La Tierra en el Universo

Astronomía: Ciencia que se ocupa del estudio del origen y la evolución del universo.

Universo o Cosmos: Se define como todo lo que existe.

Origen del Universo – Teoría del Big Bang

La materia se concentraba en un punto de densidad infinita que explotó, expandiéndose y enfriándose para formar el universo actual.

Medidas de Distancia en Astronomía

• El Año Luz: Equivale a la distancia que recorre la luz en un año, propagándose a una velocidad de 300.000 km por segundo. Aproximadamente 9.46 billones de kilómetros (9.46 x 10¹² km).
• El Pársec (pc): Equivale a 3.26 años luz. Se emplea para medir grandes distancias interestelares.
• Unidad Astronómica (UA): Es la distancia media entre la Tierra y el Sol y su valor equivale a 150.000.000 km.

Las Constelaciones

Las estrellas se encuentran a diferentes distancias de la Tierra, aunque nos parezca que están a la misma distancia e incluso alineadas. Esta percepción permite agrupar las estrellas de la Vía Láctea en figuras imaginarias que constituyen las diferentes constelaciones.

Las Estrellas

Son grandes esferas de gas, principalmente hidrógeno y helio, que liberan energía y emiten luz.

Dentro de las estrellas se produce una reacción nuclear llamada Fusión Nuclear que origina mucha energía y se libera en forma de luz y calor.

Las estrellas se diferencian por:

• Color: Definido por su temperatura superficial.
• Tamaño: Se miden tomando como referencia el Sol.

Sistema Solar

El sistema solar está formado por una estrella, el Sol, y el conjunto de cuerpos que orbitan a su alrededor.

El Sol

Es una estrella. Sus capas internas contienen materiales más pesados. En el núcleo se producen reacciones de fusión nuclear que generan la energía. La capa más externa se denomina fotosfera y desde ella el Sol irradia energía en forma de luz y calor.

Composición del Sistema Solar

Está formado por una serie de cuerpos celestes que giran alrededor de su estrella, el Sol:

• Planetas: Cuerpos celestes que orbitan alrededor de una estrella, tienen suficiente masa para tener forma casi redonda y han limpiado la vecindad de su órbita. Según su cercanía al Sol se clasifican en:
  • Planetas Interiores o Rocosos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte.
  • Planetas Exteriores o Gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
• Planetas Enanos: Cuerpos rocosos que orbitan alrededor del Sol, tienen suficiente masa para ser casi redondos, pero no han limpiado la vecindad de su órbita (ej. Plutón).
• Cinturón de Asteroides: Cuerpos rocosos irregulares que orbitan principalmente entre Marte y Júpiter.
• Cometas: Cuerpos formados por hielo, rocas y polvo que orbitan en órbitas lejanas, a menudo elípticas.
• Satélites: Cuerpos rocosos que orbitan alrededor de los planetas.

Movimiento de los Planetas

• Traslación: Es el movimiento que realizan los planetas alrededor del Sol. El periodo de tiempo que tarda un planeta en dar una vuelta completa alrededor del Sol se denomina año.
• Rotación: Es el movimiento que realiza un planeta sobre su propio eje. El tiempo que emplea un planeta en dar una vuelta sobre su eje se llama día.

Los Planetas del Sistema Solar

Se diferencian por:

• Su distancia al Sol.
• Los periodos de sus movimientos (traslación y rotación).
• El tamaño o número de satélites que presentan.

Características de algunos planetas:

• MARTE: Su atmósfera es ligera. Su temperatura media es de -63ºC. Presenta hielo en los polos.
• Planetas Exteriores: Son de gran tamaño y tienen una atmósfera gaseosa, espesa. Están rodeados de anillos y su superficie se halla en estado gaseoso o líquido.
• URANO: Su atmósfera posee hidrógeno y metano. El metano refleja los colores azules y verdes que dan al planeta su color característico. Su temperatura media es de -210ºC. A su alrededor tiene once anillos.

Importancia de los Movimientos Terrestres para los Seres Vivos

Los movimientos terrestres (rotación y traslación) originan los días y las noches, así como las estaciones del año. Los cambios que originan son en las horas de luz y los cambios de temperatura media en las diferentes regiones a lo largo de un año.

La Geosfera

Capas de la Geosfera

La Geosfera es la parte sólida de la Tierra, estructurada en capas concéntricas:

• La Corteza: Capa más externa, con un espesor variable (aprox. 5-70 km).
• El Manto: Se extiende por debajo de la corteza hasta los 2900 km de profundidad.
  • Manto Superior (hasta 670 km).
  • Manto Inferior (hasta 2900 km).
• El Núcleo: Capa más interna, desde los 2900 km hasta el centro de la Tierra (aprox. 6370 km).
  • Núcleo Externo (hasta 5120 km).
  • Núcleo Interno (hasta 6370 km).

Propiedades Físicas de los Minerales

En la naturaleza existen más de 4000 minerales diferentes conocidos. Las propiedades físicas que permiten identificarlos se pueden clasificar en ópticas, mecánicas y magnéticas.

Propiedades Ópticas:

• Hábito: Algunos minerales presentan formas características que reflejan su estructura cristalina.
• Color: Algunos minerales tienen un color característico, aunque puede variar debido a impurezas.
• Raya: Es el color del polvo del mineral cuando es rayado sobre una superficie rugosa (placa de porcelana sin esmaltar). Este color no tiene por qué coincidir con el color del mineral, pero siempre es el mismo para ese mineral (por ejemplo, sea cual sea el color del cuarzo, su raya siempre es blanca).
• Brillo: Es la forma en que la luz se refleja en la superficie del mineral. Puede ser metálico (si brilla como los metales), vítreo (si es parecido al vidrio), nacarado (semejante al nácar, como el yeso), adamantino (como el diamante) o mate (si no tiene brillo).

Importancia y Utilidad de los Minerales

La utilidad de los minerales es variada, principalmente como:

• Menas de Metales: Minerales de los que se extraen metales de interés económico.
• Materias Primas para la Industria: Minerales abundantes usados en diversos procesos industriales (ej. yeso, sal, arcilla).
• Gemas o Piedras Preciosas: Minerales de gran belleza y dureza, usados en joyería (ej. diamante, rubí, zafiro, esmeralda).

Ejemplos de Menas y Metales Asociados:

Las Rocas

Las rocas son agregados naturales formados por uno o varios minerales diferentes, o por materia orgánica.

Características que permiten su identificación:

• Composición: Viene definida por el conjunto de minerales que la forman.
  • Rocas simples u homogéneas: Compuestas por un solo mineral (ej. roca caliza, compuesta por calcita).
  • Rocas compuestas o heterogéneas: Formadas por varios minerales (ej. Granito, compuesto por cuarzo, feldespato y mica).
• Textura: Se refiere al tamaño, forma y disposición de los minerales en la roca.

Excepciones: El petróleo y el carbón no son de origen mineral, sino que proceden de restos de animales y plantas (materia orgánica) y no contienen minerales en su composición principal.

Clasificación de las Rocas por su Origen:

Según el proceso geológico que las forma, las rocas se clasifican en ígneas, sedimentarias y metamórficas.

Rocas Ígneas o Magmáticas:

Se forman por el enfriamiento y solidificación del magma (roca fundida). Su resistencia a la presión las convierte en un material idóneo para la construcción.

• Rocas Ígneas Volcánicas o Extrusivas: Se forman cuando el magma asciende rápidamente a la superficie terrestre en forma de lava. Esta se enfría rápidamente, originando rocas con cristales muy pequeños o textura vítrea (ej. Obsidiana, de color negro brillante, formada por una pasta vítrea, abundante en las Islas Canarias).
• Rocas Ígneas Plutónicas o Intrusivas: Se forman cuando el magma se enfría lentamente en el interior de la corteza terrestre, permitiendo la formación de cristales grandes (ej. Granito).

Rocas Sedimentarias:

Se forman por la acumulación y compactación de sedimentos (fragmentos de otras rocas, restos orgánicos, precipitados químicos).

Diagénesis o Litificación: Es el proceso mediante el cual los sedimentos se transforman en rocas sedimentarias.

Rocas Metamórficas:

Se forman a partir de cualquier tipo de roca preexistente (ígnea, sedimentaria o incluso otra metamórfica) que es sometida a altas presiones y/o temperaturas en el interior de la Tierra, sin llegar a fundirse.

Metamorfismo: Conjunto de transformaciones que experimenta una roca preexistente (cambios en minerales, textura, estructura) hasta dar lugar a una roca metamórfica.

Tipos de Rocas Metamórficas:

• Rocas Metamórficas Foliadas: Presentan una disposición en láminas o bandas paralelas debido a la orientación de sus minerales bajo presión (ej. Pizarras, Esquistos, Gneises, Migmatitas).
• Rocas Metamórficas No Foliadas: Sus minerales no están orientados en láminas; suelen tener una textura granular (ej. Mármol, Cuarcita).

Utilidad de las Rocas

Las rocas tienen múltiples usos:

• Para la construcción (materiales de construcción, áridos).
• Ornamentales (decoración, revestimientos, esculturas).
• Fuente de combustibles fósiles (carbón, petróleo, aunque no son rocas en sentido estricto, se estudian a menudo junto a ellas por su origen geológico).

La Atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra, dividida en varias capas según la variación de temperatura con la altitud:

• Troposfera: Desde la superficie hasta aprox. 12 km de altitud. La temperatura desciende con la altitud (de aprox. 18ºC a -60ºC). Es donde ocurren los fenómenos meteorológicos y donde vivimos.
• Estratosfera: Desde 12 km hasta aprox. 50 km. La temperatura aumenta con la altitud (hasta aprox. 5ºC) debido a la absorción de radiación UV por la capa de ozono. Contiene la capa de ozono que protege de las radiaciones ultravioleta.
• Mesosfera: Desde 50 km hasta aprox. 80 km. La temperatura desciende con la altitud (hasta aprox. -100ºC). Es donde se desintegran la mayoría de los meteoroides (estrellas fugaces).
• Termosfera: Desde 80 km hasta aprox. 500 km. La temperatura aumenta drásticamente con la altitud (hasta aprox. 1000ºC o más) debido a la absorción de radiación de alta energía (rayos X, UV). Contiene la Ionosfera, importante para las comunicaciones de radio.
• Exosfera: Desde los 500 km en adelante. Es la capa más externa, donde los gases son muy dispersos y escapan al espacio. Se sitúan los satélites artificiales y ocurren fenómenos como las auroras boreales.

Hidrosfera

La hidrosfera es el conjunto de toda el agua presente en la Tierra en sus diferentes estados (líquido, sólido, gaseoso).

Distribución del Agua en la Tierra

Del agua total del planeta (100%):

Distribución del 2.5% de Agua Dulce:

Propiedades del Agua

El agua es una molécula formada por 2 átomos de Hidrógeno y 1 átomo de Oxígeno (H₂O).

Propiedades Físicas:

• Incolora, inodora e insípida en estado puro. Sin embargo, es difícil encontrarla pura, ya que suele tener minerales disueltos.
• Cambios de estado según la temperatura y presión:
  • Fusión: Sólido → Líquido (Punto de Fusión: 0ºC a 1 atm).
  • Solidificación: Líquido → Sólido.
  • Vaporización: Líquido → Vapor (Punto de Ebullición: 100ºC a 1 atm).
  • Condensación: Vapor → Líquido.
  • Sublimación: Sólido → Vapor.
  • Sublimación Inversa: Vapor → Sólido.
• La densidad es menor en estado sólido (hielo) que en estado líquido, lo que permite que el hielo flote.
• Es un disolvente universal, capaz de disolver gran cantidad de sustancias.
• Posee una elevada capacidad térmica, lo que le permite almacenar calor y regular la temperatura.
• Participa en numerosas reacciones químicas.
• Presenta alta cohesión y adhesión, lo que origina fenómenos como la capilaridad y la tensión superficial. Es prácticamente incompresible.

El Ciclo del Agua

Es el conjunto de procesos que permite al agua cambiar de estado y circular entre la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo, describiendo un movimiento cíclico impulsado principalmente por la energía solar y la gravedad.

Etapas principales del ciclo:

1. El Sol calienta y evapora el agua de los océanos, mares, ríos, lagos y la humedad del suelo. Las plantas también desprenden vapor de agua en un proceso llamado transpiración.
2. El vapor de agua asciende en la atmósfera, se enfría y se condensa formando nubes.
3. El agua de las nubes precipita en forma de lluvia, nieve o granizo cuando las condiciones son adecuadas.
4. El agua precipitada puede seguir varios caminos:

• Parte se infiltra en el suelo, recargando las aguas subterráneas.
• Parte fluye por la superficie formando escorrentías que se deslizan por gravedad hacia ríos, lagos y finalmente el mar.
• Parte se acumula en glaciares y casquetes polares (en estado sólido).
• El agua de la nieve y el hielo se funde y se une a las aguas superficiales o subterráneas.