Semana 2

GEOLOGIA COMO CIENCIA DE LA TIERRA:

Definicion:

Cuando vamos al campo, cuando hacemos una actividad extraescolar, cuando estamos con amigos o familiares en un lugar desconocido, y tratamos de comperenderlo (de interpretarlo), deberíamos empezar por analizar las características geológicas del lugar. Da igual que se trate de un Parque Natural, de una iglesia o de un pueblo porque, si hay algo aceptado por todos, es que los antecedentes geológicos y climáticos condicionan la vegetación y fauna que habita cualquier lugar. Y ahora, conociendo el terreno, la orografía, la petrología, el clima, la flora y fauna de un sitio (ya digo que da igual si vamos a ver una catedral, muralla, bosque o laguna) estamos en disposición de entender por qué se produjo ese asentamiento, por qué se construyó ese monumento o por qué está ese bosque allí.

¿Qué es la geología? ¿Y por qué es tan importante? Como señala el título de la página, la geología es la ciencia que trata de comprender la tierra: cuándo se formó, cómo se formó, qué materiales la componen y qué propiedades tienen. Conocer la geología es muy importante para comprender la vida en nuestro planeta porque nos da información crucial.

Uno de los aspectos que contempla la Geología es la historia de la Tierra.

Las tres “geologías” de España, de la que he hablado a propósito del cuadro de Beruete, son las que podéis ver en el siguiente enlace  mapa.

Objetivos e importancia de la geologia:

Las ciencias de la Tierra abarcan el estudio temporal y espacial del planeta desde un punto de vista físico, incluyendo su interacción con los seres vivos. Las variadas escalas espacio-temporales de la estructura y la historia de la Tierra hacen que los procesos que en ella tienen lugar sean resultado de una compleja interacción entre procesos de distintas escalas espaciales (desde el milímetro hasta los miles de kilómetros) y escalas temporales que abarcan desde las centésimas de segundo hasta los miles de millones de años. Un ejemplo de esta complejidad es el distinto comportamiento mecánico que algunas rocas tienen en función de los procesos que se estudien: mientras las rocas que componen el manto superior responden elásticamente al paso de las ondas sísmicas (con periodos típicos de fracciones de segundo), responden como un fluido en las escalas de tiempo de la tectónica de placas. Otro ejemplo del amplio abanico de escalas temporales es el cambio climático, que se produce en periodos de entre millones de años a unos pocos años, donde se confunde con las escalas propias del cambio meteorológico.

Como el objeto de estudio (la Tierra) no es manipulable y la obtención de datos directos es limitada, las técnicas de simulación análoga o computacional son de mucha utilidad.

Relevancia:

Las ciencias de la Tierra constituyen una herramienta para planificar una explotación racional de los recursos naturales, comprender las causas que originan los fenómenos naturales que afectan al ser humano y cómo el ser humano influye en la naturaleza con sus acciones.

Por otro lado, las ciencias de la Tierra nos permiten entender los procesos naturales que han favorecido y/o amenazado la vida del hombre, y su estudio está ligado tanto al estudio de los flujos de energía en la naturaleza y al aprovechamiento de los mismos, como a la prevención de riesgos medioambientales, sísmicos, meteorológicos yvolcánicos, entre otros.

Historia:

Las ciencias de la Tierra se encuentran en constante evolución. La geografía de Plinio el Viejo sólo describía los elementos de la superficie de la Tierra sin ligarlos a través de procesos, y se daba poca importancia a la dinámica de cambios y la interacción con los elementos que componen el medio ambiente. Durante los primeros siglos de exploración europea¹ se inició una etapa de conocimiento mucho más detallado de los continentes y océanos. Se cartografiaron en detalle, por ejemplo, las alineaciones magnéticas en el océano Atlántico, que serían de gran utilidad para la navegación intercontinental. En 1596, por ejemplo, Abraham Ortelius vislumbra ya la hipótesis de la deriva continental, precursora de la teoría de la tectónica de placas. Antes, los exploradores españoles y portugueses, habían acumulado un detallado conocimiento del campo magnético terrestre. El nacimiento de los conceptos básicos de la geología (gradualismo, superposición, etc), en el siglo XVII y XVIII (p.e., James Hutton) o la meteorología, dio paso a una eclosión en el estudio de la Tierra. Hoy, las ciencias de la Tierra son una extensión más de las ciencias físicas cuantitativas basadas en el empirismo, la experimentación y la reproducibilidad de las observaciones.

Disciplinas

Sismógrafo, aparato que registra la intensidad de las ondas sísmicas y la distancia desde el lugar donde se produce el sismo (epicentro).

• Estudio de la Tierra sólida:
  • Geofísica, estudio del planeta desde el punto de vista de la física
  • Geología, estudia lo referente a las rocas, el subsuelo, terremotos, volcanes y fósiles
  • Geomorfología, estudia las formas de la superficie terrestre.
  • Geografía, estudia la relación e interacción de la superficie terrestre con el hombre.
  • Geoquímica, estudia la abundancia absoluta y relativa, distribución y migración de los elementos que conforman la Tierra.
  • Paleontología, estudia los fósiles de plantas y animales.
  • Ciencia del suelo, estudia el suelo como recurso natural.
  • Geodesia, estudia la tierra teniendo en cuenta su curvatura.

• Climatología, estudio del clima terrestre actual y en el pasado geológico.
• Hidrología, estudia la distribución, espacial y temporal, y las propiedades del agua presente en la atmósfera y en la corteza terrestre.
• Meteorología, estudio de la dinámica atmosférica y el tiempo meteorológico.
• Oceanografía u oceanología, estudia las olas, mareas, corrientes, fosas y vida marina.
• Tiempo Astronomico y el Sistema Solar: 

El sistema astronómico de unidades, llamado formalmente «Sistema de constantes astronómicas de la IAU (1976)» (en inglés, IAU (1976) System of Astronomical Constants, es un sistema de unidades desarrollado para su uso en astronomía. Fue adoptado por la Unión Astronómica Internacional (UAI) en 1976,¹ y ha sido ligeramente actualizado desde entonces.

El sistema fue desarrollado debido a las dificultades en la medición y expresión de los datos astronómicos en el Sistema Internacional de Unidades (unidades SI), al tratar con magnitudes muy grandes,. En particular, hay una enorme cantidad de datos muy precisos relativos a la posición de los objetos dentro del sistema solar que no pueden expresarse, o ser tratados convenientemente, en unidades del SI. A través de una serie de modificaciones, el sistema de unidades astronómico reconoce ahora explícitamente las consecuencias de la relatividad general, que es un complemento necesario para el Sistema Internacional de Unidades, a fin de tratar con precisión los datos astronómicos.

El sistema de unidades astronómico es un sistema tridimensional, en el que están definidas las unidades de longitud, masa y tiempo. Las constantes astronómicas asociadas también fijan los distintos sistemas de referencia que son necesarios para informar sobre las observaciones. El sistema es un sistema convencional, en el que ni la unidad de longitud, ni la unidad de masa son verdaderas constantes físicas, y hay al menos tres medidas diferentes de tiempo.

• Unidad astronómica de tiempo: día, definido como 86.400 segundos. 365,25 días constituye un año juliano.¹ En astronomía se utiliza el símbolo «D» para referirse a esta unidad.

• Unidad astronómica de masa: masa solar.¹ En astronomía se utiliza a menudo el símbolo «S» para referirse a esta unidad, aunque también es común «M_☉. La masa solar (M_⊙), 1,98892 × 10³⁰ kg, es una forma estándar para expresar la masa en astronomía, utilizado para describir las masas de otras estrellas y galaxias. Es igual a la masa delSol, aproximadamente 333.000 veces la masa de la Tierra, o 1.048 veces la masa de Júpiter.

• Unidad astronómica de longitud (abreviada ua, au, UA o AU). Es una unidad de longitud igual por definición a 149.597.870.700 metros,² y que equivale aproximadamente a la distancia media entre el planeta Tierra y el Sol. Esta definición está en vigor desde la asamblea general de la Unión Astronómica Internacional del 31 de agosto de 2012, en la cual se dejó sin efecto la definición gaussiana usada desde 1976, que era «el radio de una órbita circular newtoniana y libre de perturbaciones alrededor del Sol descrita por una partícula de masa infinitesimal que se desplaza en promedio a 0,01720209895 radianes por día».³

El símbolo ua es el recomendado por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas y por la norma internacional ISO 80000, mientras que au es el único considerado válido por la Unión Astronómica Internacional,² y el más común en los países angloparlantes. También es frecuente ver el símbolo escrito en mayúsculas, UA o AU, a pesar de que el Sistema Internacional de unidades utiliza letras mayúsculas solo para los símbolos de las unidades que llevan el nombre de una persona.

Es verdaderamente asombrosa la existencia del sistema solar como resultado de la interacción gravitacional entre partículas de materia. Desde los tiempos de Isaac Newton se sabe que dos partículas de materia se atraen con una fuerza muy débil llamada interacción gravitacional. Esta interacción llamada también fuerza de gravedad tiene la curiosa característica de que su radio de acción se extiende hasta el infinito.
De tal manera que, si las masas son grandes, esta atracción mutua entre dos cuerpos materiales puede ser muy fuerte, aunque se encuentren a miles de millones de kilómetros de distancia el uno del otro. Es lo que sucede, por ejemplo, entre el Sol y el lejano Plutón.

El Sol, a pesar de que es una estrella de tamaño mediano, tiene una masa enorme de millones y millones de toneladas (aproximadamente un 2 seguidos de 27 ceros, 332.950 veces la masa de la Tierra) . Debido a la fuerza gravitatoria, arrastra consigo a planetas, asteroides y partículas de polvo cósmico que giran a su alrededor formando lo que denominamos el Sistema Solar. La hipótesis actual predominante en el mundo científico es que el sistema solar se formó hace 4.600 millones de años debido a las fuerzas de atracción gravitacional sobre una nube molecular gigante (varios años luz de largo). Esta nube habría estado compuesta por un 98% de hidrógeno y helio que dieron origen a los núcleos de cuerpos muy grandes que con el tiempo se fueron dispersando

Sol	Tierra	Luna
Planetas	Cometas	Meteoritos

El sistema solar. video de 6:37 minutos elaborado en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, pulse en el texto subrayado para ver hermosas imágenes de la Tierra, la Luna, el Sol, los Planetas incluso de algunos habitantes de este nuestro pequeño planeta azul.

¿Cómo se formó el sistema solar? 
Una de las teorías generalmente aceptadas postula que cuando la nebulosa colapsó, las fuerzas de gravedad y las leyes de la mecánica le imprimieron a esta materia un movimiento giratorio cada vez más rápido. Al poco tiempo, el material de la nebulosa se condensó y los átomos interiores comenzaron a colisionar con frecuencia creciente liberando energía en forma de calor, sobre todo en el centro, en donde había mayor acumulación de masa.

La rotación, las fuerzas asociadas con la gravedad, la presión del gas, los campos magnéticos y la rotación, hicieron que la nebulosa empezara a aplanarse y a tomar la forma de un enorme disco con una estrella caliente y densa al centro, tal como se ve en la representación artística de la figura de arriba.

Tiempo geológico:

El tiempo geológico del planeta se divide y distribuye en intervalos de tiempo caracterizados por acontecimientos importantes de la historia de la Tierra y de la vida. Como la edad de la Tierra es de aproximadamente 4600 millones de años, cuando se habla de tiempo geológico suele expresarse casi siempre en millones de años y siempre referidos a «antes del presente».

Las unidades usadas para dividir el tiempo geológico son de dos tipos: las referidas a tiempo relativo (unidades geocronológicas), que ordenan cronológicamente los acontecimientos geológicos, y las referidas a tiempo absoluto (unidades geocronométricas), expresadas en valores absolutos, en millones de años (Ma).

La corteza del planeta Tierra está formada por placas que flotan sobre el manto, una capa de materiales calientes y pastosos que, a veces, salen por una grieta formando volcanes.

La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la Tierra. En el núcleo están los materiales más pesados, los metales. El calor los mantiene en estado líquido, con fuertes movimientos. El núcleo interno es sólido.

Las fuerzas internas de la Tierra se notan en el exterior. Los movimientos rápidos originan terremotos. Los lentos forman plegamientos, como los que crearon las montañas.

El rápido movimiento rotatorio y el núcleo metálico generan un campo magnético que, junto a la atmosfera, nos protege de las radiaciones nocivas del Sol y de las otras estrellas.

Estructura Interna De La tierra:

Desde el exterior hacia el interior podemos dividir la Tierra en cinco partes:

Atmósfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta. Tiene un grosor de más de 1.100 km, aunque la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km más bajos.

Hidrosfera: Se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura media de los continentes.

Litosfera: Compuesta sobre todo por la corteza terrestre, se extiende hasta los 100 km de profundidad. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5% de su masa. El más abundante es el oxígeno, seguido por el silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio, magnesio, titanio, hidrógeno y fósforo. Además, aparecen otros 11 elementos en cantidades menores del 0,1: carbono, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre.

La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se dividen en unas doce placas tectónicas rígidas. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de grosor, permiten a los continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse.

Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km. Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad, que aumenta con la profundidad, oscila de 3,3 a 6. El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y el inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio.

Núcleo: Tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor con una densidad relativa media de 10 Kg por metro cúbico. Esta capa es probablemente rígida, su superficie exterior tiene depresiones y picos. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido. Ambas capas del núcleo se componen de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 °C y su densidad media es de 13. Su presión (medida en GigaPascal, GPa) es millones de veces la presión en la superficie.

El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este calor es la energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de la energía térmica de la Tierra hasta la superficie.