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Además de los movimientos de la Tierra, la dinámica del planeta se puede diferenciar según sus componentes, agrupados en llamadas Geosferas; la Geosfera sólida (Litósfera), la Geosfera líquida (Hidrósfera) y la gaseosa (Atmósfera). Según la forma como interactúan y las consecuencias de estas se tienen diferentes características.
1. Litosfera
La Primera a estudiar será la litosfera, definida como la «Capa externa y rígida de la Tierra, constituida básicamente por silicatos e integrada por la corteza y parte del manto». Sin embargo, la Tierra no es tan sólida como pensamos si vemos en su interior.
Figura 1: Composición y estructura del interior de la Tierra.
Partiendo desde su centro a 6.378 Km de profundidad encontramos el Núcleo interno , conformado por sólidos de hierro y níquel a una temperatura mayor de los 6000 ºC y a más de 3 millones de atmósferas, lo que impide que está aleación se funda. Entre los 5120 Km y 4.980 Km encontramos una Zona de transición conformado por la materia en un estado entre lo sólido y una pasta muy caliente (cerca de 5000ºC), posteriormente se encuentra el Núcleo Externo , comprendido entre los 4980 km y 2900 km de profundidad. Finalmente se encuentran el manto, flexible y la corteza terrestre.
La Tierra parte con un núcleo de hierro y materiales radiactivos como el uranio y el plutonio, los cuales liberan energía en forma de calor, mediante un proceso conocido como fisión nuclear. Los choques que se sucedieron en el origen del planeta, la proyección del calor del núcleo (ambas asociadas al origen del planeta) y junto con la desintegración radiactiva de los isotopos son parte de las fuentes de calor del interior del planeta.
Figura 2: Campo magnético de la Tierra.
La forma como se mueven los elementos en el núcleo y manto hace que exista un roce entre ellos, el núcleo interno va mas rápido que el externo y tenemos el efecto coriolis, algo que unido al calor, generan desprendimiento de electrones con cambios en las cargas eléctricas de los componente lo que provoca el Campo Magnético de la Tierra.
En la medida que se aleja del núcleo y se sube a la superficie se va perdiendo calor. Entre 2900 Km y 350 Km encontramos al Manto interior o Endosfera con temperaturas entre 4000 ºC (Profundo) y 1000 ºC (límite superior) en esta capa encontramos el movimiento del magma como se observa en cualquier Celda Convectiva.
3. Atmósfera
La segunda Geósfera de la Tierra que estudiaremos es la que encontramos inmediatamente después de llegar a la superficie del planeta, ella, como sabemos, es muy importante para la vida pues la respiramos, regula el clima e interviene en las actividades que permiten nuestra alimentación, sembrar y cosechar las plantas que nos alimentan.
Figura 4: Distribución de las capas de la atmósfera.
Por tanto, La capa de gases que recubre un cuerpo celeste se denomina Atmósfera, en el caso de la Tierra, esta va desde la superficie sólida o Líquida del planeta hasta 200 o 500 Km de altura (dependiendo de la Actividad Solar, sí hay tormenta solar será menor y si el Clima Solar está tranquilo será mayor.
Está constituida por capas a saber:
Troposfera, Es la capa más cercana a la superficie terrestre, donde se desarrolla la vida y ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. Tiene unos 8 km de espesor en los polos y alrededor de 16 km en el ecuador (promedio 10 Km). En esta capa la temperatura disminuye con la altura alrededor de 6,5 °C por kilómetro. La troposfera contiene alrededor del 75 % de la masa gaseosa de la atmósfera, así como casi todo el vapor de agua entre ella y la siguiente capa se ubica la tropopausa. Estratosfera. Es la capa que se encuentra entre los 10 km y los 50 km de altura. Los gases se encuentran separados formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una de ellas es la capa de ozono que protege a la Tierra del exceso de rayos ultravioleta provenientes del Sol. Las cantidades de oxígeno y anhídrido carbónico son casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno. Actúa como regulador de la temperatura, siendo en su parte inferior cercana a los -60 °C y aumentando con la altura hasta los 10 o 17 °C, es decir a diferencia de la anterior la temperatura aumenta con la altura. Entre ella y la capa siguiente se ubica la estratopausa. Mesosfera. Es la capa donde la temperatura puede disminuir hasta los - 70 °C conforme aumenta su altitud. Se extiende desde los 50 km hasta una altura de unos 80 km, donde la temperatura vuelve a descender hasta unos
- 80 °C o - 90 °C. Contiene sólo cerca del 0,1 % de la masa total del aire. Es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La baja densidad del aire en la mesosfera determina la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes. La mesosfera es la región donde las naves espaciales que vuelven a la Tierra empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo, y no sólo el freno aerodinámico. También en esta capa se observan las estrellas fugaces que son meteoroides que se han desintegrado en la termosfera (Lluvia de Estrellas). Entre ella y la capa siguiente se ubica la mesopausa.
Está constituida por materia plasmática, donde la ionización de las moléculas determina que la atracción del campo magnético terrestre sea mayor que la del gravitatorio lo que se puede visualizar como Cinturones de Van Allen (de ahí que también se la denomina magnetosfera ). En la exosfera también se encuentran los satélites artificiales.
La composición aproximada de la atmosfera a nivel del mar es nitrógeno (N 2 ) 76%, Oxigeno (O 2 ), 20%, vapor de agua (H 2 O) 4%, argón (Ar) 0,9% dióxido de carbono (CO 2 ), 0,04%, y trazas de neón (Ne), helio (He), metano (CH 4 ), kriptón (Kr), hidrogeno (H 2 ), óxido nitroso (N 2 O), xenón (Xe), ozono (O 3 ) dióxido de nitrógeno (NO 2 ), yodo (I), monóxido de carbono (CO), amoniaco (NH 3 ).
Esta relación es afectada por la acción humana al incorporar gases efecto invernadero como dióxido de carbono (CO 2 ), metano (CH 4 ), óxido nitroso (N 2 O), dióxido de nitrógeno (N 2 O), monóxido de carbono (CO) y amoniaco (NH 3 ). Los cuales contribuyen al calentamiento global afectando el clima del planeta, incrementando la frecuencia y magnitud de las tormentas, huracanes, tornados entre otros muchos fenómenos climáticos. Adicionalmente los gases CFC (cloruro flúor carbono) destruyen la capa de ozono provocando daños en los seres vivos (cáncer en la piel, cataratas oculares entre otros daños).
El aire pesa, como lo demostró Torricelli al llenar de mercurio (Hg) un tubo de 1 metro de largo, (cerrado por uno de los extremos) e invertirlo sobre una cubeta llena de mercurio, observó como la columna de mercurio bajó varios centímetros, permaneciendo estática a unos 76 cm (760 mm) de altura, de esta forma razonó que la presión atmosférica
de 1 atmosfera = 760mm de Hg.
Figura 5: Experimento de Torricelli.
Torricelli afirmó que la columna de mercurio no caía debido a que la presión que el aire ejercía sobre la superficie del mercurio y transmitida a todo el líquido y en todas direcciones y era capaz de equilibrar la presión ejercida por su peso. Por tanto a mayor altura menor presión atmosférica, pues mientras más cerca del nivel del mar nos encontremos más aire hay y más peso (presión) se registra.
4. Conclusión
Las capas de la Atmósfera son Troposfera, Estratosfera, Mesosfera, termosfera y exosfera, el aire y la presión disminuyen conforme se gana altura, por lo cual todos los fenómenos atmosféricos ocurren en la Tropósfera y la acción humana puede afectar seriamente el comportamiento de estos al incrementar por su actividad industrial algunos gases que cambian el equilibrio.
5. Hidrosfera
Introducción: El nombre de la Tierra no deberia ser ese, deberiamos llamarla agua pues el 75% de la superficie terrestre es agua, eso y su importancia para la vida hacen que su estudio sea muy importante.
En las ciencias de la Tierra, la hidrósfera es la capa constituida por el agua que se encuentra sobre la superficie de la Tierra sólida, y también parte de la que se encuentra bajo la superficie, en la corteza terrestre. Incluye los océanos, mares, ríos, lagos, agua subterránea, el hielo y la nieve.
El contenido total de agua del planeta se estima en 1400 trillones de litros. La mayor parte, un 97,23 %, la almacenan los océanos, en los casquetes polares un 2,15 %; los acuíferos, la verdadera reserva para el hombre, un 0,61 %. Los lagos encierran el 0,009 %, mientras que la cifra desciende en los mares interiores a un 0,008 %. La humedad del suelo acumula el 0,005 % la atmósfera el 0,001 % y los ríos tan sólo 0,0001 % del total.
Esta cantidad ha estado circulando siempre por la Tierra, originando y conservando la vida en ella. Disponemos actualmente de la misma cantidad de la que disfrutaban los dinosaurios hace 65 millones de años.
Movimiento del agua
El agua está en constante movimiento ya sea por acción del ciclo del agua (evaporación, condensación y precipitación), acción de la gravedad (movimiento de los ríos, cataratas) o por diferencia de densidad y salinidad (corrientes marinas).
Figura 8: Corrientes marinas y oceánicas del agua.
Las corrientes marinas cálidas aparecen en color rojo y amarillo, el afloramiento de aguas profundas y frías en las costas occidentales de los continentes, así como las corrientes que este afloramiento origina, en color verde, y la capa superficial de hielo oceánico está identificada con líneas de color aproximadamente morado o rosado. La dirección de las corrientes aparece indicada en flechas de color negro.
El movimiento del agua en los océanos afecta el comportamiento del clima en el planeta, por tanto la acción de la energía solar sobre la atmósfera y la hidrosfera generan el comportamiento del clima en todo el planeta.
En términos generales las corrientes están reguladas por tres factores temperatura, salinidad y topografía. Las aguas cálidas son menos densas y por tanto son superficiales, las frías son muy densas y por tanto profundas, lo mismo se puede decir de la presencia de sal, si el agua es dulce o con poca salinidad es menos densa y superficial si es muy salada profunda. Y por último si la corriente choca con una superficie topográfica esta cambiara su rumbo y profundidad.
Por ejemplo:
Corriente de Humbolt: también llamada corriente del Perú o corriente peruana , es una corriente oceánica originada por el ascenso de aguas profundas y, por lo tanto, muy frías, a causa de la topografía de las costas occidentales de América del Sur. La corriente de Humboldt es una de las corrientes de aguas frías más importantes del mundo y sus efectos de aridez relacionados con la surgencia de esas aguas frías (que limitan la evaporación) se dejan sentir notablemente en las costas centrales y septentrionales de Chile y las del Perú. La velocidad de la corriente de Humboldt es de unos 28 km por día de sur a norte, más exactamente, desde la parte central de las costas chilenas hasta el ecuador terrestre en las islas Galápagos.
los sistemas monzónicos, o incremento de lluvias en Australia, el Sudeste de Asia, América del Sur, Centroamérica y África.
Como se puede apreciar esta corriente y sus variaciones afectan el clima planetario.
Otro ejemplo es la Corriente cálida del Golfo de Mexico , que desplaza una gran masa de agua cálida procedente del golfo de México y que se dirige al Atlántico Norte. Es una corriente superficial (por la temperatura cálida de sus aguas) y disminuye gradualmente en profundidad y velocidad hasta prácticamente anularse a unos 100 m, cota donde la influencia del calentamiento por los rayos solares desaparece en la práctica.
Figura 11: Flujo de la Corriente del Golfo de México. Es una corriente cálida del Océano Atlántico.
Tiene una anchura de más de 1000 km en gran parte de su larga trayectoria, lo que da una idea aproximada de la enorme cantidad de energía que transporta y de las consecuencias tan beneficiosas de la misma. Se desplaza a 1,8 m/s aproximadamente y su caudal es enorme: unos 80 millones de m³/s.
La circulación de esta corriente asegura a Europa un clima cálido para la latitud en que se encuentra. También determina en buena parte la flora y la fauna marina de los lugares por los que pasa (por ejemplo, los artrópodos y cefalópodos abundan más en las costas de Galicia que en las del País Vasco, donde su influencia es menor).
Es provocada por la acción combinada del movimiento de rotación terrestre (y en menor grado el de traslación) y de la configuración de las costas tanto americanas como europeas.
Durante los meses de lluvia en la selva amazónica la cantidad de nutrientes que llevan los ríos Amazonas y Orinoco al Atlántico son llevados por esta corriente en su ruta por el Caribe aumentando la presencia de peces y mejorando la pesca en estas latitudes.
