mueven de los trópicos hacia los polos y las corrientes de aire que fluyen hacia el sur se convierten en los alisios del norte de latitudes bajas.
El aire de las capas altas continúa dirigiéndose lentamente hacia el norte y enfriándose, descendiendo finalmente en la región polar. Allí se enfría todavía más a nivel superficial y fluye en dirección sur. Esas masas de aire en movimiento se denominan vientos circumpolares (que circundan los polos). La circulación de las masas de aire en el hemisferio sur se producen de forma similar a las descritas aquí para el hemisferio norte.
En el caso de los vientos locales, existe una enorme variedad, cada uno de ellos con características propias.
Entre los más conocidos podemos nombrar el Chinook, viento seco que sopla desde el norte hacia el este de las Montañas Rocosas, en Estados Unidos; el Foehn o Föhn, flujo de aire cálido y seco que afecta la zona más septentrional de los Alpes; el Doctor, brisa marina que sopla a mediodía en una localidad australiana; el Pampero, un viento frío del sudoeste de los Andes, en Argentina, y el Mistral, masa de aire fría y seca procedente del noroeste que se presenta cuando el cielo está despejado y que influye directamente en la zona norte del Mediterráneo.
Las principales características que podemos analizar con respecto al viento son su velocidad y dirección, utilizando para su análisis el anemómetro y la veleta, respectivamente.
- Humedad atmosférica
Corresponde a la cantidad de vapor de agua presente en el aire, originada por la evaporación del vital elemento desde los océanos, lagos y ríos. Se relaciona directamente con la temperatura, ya que las masas de aire cálido contienen mayor humedad que las de aire frío.
Existe una cantidad límite de humedad que puede contener una masa de aire, denominada punto de saturación. Una vez traspasado este umbral, el vapor de agua contenido cambia de estado, se condensa y se convierte en precipitaciones. Estas últimas pueden presentarse como lluvias, granizo o nieve.
La humedad atmosférica se puede expresar de forma absoluta como humedad absoluta, o de forma relativa como humedad relativa o grado de humedad. La primera, se refiere a la masa total de vapor de agua que contiene la atmósfera en un momento dado, y la segunda, es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que existe en la atmósfera y la máxima que podría contener a idéntica temperatura sin precipitarse.
Para medir la humedad atmosférica se utiliza el psicrómetro y el higrómetro.
- Nubes
Si bien no constituyen esencialmente un elemento climático, las nubes son uno de los principales indicadores de las condiciones meteorológicas de un determinado sector.
Estas corresponden a masas visibles de vapor de agua o de cristales de hielo suspendidas en el cielo. Cuando el vapor de agua en el aire se eleva lo suficiente como para enfriarse y convertirse en gotas de agua (proceso llamado condensación), estas se unen formando una nube.
A pesar de existir una gran variedad, es posible identificar tres tipos básicos: cúmulos, estratos y cirros.
- Cúmulos: Los cúmulos corresponden a las típicas nubes blancas y esponjosas (semejantes al algodón) que podemos apreciar durante los días cálidos, formadas por la elevación de burbujas de aire caliente. Por ello, sólo aparecen de día, ya que por la noche el aire ya no es calentado por la superficie terrestre y, por lo tanto, ya no se eleva para formarlos.
- Estratos: Los estratos son nubes que se ubican en capas, las que pueden llegar a cubrir totalmente el cielo. Son las nubes más bajas, que se forman a unos 500 metros de altura. En algunas ocasiones generan lloviznas persistentes o finas nevadas; incluso, en las regiones montañosas producen una bruma húmeda.
- Cirros: Los cirros corresponden a formaciones nubosas ubicadas a gran altura (más de 5 kilómetros), lo que ocasiona que el agua que contienen se transforme en cristales de hielo. Son similares a delgados filamentos brillantes.
Factores del clima
Todos los elementos anteriormente nombrados están determinados por una serie de rasgos geográficos y naturales que alteran las características climáticas de un sector determinado y que influyen en la generación de las condiciones meteorológicas.
Estos reciben el nombre de factores del clima y entre los principales, destacan:
Altitud: se relaciona con la altura de un lugar de la Tierra en relación con el nivel del mar. La temperatura del aire disminuye con la altitud, esto se explica al estudiar las propiedades físicas del aire: las moléculas de aire que se encuentran bajo presión, chocan unas contra otras, aumentando así la temperatura. Cuando el aire cálido asciende, la presión sobre él disminuye. El aire se expande, entonces se reduce el número de colisiones y el aire se enfría. Este proceso se denomina enfriamiento adiabático. La velocidad del enfriamiento adiabático del aire seco es de, aproximadamente, 10ºC por cada 1.000 metros de altitud. El aire húmedo se enfría más lentamente. La tasa de cambio de la temperatura con la altitud se denomina gradiente adiabático.
Latitud: la cantidad de energía interceptada en cualquier punto de la superficie de la Tierra varía considerablemente con la latitud. En las cercanías del Ecuador, los rayos del Sol son casi perpendiculares a la superficie terrestre y este sector recibe más energía por unidad de área que las regiones al norte y al sur, mientras que las regiones polares reciben el mínimo. Además, dado que la Tierra, que está inclinada sobre su eje, rota una vez cada 24 horas y completa una órbita alrededor del Sol más o menos cada 365 días, el ángulo de incidencia de la radiación y, por tanto, la cantidad de energía que alcanza en diferentes partes de la superficie cambia hora tras hora y estación tras estación.
Relieve: es un factor superficial que actúa, preferentemente, sobre las temperaturas y las precipitaciones.
Un claro ejemplo es la acción de las cordilleras en las condiciones climáticas de un determinado sector. Cuando una masa de aire encuentra una montaña, asciende y se enfría, se satura (ya que el aire frío no puede contener mucho menos agua que el aire cálido) y libera gran parte de su humedad sobre la ladera de barlovento (expuesta al viento). Cuando el aire frío y seco desciende de nuevo por la parte de sotavento, se calienta y absorbe humedad. Como resultado, la ladera de barlovento de una montaña suele presentar una vegetación densa y vigorosa, así como un mayor número de otras especies, que la ladera de sotavento, en la que aparecen algunas zonas áridas o secas, con condiciones incluso similares a los desiertos. Este fenómeno se denomina sombra de lluvia.
Distancia de la tierra con el mar: la acción modificadora del océano sobre las zonas climáticas también es un factor determinante para entender las condiciones de temperatura y precipitaciones de un sector. El océano mantiene por un tiempo la temperatura que recibe de los rayos solares, lo que permite que las zonas que están cerca de él tengan temperaturas menos variables. Por ejemplo, en la playa las temperaturas del día y la noche, en invierno y verano, no tienen grandes variaciones, como sí las tiene una ciudad en la misma latitud, pero alejada del mar.
Corrientes marinas: corresponden a una de las tres formas de movimiento permanente que poseen las aguas de los océanos (las otras dos son las olas y las mareas) y que influye directamente en las condiciones climáticas. Por la acción del viento, grandes masas de aguas superficiales viajan desde el Ecuador, transmitiendo su calor hacia las latitudes más altas y modificando, principalmente, las condiciones climáticas de las regiones costeras.
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