Post́ıtulo del Primer Ciclo de Educación Básica.

Módulo de Ciencias NaturalesCaṕıtulo 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 quenos brinda una descripción más simple, siendo esta la base para posteriormente comprender las interacciones entre lasdiferentes capas o estructuras de la Tierra. Este apunte se enfoca en la Tierra y su interacción con el Sol, la geosfera y eldinamismo 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 lospolos tienen un achatamiento y suele decirse que la Tierra es un esferoide [1]. La redondez de la Tierra ha sido cuestionadashasta nuestro d́ıas, sin embargo una de las pruebas de su redondes lo demostró Juan Sebastián Elcano que completo elviaje alrededor del mundo que hab́ıa comenzado bajo la dirección de Fernando de Magallanes, navegando siempre hacia elOeste. 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. Unoes los movimientos que tiene el planeta Tierra y segundo es la inclinación de la Tierra.

Figura 3: Dı́a y noche

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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 sentidoantihorario, es decir contrario al giro de las manecillas del reloj [1]. Cada 24 horas aproximadamente (exactamente 23horas, 56 minutos y 4 segundos), la Tierra completa una vuelta, a este peŕıodo se denomina d́ıa. Por esta razón, en todoinstante una mitad de la Tierra se encuentra iluminado por el Sol y la otra mitad se encuentra en tinieblas. Cuando estáiluminada se le llamo d́ıa y cuando está en tinieblas se le llamo noche, cada una con una duración de 12 horas. En lafigura 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 laTierra. Actualmente la Tierra tiene un ángulo de inclinación de 23,43◦ [3]. En la figura se representa la inclinación del ejede la Tierra.La inclinación del eje terrestre tiene otra consecuencia y son las estaciones del año, la cual también depende de latraslación 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, llamadosolticio de verano, en el cual el norte recibe más calor comenzando el verano. Sin embargo, en el hemisferio sur es elinicio 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 formaambos hemisferios, este d́ıa se denomina equinoccio de otoño (equinoccio: noches iguales). Este d́ıa comienza el otoñoen 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 elparalelo 23◦27′ de latitud sur. Este d́ıa corresponde al solticio de invierno, siendo invierno en el hemisferio norte yverano 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 formasemejante al equinoccio de otoño. Este d́ıa es el equinoccio de primavera, en el cual comienza la primavera en elhemisferio 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 figura6). 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 trópicode Capricornio. La latitud que divide en dos hemisferios la Tierra es latitud cero grados y se conoce como ĺınea delEcuador. 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 globoterrestre, la atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra y otros cuerpos celestes, la hidrósfera es el conjunto departes ĺıquidas del globo terráqueo y la biosfera es el conjunto de los medios donde se desarrolla los seres vivos. En esteapunte 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, Tarbucky Lutgens lo definen como la capa externa de la Tierra compuesta por la corteza y el manto superior y forma unnivel relativamente ŕıgido y fŕıo. Otra definición es un geoide de capas concentricas con densidad creciente hacia elinterior obtenida de un manual de geoloǵıa para ingenieros [4]. Simplificando las definiciones antes mencionadas eincluyendo la de RAE, se tiene que la geosfera es una envoltura ŕıgida formada por capas cuya densidad aumentahacia 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 elmanto 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 estácompuesto principalmente por hierro y ńıquel, y pequeñas cantidades de cobre, ox́ıgeno y azufre. El manto constituyemás del 82 por ciento del volumen de la Tierra. Una envoltura rocosa sólida que se extiende hasta una profundidadde 2900 km esta formado de roca oscura y rica en hierro, silicio y magnesio, llamada peridotita. Finalmente lacorteza, que se divide en corteza oceánica y corteza continental. La corteza oceánica tiene alrededor de 7 kilómetrosde grosor está formada por rocas ı́gneas oscuras denominadas basaltos. Por el contrario, la corteza continental tieneun 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 TemperaturaEstructural [km] [kbar] [kg/m3] [◦C]Corteza 0-50 1-100 0-3000 0-500Discontinuidad de MohorovicicManto superior 50-400 100-150 3000-3500 500-1750Zona transición 400-1000 150-325 3500-4500 1750-2000Manto profundo 1000-2900 325-1325 4500-10000 2000-3000Discontinuidad de GutenbergNúcleo exterior 2900-5100 1325-3300 10000-12100 3000-3600Núcleo 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 35,00Mg 22,61 Si 27,30 O 30,00Si 21,10 Al 8,36 Si15,00Fe 6,57 Fe 6,22 Mg 13,00Ca 2,20 Ca 4,66 Ni 2,40Al 1,87 Mg 2,76 S 1,90Ti 0,43 Na 2,27 Ca 1,10Na 0,42 K 1,84 Al 1,10Cr 0,29 Ti 0,63 Na 0,57Ni 0,16 H 0,15 Cr 0,26K 0,11 P 0,11 Mn 0,22Mn 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 f́ısicas Propiedas qúımicas Propiedas biológicas

Textura Capacidadde retención Color

Capacidadde intercambio Fertilidad Salinidad Humus Seres vivos

Propiedas delsuelo

Las propiedades f́ısicas del suelo:

Textura: El tamaño, la forma y la distribución de las part́ıculas que colectivamente constituyen una roca [5].

Capacidad de retensión: o capacidad de campo se refiere a la cantidad de agua que el suelo puede retener luegode ser saturado (suelo lleno de agua) y dejado drenar libremente evitando la evapotranspiración [7].

Color: El color del suelo depende de sus componentes y vaŕıa con el contenido de humedad, materia orgánicapresente y grado de oxidación de minerales presentes.

Las propiedadees qúımicas del suelo:

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Capacidad de intercambio: Catiónico (CIC) es una medida de cantidad de cargas negativas presentes en lassuperficies de los minerales y componentes orgánicos del suelo (arcilla, materia orgánica o sustancias húmicas)y representa la cantidad de cationes que las superficies pueden retener (Ca, Mg, Na, K, NH4 etc.) [7].

Fertilidad: se refiere a la capacidad que tiene el suelo de proveer nutrientes esenciales a los cultivos (aquellosque de faltar determinan reducciones en el crecimiento y/o desarrollo del cultivo). [7]

Salinidad: es la consecuencia de la presencia en el suelo de sales más solubles que el yeso. [7]

Las propiedades biológicas del suelo:

Humus: es la sustancia compuesta por ciertos productos orgánicos de naturaleza coloidal, que proviene de ladescomposición de los restos orgánicos por organismos y microorganismos descomponedores (como hongos ybacterias). [7]

Seres vivos: se refiere a la gran diversidad biológica de organismos vivientes del suelo [7].

3. ¿Cómo se forma el suelo?El suelo se forma al desintegrarse las rocas (ver figura 8). cuando las rocas están en contacto con la atmı́sfera,la humedad y los cambios de temperatura apresuran su desintegración. Este proceso, llamado meteorización,continuúa hasta convertir los fragmentos de las rocas en part́ıculas pequeñas. Al mismo tiempo actúan sobre lasrocas en desintegración las materias orgnánicas y los pequeõs animales, tales como hormigas y gusanos, y aun lasbacterias, hasta formar el suelo [1].La fuente de la materia mineral meteorizada a partir de la cual se desarrolla el suelo se denomina roca madrey es un factor fundamental que influye en la formación del nuevo suelo. El tiempo es un componente importantede todos los procesos geológicos, incluido la formación del suelo. El clima se considera un factor más influyente, latemperatura y las precipitaciones son los elementos que ejercen el efecto más fuerte sobre la formación del suelo. Lasplantas y los animales desempeñan un papel vital en la formación del suelo. Los tipos y la abundancia de organismospresentes tienen una fuerte influencia sobre las propiedades f́ısicas y qúımicas de un suelo [5].

Figura 8: Formación del suelo [8]

4. ¿Cómo es el perfil del suelo?

Figura 9: Horizontes del suelo [6].

Dado que los procesos de formación del suelo actúan desde la superficie hacia abajo, las variaciones de composición,textura, estructura y color evolucionan de manera gradual a las diversas profundidades. Estas diferencias verticales,que normalmente van siendo más pronunciadas conforme pasa el tiempo, dividen el suelo en zonas o capas conocidascomo horizontes. Si cavara una trinchera en el suelo, veŕıa que sus paredes tienen capas. Una sección vertical deeste tipo a través de todos los horizontes del suelo constituye el perfil del suelo, como se muestra en la figura 9 [5].

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5. ¿Cuáles son los tipos de suelo?

Los tipos de suelo son: arenoso, limosos, francos, arcilloso, rocoso y orgánico (o humı́fero). En la figura 10 se muestrancuatro ejemplos.

Figura 10: Tipos de suelo.

3.3. Rocas y el ciclo de las rocas

En el sentido más amplio una roca es cualquier parte sóluda de la tierra. La arena, el polvo y la hulla pueden serconsiderados rocas. En el lenguaje cotidiano empleamos a menudo la palabra piedra, para designar algunos tipos de rocascompactas, como la caliza o el granito denominación qjue no se aplica a las rocas sueltas como la arena. Sin embargo, laarena, al consolidarse forma la arenisca que es una roca compacta o piedra [1].Las rocas están compuestas por minerales. Los minerales pueden definirse como sustancias terrestres inorgánicas queposeen una composición qúımica definida. En el esquema, se muestra la constitución de las rocsa.

Rocas(caliza, granito, arenisca, etc.)

Minerales(cuarzo, feldespato, mica, calcita, etc.)

Elementos(ox́ıgeno, śılice, aluminio, hierro,

calcio, sodio, potasio, etc.)

Estan constituidas por

Estan constituidas por

Constituyen las

Constituyen las

La evolución o ciclo de las rocas se muestra en la figura.

Figura 11: El ciclo de las rocas [9].

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Las rocas difieren mucho unas de otras. Como hay centenares de minerales diferentes, sus distintas combinaciones danlugar a una variedad de rocas mucho mayor. La clasigicación más empleada se basa en el origen de las rocas: tenemos tresgrupos de rocas ı́gneas, sedimentarias y metamóficas [1].

3.3.1. Rocas ı́gneas

Las primeras rocas en formarse en nuestro planeta fueron rocas ı́gneas (del lat́ın ignis, fuego). Pues se forman alsolidificarse por enfriamiento de materiales. Siembre que algún material fundidao pasa del estado ĺıquido al sólido, sutendensi es a formar crcistales al enfriarse. Por ello, las rocas ı́gneas contienen minerales en forma de cristales. Se tienendos tipos de rocas ı́gneas, las rocas ı́gneas intrusivas y las rocas ı́gneas extrusivas. Las primeras son aquellas que el magma,o sea, las rocas en estado ĺıquido, se ha solidificado lentamente a mucha profundidad formado cristales, como el granito,diorita y el gabbro. Las segunda se denominan también volcánicas, son aquellas que llegan en estado ĺıquido a la superficieascendiendo a través de grietas y fisuras de la litosfera, entre ellas tenemos el basalto, riolita, andesita y las tobas [1].

3.3.2. Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias tienen su origen en los efectos de la erosión sobre otras rocas. Al desintegrarse las rocas de lasuperficie terrestre, las aguas trasladan sus residuos hacia las partes más bajas, y en muchos casos hasta el mar y los lagos,donde se van depositnado en forma de gravas, arenas y margas, dispuestas en capas y estratos. El peso del los estratossuperiores va endureciendo y cementando los sedimientos situados en los estratos inferiores hasta que acaba de formarrocas compactas y las gravas y fragmentos mayores forman los conglomerados. Dentro de este tipo tenemos la caliza, elyeso, la arenisca y dolomita.

3.3.3. Rocas metamórficas

Las rocas que han sufrido cambios pro la acción de la presión, del calor, o de la humedad, sond enominados metamórficas.Las rocas metamórficas pueden haber sido inicialmente rocas ı́ngeas o sedimentarias. Dentro de este grupo tenemos pizarra,esquisto, serpentina, cuarcita y el mármol [1].

4. Dinamismo de la Tierra

El planeta Tierra como un todo tiene un movimiento de rotación en torno a su eje y de traslación alredor del sol. Peroen la superficie y en el interior del planeta también existen movimientos.

4.1. Deriva continental

La deriva continental es una idea que nace al realizar mapas geográficos muy precisos y que Sudamérica y Africaencajaban como piezas de rompecabesas y se pensó en el hecho que hace muchos años atrás los continentes estabanunidos. Sin embargo, se dio poca importancia a esta noción hasta 1915, cuando Alfred Wegener, meteorólogo y geof́ısicoalemán, publicó El origen de los continentes y los océanos. Wegener sugirió que en el pasado hab́ıa existido un únicoSupercontinente denominado Pangea y plantéo la hipótesis que el supercontinente se fragmento y se separo. Existe másinformación al respecto sobre la separación de los continentes debes investigar tú!.

4.2. Placas tectónicas

La litósfera esta dividida en varias partes denominadas placas tectónicas. Son de material ŕıgido y se ubican sobrela astenósfera. Estas placas se desplazan en diferentes tipos de movimiento. Existe más información al respecto sobre lasplacas tectónicas debes investigar tú!.

4.3. Sismos

Un sismo es la vibración de la Tierra producida por una rápida liberación de enerǵıa a causa del deslizamiento de lacorteza terrestre. Existe más información al respecto sobre a los sismos debes investigar tú!.

4.4. Volcanes

Los volcanes por lo general son estructuras compuestas de material fragmentado y corrientes de lava. Existe másinformación al respecto sobre los volcanes debes investigar tú!.

4.5. Erosión

Desgaste y modelació de la corteza terrestre causados por la acción del viento, la lluvia, los procesos fluviales, maŕıtimosy glaciales, y por la acción de los seres vivos. Existe más información al respecto sobre la erosión debes investigar tú!.

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5. Referencias

[1 ] Levi, M. La Tierra y sus recursos. Una nueva geograf́ıa general visualizada. Editorial Cultural Venezolana, S. A.1981

[2 ] La Tierra desde el espacio. Consultada el 27 de abril.https://rpp.pe/ciencia/mas-ciencia/nasa-presenta-seis-historias-de-la-vida-en-la-tierra-vistas-desde-el-espacio-noticia-1089229

[3 ] Constantes universales. Consultada el 27 de abril. http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/models/constants.html

[4 ] Duque, G. Manual de geoloǵıa para ingenierios. Universidad Nacional de Colombia. 2003.

[5 ] Tarbuck, E., Lutgens, F. Ciencias de la Tierra. Una introducción a la geoloǵıa f́ısica. Pearson. Prentice Hall. 2005.

[6 ] Dibujo horizontes del suelo. Consultado el 3 de mayo. https://brainly.lat/tarea/615027

[7 ] Propiedades f́ısicas del suelo. Consultado el 3 de mayo. http://www.fao.org/soils-portal/soil-survey/propiedades-del-suelo/propiedades-fisicas/es/

[8 ] Formación del suelo. Consultado el 3 de mayo.http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/2500/2631/html/3 formacin del suelo.html

[9 ] Ciclo de las rocas. Consultado el 3 de mayo. http://latierraysuenergia.blogspot.com/2016/02/modelado-del-relieve.html

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