TEMA 1EL SISTEMA TIERRA, Apuntes de Ciencias Naturales
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TEMA 1EL SISTEMA TIERRA, Apuntes de Ciencias Naturales

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Asignatura: fundamentos de las ciencias naturales, Profesor: Antonio Romero, Carrera: Educacion Primaria, Universidad: US
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TEMA 1. EL SISTEMA TIERRA.

Origen del Universo y del Sistema Solar

La Tierra es uno de los ocho planetas que, junto con numerosos

cuerpos más pequeños, giran alrededor del Sol, constituyendo el

Sistema Solar.

Todos los cuerpos tiene un origen común.

Según la Teoría del Big-Bang, al toda la materia estaba condensada

en un punto de densidad infinita. La Gran Explosión conocida como

“Big-Bang”, puso al Universo en movimiento y en constante

expansión.

Algunas evidencias que confirman la existencia del Big-Bang:

• Por una parte las galaxias se alejan unas de otras a velocidades

directamente proporcionales a su distancia (Ley de Hubble).

• Otra consecuencia de esta teoría es que en el pasado el Universo

sería más denso y con mayor temperatura.

Por tanto, el origen del Universo tuvo lugar como consecuencia del

Big-Bang hace 13.700 millones de años (Ma). Poco después

empezaron a formarse los primeros átomos y el Universo se

empieza a hacer transparente.

Estos átomos fueron únicamente de H, He y un poco de Li (los

elementos más ligeros). Después aparecen las primeras

protogalaxias, y hasta 5.000 Ma se forman las estrellas y las

galaxias, entre ellas la nuestra, la Vía Láctea.

Después del Big-Bang una nebulosa de la Vía Láctea en rotación

empezó a contraerse por interacciones gravitacionales entre sus

partículas. La composición de esta nebulosa era principalmente H,

He, polvo y materia originada en el interior de las estrellas y

arrojada al espacio al morir éstas.

Gran parte de la materia se concentró en el centro del disco

formando un protosol. La energía gravitacional se transforma en

calor. La formación del Sol marcó el fin de la contracción y del

calentamiento. Las partes externas del disco también se

condensaron para formar planetas.

Los planetas interiores se condensaron por unión de partículas. El

Fe y Ni, junto a Si, Ca, Na, etc formaron masas metálicas y rocosas,

que por colisiones formaron protoplanetas y en unas pocas decenas

de millones de años se formaron los cuatro planetas terrestres o

interiores (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte).

Algunas piezas no se incorporaron a los planetas y permanecen en

órbita (cinturón de asteroides). La elevada temperatura y el débil

campo gravitatorio de estos planetas hizo que no acumularan H ni

He que fueron arrastrados y amalgamados por los grandes planetas

Júpiter y Saturno.

Por tanto, el sistema solar debió originarse de forma más o menos

simultánea.

Actualmente se sabe que el 99% de la masa del sistema solar está

en el sol y por lo tanto su composición es una buena aproximación a

la composición del sistema solar.

Los elementos más abundantes son H y He.

En función de la distancia al Sol y de su constitución y composición

se pueden establecer dos grupos de planetas:

Planetas terrestres o interiores: son pequeños, densos y

rocosos, con pocos gases debido al débil campo gravitatorio,

pero suficiente, salvo en el caso de Mercurio, para retener una

atmósfera.

Planetas gigantes o exteriores: son grandes, poco densos y

gaseosos, con atmósferas muy gruesas formadas por H, He,

metano y amoniaco, y con hielo en su interior.

Los cuerpos menores del Sistema Solar son los asteroides,

los cometas y los meteoritos.

 Los asteroides son cuerpos rocosos, posiblemente de un

planeta que no llegó a constituirse. La mayoría se

encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter.

 Los cometas están compuestos por gases congelados

(agua, amoniaco, metano, dióxido de carbono y

monóxido de carbono) con pequeños fragmentos de

material rocoso y metálico. Muchos viajan en órbitas

muy alargadas que los llevan más allá de Plutón y se

conoce muy poco sobre su origen.

 Los meteoritos son pequeñas partículas sólidas que

viajan a través del espacio interplanetario que se

convierten en meteoros cuando entran en la atmósfera

terrestre y se vaporizan emitiendo un rayo de luz

(estrellas fugaces). Las lluvias de meteoros se producen

cuando la Tierra encuentra un enjambre de meteoritos,

probablemente material perdido por un cometa.

Origen y evolución temprana de la Tierra

A medida que la nebulosa se iba condensando y formando el

planeta Tierra, la energía gravitacional se transformaba en calor y

los materiales se fundieron y se separaron según su densidad.

Los metales (Fe y Ni) se hundieron hacia el centro originando las

capas de la Tierra: Corteza, Manto y Núcleo y los materiales

silicatados se acumularon en la superficie.

Hace 4.600 m.a. la Tierra estaba constituida como planeta.

La atmósfera primitiva se desarrolló a partir de los gases del

interior de la Tierra. Al principio debió ser rica en dióxido de

carbono, nitrógeno, dióxido de azufre y vapor de agua, pero sin

rastro apenas de oxígeno.

A medida que el planeta fue enfriándose el vapor de agua se

condensó y originó los océanos.

Esta atmósfera facilitó la formación de las primeras moléculas

orgánicas (aminoácidos, proteínas y lípidos) y para la aparición

de la vida, que tuvo lugar en los océanos hace 3.800 millones de

años.

Los primeros microorganismos eran bacterias capaces de realizar

la fotosíntesis, y así comenzó la producción de oxígeno hasta

configurarse la atmósfera tal y como la conocemos.

La Tierra, un planeta especial

El tamaño de la Tierra y su distancia al Sol hace que presente unas

características especiales:

• La composición química de su atmósfera, permitió el desarrollo de

la vida.

• Posee una temperatura superficial que permite la existencia de

agua en sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Formando la

Hidrosfera.

• Hay volcanes como en otros cuerpos del Sistema Solar pero las

grandes cadenas montañosas, o arcos de islas que rodean los

bordes continentales, son una singularidad de nuestro planeta.

( Ciclo tectónico Activo)

• Otra peculiaridad del relieve terrestre es la ausencia de cráteres

meteoritos, debido a la eficaz acción de la erosión atmosférica.

La Tierra como un sistema

El medio físico de la Tierra se divide tradicionalmente en tres partes

principales: la geosfera, la hidrosfera, la atmósfera. Además, la

biosfera, la vida sobre la Tierra, interacciona con cada uno de estos

componentes físicos de la misma.

Esta interacción la denominamos Sistema Tierra.

Todas las partes del Sistema Tierra están relacionadas, de manera

que un cambio en una de ellas puede producir cambios en otra o en

todas las demás.

(El clima, el ciclo del agua, el ciclo de las rocas, los cambios

producidos tras una erupción volcánica, cualquiera de las acciones

del hombre en su medio, etc., son ejemplos de estas numerosas

interacciones).

La Tierra es un planeta activo.

Las dos fuentes de energía que alimentan el sistema Tierra son:

 Externa

•La energía solar:

•Actúa en la superficie terrestre. Controlando las

interacciones entre atmósfera-hidrosfera - geosfera

• Sustenta los procesos vitales.

•Origina procesos geológicos externos (paisaje).

 Interna

•Calor interno del planeta:

•Origina los procesos geológicos internos: alimenta

fenómenos como terremotos, volcanes o la formación de

las montañas

•Tipos:

•Almacenada (formación del planeta)

•Generada (desintegración radiactiva de elementos

de larga vida media).

La atmósfera

Es la capa gaseosa que rodea la superficie terrestre. La atmósfera

es delgada y tenue.

Nos proporciona el aire que respiramos, también nos protege de las

radiaciones solares más peligrosas y del impacto de meteoritos.

Los intercambios de energía que se producen de manera continua

entre la atmósfera y la superficie de la Tierra y entre la atmósfera y

el espacio, producen los efectos que denominamos el tiempo y el

clima.

La composición gaseosa de la atmósfera ha ido cambiando a lo

largo de millones de años, está constituida por nitrógeno (78%) y

oxígeno (21%). El 1% restante lo forman argón (0,9%), dióxido de

carbono (0,03%) y trazas de otros gases como helio, hidrógeno,

monóxido de carbono, ozono, etc.

La atmósfera también está compuesta por vapor de agua y polvo,

sobre todo en los niveles inferiores.

Hace 4500 millones de años, la atmósfera primigenia debió estar

formada por una mezcla de vapor de agua, dióxido de carbono,

nitrógeno, dióxido de azufre, …,sin rastro de oxígeno.

Esta atmósfera pudo ser propicia para la formación de las primeras

moléculas orgánicas (aminoácidos, proteínas y lípidos) y para la

aparición de la vida.

A partir de la atmósfera primitiva se desarrollaron una serie de

procesos:

 La condensación. Al enfriarse la atmósfera la mayor parte del

vapor de agua se condensó y formó los antiguos océanos.

 Se produjeron reacciones químicas. Por ejemplo, para formar

carbonatos.

 Hace 2500 millones de años cuando la evolución de los

primeros microorganismos creó bacterias capaces de realizar

la fotosíntesis, y comenzó la producción de oxígeno.

 Hace 570 millones de años el contenido en oxígeno de la

atmósfera aumentó para permitir la formación de ozono y la

ozonosfera, y con ello la explosión de la vida.

En función de la temperatura, la atmósfera se divide en cuatro

capas :

 La troposfera es la capa atmosférica más baja está en

contacto con la litosfera y la hidrosfera y en ella tienen lugar

todos los fenómenos meteorológicos.

 La estratosfera se caracteriza por un aumento de la

temperatura que puede llegar hasta los 0-10 ºC en la

Estratopausa. Este aumento de temperatura es debido a

absorción que hace el ozono de la radiación solar ultravioleta.

 La mesosfera se caracteriza por una nueva disminución de la

temperatura .

En la termosfera o ionosfera los componentes atmosféricos

aparecen ionizados ya que absorben gran parte de la

radiación ultravioleta solar produciéndose un aumento de la

temperatura que puede llegar a los 300 ºC o incluso más.

 La exosfera se trata de una capa poco precisa, el límite

exterior, es bastante difuso, está marcado por la igualdad en

la densidad con el espacio interestelar.

La capa de ozono: función y problemática.

El O3 está por 3 átomos de oxigeno y se concentra en la

estratosfera en una capa denominada ozonosfera (15-55 km).

El ozono se produce por la acción de la radiación solar sobre los

átomos de oxígeno, y se destruye cuando interacciona con la

radiación ultravioleta. Gran parte de la energía de los rayos

ultravioletas se invierten en la destrucción del ozono, evitando así

que la radiación alcance la superficie terrestre.

El equilibrio entre la producción y consumo de ozono está

amenazado por un tipo de compuestos sintéticos denominados

clorofluorocarbunos (CFC). Estos compuestos ascienden hasta la

estratosfera, donde interaccionan con la radiación solar y se

descomponen. El cloro liberado interacciona con el ozono, y a

través de reacciones en cadena lo convierte en moléculas de

oxígeno.

La disminución de la concentración de ozono provoca el aumento

del cáncer de piel, y puede llegar a reducir algunos campos de

cultivo y hacer desaparecer algunos organismos de la capa

superficial de los océanos.

El efecto invernadero y el Calentamiento Global

La energía solar se transmite en forma de ondas electromagnéticas,

las cuales tienen diferentes longitudes de onda y frecuencias.

El conjunto de ondas emitidas por el sol recibe el nombre de

espectro solar y está constituido por longitudes de onda distribuidas

de la siguiente manera en el espectro:

 Ultravioleta y longitudes de onda corta constituyen el 9%.

 Luz visible el 41%.

 Infrarrojo el 50%.

La energía media recibida en la Tierra se denomina constante

solar y es del orden de 2 cal/cm2 x min.

No toda la energía llega a todos los puntos de la Tierra de la misma

manera:

 Una parte de la radiación del 30-35% es reflejada hacia el

espacio por partículas de la atmósfera superior, por las nubes

o por la misma superficie terrestre se denomina albedo.

 El resto es absorbido por la atmósfera y la superficie terrestre

(hidrosfera y litosfera). De esta energía absorbida:

- Una parte se transforma en calor o energía mecánica,

- Otra es irradiada en longitud de onda mayor (infrarrojo).

La radiación infrarroja es absorbida por el CO2 y por el vapor de

agua, y otra parte llega a la superficie terrestre donde también es

absorbida en un proceso denominado contrarradiación por el cual la

superficie de la Tierra se calienta no sólo por la radiación directa del

Sol. Este proceso se denomina efecto invernadero.

Gracias al efecto invernadero la temperatura media de la superficie

terrestre es de unos 14ºC. Pero el aumento de CO2 y otros gases

de efecto invernadero conlleva una mayor absorción de energía y

un aumento de temperatura que puede provocar un mayor

Calentamiento Global de la Tierra.

La hidrosfera

La hidrosfera es una masa de agua que está en movimiento

continuo, a través del ciclo del agua.

El océano cubre el 71% de la superficie terrestre y representa el

97% del agua de la Tierra.

El agua dulce constituye un 3% del total, concentrada en los

glaciares y el agua subterránea sobre todo.

El agua se distribuye en tres grandes conjuntos: la mayor parte se

encuentra en los océanos (97,2%). El resto se halla en los

continentes formando parte de los glaciares (2,15%), aguas

subterráneas (0.62%) y, sólo una mínima parte (0.03%) está en los

lagos, ríos, en la atmósfera como vapor de agua y en la biosfera.

Existe también agua en el interior de la Tierra (en disolución o

combinada con minerales)

El agua no permanece estacionaria sobre la Tierra, sino que existe

un trasvase continuo de una zona a otra, en lo que se denomina

ciclo hidrológico

El ciclo se produce del siguiente modo:

El agua de los océanos y de los continentes pasa a la

atmósfera como vapor mediante vaporización y por

transpiración (en la biosfera), volviendo de nuevo a ellos por

condensación y mediante precipitaciones líquidas o sólidas.

Existe un déficit de precipitación en los océanos y en los

continentes. Este exceso de precipitación es devuelto al océano

mediante escorrentía superficial (ríos) y subterránea, o en forma de

hielo aportado por algunos glaciares que funden en su superficie

cuando llegan hasta el mar.

Por tanto, el agua es un recurso renovable y cada año tenemos un

superávit de agua dulce que caen sobre los continentes. Este

volumen de agua se encuentra irregularmente distribuido y está

infrautilizado.

Se calcula que el agua que controla el hombre anualmente es del

orden de los 3100 km3, de los cuales 2400 km3 se emplean para

riego, 500 km3 para la industria y 200 km3 para otras actividades.

Biosfera

Incluye toda la vida en la Tierra. Está centrada cerca de la superficie

en una zona que se extiende desde el suelo oceánico hasta varios

Km de la atmósfera. Los seres vivos dependen del medio ambiente

físico para los procesos básicos de la vida, pero además a través de

innumerables interacciones ayudan a mantener su medio y lo

alteran.

Geosfera

La Tierra sólida constituida por rocas. Presenta una estructura

interna en capas denominadas corteza, manto y núcleo. En la

corteza, la parte más superficial, podemos distinguir las cuencas

oceánicas y los continentes, los cuales presentan un relieve y unos

accidentes geográficos que son consecuencia de la dinámica

interna y externa del planeta.

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