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  • Post́ıtulo del Primer Ciclo de Educación Básica.

    Módulo de Ciencias Naturales Caṕıtulo de Ciencias de la Tierra y el Universo

    Apunte de Ciencias de la Tierra

    1. Introducción

    Nuestro planeta Tierra es un sistema muy complejo donde existen una infinidad de procesos que involucran la geosfera, hidrósfera, atmósfera y biosfera. Para su comprensión se estudia por separado y considerando situaciones idealizadas que nos brinda una descripción más simple, siendo esta la base para posteriormente comprender las interacciones entre las diferentes capas o estructuras de la Tierra. Este apunte se enfoca en la Tierra y su interacción con el Sol, la geosfera y el dinamismo de ésta.

    Figura 1: Planeta Tierra desde el espacio [2]

    2. El Sol y nuestro planeta Tierra

    Nuestro planeta Tierra es redonda, es decir tiene forma de una esfera. Pero la Tierra no es completamente esférica los polos tienen un achatamiento y suele decirse que la Tierra es un esferoide [1]. La redondez de la Tierra ha sido cuestionadas hasta nuestro d́ıas, sin embargo una de las pruebas de su redondes lo demostró Juan Sebastián Elcano que completo el viaje alrededor del mundo que hab́ıa comenzado bajo la dirección de Fernando de Magallanes, navegando siempre hacia el Oeste. Otra forma de probar la redondez de la Tierra es la forma en que los buques aparecen o desaparecen en el horizonte, siendo esto de forma parcial y no abruptamente como debeŕıa ser si la Tierra fuera plana [1], según muestra la figura 2. El hecho que la Tierra es de forma esferoide tiene como consecuencia que la luminosidad y temperatura que adquieren

    Figura 2: Bote en el horizonte.

    las distintas regiones del paneta debido al Sol sean diferentes. Estas diferencias no se deben principalmente a la redondez de la Tierra, sino que también a dos hechos importantes. Uno es los movimientos que tiene el planeta Tierra y segundo es la inclinación de la Tierra.

    Figura 3: Dı́a y noche

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  • Post́ıtulo del Primer Ciclo de Educación Básica.

    Los movimientos de la Tierra son rotación sobre su eje y traslación alrededor del Sol formando una trayectoria eĺıptica. La rotación de la Tierra es el giro sobre śı mismo en torno a un eje cuyos extremos son los polos y rota en sentido antihorario, es decir contrario al giro de las manecillas del reloj [1]. Cada 24 horas aproximadamente (exactamente 23 horas, 56 minutos y 4 segundos), la Tierra completa una vuelta, a este peŕıodo se denomina d́ıa. Por esta razón, en todo instante una mitad de la Tierra se encuentra iluminado por el Sol y la otra mitad se encuentra en tinieblas. Cuando está iluminada se le llamo d́ıa y cuando está en tinieblas se le llamo noche, cada una con una duración de 12 horas. En la figura 3 una representación del d́ıa y la noche.

    Figura 4: Esquema inclinación del eje terrestre.

    La otra razón por la cual la temperatura y luminosidad de diferentes regiones es distinta se debe a la inclinación de la Tierra. Actualmente la Tierra tiene un ángulo de inclinación de 23,43◦ [3]. En la figura se representa la inclinación del eje de la Tierra. La inclinación del eje terrestre tiene otra consecuencia y son las estaciones del año, la cual también depende de la traslación de la Tierra alrededor del Sol. Como se muestra en la figura 5, el 21 de junio el polo norte está muy inclinado

    Figura 5: Estaciones del año

    hacia el Sol. Los rayos solares llegan verticalmente hasta el paralelo siatuado a 23◦27′ de latitud norte, en este d́ıa, llamado solticio de verano, en el cual el norte recibe más calor comenzando el verano. Sin embargo, en el hemisferio sur es el inicio del invierno. El 23 de septiembre la Tierra, en su recorrido, pasa frente al sol en forma tal qeu los rayos solares alcanzan en igual forma ambos hemisferios, este d́ıa se denomina equinoccio de otoño (equinoccio: noches iguales). Este d́ıa comienza el otoño en el hemisferio norte y la primeravera en el hemisferio sur. El 22 de diciembre es el polo sur el que se inclina hacia el Sol. Los rayos solares caen entonces verticamlente sobre el paralelo 23◦27′ de latitud sur. Este d́ıa corresponde al solticio de invierno, siendo invierno en el hemisferio norte y verano en el hemisferio sur. El 21 de marzo, cuando ya la Tierra ha completado tres cuartas partes de su recorrido anual, para frente al sol en forma semejante al equinoccio de otoño. Este d́ıa es el equinoccio de primavera, en el cual comienza la primavera en el hemisferio norte y el otoño en el hemisterio sur. Para determinar la posición sobre la Tierra se dispone de paralelos y los meridianos, los cuales nos permiten fijar,

    repectivamente, la latitud y la longitud que corresponde a cada uno de los puntos de la superficie de la Tierra (ver figura 6). Se debe recordar que son ĺıneas imaginarias que se utilizan para ubicar posición sobre la superficie de la Tierra. La latitud 23◦27′ norte recibe el nombre de trópico de Cáncer y la latitud 23◦27′ sur recibe el nombre de trópico de Capricornio. La latitud que divide en dos hemisferios la Tierra es latitud cero grados y se conoce como ĺınea del Ecuador. En las latitudes 66◦33′46′′ norte y sur se ubican los circulos polares norte y sur respectivamente.

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    Figura 6: Paralelos y meridianos de la Tierra

    3. El planeta Tierra

    El planeta Tierra esta compuesto de capas, están son la atmósfera, la hidrósfera, la litósfera y la biosfera. Según la Real Academı́a española la litósfera es la envoltura rocosa que consituye la corteza exterior sólida del globo terrestre, la atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra y otros cuerpos celestes, la hidrósfera es el conjunto de partes ĺıquidas del globo terráqueo y la biosfera es el conjunto de los medios donde se desarrolla los seres vivos. En este apunte se enfoca en la litósfera.

    3.1. Geósfera

    Podemos describir la Geósfera contestando las siguientes preguntas:

    1. ¿Qué es la Geósfera? Según Levi y Marrero (1981) es la envoltura exterior de la porción sólida de nuestro planeta. Por otro lado, Tarbuck y Lutgens lo definen como la capa externa de la Tierra compuesta por la corteza y el manto superior y forma un nivel relativamente ŕıgido y fŕıo. Otra definición es un geoide de capas concentricas con densidad creciente hacia el interior obtenida de un manual de geoloǵıa para ingenieros [4]. Simplificando las definiciones antes mencionadas e incluyendo la de RAE, se tiene que la geosfera es una envoltura ŕıgida formada por capas cuya densidad aumenta hacia el interior de la Tierra.

    2. ¿Cuáles son las capas de la Geósfera? En la figura se muestra un esquema de las capas de la geosfera. En general son tres corteza, manto y núcleo. Pero el manto se subdivide en litósfera, astenósfera y mesósfera. El núcleo se subdivide en núcleo interno y núcleo externo.

    Figura 7: Capas de la Tierra

    3. ¿De qué esta compuesta la Geósfera? Desde adentro hacia afuera se tiene el núcleo que se subdivide en núcleo interno y núcleo externo. El núcleo está compuesto principalmente por hierro y ńıquel, y pequeñas cantidades de cobre, ox́ıgeno y azufre. El manto constituye más del 82 por ciento del volumen de la Tierra. Una envoltura rocosa sólida que se extiende hasta una profundidad de 2900 km esta formado de roca oscura y rica en hierro, silicio y magnesio, llamada peridotita. Finalmente la corteza, que se divide en corteza oceánica y corteza continental. La corteza oceánica tiene alrededor de 7 kilómetros de grosor está formada por rocas ı́gneas oscuras denominadas basaltos. Por el contrario, la corteza continental tiene un grosor medio entre 35 y 40 kilómetros, pero puede superar los 70 kilómetros en algunas regiones montañosas. Con una composición qúımica relativamente homogénea, la corteza continental consta de muchos tipos de rocas [5].

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    Tabla 1: Estructura de la Tierra [4]. Componente Profundidad Presión Densidad Temperatura Estructural [km] [kbar] [kg/m3] [◦C] Corteza 0-50 1-100 0-3000 0-500 Discontinuidad de Mohorovicic Manto superior 50-400 100-150 3000-3500 500-1750 Zona transición 400-1000 150-325 3500-4500 1750-2000 Manto profundo 1000-2900 325-1325 4500-10000 2000-3000 Discontinuidad de Gutenberg Núcleo exterior 2900-5100 1325-3300 10000-12100 3000-3600 Núcleo interior 5100-6370 3300-3750 12100-12500 3600-4000

    Tabla 2: composición promedio de la corteza,del manto y del planeta Tierra [4] Manto % en peso Corteza % en peso Tierra % en peso

    O 44,07 O 45,60 Fe 35,00 Mg 22,61 Si 27,30 O 30,00 Si 21,10 Al 8,36 Si15,00 Fe 6,57 Fe 6,22 Mg 13,00 Ca 2,20 Ca 4,66 Ni 2,40 Al 1,87 Mg 2,76 S 1,90 Ti 0,43 Na 2,27 Ca 1,10 Na 0,42 K 1,84 Al 1,10 Cr 0,29 Ti 0,63 Na 0,57 Ni 0,16 H 0,15 Cr 0,26 K 0,11 P 0,11 Mn 0,22 Mn 0,11 Mn 0,11 Co 0,13

    3.2. Suelo

    Al igual que la descripción de la Geósfera, podemos describir el suelo contestando las siguientes preguntas.

    1. ¿Qué es el suelo? El suelo es una combinación de material mineral y orgánica, agua y aire: la porción del regolito (rhegos=manta, lithos=piedra) que sustenta el creciemiento de las plantas. Existen cuatro componente del suelo, aunque sus propor- ciones vaŕıan según el luga. Estos son: material mineral, aire, agua y materia orgánica [5].

    2. ¿Cuáles son las caracteŕısticas del suelo?

    Propiedas f́ı