Sesión 1: el universo y la tierra. - Aula-Abierta

Sesión 1: el universo y la tierra.
¿Qué es geología?
Es la ciencia que estudia cómo se ha formado la tierra, de qué está hecha, su historia y los
cambios que han tenido lugar sobre ella y en ella.
En los últimos años la definición geología se extendió también a los otros cuerpos del
sistema solar: La geología forma también parte de la planetología. Los planetas
muestran un ambiente diferente a la tierra, pero la pauta general de los procesos
interiores y exteriores es la misma o comparable.
Especialidades de la geología
 Geodinámica...
La geodinámica, o geología dinámica, estudia las transformaciones que se manifiestan
tanto en el interior (geodinámica interna), ejemplo de los seísmos y volcanes, como en
la superficie terrestre (geodinámica externa), tales como agua, hielo, viento, atmósfera,
etc. Las fuerzas internas que dan lugar a las erupciones ígneas hacia el exterior son
estudiadas por la vulcanología, mientras que las que desembocan en movimientos
sísmicos o terremotos pertenecen a la sismología.
Estratigrafía...
La estratigrafía estudia la disposición, carácter y relación entre los diferentes estratos o
capas que componen la corteza terrestre, especialmente desde le punto de vista de su
formación y de su clasificación cronológica. Dado que esta rama precisa conocer la
antigüedad de los materiales, así como su orden de superposición, recurre a la
petrografía y paleontología como apoyo permanente.
Tectónica...
La tectónica es la rama de la geología que estudia las dislocaciones y deformaciones
mecánicas de la corteza terrestre, tanto para conocer la estructura y configuración
actuales de la misma, como las que pudo tener en épocas remotas, e intenta averiguar
los procesos que la han causado.
Petrografía...
La petrografía, también llamada litografía, del griego lithos (piedra), es la rama de la
geología que estudia el origen y composición de las rocas, especialmente en sus
aspectos descriptivos y clasificatorios. Nació como una rama de la mineralogía en el
siglo XVIII, adquiriendo enseguida categoría de ciencia independiente gracias a los
trabajos de Werner, Humboldt y otros autores. Recientemente, el análisis químico, la
observación microscópica y el empleo de la luz polarizada han permitido establecer la
clasificación de las rocas y minerales sobre bases verdaderamente científicas.
Paleontología...
La paleontología es la ciencia que estudia los seres del pasado o las muestras de su
actividad que se encuentran fosilizadas en los estratos de la corteza terrestre. Tomó
carácter a inicios del s. XIX y en la actualidad se divide en numerosas ramas:
paleozoología (animales), paleobotánica (vegetales), paleobiología (seres vivos),
paleobiogeografía (distribución geográfica de los seres vivos), paleoecología (relación
con el ambiente), micropaleontología (microorganismos fósiles), etc.
Mineralogía...
La mineralogía estudia todas las propiedades de los minerales, es decir, de los
componentes químicos no orgánicos de la corteza terrestre. Se centra especialmente en
su forma externa, su fina estructura, cualidades físicas y químicas, y sus condiciones de
formación. Los minerales presentan generalmente un carácter cristalino, motivo por el
cual se desarrolló la cristalografía para el estudio de sus características simétricas u
ordenación regular de los átomos; esta rama evolucionó de forma paralela a la
mineralogía. Por su parte, las propiedades físicas de los minerales son estudiadas por la
física mineralógica; las propiedades químicas por la química mineralógica; y la
formación y transformación de los minerales y sus asociaciones por la paragénesis
mineral
La geología se complementa con otras ramas que también se ocupan del estudio de la
Tierra:
Geología histórica...
Parte de la geología que trata de los sucesos y variaciones de la Tierra en el pasado. Del
estudio cuidadoso de las rocas se extraen los datos necesarios para conocer las
circunstancias geográficas, climáticas, faunísticas, florísticas, etc., que se han ido
sucediendo en el planeta. Divide el tiempo en eras y éstas en períodos, épocas y edades.
Geografía...
Ciencia que trata de describir y analizar las variaciones espaciales en los fenómenos
físicos y humanos sobre la superficie terrestre. Tradicionalmente se ha considerado su
objeto la descripción de la Tierra en sus diversos aspectos o condiciones, considerada
como planeta (geografía astronómica); en su configuración, suelo y clima (fisiografía o
geografía física), y como asiento de la vida humana en sus distintas manifestaciones
(geografía humana, política, económica, etc.).
Geomorfología...
Ciencia que estudia las formas del relieve terrestre y los factores que lo determinan.
Estos factores son: 1) la estructura geológica de los terrenos (fallas, plegamientos, etc.);
2) la naturaleza de las rocas y 3) el régimen climático de la región. Así, un clima
tropical produce unos relieves distintos que un clima templado; las rocas blandas tales
como la arcilla forman barrancos mientras que, por ejemplo, las calizas dan lugar a
cañones y desfiladeros.
Geodesia...
Estudio y determinación de las formas que presenta la superficie terrestre. Actualmente,
la geodesia permite calcular las coordenadas exactas de cualquier punto de la Tierra, así
como las distancias entre dos de ellos.
Geoquímica...
Estudio de la composición de los materiales.
Geofísica...
Estudio de la estructura y entorno, de los procesos y propiedades físicas: magnetismo,
color, densidad, elasticidad, etc, relacionadas con la Tierra.
Edafología...
Estudio de los suelos o capa superficial de la corteza terrestre, concretamente los
procesos de formación y evolución, así como los fenómenos biofisicoquímicos que
tienen lugar en ellos, en relación con los seres vivos, especialmente los
microorganismos y las plantas.
Geotecnia...
Ciencia aplicada de la geología en la industria de extracción de minerales, agua, etc.
El tiempo geológico.
El Sol y sus planetas comenzaron a formarse a partir de una nube de gas y polvo
interestelar hace aproximadamente 4.500 millones de años. El tiempo transcurrido en
esta fase de génesis se estima en unos 400 millones de años.
Desde el origen de la Tierra, el tiempo geológico se ha dividido clásicamente en tres
grandes períodos de tiempo o eones, Arcaico, Proterozoico y Fanerozoico.
ARCAICO
Constituye el período de tiempo comprendido entre hace 4.500 y 2.500 millones de
años. Las condiciones ambientales durante estos primeros 400 millones de años, fueron
extremadamente duras y estériles desde el punto de vista biológico.
La mayoría de los datos apuntan que nada más formarse el planeta, ya debía existir una
atmósfera procedente de la gran cantidad de sustancias volátiles presentes. Su
constitución era muy diferente a la actual
PROTEROZOICO
Constituye el período de tiempo comprendido entre hace 2.500 y 570 millones de años.
Formados ya los primeros continentes estables y con una tectónica de placas global
similar a la de hoy, el reciclado de los materiales da lugar a la producción de rocas más
parecidas a las actuales.
FANEROZOICO
Se extiende desde hace 570 millones de años hasta la actualidad. Dentro de este eón se
diferencian las eras tradicionalmente más conocidas: el Paleozoico o era Primaria, el
Mesozoico o era Secundaria, y el Cenozoico, que incluye al Terciario y al Cuaternario.
Su duración, en comparación con los eones anteriores, es muy corta, tan sólo representa
el 12,6% del tiempo geológico, sin embargo, el conocimiento geológico de este eón es
mucho mayor.
La escala del tiempo geológico, dada su enormidad, se divide en unidades más
manejables que fragmentan la historia de la Tierra en eones, eras, períodos y otras
subdivisiones menores. Esta escala se ha establecido mediante convenio internacional
entre los geólogos y paleontólogos, basada en las evidencias de las rocas.
Escala de
los
tiempos
geológic
os
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La tierra y el sistema solar.
El Sistema Solar es un conjunto formado por el Sol y los cuerpos celestes que orbitan a su alrededor. Está integrado
el Sol y una serie de cuerpos que están ligados gravitacionalmente con este astro: nueve grandes planetas (Mercurio,
Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, y Plutón), junto con sus satélites, planetas menores y
asteroides, los cometas, polvo y gas interestelar.
El Sol Es la estrella más cercana a la Tierra y el mayor elemento del Sistema Solar. Las estrellas son los únicos
cuerpos del Universo que emiten luz. El Sol es también nuestra principal fuente de energía, que se manifiesta, sobre
todo, en forma de luz y calor.
El Sol contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar. Ejerce una fuerte atracción gravitatoria sobre los
planetas y los hace girar a su alrededor. El periodo de rotación de la superficie del Sol va desde los 25 dias en el
ecuador hasta los 36 dias cerca de los polos. Más adentro parece que todo gira cada 27 días.
Los planetas giran alrededor del Sol. No tienen luz propia, sino que reflejan la luz solar. Los planetas tienen diversos
movimientos. Los más importantes son dos: el de rotación y el de translación. Por el de rotación, giran sobre sí mismos alrededor
del eje. Esto determina la duración del día del planeta. Por el de translación, los planetas describen órbitas alrededor del Sol. Cada
órbita es el año del planeta. Cada planeta tarda un tiempo diferente para completarla. Cuanto más lejos, más tiempo.
La Tierra es el tercer planeta más cercano al Sol, a una distancia de alrededor de 150 millones de kilómetros y el quinto en cuanto
a tamaño de los nueve planetas principales. Tiene un diámetro de 12.756 kilómetros, solamente unos cuantos kilómetros más
grande que el diámetro de Venus. Nuestra atmósfera está compuesta de un 78 por ciento de nitrógeno, 21 por ciento de oxígeno y
1 por ciento de otros constituyentes. Es el único planeta conocido que tiene vida, aunque algunos de los otros planetas tienen
atmósferas y contienen agua.
La Tierra no es una esfera perfecta, sino que tiene forma de pera. Cálculos basados en las perturbaciones de las órbitas de los
satélites artificiales revelan que la Tierra es una esfera imperfecta porque el ecuador se engrosa 21 km; el polo norte está dilatado
10 m y el polo sur está hundido unos 31 metros.
La tierra que hoy conocemos tiene un aspecto muy distinto del que tenía poco después
de su nacimiento, hace unos 4.500 millones de años. Entonces era un amasijo de rocas
conglomeradas cuyo interior se calentó y fundió todo el planeta. Con el tiempo la
corteza se secó y se volvió sólida. En las partes más bajas se acumuló el agua mientras
que, por encima de la corteza terrestre, se formaba una capa de gases, la atmósfera.
Agua, tierra y aire empezaron a interactuar de forma bastante violenta ya que, mientras
tanto, la lava manaba en abundancia por múltiples grietas de la corteza, que se
enriquecía y transformaba gracias a toda esta actividad.
Formación del Sol y los planetas
Según los científicos, hace unos 15.000 millones de años se produjo una gran explosión,
el 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 vacio o, simplemente,
nada. Hacia la mitad de este periodo, o quizás antes, debió formarse una galaxia.
Cerca del límite de esta galaxia, que hoy llamamos Vía Láctea, una porción de materia
se condensó en una nube más densa hace unos 5.000 millones de años. Esto ocurría en
muchas partes, pero esta nos interesa especialmente. Las fuerzas gravitatorias hicieron
que la mayor parte de esta masa formase una esfera central y, a su alrededor, quedasen
girando masas mucho más pequeñas.
La masa central se convirtió en una esfera incandescente, una estrella, nuestro Sol. Las
pequeñas también se condensaron mientras describían órbitas alrededor del Sol,
formando los planetas y algunos satélites. Entre ellos, uno quedó a la distancia justa y
con el tamaño adecuado para tener agua en estado líquido y retener una importante
envoltura gaseosa. Naturalmente, este planeta es la Tierra.
Después de un periodo inicial en que la Tierra era una masa incandescente, las capas
exteriores empezaron a solidificarse, pero el calor procedente del interior las fundía de
nuevo. Finalmente, la temperatura bajó lo suficiente como para permitir la formación de
una corteza terrestre estable. Al principio no tenía atmósfera, y recibia muchos impactos
de meteoritos. La actividad volcánica era intensa, lo que motivaba que grandes masas de
lava saliesen al exterior y aumentasen el espesor de la corteza, al enfriarse y
solidificarse.
Esta actividad de los volcanes generó una gran cantidad de gases que acabaron
formando una capa sobre la corteza. Su composición era muy distinta de la actual, pero
fue la primera capa protectora y permitió la aparición del agua líquida. Algunos autores
la llaman "Atmósfera I".
En las erupciones, a partir del oxígeno y del hidrógeno se generaba vapor de agua, que
al ascender por la atmósfera se condensaba, dando origen a las primeras lluvias. Al cabo
del tiempo, con la corteza más fría, el agua de las precipitaciones se pudo mantener
líquida en las zonas más profundas de la corteza, formando mares y océanos, es decir, la
hidrosfera.
Las -feras
En la tierra se presentan
cuatro "-feras": Atmósfera,
hidrosfera, biosfera y
litosfera. La geología es la
ciencia de la litosfera y sus
relaciones con las otras "feras". La intersección de
Litosfera-Atmósfera
presenta todos los
procesos como erosión y
meteorización. La
intersección de HidrosferaLitosfera trata del agua
subterránea transporte en
el agua, ambiente de río. El
conjunto de biosferalitosfera se trata de la vida
en las épocas pasadas, la
evolución, los fósiles y en
general la paleontología.
Los movimientos de la Tierra
El movimiento de rotación.
La Tierra da una vuelta completa sobre sí misma cada 24 horas, día solar. Este
movimiento de rotación se realiza de Oeste a Este, por lo que el Sol aparenta salir por
Oriente y se pone por Occidente, y da lugar a la alternancia entre los días y las noches.
El conocimiento de la rotación terrestre y de sus consecuencias nos permite localizar
cualquier punto sobre la superficie terrestre y dividir el tiempo en horas:
Para orientarnos o localizar un lugar se utilizan los puntos cardinales, que poseen una
relación directa con el movimiento aparente del Sol en el cielo a lo largo del día,
consecuencia del movimiento de rotación de la Tierra.
Los puntos cardinales se sitúan siempre en cada uno de los cuatro lados del rectángulo o
cuadrado que contiene un mapa:
El Este corresponde al espacio de la parte derecha del mapa. Una persona puede
orientarse en función del movimiento del Sol en el horizonte, si señala con el brazo
derecho hacia donde sale el Sol este lugar corresponde con el Este.
El Oeste corresponde al espacio de la parte izquierda del mapa. Cuando nos orientamos
en cualquier lugar de la Tierra, como en el caso anterior, coincide con el brazo
izquierdo, el que señala el lugar donde se pone el Sol.
El Norte corresponde al espacio de la parte superior del mapa. Delante cuando nos
orientamos en cualquier lugar de la Tierra.
El Sur corresponde al espacio de la parte inferior del mapa. Detrás cuando nos
orientamos en cualquier lugar de la Tierra.
Además, el espacio que existe entre dos puntos cardinales puede designarse mediante
los denominados puntos cardinales compuestos: Noreste, Noroeste, Sureste y Suroeste.
El movimiento de traslación
La Tierra en su viaje alrededor del Sol tarda en dar una vuelta completa 365 días y 6
horas, aproximadamente. Este es el denominado movimiento de traslación, que
corresponde con el año solar.
Durante su viaje alrededor del Sol la Tierra describe una elipse llamada órbita. El
cambio de las estaciones a lo largo del año se produce al darse la particularidad de
que el eje de rotación de la Tierra se encuentra inclinado respecto del plano de la
órbita, esto hace que los rayos del Sol incidan de forma diferente a lo largo del año en
cada hemisferio.
Debido a esta característica la Tierra pasa por cuatro momentos importantes durante
su movimiento de traslación:
En el
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En el Solsticio de Invierno, 22 ó 23 de diciembre, es el
Hemisferio Norte el que tiene los días más cortos que
las noches, a la vez que los rayos del Sol inciden de
una forma más oblicua, al situarse el Sol en la vertical
del Trópico de Capricornio, comenzando en este
hemisferio la estación más fría, el invierno. En el
Hemisferio Sur se produce la situación contraria,
iniciándose entonces el verano.
En el Equinocio de Primavera, 20 ó 21 de marzo, los días y
las noches tienen igual duración en todo el planeta, al
situarse de nuevo el Sol en la vertical del Ecuador,
comenzando la primavera en el Hemisferio Norte y el
otoño en el Hemisferio Sur.
Otra consecuencia del movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol es la
división del planeta en grandes zonas térmicas y climáticas, una cálida en la zona
intertropical, dos templadas en las latitudes medias de ambos hemisferios y dos frías o
polares, debido a que la cantidad e intensidad de radiación solar que llegan a la
superficie terrestre varían con la latitud y las estaciones del año.
Estructura interna de la Tierra
0-40km: corteza continental en parte está dividida por la discontinuidad de Conrad.
La discontinuidad de Conrad no está desarrollada en todas las partes de la corteza
terrestre. Normalmente la discontinuidad de Conrad se ubica en una profundidad de 15
- 25km. En montañas altas la corteza continental es más ancha. En los Alpes la corteza
continental llega hasta una profundidad de 55km.
Discontinuidad de Moho es la división entre corteza y manto.
700km: manto superior 700 - 2900km: manto inferior
Discontinuidad de Gutenberg es la división entre manto y núcleo
2900 - 4980km: núcleo exterior líquido de hierro
4980 - 6370km: núcleo interior sólido y denso de hierro
La corteza terrestre
La corteza terrestre tiene un grosor variable que alcanza un máximo de 75 km bajo la
cordillera del Himalaya y se reduce a menos de 7 km en la mayor parte de las zonas
profundas de los océanos. La corteza continental es distinta de la oceánica.
La capa superficial está formada por un conjunto de rocas sedimentarias, con un grosor
máximo de 20-25 km, que se forma en el fondo del mar en distintas etapas de la
historia geológica. La edad más antigua de estas rocas es de hasta 3 800 millones de
años. Por debajo existen rocas del tipo del granito, formadas por enfriamiento de
magma. Se calcula que, bajo los sistemas montañosos, el grosor de esta capa es de más
de 30 km. La tercera capa rocosa está formada por basaltos y tiene un grosor 15-20
km, con incrementos de hasta 40 km.
A diferencia de la corteza continental, la oceánica es geológicamente joven en su
totalidad, con una edad máxima de 180 millones de años. Aquí también encontramos
tres capas de rocas: la sedimentaria, de anchura variable, formada por las
acumulaciones constantes de fragmentos de roca y organismos en los océanos; la del
basalto de 1.5 a 2 km de grosor, mezclada con sedimentos y con rocas de la capa
inferior y una tercera capa constituida por rocas del tipo del gabro, semejante al basalto
en composición, pero de origen profundo, que tiene unos 5 kilómetros de grosor.
Parece que la corteza oceánica se debe al enfriamiento de magma proveniente del
manto superior.
El manto terrestre
El manto es una capa de 2.900 km de grosor, constituida por rocas más densas, donde
predominan los silicatos. A unos 650-670 km de profundidad se produce una especial
aceleración de las ondas sísmicas, lo que ha permitido definir un límite entre el manto
superior y el inferior. Este fenómeno de debe a un cambio de estructura, que pasa de
un medio plástico a otro rígido, donde es posible que se conserve la composición
química en general.
El núcleo de la Tierra
Se trata de una gigantesca esfera metálica que tiene un radio de 3.485 km, es decir, un
tamaño semejante al planeta Marte. La densidad varía, de cerca de 9 en el borde
exterior a 12 en la parte interna. Está formado principalmente por hierro y níquel, con
agregados de cobre, oxígeno y azufre.
El núcleo externo es líquido, con un radio de 2.300 km. La diferencia con el núcleo
interno se manifiesta por un aumento brusco en la velocidad de las ondas p a una
profundidad entre 5.000 y 5.200 km
El núcleo interno tiene un radio de 1.220 km. Se cree que es sólido y tiene una
temperatura entre 4.000 y 5.000° C. Es posible que el núcleo interno sea resultado de
la cristalización de lo que fue una masa líquida de mayor magnitud y que continúe este
proceso de crecimiento. Su energía calorífica influye en el manto, en particular en las
corrientes de convección. Actualmente se considera que el núcleo interno posee un
movimiento de rotación y es posible que se encuentre en crecimiento a costa del
externo que se reduce.
Actividades
1.¿Cuáles son las consecuencias del movimiento de traslación?
2. ¿Por qué hay años bisiestos? ¿Cada cuanto tiempo se establecen?
3. ¿Qué límites crees que marcan los trópicos? ¿Y los círculos polares?
4. En relación con el movimiento de traslación de la Tierra y la inclinación de su eje de
rotación, explica porqué en algunas zonas de nuestro planeta se diferencian tanto las
estaciones y en otras apenas hay cambios.
5. ¿Por qué las estaciones tienen lugar en épocas contrarias del año en los Hemisferios
Norte y Sur?¿Por qué son los días invernales más cortos y fríos en el Hemisferio Norte?
¿Cómo serán en el Hemisferio Sur durante el mes de julio?
6. Explica qué cambios ocurrirían en nuestro país si el eje de rotación de la Tierra fuera
perpendicular al plano de su órbita alrededor del Sol.