Postıtulo del Primer Ciclo de Educacion Basica.

Modulo de Ciencias NaturalesCapıtulo de Ciencias de la Tierra y el Universo

Apunte de Ciencias de la Tierra

1. Introduccion

Nuestro planeta Tierra es un sistema muy complejo donde existen una infinidad de procesos que involucran la geosfera,hidrosfera, atmosfera y biosfera. Para su comprension se estudia por separado y considerando situaciones idealizadas quenos brinda una descripcion mas 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 interaccion con el Sol, la geosfera y eldinamismo de esta.

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 esferica lospolos tienen un achatamiento y suele decirse que la Tierra es un esferoide [1]. La redondez de la Tierra ha sido cuestionadashasta nuestro dıas, sin embargo una de las pruebas de su redondes lo demostro Juan Sebastian Elcano que completo elviaje alrededor del mundo que habıa comenzado bajo la direccion 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 deberıa ser si la Tierra fuera plana [1], segun 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 tambien a dos hechos importantes. Unoes los movimientos que tiene el planeta Tierra y segundo es la inclinacion de la Tierra.

Figura 3: Dıa y noche

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Los movimientos de la Tierra son rotacion sobre su eje y traslacion alrededor del Sol formando una trayectoria elıptica.La rotacion de la Tierra es el giro sobre sı 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 perıodo se denomina dıa. Por esta razon, en todoinstante una mitad de la Tierra se encuentra iluminado por el Sol y la otra mitad se encuentra en tinieblas. Cuando estailuminada se le llamo dıa y cuando esta en tinieblas se le llamo noche, cada una con una duracion de 12 horas. En lafigura 3 una representacion del dıa y la noche.

Figura 4: Esquema inclinacion del eje terrestre.

La otra razon por la cual la temperatura y luminosidad de diferentes regiones es distinta se debe a la inclinacion de laTierra. Actualmente la Tierra tiene un angulo de inclinacion de 23,43◦ [3]. En la figura se representa la inclinacion del ejede la Tierra.La inclinacion del eje terrestre tiene otra consecuencia y son las estaciones del ano, la cual tambien depende de latraslacion de la Tierra alrededor del Sol. Como se muestra en la figura 5, el 21 de junio el polo norte esta muy inclinado

Figura 5: Estaciones del ano

hacia el Sol. Los rayos solares llegan verticalmente hasta el paralelo siatuado a 23◦27′ de latitud norte, en este dıa, llamadosolticio de verano, en el cual el norte recibe mas 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 dıa se denomina equinoccio de otono (equinoccio: noches iguales). Este dıa comienza el otonoen 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 dıa 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 otono. Este dıa es el equinoccio de primavera, en el cual comienza la primavera en elhemisferio norte y el otono en el hemisterio sur.Para determinar la posicion 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 lıneas imaginarias que se utilizan para ubicar posicion sobre la superficie de la Tierra.La latitud 23◦27′ norte recibe el nombre de tropico de Cancer y la latitud 23◦27′ sur recibe el nombre de tropicode Capricornio. La latitud que divide en dos hemisferios la Tierra es latitud cero grados y se conoce como lınea 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, estan son la atmosfera, la hidrosfera, la litosfera y la biosfera.Segun la Real Academıa espanola la litosfera es la envoltura rocosa que consituye la corteza exterior solida del globoterrestre, la atmosfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra y otros cuerpos celestes, la hidrosfera es el conjunto departes lıquidas del globo terraqueo y la biosfera es el conjunto de los medios donde se desarrolla los seres vivos. En esteapunte se enfoca en la litosfera.

3.1. Geosfera

Podemos describir la Geosfera contestando las siguientes preguntas:

1. ¿Que es la Geosfera?Segun Levi y Marrero (1981) es la envoltura exterior de la porcion solida 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 rıgido y frıo. Otra definicion es un geoide de capas concentricas con densidad creciente hacia elinterior obtenida de un manual de geologıa para ingenieros [4]. Simplificando las definiciones antes mencionadas eincluyendo la de RAE, se tiene que la geosfera es una envoltura rıgida formada por capas cuya densidad aumentahacia el interior de la Tierra.

2. ¿Cuales son las capas de la Geosfera?En la figura se muestra un esquema de las capas de la geosfera. En general son tres corteza, manto y nucleo. Pero elmanto se subdivide en litosfera, astenosfera y mesosfera. El nucleo se subdivide en nucleo interno y nucleo externo.

Figura 7: Capas de la Tierra

3. ¿De que esta compuesta la Geosfera?Desde adentro hacia afuera se tiene el nucleo que se subdivide en nucleo interno y nucleo externo. El nucleo estacompuesto principalmente por hierro y nıquel, y pequenas cantidades de cobre, oxıgeno y azufre. El manto constituyemas del 82 por ciento del volumen de la Tierra. Una envoltura rocosa solida 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 oceanica y corteza continental. La corteza oceanica tiene alrededor de 7 kilometrosde grosor esta formada por rocas ıgneas oscuras denominadas basaltos. Por el contrario, la corteza continental tieneun grosor medio entre 35 y 40 kilometros, pero puede superar los 70 kilometros en algunas regiones montanosas.Con una composicion quımica relativamente homogenea, la corteza continental consta de muchos tipos de rocas [5].

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Tabla 1: Estructura de la Tierra [4].Componente Profundidad Presion 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 transicion 400-1000 150-325 3500-4500 1750-2000Manto profundo 1000-2900 325-1325 4500-10000 2000-3000Discontinuidad de GutenbergNucleo exterior 2900-5100 1325-3300 10000-12100 3000-3600Nucleo interior 5100-6370 3300-3750 12100-12500 3600-4000

Tabla 2: composicion 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 descripcion de la Geosfera, podemos describir el suelo contestando las siguientes preguntas.

1. ¿Que es el suelo?El suelo es una combinacion de material mineral y organica, agua y aire: la porcion del regolito (rhegos=manta,lithos=piedra) que sustenta el creciemiento de las plantas. Existen cuatro componente del suelo, aunque sus propor-ciones varıan segun el luga. Estos son: material mineral, aire, agua y materia organica [5].

2. ¿Cuales son las caracterısticas del suelo?

Propiedas fısicas Propiedas quımicas Propiedas biologicas

Textura Capacidadde retencion Color

Capacidadde intercambio Fertilidad Salinidad Humus Seres vivos

Propiedas delsuelo

Las propiedades fısicas del suelo:

Textura: El tamano, la forma y la distribucion de las partıculas que colectivamente constituyen una roca [5].

Capacidad de retension: 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 evapotranspiracion [7].

Color: El color del suelo depende de sus componentes y varıa con el contenido de humedad, materia organicapresente y grado de oxidacion de minerales presentes.

Las propiedadees quımicas del suelo:

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Capacidad de intercambio: Cationico (CIC) es una medida de cantidad de cargas negativas presentes en lassuperficies de los minerales y componentes organicos del suelo (arcilla, materia organica o sustancias humicas)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 mas solubles que el yeso. [7]

Las propiedades biologicas del suelo:

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

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

3. ¿Como se forma el suelo?El suelo se forma al desintegrarse las rocas (ver figura 8). cuando las rocas estan en contacto con la atmısfera,la humedad y los cambios de temperatura apresuran su desintegracion. Este proceso, llamado meteorizacion,continuua hasta convertir los fragmentos de las rocas en partıculas pequenas. Al mismo tiempo actuan sobre lasrocas en desintegracion las materias orgnanicas y los pequeos 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 formacion del nuevo suelo. El tiempo es un componente importantede todos los procesos geologicos, incluido la formacion del suelo. El clima se considera un factor mas influyente, latemperatura y las precipitaciones son los elementos que ejercen el efecto mas fuerte sobre la formacion del suelo. Lasplantas y los animales desempenan un papel vital en la formacion del suelo. Los tipos y la abundancia de organismospresentes tienen una fuerte influencia sobre las propiedades fısicas y quımicas de un suelo [5].

Figura 8: Formacion del suelo [8]

4. ¿Como es el perfil del suelo?

Figura 9: Horizontes del suelo [6].

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

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5. ¿Cuales son los tipos de suelo?

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

Figura 10: Tipos de suelo.

3.3. Rocas y el ciclo de las rocas

En el sentido mas amplio una roca es cualquier parte soluda 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 denominacion 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 estan compuestas por minerales. Los minerales pueden definirse como sustancias terrestres inorganicas queposeen una composicion quımica definida. En el esquema, se muestra la constitucion de las rocsa.

Rocas(caliza, granito, arenisca, etc.)

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

Elementos(oxıgeno, sılice, aluminio, hierro,

calcio, sodio, potasio, etc.)

Estan constituidas por

Estan constituidas por

Constituyen las

Constituyen las

La evolucion 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 clasigicacion mas empleada se basa en el origen de las rocas: tenemos tresgrupos de rocas ıgneas, sedimentarias y metamoficas [1].

3.3.1. Rocas ıgneas

Las primeras rocas en formarse en nuestro planeta fueron rocas ıgneas (del latın ignis, fuego). Pues se forman alsolidificarse por enfriamiento de materiales. Siembre que algun material fundidao pasa del estado lıquido al solido, sutendensi es a formar crcistales al enfriarse. Por ello, las rocas ıgneas contienen minerales en forma de cristales. Se tienendos tipos de rocas ıgneas, las rocas ıgneas intrusivas y las rocas ıgneas extrusivas. Las primeras son aquellas que el magma,o sea, las rocas en estado lıquido, se ha solidificado lentamente a mucha profundidad formado cristales, como el granito,diorita y el gabbro. Las segunda se denominan tambien volcanicas, son aquellas que llegan en estado lıquido a la superficieascendiendo a traves 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 erosion sobre otras rocas. Al desintegrarse las rocas de lasuperficie terrestre, las aguas trasladan sus residuos hacia las partes mas 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 metamorficas

Las rocas que han sufrido cambios pro la accion de la presion, del calor, o de la humedad, sond enominados metamorficas.Las rocas metamorficas pueden haber sido inicialmente rocas ıngeas o sedimentarias. Dentro de este grupo tenemos pizarra,esquisto, serpentina, cuarcita y el marmol [1].

4. Dinamismo de la Tierra

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

4.1. Deriva continental

La deriva continental es una idea que nace al realizar mapas geograficos muy precisos y que Sudamerica y Africaencajaban como piezas de rompecabesas y se penso en el hecho que hace muchos anos atras los continentes estabanunidos. Sin embargo, se dio poca importancia a esta nocion hasta 1915, cuando Alfred Wegener, meteorologo y geofısicoaleman, publico El origen de los continentes y los oceanos. Wegener sugirio que en el pasado habıa existido un unicoSupercontinente denominado Pangea y planteo la hipotesis que el supercontinente se fragmento y se separo. Existe masinformacion al respecto sobre la separacion de los continentes debes investigar tu!.

4.2. Placas tectonicas

La litosfera esta dividida en varias partes denominadas placas tectonicas. Son de material rıgido y se ubican sobrela astenosfera. Estas placas se desplazan en diferentes tipos de movimiento. Existe mas informacion al respecto sobre lasplacas tectonicas debes investigar tu!.

4.3. Sismos

Un sismo es la vibracion de la Tierra producida por una rapida liberacion de energıa a causa del deslizamiento de lacorteza terrestre. Existe mas informacion al respecto sobre a los sismos debes investigar tu!.

4.4. Volcanes

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

4.5. Erosion

Desgaste y modelacio de la corteza terrestre causados por la accion del viento, la lluvia, los procesos fluviales, marıtimosy glaciales, y por la accion de los seres vivos. Existe mas informacion al respecto sobre la erosion debes investigar tu!.

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5. Referencias

[1 ] Levi, M. La Tierra y sus recursos. Una nueva geografıa 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 geologıa para ingenierios. Universidad Nacional de Colombia. 2003.

[5 ] Tarbuck, E., Lutgens, F. Ciencias de la Tierra. Una introduccion a la geologıa fısica. Pearson. Prentice Hall. 2005.

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

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

[8 ] Formacion 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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