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CONTENIDOS

456 BIOLOGA Y GEOLOGA 1. BACHILLERATO SANTILLANA EDUCACIN, S. L.

La estructuradel planeta Tierra

14

1. Conocer la estructura y composicin del interiorterrestre; sus capas y discontinuidades.

2. Definir los procesos de magnetismo terrestre, atraccingravitatoria y sus anomalas.

3. Conocer la estructura y composicin de la litosfera y de la astenosfera.

4. Describir los procesos que originaron la energa trmicade la Tierra.

5. Analizar las corrientes de conveccin del interiorterrestre como consecuencia del gradiente geotrmico.

6. Describir la atmsfera, su origen, evolucin y la composicin actual.

7. Identificar la estructura de la atmsfera.

8. Definir la hidrosfera, sus efectos sobre el clima y las consecuencias de las corrientes ocenicas.

9. Conocer la interaccin de la biosfera con los demssistemas del planeta.

OBJETIVOS

CONCEPTOS PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

ACTITUDES

La corteza y el manto de la Tierra.(Objetivo 1)

El ncleo terrestre. (Objetivo 1) Las anomalas magnticas

y gravimtricas. (Objetivo 2) La litosfera y el discutido paradigma

de la astenosfera. (Objetivo 3) La mquina trmica del interior

terrestre. (Objetivos 4 y 5) Los sistemas fluidos. La atmsfera

y la hidrosfera. (Objetivos 6 , 7 y 8) La parte viva del planeta. La biosfera.

(Objetivo 9)

Interpretacin de sismogramas,localizacin del foco ssmico.

Anlisis e interpretacin de esquemas y dibujos.

Simulacin de la discontinuidad de Repetti en el laboratorio. (Objetivo 1)

Valorar la importancia de los modelos y teoras comoinstrumentos para interpretar los mecanismos que rigen el medionatural.

Reconocer la importancia de los mtodos indirectos en el estudio de fenmenos que son inaccesibles a las tcnicasde observacin habituales.

CRITERIOS DE EVALUACIN Preguntas Preguntas prueba 1 prueba 2Diferenciar la estructura y composicin de las capas del interior terrestrey sus discontinuidades. (Objetivo 1)

Conocer el origen del campo magntico terrestre, las anomalas magnticas y gravimtricas. (Objetivo 2)

Identificar las funciones de la litosfera y de la astenosfera. (Objetivo 3)

Entender los procesos responsables de la energa trmica del interior terrestre. (Objetivo 4)

Conocer la composicin y funcin de la atmsfera. (Objetivo 6 y 7)

Reconocer la importancia de la hidrosfera en el clima de la Tierra y los efectos de las corrientes ocenicas. (Objetivo 6)

Identificar la influencia de la biosfera con los dems sistemas del planeta. (Objetivo 9)

1, 2 1, 2

3, 4 3, 4

5 5

6 6

8, 9 8, 9

10 10

7 7

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457 BIOLOGA Y GEOLOGA 1. BACHILLERATO MATERIAL FOTOCOPIABLE SANTILLANA EDUCACIN, S. L.

RESUMEN14El estudio del interior terrestreLos mtodos indirectos de estudio nos permiten conocer el interior de la Tierra. Gracias a los terremotos de gran magnitud, producen ondas ssmicas que recorren todo el planeta y se reflejan varias veces en las principales discontinuidades.

El mtodo ssmico permite detectar discontinuidades ssmicas, que son las superficies de separacin entre materiales de distinta composicin o de diferente estado.

Las discontinuidades ssmicasEl mtodo ssmico como herramienta para conocer la estructura interna de la Tierra, se desarroll en la primera mitad del siglo XX. La estructura de la Tierra qued as establecidadefinitivamente con sus cinco capas concntricas:

Andrija Mohorovicic fue el primero que propuso que la Tierra estaba formada por capasconcntricas, e identific la discontinuidad que separa la corteza del manto.

Beno Gutenberg fijo la profundidad del manto en 2 900 km de profundidad, pronostic que el centro del planeta estaba ocupado por un ncleo mucho ms denso que el manto,cuya composicin era metlica y de naturaleza lquida.

Ilse Lehman dedujo que en el interior del ncleo lquido haba un ncleo slido cuya superficie se encontraba a 5 150 km de profundidad.

William Repetti localiz una discontinuidad dentro del manto. Localizada a 670 km de profundidad permiti separar el manto en dos partes: el manto superior y el mantoinferior.

La corteza de la TierraEl granito tiene una densidad entre 2 600 y 2 700 kg/m3, mientras que la densidad del basaltoest entre 2 700 y 3 200 kg/m3. La gran diferencia de densidad entre la corteza granticay el manto impide que puedan mezclarse. Se diferencian dos tipos de corteza:

La corteza del fondo de los ocanos contiene principalmente basalto, encima se encuentrauna capa de sedimentos cuyo espesor disminuye conforme nos alejamos de la costa. Las rocas del fondo ocenico no superan los de 200 millones de aos.

Capa

Discontinuidadque la

delimita ensu base

Espesor

Porcentajeque contiene

de la masade la Tierra

Densidadmedia

(kg/m3)

Materialesprincipales

en sucomposicin

CortezaMohorovicic(10,70 km)

10-70 km 0,3 % 2 300-2 700 Granito

Manto

SuperiorRepetti

(670 km)600 km 15,2 % 3 400-4 000

Peridotitas

InferiorGutenberg (2 900 km)

2 230 km 52 % 4 400-6 000

Ncleo

ExternoLehman (5 150)

2 250 km 20,8 % 9 800-12 000 80 % de hierro;20 % de nquel

y otrosmetalesInterno

Es una esferade 1 220 km

de radio1,7 % 12 000-12 500

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RESUMEN14 La corteza de los continentes est constituida principalmente por granito

(85 % de su masa), tambin tiene rocas metamrficas, volcnicas y sedimentarias, que alcanzan grandes espesores. Estas rocas son las ms antiguas de la corteza, estndatadas con 4 000 millones de aos de antigedad.

El mantoLa composicin del manto es ms homognea que la de la corteza. Su principal componenteson las peridotitas, un grupo de rocas cuyos principales minerales son los olivinosy los piroxenos.

En la discontinuidad de Gutenberg entran en contacto el manto rocoso y el ncleo de hierrolquido. La temperatura se encuentra cerca de los 3 000 C. En esta zona los estudios ssmicosdelatan la presencia de una capa de entre 100 y 400 km de grosor que forma la transicin entre el manto y el ncleo: es la capa D, puede estar formada por la decantacin de los restosms densos del manto, que flotan sobre el ncleo externo.

El ncleo terrestreEl ncleo terrestre est compuesto por al menos un 80 % de hierro y ms de un 10 % de nquel. El resto de su masa, menos del 10 %, est formado probablemente por oxgeno, carbono y azufre, tres elementos no metlicos que se combinan fcilmente con el hierro.

El ncleo externo lquido se encuentra a ms de 3 000 C y a una presin de varios millones de atmsferas, su base se encuentra unos 1 000 C ms caliente que su parte superior; esta gran diferencia de temperatura, unida a su fluidez, produce violentas corrientes de conveccin.Los tomos de hierro estn en parte ionizados, por lo que las cargas positivas y negativas sonarrastradas por separado, siguiendo trayectorias circulares que engendran el campo magnticoque percibimos en la superficie. La rotacin terrestre orienta estas corrientes de conveccin, por lo que los polos magnticos estn muy cerca de los polos geogrficos.

El paleomagnetismo o magnetismo remanente de las rocas antiguas permite ver que el campo magntico terrestre ha pasado por pocas en que se ha debilitado notablementehasta casi desaparecer, y a continuacin ha invertido su polaridad, este acontecimiento ha ocurrido ms de veinte veces en los ltimos cinco millones de aos.

Las anomalas magnticas y gravimtricasEn el campo magntico terrestre y en el campo gravitatorio pueden presentarse anomalas.

El campo magntico terrestre presenta variaciones o anomalas que ponen de manifiesto la presencia de materiales metlicos o acuferos. Los magnetmetros son los instrumentos que permiten medir la direccin, la inclinacin y la intensidad del campo magntico.

La materia, por el simple hecho de poseer masa, forma un campo gravitatorio que produceun efecto de atraccin sobre el resto de la materia situada en sus proximidades. Cuando en una zona el valor de g es algo mayor que lo calculado teniendo en cuenta el radio terrestre en ese punto y otros factores, se considera que en ese lugar hay una anomala gravimtrica positiva, mientras que si el valor de g es menor, se trata de una anomala gravimtrica negativa.

La litosfera y la astenosferaLa litosfera es una capa rgida, que esta formada por la parte ms superficial del mantosuperior y corteza. Se encuentra fracturada en placas litosfricas, que son bloques de diversostamaos y que segn el tipo de corteza son: placas litosfricas ocenicas, formadas por corteza ocenica basltica con un grosor de entre 30 y 50 km, y placas litosfricascontinentales compuestas por corteza continental grantica y una porcin de mantoperidottico, alcanzando grosores de entre 70 y 150 km.

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RESUMEN14Don Anderson delimit la astenosfera entre los 60 y los 250 km. La defini como una capamuy heterognea, que se observaba solo en algunas zonas del globo terrestre.

La astenosfera es la zona donde confluyen las violentas corrientes de conveccin ascendentesy descendentes del manto que arrastran y empujan la litosfera desde su base.

La mquina trmica del interior terrestre Casi la totalidad de la energa trmica que posee la Tierra en su interior es por calor residualproducido durante su formacin. Este calor se debe principalmente a tres procesos: el intensobombardeo meteortico durante la fase de acrecin del planeta; la diferenciacingravitatoria por densidades, con la consiguiente formacin del ncleo que va transformandola energa potencial gravitatoria en energa trmica; y la desintegracin de elementosradiactivos, que producen el calentamiento de los materiales bombardeados por las partculassubatmicas generadas, transformando la energa nuclear en energa trmica.

La prdida del calor interno de la Tierra fue y sigue siendo el vulcanismo. Las rocas fundidas son vertidas al exterior y se enfran rpidamente.

El gradiente geotrmico es el incremento de temperatura cuando se profundiza desde la corteza hacia el interior de la Tierra. El ncleo interno produce grandes cantidades de calor, la conveccin del ncleo externo traslada hasta la base del manto ese calor, y de nuevo la conveccin del manto evacua eficazmente hacia la superficie ese calor.

Los sistemas fluidos. La atmsferaLa atmsfera es la envoltura gaseosa de un planeta.

La abundancia de oxgeno en la atmsfera produce una distribucin muy peculiar de las temperaturas. Entre los 20 y los 50 km de altitud, las molculas de oxgeno (O2) absorbeneficazmente la radiacin ultravioleta procedente del Sol, que las rompe liberando dos tomosde oxgeno. Estos tomos se enlazan rpidamente con otra molcula de oxgeno formando una molcula de ozono (O3), que tambin absorbe luz ultravioleta. La absorcin de energahace que la ozonosfera tenga una temperatura relativamente alta.

La conveccin de la troposfera da lugar al ciclo del agua y hace funcionar los agentesgeolgicos. En la estratosfera la temperatura aumenta con la altitud, lo que determina que en ella no haya conveccin.

Adems de los movimientos convectivos que hacen ascender el aire caliente hacia la parte alta de la troposfera, hay tambin un movimiento convectivo a gran escala que tiende a llevar el aire fro de los polos hacia el ecuador, y el aire caliente de las zonas tropicales hacia los polos.

Atmsfera y condiciones en

una Tierra sin vida

Situacin de la Tierra

actualExplicacin de la diferencia

Dixido de carbono 98 % 0,03 % Se utiliza en la fotosntesis.

Nitrgeno 1,9 % 78 %Se produce en la descomposicin de la materia orgnica.

Oxgeno casi inapreciable 21 % Se produce en la fotosntesis.

Argn 0,9 % 0,9 %

cido sulfrico 2-6 % casi inapreciable Precipita en la lluvia.

Temperaturaen la superficie

240-340 C 15 CAl no haber mucho CO2 en la atmsfera,el efecto invernadero es muy suave.

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RESUMEN14En cada hemisferio se forman tres masas de aire bastante independientes entre s: el aire polar,situado sobre los polos y que llega hasta los 60 grados de latitud norte y sur, el aire templado, queforma un cinturn entre los 60 y los 30 grados de latitud, y el aire tropical, que forma otro cinturnentre los 30 grados de latitud y el ecuador. Las zonas donde estos cinturones se tocan entre sreciben el nombre de zonas de convergencia, y es precisamente la interaccin entre lasdiferentes masas de aire en estas zonas de convergencia la que da lugar a las zonas climticas.

Los sistemas fluidos. La hidrosferaSobre la corteza slida se fue acumulando el agua procedente de la condensacin del vaporexpulsado por los volcanes. Desde entonces aquella hidrosfera primitiva ha ido aumentando elvolumen a medida que la actividad volcnica segua aportando vapor de agua a la superficie terrestre.

El ciclo del agua puede explicarse como una mquina que funciona con energa solar,produce un trabajo de erosin, movilizacin de los materiales rocosos y modelado del relieve. El transporte lleva las sales solubles hacia los ocanos, permitiendo all su acumulacin. La salinidad de los ocanos procede del lavado de los continentes.

En las regiones polares el agua se encuentra en estado slido dentro de los glaciares; en lasregiones templadas y ecuatoriales debido a la pluviosidad alta hay grandes ros y lagos; en las zonas tropicales desrticas se produce una ausencia casi total de agua.

Las masas de agua se estratifican con la profundidad, separndose en dos partes, una profunda fra y otra superficial ms clida. La diferencia de temperatura hace difcil que se produzca mezcla vertical. La interfase entre ambas recibe el nombre de termoclina.

El intercambio de calor entre el agua y el aire determina que las corrientes ocenicas transporten grandes cantidades de calor desde las zonas ecuatoriales hacia los polos, y esto amortigua las diferencias trmicas existentes entre las regiones ms calientes y las ms fras del planeta.

Las corrientes ocenicas se forman por la diferencia de insolacin y la evaporacin en las zonas tropicales, que incrementa la densidad del agua al aumentar la salinidad y haceque tienda a hundirse, pero la tendencia a la flotabilidad producida por la alta temperaturapredomina, y el agua forma una corriente clida por el Atlntico, llamada corriente del Golfo.

El agua cuando cede su temperatura a la atmsfera provoca una corriente descendente quellega al fondo del ocano Atlntico y lo recorre hacia el sur. Se forma as un ro submarino que discurre por los fondos ocenicos de todo el mundo y que recibe el nombre de corrientetermohalina, haciendo referencia a que son la temperatura y la salinidad las causantesde su formacin.

La parte viva del planeta. La biosferaLa biosfera es el conjunto de todos los seres vivos de la Tierra, desde las bacterias hasta los vegetales y animales. Mantiene un intenso intercambio de materia y energa con los demssistemas del planeta: la hidrosfera, la atmsfera y la geosfera, e influye de forma decisiva en su composicin y en su dinmica.

En la dcada de 1960, James Lovelock analiza el papel de la biosfera y su relacin con los dems sistemas del planeta. Su teora de Gaia trata de transmitir la idea de que la vidano era solo una propiedad de los seres vivos, sino una propiedad del planeta Tierra.

A diferencia de los dems sistemas, la biosfera est sometida al proceso de evolucin, que da lugar a una diversidad creciente de seres vivos y a su expansin por la superficieterrestre colonizando todos los ambientes. De forma peridica, esta diversidad se ha vistodrsticamente reducida debido a diferentes procesos, como periodos de desertizacin,glaciaciones que han cubierto de hielo grandes extensiones de los continentes y de los ocanos, periodos de anoxia ocenica, en los que la hidrosfera ha permanecido con muy poco oxgeno disuelto, impactos de meteoritos, o directamente la aparicin del ser humano y su actividad industrial y agrcola.

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RECURSOS PARA EL AULA

LOS GASES VOLCNICOS: LA ATMSFERA Y LA HIDROSFERAFICHA 114

Aunque la fraccin gaseosa de la mayor parte de los mag-mas constituye tan solo del 1 al 6 % de su peso total, lacantidad de gases emitidos en una erupcin puede lle-gar a superar varios miles de toneladas al da. La pro-porcin de los gases volcnicos puede variar en los dis-tintos tipos de vulcanismo, pero los valores medios delos anlisis de las emisiones suelen indicar la presenciade un 70 % de vapor de agua, un 15 % de dixido de car-bono, un 5 % de nitrgeno, un 5 % de dixido de azufre,y menores cantidades de cloro, hidrgeno, argn, mo-nxido de carbono, etc.

A partir de estos datos resulta fcil imaginar que los ga-ses aportados por las erupciones contribuyen significati-vamente a configurar las caractersticas qumicas del ai-re de nuestra atmsfera. Pero... la atmsfera terrestrees el resultado de la simple acumulacin de los gases vol-cnicos?

La composicin y proporciones de los gases del aire ennuestra atmsfera actual ya nos ponen de manifiesto laescasa coincidencia con los gases volcnicos. El gas ma-yoritario del aire es el nitrgeno (78 % en volumen), lesigue el oxgeno molecular (21 %) y, ya con porcenta-jes menores, el vapor de agua (1 %), el argn (0,9 %) yel dixido de carbono (0,03 %), entre otros que, aunquecon porcentajes muy bajos, resultan enormemente influ-yentes en determinados procesos (hidrgeno molecular,metano, dixido de nitrgeno, monxido de carbono,ozono [O3]), etc.

Aunque hasta hace algunos aos se atribua el origende nuestra atmsfera a la desgasificacin magmtica, lasinvestigaciones actuales apuestan decididamente por unagnesis ligada al mismo proceso de acrecin de materiapor el cual se form la Tierra. Segn este modelo, los cho-ques tardos de planetesimales o asteroides ricos en sus-tancias voltiles habran aportado los ingredientes ga-

seosos de la atmsfera primitiva. La radiacin solar, la tem-peratura exterior del planeta y los intercambios con losfundidos rocosos primitivos regularan su evolucin ini-cial. Segn esta hiptesis, el vapor de agua se habra con-densado para formar la hidrosfera una vez que la tem-peratura hubiese descendido suficientemente; los gasesms ligeros habran escapado hacia el espacio exterior, yla escasa capacidad de reaccin del nitrgeno habra fa-vorecido su acumulacin.

La Tierra ocupa y ocup en las etapas finales de formacindel Sistema Solar un lugar privilegiado. Una posicin de-masiado prxima al Sol le hubiese hecho sufrir las conse-cuencias de la intensa radiacin ultravioleta que disocialas molculas de vapor de agua para producir hidrgenoy oxgeno. El hidrgeno, muy ligero, se pierde progresiva-mente hacia el espacio. El oxgeno, muy reactivo, se incor-pora a otros ciclos. Aunque estas prdidas netas de aguadebieron tener lugar durante cierto tiempo, posiblemen-te fueron compensadas por la evaporacin de agua pro-cedente de las rocas superficiales del planeta. Parece serque el agua, el nitrgeno y el carbono debieron existirya desde la culminacin del proceso de acrecin con unamasa total, comparable a la presente, situada entre la at-msfera y la hidrosfera. As pues, qu papel tuvieron losvolcanes en este asunto? De dnde surgi el oxgeno?

La composicin del aire de la atmsfera primitiva debiser modificada por la emisin de gases volcnicos. Su evo-lucin posterior debe interpretarse en el marco de uncomplejo sistema de interrelaciones en las que la tem-peratura del planeta, la presencia de agua, la desgasifica-cin volcnica y el ciclo del dixido de carbono son tansolo algunos de los factores influyentes. En este pro-ceso, la aparicin de la vida (y la fotosntesis), la pre-sencia de agua y el sostenimiento de la actividad volc-nica han sido fundamentales.

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MAGNETISMO Y LA ORIENTACIN DE LAS PARTCULAS DE HIERROFICHA 214

Uno de los fenmenos que ms han contribuido al estu-dio de las variaciones del campo magntico terrestre y aldesarrollo de la tectnica de placas es la magnetizacinremanente de las rocas. Este fenmeno se debe a la pro-piedad de algunas rocas que contienen partculas de hierro (Fe) de adquirir una magnetizacin producida porla presencia de un campo externo, que permanece esta-ble aunque desaparezca o cambie dicho campo. Esta

magnetizacin permanecer estable siempre que la roca no sufra un incremento de temperatura que supereel punto de Curie, en cuyo caso, como hemos visto en elapartado anterior, pierde sus propiedades magnticas.En general, la magnetizacin de las rocas se produce durante su formacin, de forma que en la roca queda registrada la direccin y polaridad del campo magnticoterrestre que exista en el momento de su formacin.

a bCampo magntico externo

Orientacin de las partculas de hierro imantadas. Algunas rocas que contienen partculas de hierro (Fe) tienen lapropiedad de imantarse y orientarse en direccin paralela al campo magntico terrestre cuando la temperatura es in-ferior al punto de Curie.

a) Por encima del punto de Curie, el calor agita los tomos de forma que estos se orientan de forma aleatoria.

b) Por debajo del punto de Curie y en presencia de un campo magntico externo, los tomos se imantan y orientanen direccin paralela a dicho campo.

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INVERSIN DE LA POLARIDAD DEL CAMPO MAGNTICO TERRESTREFICHA 314

Las inversiones quedan perfectamente registradas enlas coladas de lavas y en los sedimentos marinos. Enla siguiente figura cada capa representa distintos periodos geolgicos cuya edad puede establecersepor medios radiomtricos. Este dato, junto con la me-dicin de la direccin del magnetismo remanente,permite establecer la secuencia temporal de cambiosde la polaridad del campo geomagntico, es decir, se puede deducir la estratigrafa magntica o mag-netoestratigrafa.

Campo magnticoactual

SUBCRON CRON / POCACRON

1Brunhes(Normal)

2Matuyama

(Inversa)

3Gauss

(Normal)

4Gilbert

(Inversa)

Jaramillo

Olduvai

Runion

KaenaMammouth

Cochiti

Nunivak

Normal

Inversa

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

Edad

(mill

ones

de

aos

)

Edad

(mill

ones

de

aos

)

0

5

10

15

20

1

2

3

456

78

910

11

121314

15

16

17

18

19

PLEIS

TOCE

NOPL

IOCE

NOM

IOCE

NO

pocas de polaridad normal e inversa del campo magntico terrestre durante los ltimos22 millones de aos.

Registro de la inversin de polaridad. La colada ms reciente (parte superior) muestra la polaridad del cam-po magntico actual. Las coladas ms antiguas (tonos grises) registran la polaridad del campo existente cuandola lava solidific.

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LAS CAPAS DE LA TIERRAFICHA 414

Manto superior

Corteza continental(25-70 km)

Corteza ocenica(6-12 km)

670 km

2 900

5 120

4 980

Manto inferior

Ncleo externo

Discontinuidad de Wiechert-Gutenberg

Discontinuidad de Lehmann

Discontinuidad de Mohorovicic

Ncleo interno

COMPOSICIN QUMICA COMPORTAMIENTO MECNICO

Ncleo interno

Ncleo externo

Mesosfera

Astenosfera

Litosfera

Endosfera

Zonatransici

onal

NivelD"

6 371 km

65-120

250-350

Zona de baja velocidad

7

35

670

2 885

5 144

6 371

400

2 850

2 750

3 330

3 5403 720

3 9904 380

5 5709 900

12 20012 800

13 100

ocenica

continentalCORTEZA

MANTO SUPERIOR

MANTO INFERIOR

NCLEO EXTERNO

NCLEO INTERNO

*: 1 bar 0,987 atmsferas 105 Pa 0,1 MPa.

Estructura basada en la composicin

qumica

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

8,0 - 8,1

7,8

8,1

8,99,13

10,2710,75

13,718,06

10,3611,3

0,09

1,402,70

3,82

13,68

33,00

36,00

LITOSFERA

Litosfera ocenica = 65 km

Litosfera continental = 120 km

ASTENOSFERA

MESOSFERA

NCLEO EXTERNO

NCLEO INTERNO

Profundidad media (km)

Velocidad ondas P (km/s)

Densidad media

(kg/m3)

Presin(104 MPa)*

Estructura basada en el comportamiento mecnico de las rocas

Discontinuidad de Gutenberg

Discontinuidad de Mohorovicic

Las capas del planeta. A la izquierda, definidas por la composicin qumica de los mate-riales. A la derecha, por su comportamiento mecnico.

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MEDIR LO INALCANZABLE. EL YUNQUE DE DIAMANTEFICHA 514

El yunque de diamante es un dispositivo capaz de repro-ducir en su interior la temperatura y presin que hay enlas profundidades de la Tierra.

La muestra que se va a estudiar se comprime en el inte-rior de una arandela entre las puntas de dos diaman-tes. As, se alcanzan presiones superiores a 3,5 mega-bar (3,5 106 veces la presin atmosfrica). Adems, secalienta mediante el enfoque de un rayo lser de poten-cia variable que, al ser absorbido por la muestra, hace su-bir su temperatura entre 25 y 5 000 C. Dicha radiacin es

capaz de atravesar el diamante sin ser absorbida y, portanto, el yunque ni se calienta ni se deforma.

En el yunque se introducen las muestras con las compo-siciones qumicas que se cree que existen en las diferen-tes capas de la Tierra, se las somete a las condiciones depresin y temperatura reinantes a distintas profundida-des y se observa cmo se forman en su interior fases mi-nerales estables en esas condiciones tan extremas. As seconocen los cambios de fase de los diferentes niveles delmanto, de la capa D e incluso del ncleo terrestre.

La clula de yunque de diamante reproduce en el laboratorio las condiciones de presin ytemperatura del interior del planeta.

Acceso ptico

Yunquesde diamantes

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LA TEMPERATURA DEL INTERIOR DE LA TIERRAFICHA 614

Actividades

Qu temperatura tendra el centro la Tierra si se mantuviera el gradiente geotrmico de la corteza?

Cul es la causa de su descenso?2

1

El incremento de la temperatura conla profundidad ha podido evaluarsedirectamente en explotaciones mi-neras, tneles, sondeos y perforacio-nes con fines cientficos. No obstante,los datos recogidos tan solo aportaninformacin de los 10 primeros kil-metros.

Los valores alcanzados en profundi-dad han permitido establecer que latemperatura aumenta con la profun-didad a razn de 1 C cada 33 m dedescenso, aproximadamente. Estarelacin de proporcionalidad recibeel nombre de gradiente geotrmi-co y parece mantener esta tendenciaa lo largo de las primeras decenasde kilmetros. Sin embargo, el flujode calor interno que alcanza la su-perficie terrestre no es homogneo yesto determina que en algunas zo-nas de la Tierra el gradiente geotr-mico sea ms elevado que en otras.

Por debajo de los primeros 100 kmse ha interpretado que el gradientegeotrmico disminuye en profundi-dad influenciado por el incrementode presin y por los cambios compo-sicionales de las rocas. Actualmente sepiensa que al llegar a la discontinui-dad de Wiechert-Gutenberg se alcan-za una temperatura de unos 3 700 Cy que en el centro del planeta podrandarse unas temperaturas de unos4 500 C. Los recientes estudios de to-mografa ssmica han puesto al des-cubierto, por ejemplo, marcadas irre-gularidades en la temperatura delmanto. La tomografa ssmica consis-te en una tcnica de anlisis de la tem-peratura de zonas profundas de la geosfera, basada en el procesamientoinformtico de las pequeas diferen-cias en las velocidades de propagacinde las ondas ssmicas.

Estimacin de la temperatura en el interior terrestre. La variacin de temperatu-ra puede estimarse a partir de datos experimentales (en las zonas superficiales) y deextrapolacin de datos ssmicos y de laboratorio (para las zonas profundas).

1000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Geoterma

Punto de fusin de las rocas

2000

Manto

Ncleo externo

Ncleo interno

Temperatura (C)

3000 4000 5000

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CAPAS Y DISCONTINUIDADES

ESQUEMA MUDO 114 RECURSOS PARA EL AULA833582 _ 0456-0485.qxd 10/6/08 16:35 Pgina 467


CORTEZA Y MANTO TERRESTRE



ESTRUCTURA VERTICAL DE LA ATMSFERA




SUGERENCIAS14EN LA RED

INSTITUTO NACIONAL DE TCNICASAEROSPACIALES

www.inta.es/

El Instituto Nacional de Tcnicas Aeroespaciales es un organismo que investiga el desarrollo tecnolgicoaeroespacial.

INSTITUTO ANDALUZ DE GEOFSICA

www.ugr.es/~iag/ins.html

El Instituto Andaluz de Geofsica y Prevencin de DesastresSsmicos desarrolla todos los campos de la sismologa,desde el instrumental hasta los programas de prevencinssmica y riesgo ssmico.

MINISTERIO DE FOMENTO

www.fomento.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Geofisica/

Web del Ministerio de Fomento en la que muestra los diferentes mtodos de estudio que tiene el Estado en este campo de la geofsica.

INSTITUTO ESPAOL DE OCEANOGRAFA

www.ieo.es/inicial.htm

El Instituto Espaol de Oceanografa presenta sus estudiosdel mar y los ocanos. Sus lneas de investigacin se centran con especial atencin en el aprovechamientosostenible de los recursos marinos.

CENTRO SISMOLGICO EURO-MEDITERRNEO

www.emsc-csem.org/index.php?page=home

Web en ingls del Centro Sismolgico Euro-Mediterrneo,tiene toda la informacin ssmica de esta zona, adems de enlaces con otros centros importantes.

LIBROS

Procesos geolgicos internosFRANCISCO ANGUITA y FERNANDO MORENO. Ed. RuedaCon este libro, que es un clsico de la geologa, sus autores transmiten sus conocimientos sobre los acontecimientos que suceden en el interior de la Tierra.

Introduccin a la geologa prcticaDAVID GMEZ ORTIZ. Ed. Universitaria Ramn ArecesUn libro que resume los conocimientos mnimos a nivelgeolgico para desarrollar trabajos de investigacin sobre el terreno, muy bueno para ver mtodos de estudioy anlisis de datos.

Riesgos naturalesJORGE OLCINA SANTOS y FRANCISCO JAVIER AYALA CAICEDO.Ed. ArielEl libro analiza desde un punto de vista multidisciplinar la peligrosidad de la naturaleza, ofrece un anlisisdetallado pero accesible para los docentes.

Historias curiosas de la ciencia: todo aquello que usted quera saber sobre la ciencia y nunca se atrevi a preguntarCYRIL AYDON. Ed. Ma Non TroppoEl autor nos explica por medio de pequeos artculos lo que deberamos saber sobre el mundo, el universo y otros acontecimientos.

Fundamentos de geofsica JULIO MEZCUA RODRGUEZ y AGUSTN UDIAS VALLINA.Alianza EditorialEl libro est organizado en tres grandes bloques:gravimetra, sismologa y geomagnetismo, aunque se hanaadido otros, como: la induccin elctrica, la geotermia, la radiactividad y el magnetismo externo. Es una obra de consulta para aclarar las ideas.

DVD/PELCULAS

Planeta feroz, clima extremo. Discovery ChannelEn este documental se muestran las imgenes msimpactantes de los fenmenos atmosfricos.

Contacto (Contact)Dirigida por Robert Zemeckis, la pelcula relata las luchasque se desencadenan entre los cientficos que investigan el universo ante un acontecimiento singular.

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En relacin con las capas de la Tierra, completa el siguiente dibujo con los nombres de las mismas y la composicin principal de cada una de ellas.

Dnde se sita la capa D y qu movimientos presenta?

Explica brevemente cul es el origen del campo magntico terrestre.

Qu es una anomala gravimtrica negativa? A qu puede deberse?

Indica qu consideraciones se realizaban sobre la astenosfera por parte de los cientficos durante las dcadas de 1970 y 1980.

Cul es la aportacin de los elementos radiactivos a la energa trmica que posee?

a) Cul es la principal diferencia entre la estratosfera y la troposfera en cuanto a las corrientes de conveccin?

b) Cmo se distribuyen las masas de aire en los hemisferios de la Tierra?

Qu ocurre cuando una corriente ocenica clida encuentra una masa de aire fro y seco? Cita un ejemplo que conozcas de este caso.

a) Cmo relacionaras la actividad volcnica con la hidrosfera?

b) Qu es una termoclina?

La biosfera mantiene un intenso intercambio de materia y energa con los dems sistemas del planeta: hidrosfera, atmsfera y geosfera. Indica al menos un proceso o actividad que tenga lugar en la biosfera y afecte a:

a) La atmsfera.

b) La geosfera.

c) La hidrosfera.

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EVALUACIN

PRUEBA DE EVALUACIN 114833582 _ 0456-0485.qxd 10/6/08 16:35 Pgina 471


EVALUACIN

PRUEBA DE EVALUACIN 214En relacin con las discontinuidades del interior terrestre, completa el siguiente dibujo con los nombres de las mismas y la localizacin exacta entre las capas.

Explica cmo se form el ncleo metlico de la Tierra, constituido fundamentalmente por hierro, y el manto rocosoformado por peridotita.

A qu se debe la diferencia en la intensidad del campo gravitatorio que se aprecia entre la corteza ocenicay la corteza continental?

Explica brevemente qu es una anomala magntica e indica una de las causas que pueden provocar dicha anomala.

Por qu actualmente se considera que la astenosfera ha perdido su importancia como nivel de despeguede la litosfera?

Cul es la aportacin de la diferenciacin gravitatoria por densidades a la energa trmica que posee la Tierra?

Explica cules fueron los procesos que originaron la atmsfera actual y cundo ocurri.

Qu ocurre cuando una corriente ocenica fra encuentra una masa de aire caliente y hmedo? Cita un ejemplo que conozcas de este caso.

Explica a qu denominamos corriente termohalina y cules son las causantes de su formacin.

La biosfera mantiene un intenso intercambio de materia y energa con los dems sistemas del planeta:hidrosfera, atmsfera y geosfera. Indica al menos un proceso o actividad que tenga lugar en la biosfera y afecte a:

a) La atmsfera.

b) La geosfera.

c) La hidrosfera.

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Cmo explicaras que la edad de las rocas continentales ms antiguas sea de unos 4 000 millones de aos y sinembargo no se hayan encontrado rocas en el fondo ocenico con edad superior a los 185 millones de aos?

El paleomagnetismo es la disciplina que se encarga del estudio del campo magntico de la Tierra en el pasado,cmo es posible realizar este estudio?, podra realizarse un estudio del campo gravitatorio en el pasado?

Sabiendo que la densidad media de todo el planeta es de 5,52 g/cm3, indica cmo se puede deducir que la densidaddel manto terrestre es superior que la de los materiales de la corteza.

En los trabajos cientficos actuales no existen prcticamente menciones a la astenosfera, sino radiografas del mantoen las que aparecen superpenachos y avalanchas o cascadas subductivas. Busca informacin e indica a qu serefieren estos trminos.

Relaciona el calentamiento de la Tierra durante su formacin con la estructura en capas que posee.

La atmsfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra y se extiende hasta unos 10 000 km de altitud. Cules son las capas que se diferencian en la atmsfera? Indica la caracterstica principal de cada una de las capas.

Por qu se dice que el ozono es un contaminante de primer orden en la troposfera? Cules son sus principalesefectos en la troposfera?

Explica qu representan los siguientes dibujos con relacin a las corrientes ocenicas:

En el ocano se denomina termoclina a la zona en la cual la temperatura del agua tiene una rpida disminucin en sentido vertical con poco aumento de la profundidad. Cules son los factores que determinan la posicin de la termoclina?

La biosfera es el conjunto de todos los seres vivos de la Tierra, desde las bacterias hasta las plantas y animales. Seala algunos de los efectos de la biosfera sobre la hidrosfera.

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ATENCIN A LA DIVERSIDAD

AMPLIACIN14

Calor cedidopor el aireal agua

Calor cedidopor el aguaal aire

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ATENCIN A LA DIVERSIDAD

REFUERZO14Completa la siguiente tabla:

Cules son las consecuencias de la diferencia de grosor y densidad entre la corteza ocenica y la corteza continental?

Qu es la capa D? Qu tipo de materiales la constituyen?

Indica cul es el origen del ncleo metlico de hierro presente en todos los planetas en la actualidad.

Por qu motivo algunos puntos terrestres presentan anomalas magnticas? Y anomalas gravimtricas?

En relacin con el gradiente geotrmico desde la superficie de la Tierra hacia su interior, indica los efectos de los siguientes fenmenos:

a) Vulcanismo.

b) Convencin del manto.

c) Convencin del ncleo externo.

d) Cristalizacin del hierro fundido del ncleo externo.

Cul es el gas ms abundante en la atmsfera? De dnde procede este gas?

a) Por qu se forman tres masas de aire diferenciadas en cada hemisferio?

b) Qu originan las zonas de contacto entre dos masas de aire?

A qu denominamos corriente termohalina? Por dnde discurre?

La biosfera mantiene un intenso intercambio de materia y energa con los dems sistemas del planeta: hidrosfera,atmsfera y geosfera. Indica cmo afectan los siguientes componentes de la biosfera sobre el sistemacorrespondiente:

a) La actividad fotosinttica.

b) Los arrecifes de coral.

c) La cubierta vegetal.

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CapaDiscontinuidad

en la baseEspesor

Densidadmedia (kg/m3)

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ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN 114

Capa EspesorDensidad

(g/cm3)Composicin

Mantosuperior 600 km 3,4-4

Peridotitasinferior 2 230 km 4,5-6

Diseo y justificacin de un modelo de la estructura de la Tierra en funcin de la densidad de los materiales1. A la luz de los resultados expuestos en la tabla, puedes observar que las capas de la Tierra

estn dispuestas en un orden creciente de densidad desde la ms externa a la ms interna. As pues, la capa concntrica terrestre ms externa es la atmsfera, compuesta por un conjunto de gases que forman una envuelta alrededor de la Tierra atrapados por el campo gravitatorioterrestre. La hidrosfera, aunque no constituye una capa continua se sita atendiendo a la densidaddel agua entre la atmsfera y la primera de las capas slidas de la geosfera. La corteza, la ms ligera de las capas terrestres slidas, se dispone sobre el manto y este a su vez rodea a la capa de mayor densidad, el ncleo. El manto y el ncleo se subdividen en capas que siguen diferencindose en funcin de la densidad. Se trata ahora de que deduzcasel modelo de la estructura de la Tierrra que se ajuste a dicha informacin. Este modelo en capasestratificadas atendiendo a un gradiente de densidades solo es posible si en algn momentodurante el transcurso de la formacin el planeta Tierra, hubiera sido posible la fusin de losmateriales iniciales. Segn la teora del origen de nuestro planeta, por condensacin de polvoy gas se formara un protoplaneta ms bien fro y homogneo en un principio, pero la contraccincontinua y la radiactividad de los elementos ms pesados contribuy al calentamiento y a la fusinde los materiales originales. Esta fusin permitira la explicacin de la disposicin actual. Sejustificara as que los materiales ms densos migraran hacia el interior del planeta quedando losms ligeros o menos densos en zonas ms superficiales. Los elementos ms pesados, como el Ni yel Fe, migraron hacia la zona del actual ncleo, y los silicatos permanecieron por encima. Laatmsfera y la hidrosfera primitivas se originaron procedentes de las erupciones volcnicas.

2. Aqu se trata de que demuestres tus conocimientos a cerca de los mtodos indirectos para el estudiode la Tierra. La densidad, as como otras caractersticas de los materiales se deducen a travs de estetipo de mtodos geolgicos. Tendrs que indicar la importancia del mtodo ssmico, que es el quems informacin ha aportado sobre las caractersticas fsicas y estructura del interior terrestre.

Observa la siguiente tabla sobre el valor medio de la densidad de los materiales que constituyen las distintas capas terrestres y contesta a las preguntas que se formulan a continuacin.

1. Disea y justifica un modelo en capas que explique la estructura del planeta Tierra, Se puede relacionar con la teora que explica la formacin de la Tierra?

2. Seala los mtodos empleados para conocer la densidad media de aquellos materiales terrestres sobre los que no se puede acceder directamente.

Practica

Observa los datos referidos al manto. Qu explicacindaras a la diferencia de la densidad en los materialesdel manto superior respecto de los del manto inferiory, por tanto, a su disposicin?, cmo es posible que la misma composicin de rocas pueda dar capascon distinta densidad?

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Capas Densidad media (g/cm3)

Atmsfera 0,0013

Hidrosfera 1

Corteza 2,3 - 2,7

Manto superior 3,4 - 4

Manto inferior 4,5 - 6

Ncleo externo 9,8 - 12

Ncleo interno 12 - 12,5

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ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN 214

Anlisis de las interacciones entre subsistemas de la TierraTendrs que argumentar las diferencias que encuentres entre las dos imgenes y proponer un modeloevolutivo en el contexto de los sistemas. Una teora basada en este aspecto lo constituye la teora de Gaiaformulada por James Lovelock en la dcada de 1960, que debes conocer y tratar en esta respuesta.

Es importante que insistas en que el sistema Tierra est formado por una serie de unidades, consideradassubsistemas, que interaccionan entre s. As pues, se pueden distinguir la atmsfera, la hidrosfera, la geosfera y la biosfera como unidades, sistemas a su vez, con una gran relacin de interdependencia.

La biosfera repercute sobre los subsistemas y estos sobre la biosfera en una dependencia recproca.Interesa que hagas hincapi en que las consecuencias importantes de esta modificacin.

1. En el caso que nos ocupa, la disparidad de los componentes y otras caractersticas, como la temperatura entre dos momentos de la historia de la Tierra (al comienzo y actual) del subsistema atmsfera, se debe a la influencia de otro subsistema, la biosfera. La atmsfera no ha tenido siempre la misma composicin ni las mismas caractersticas pasando de una situacininicial (primitiva) a la actual.

La composicin de la atmsfera primitiva resulta de la emisin de gases por la actividad volcnicamuy abundante durante el periodo de formacin del planeta. Ello explica la alta concentracin de dixido de carbono y la casi nula existencia de oxgeno. La vida aparece hace unos 3 800 millonesde aos pero todava sin la estrategia metablica de fotosntesis. Es probable que los primerosauttrofos fotosintticos aparecieran hace 3 400 millones de aos.

Se cree que las primeras cianobacterias tienen entre 2 500 y 2 700 millones de aos. Las cianobacteriassern los primeros organismos que liberen al medio oxgeno como consecuencia de la ruptura de la molcula de agua en la fotosntesis. An deban pasar muchos miles de aos para que comenzararealmente el aumento espectacular y gradual de oxgeno en la atmsfera y, a su vez, la disminucin de dixido de carbono utilizado por estos organismos fotosintticos para obtener la materia orgnicamediante un conjunto de reacciones de sntesis.

2. La variacin de la temperatura debes correlacionarla con el efecto invernadero. El dixido de carbono es un gas de efecto invernadero. A mayor concentracin de dixido de carbono, ms es la cantidad de radiacin infrarroja que queda atrapada sin poder irradiar al exterior del planeta. Lo que significa que a mayor concentracin de gas efecto invernadero, mayor temperatura media. Por tanto, es lgico que a medida que disminua la concentracin de dixido de carbono, se redujera el valor de la temperatura media.

A continuacin se presentan los porcentajes en volumen de algunos componentes de la atmsfera en dos momentos muy distintos. En un cuadro se representa la situacin actual de la atmsfera y en el otro se reproducen algunas caractersticas que debi tener la atmsfera primitiva. Observa los datos y contesta a las preguntas que se formulan.

1. Qu explicacin tiene el cambio de lacomposicin qumica de la atmsfera primitiva a la atmsfera actual?

2. Compara el valor de la temperatura media en lasdos situaciones, a qu es debido ese cambio?

CO2: 98 %

O2: inapreciable

Temperatura: 240-230 C

Atmsfera primitiva

CO2: 0,03 %

O2: 21 %

Temperatura: 15 C

Atmsfera actual

Practica

Las fbricas biolgicas productoras de carbonatos sehan desarrollado en numerosas ocasiones a lo largo de la historia de la vida en la Tierra sobre plataformasde mares someros. Qu relacin existe entre distintossistemas de la Tierra en este ejemplo? Justifcalo.

Explica la formacin del suelo desde la perspectiva de la interaccin entre los subsistemas que forman la Tierra.

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SOLUCIONARIO14RECUERDA Y CONTESTA

1. El mtodo ssmico es el que ms datos ha aportado sobre la es-tructura interna de la Tierra.

2. La corteza y el manto estn firmemente adheridos, de formaque la parte ms superficial del manto superior, junto con la cor-teza, forman una capa rgida, denominada litosfera. Esta se en-cuentra fracturada en bloques de diversos tamaos y formas,que son las placas litosfricas y pueden ser: placas litosfricasocenicas o placas litosfricas continentales.

3. Las dicontinuidades son cambios bruscos en la velocidad depropagacin de las ondas ssmicas.

Podemos destacar la discontinuidad de Mohorovicic, que sepa-ra la corteza del manto, y la discontinuidad de Gutenberg, quesepara el manto del ncleo externo.

ACTIVIDADES

14.1. Segn los datos de la tabla, el espesor de la corteza es deunos 70 km y el del manto, considerando superior e infe-rior, es de 2 830 km. Por tanto, la distancia entre la basede la corteza y la base del manto es de 2 830 70 = 2 760 km. Para calcular el tiempo que tardara una masa de roca enrecorrer esa distancia a una velocidad de 5 cm/ao:

v = distancia/tiempo5 cm/ao = 2,76 108 cm/tiempo , entonces tiempo == 5,52 106 aos.

14.2. Durante las dcadas de 1970 y 1980 se dio por supuesto quela astenosfera era una capa continua situada bajo la litos-fera, que actuaba como lubricante o nivel de despegue yque sin ella, el movimiento de la litosfera sera imposible, de-bido al rozamiento con el manto subyacente. Sin embargo,los estudios ssmicos, cada vez ms detallados, no detec-taban la presencia de esta astenosfera en todos los lugares.

Posteriormente, gracias a la fsica de los fluidos, se lleg ala conclusin de que es el manto el que con sus corrien-

tes de conveccin ascendentes y descendentes mueve lalitosfera desde su base.

14.3. La diferencia de temperatura entre el ncleo externo e in-terno de la Tierra origina las corrientes de conveccin enel ncleo externo y estas corrientes originan el campo mag-ntico terrestre. Si el campo magntico es muy dbil enMarte significa que su ncleo no posee temperaturas tanaltas que originen corrientes de conveccin; adems, laausencia de actividad volcnica tambin indicara queno existen rocas fundidas en su interior, por tanto, las tem-peraturas deben ser mucho menores que en el interior dela Tierra.

Un ncleo grande de hierro fundido generara un fuer-te campo magntico; en consecuencia, la mayora delhierro debi permanecer en las capas externas de Mar-te, haciendo que la superficie fuera roja a causa de la oxi-dacin.

14.4. La teledeteccin tambin se conoce como percepcinremota, es la tcnica que permite obtener informacin so-bre un objeto, superficie o fenmeno a travs del anlisisde los datos adquiridos por un instrumento que no esten contacto con l.

Los datos del campo gravitatorio obtenidos por satlitesde observacin s se pueden considerar como una tcni-ca de teledeteccin.

14.5. La frmula sera la siguiente:

F = G (m M )/d2

Donde: G = 6,67 1011 N m2/kg2

m y M, las masa de los objetos.

d, la distancia que separa los objetos.

14.6. Presentara anomala gravimtrica positiva debido a queen esa zona, por la presencia de basaltos, el valor de gsera mayor de lo esperado.

14.7.

Atmsfera Origen Composicin Cmo desapareci

Primera

En la zona central del Sistema Solar haba una gran acumulacin de hidrgeno y helio, queacab comprimindose bajo su propio peso yoriginando el Sol. Alrededor de esta protoestrellagiraban los planetas, formados por un ncleorocoso y una gruesa atmsfera constituidatambin por hidrgeno y helio.

Hidrgenoy helio

Una lluvia de partculas procedentesdel Sol, llamada viento solar, barri la atmsfera de la Tierra, queddespojada de su envoltura gaseosa y se perdi la primera atmsfera,convirtindose en rocas desnudas.

Segunda

Salida de grandes cantidades de gases de suinterior, el viento solar continu llevndose estosgases de su superficie. Sin embargo, la fusin de la Tierra por el calentamiento del Sol provoc la formacin del ncleo metlico, la Tierraadquiri una magnetosfera capaz de desviar las partculas cargadas que componen el vientosolar. Una vez a salvo de aquella devastadoralluvia de partculas, los gases volcnicosempezaron a acumularse sobre la superficieterrestre.

Vapor de agua, dixidode carbono y xidos

de azufre.

Desaparece hace unos 3 800millones de aos con la aparicin dela vida en la Tierra y el consumo de dixido de carbono y produccin de oxgeno mediante la fotosntesis.

Tercera

Por acumulacin de oxgeno en la atmsfera,durante 1 000 millones de aos.

Dixido de carbono,nitrgeno, oxgeno y

otros gases en muy bajaproporcin.

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Discontinuidadde Repetti

Discontinuidadde Gutenberg

Discontinuidadde Lehman

CortezaManto

superior

Mantoinferior

Ncleoexterno

Ncleointerno

Discontinuidadde Mohorovicic


SOLUCIONARIO1414.8. En la troposfera, la conveccin da lugar al ciclo del agua

y hace funcionar los agentes geolgicos, ya que el vaporde agua al ascender se enfra, condensa y origina las nu-bes y las precipitaciones. En cambio, en la estratosfera latemperatura aumenta con la altitud, lo que determina queen ella no haya conveccin.

14.9. Cuando las masas de aire se desplazan en direccin nor-te-sur, son desviadas de su trayectoria por el movimientode rotacin de la Tierra, por lo que no llega a completarsela mezcla del aire fro con el caliente, sino que en cada he-misferio se forman tres masas de aire bastante indepen-dientes entre s:

El aire polar, situado sobre los polos y que llega hasta los60 grados de latitud norte y sur.

El aire templado, que forma un cinturn entre los 60 ylos 30 grados de latitud.

El aire tropical, que forma otro cinturn entre los 30 gra-dos de latitud y el ecuador.

Estas masas de aire presentan un movimiento de con-veccin acoplado, de manera que cada una gira deforma coherente con las adyacentes. Las zonas dondeestos cinturones se tocan entre s reciben el nombre dezonas de convergencia, y es precisamente la interaccinentre las diferentes masas de aire en estas zonas de con-vergencia la que da lugar a las zonas climticas.

14.10. Una termoclina es la interfase entre el agua fra y el aguaclida en una masa de agua.

Una masa de agua estratificada es aquella en la que el aguaest separada en dos partes, una profunda fra y otra su-perficial ms clida. El agua caliente es menos densa queel agua fra y tiende a flotar sobre ella.

14.11. Las masas de agua estratificadas son muy estables y enellas es difcil que se produzca mezcla vertical y, por tanto,conveccin.

14.12. La termoclina ser ms marcada en un clima caluroso queen uno fro.

14.13. Los periodos de anoxia ocenica son aquellos en los quela hidrosfera ha permanecido con muy poco oxgeno di-suelto, disminuyendo en consecuencia, la biodiversidadmarina.

La existencia de corrientes profundas en los ocanos difi-cultan la posibilidad de anoxia.

LABORATORIO

14.14. Porque el agua salada es ms densa y se queda en el fon-do del recipiente y sobre ella permanecen los papelitosque no pueden hundirse porque son menos densos, porencima de los papelitos queda el agua dulce.

14.15. Los papelitos que corresponden con la litosfera ocenica yla capa de sal del fondo con el manto inferior de la Tierra.

14.16. A medida que el agua se calienta, se forman corrientes deagua del fondo que ascienden hacia la superficie, pero cuan-do llegan a la discontinuidad, la densidad mucho menor delagua dulce les hace hundirse. Algunas corrientes consiguenascender dentro del agua dulce y llegan a rozar la superficie,para hundirse a continuacin. Los papelitos son arrastradoshacia arriba y hacia abajo por estas corrientes. Algunos per-manecen durante un rato en la superficie y se hunden a con-tinuacin. Los que quedan apoyados sobre la discontinui-dad se hunden tambin a veces hacia el ncleo de sal,descendiendo a travs del manto inferior de agua salada.

ACTIVIDADES DE REPASO

11.17.

14.18. Cualquier objeto hecho de una sustancia que sea porosay fcilmente compresible, presenta esta propiedad: lagomaespuma de las esponjas, un trozo de corcho, elporexpan (o corcho blanco), etc., son sustancias queaumentan su densidad al comprimirlas, sin cambiar su com-posicin. Incluso el aire, o cualquier gas, puede ser un ejem-plo vlido que cumple esa caracterstica.

14.19. La capa D se presenta entre 100 y 400 km y se encuen-tra en la zona de transicin entre el manto y el ncleo.

Los materiales que forman la capa D son arrastrados porlas corrientes de conveccin del manto, y del mismo modo que son acumulados sobre la superficie del ncleo,pueden ser tambin arrastrados hacia arriba por las co-rrientes ascendentes.

14.20. Existen diversas teoras sobre el origen de la Luna, la msaceptada actualmente sostiene que en los inicios de la exis-tencia de la Tierra, un planeta de tipo terrestre, colisioncon la Tierra y parte del planeta, junto con materiales dela zona impactada, originara la Luna, que qued orbitan-do en torno a nuestro planeta.

Si esta teora fuese cierta s se explica que la composicinde la Luna sea similar a la del manto terrestre.

Aire polar

Airetemplado

Alisios

Vientos del Oeste

Vientos del Este

Vientos del Oeste

Vientos del Este

Aire polar

Airetemplado

Aire

trop

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SOLUCIONARIO14


14.21. Las corrientes de conveccin del ncleo externo origi-nan el campo magntico terrestre. Parte de los tomos dehierro estn ionizados, por lo que las cargas positivas y ne-gativas son arrastradas por separado, siguiendo trayecto-rias circulares que engendran un campo magntico quepercibimos en la superficie. La rotacin terrestre orientaestas corrientes de conveccin, por lo que los polos mag-nticos estn muy cerca de los polos geogrficos.

El campo magntico que rodea la Tierra protege a nuestroplaneta de los rayos csmicos, y por tanto a la vida que con-tiene, tambin ayuda a conservar nuestra atmsfera.

14.22. La direccin, inclinacin e intensidad del campo magn-tico se mide mediante magnetmetros. Las variaciones enestas magnitudes sobre los valores medios correspondien-tes se consideran anomalas magnticas, y pueden darsetanto en su intensidad como en su direccin. Con unos al-fileres imantados se puede construir un magnetmetrosencillo.

14.23. Para detectar la presencia de un acufero en el subsueloutilizara un estudio magntico. Se ha comprobado que lapresencia de acuferos proporcionan variaciones en los va-lores esperados de direccin o intensidad del campo mag-ntico.

Para buscar rocas de alta densidad utilizara un mtodogravimtrico, puesto que la intensidad de la fuerza gravi-tatoria que ejerce un objeto es mayor cuanto mayor es sudensidad. Cuando en una zona el valor de g es algo ma-yor de lo esperado, se considera que en ese lugar hay unaanomala gravimtrica positiva, que delata la presencia enel subsuelo de materiales de mayor densidad.

14.24. En 1914 el gelogo Joseph Barrell sugiri la existenciade una zona de baja rigidez situada a unos 100 km de pro-fundidad para explicar los movimientos verticales isost-ticos de los continentes. Llam a esta capa astenosfera,literalmente capa dbil, haciendo referencia a su plasti-cidad.

Los estudios ssmicos posteriores, cada vez ms detalla-dos, no detectaban la presencia de esta astenosfera en to-dos los lugares, por tanto, podra ser que la astenosfera nofuera la responsable de los movimientos verticales isos-tticos de los continentes. La fsica de los fluidos demos-tr que la litosfera se mueve arrastrada por las corrientesde conveccin ascendentes y descendentes desde la basedel manto y no por la existencia de la astenosfera.

14.25. Un nivel de despegue es una capa poco rgida que permi-te el deslizamiento de los materiales situados sobre ella.

Se supona que era la astenosfera la responsable de los mo-vimientos de deriva de los continentes, porque no se co-noca an que no estaba presente en todas las zonas delglobo terrestre. Adems no se haban realizado estudiosssmicos detallados ni se haba desarrollado la fsica de flui-dos que explicara posteriormente la verdadera razn delmovimiento de los continentes.

14.26. La reologa es una parte de la fsica que estudia la visco-sidad de los fluidos y su facilidad para fluir de forma lami-nar o turbulenta.

La fsica de los fluidos o reologa demostr que el manto te-rrestre tiene la misma capacidad de fluir que el agua, en elmanto se producen corrientes de conveccin ascendentesy descendentes, que permiten a la litosfera moverse arras-trada por esas corrientes que la empujan desde su base.

14.27. La energa trmica que posee la Tierra en su interior es, casi en su totalidad, calor residual producido durante suformacin, hace unos 4 500 millones de aos, principal-mente por tres procesos:

El intenso bombardeo meteortico durante la fase deacrecin del planeta. Las colisiones aportaron calor altransformar la energa cintica en energa trmica.

La diferenciacin gravitatoria por densidades, conla consiguiente formacin del ncleo. La cada de losmateriales metlicos densos hacia el interior y el ascen-so de los materiales rocosos formando el manto y la cor-teza gener calor por rozamiento. Este proceso trans-forma la energa potencial gravitatoria en energa trmica.

La desintegracin de elementos radiactivos, que enel pasado fueron mucho ms abundantes que en la ac-tualidad. Estas desintegraciones producen el calenta-miento de los materiales bombardeados por las part-culas subatmicas generadas. Se transforma as energanuclear en energa trmica, de un modo similar a comoocurre en los reactores de las centrales nucleares.

La superficie terrestre, que hace 4 500 millones de aosera prcticamente un ocano de roca fundida, se enfricon mucha rapidez. En apenas 200 millones de aos yase haba formado una corteza slida sobre la que habaocanos incipientes.

14.28. Debido a que las rocas son malas conductoras del calor,la corteza actu como una manta, retardando mucho elenfriamiento del manto, por lo que aunque la superficieestaba fra, el interior continuaba muy caliente. El princi-pal mecanismo evacuador de calor del interior de laTierra fue y sigue siendo el vulcanismo, mediante el quelas rocas fundidas son vertidas al exterior, enfrindose r-pidamente.

14.29.

En el recipiente B el agua y el aceite no se mezclan fcil-mente, puesto que sus densidades y composiciones qu-micas son muy diferentes, y aunque s hay un intenso flu-jo de calor, la evacuacin del calor es ms eficaz en elrecipiente A, en el que solo tenemos agua.

14.30.

A B

Llegada delas ondas P

Corrientes de conveccin

Llegada delas ondas S

Tiempo

El tiempo de retraso de las ondas S con respecto a las P

es de unos 2 min. 15 s.

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SOLUCIONARIO14Solucin analtica:

(Para simplificar, tomamos el epicentro como si fuera el fo-co ssmico desde el que parten simultneamente las on-das P y S ).

Distancia recorrida desde el foco ssmico hasta el labora-torio = Velocidad de la onda ssmica tiempo.Abreviadamente:

D = V tPara las ondas P :

D = 6 tPara las S , que llegan con 135 segundos de retraso:

D = 3 (t + 135)Resolviendo el sistema de dos ecuaciones con dos incg-nitas, se obtiene que:

D = 810 km

14.31. En el interior del Sol la presin de su propio peso inicilas reacciones de fusin nuclear, y nuestra estrella comen-z a brillar. Su nacimiento fue un acontecimiento violen-to que expuls al espacio una gran cantidad de partcu-las a enormes velocidades. Esta lluvia de partculas,llamada viento solar, barri la atmsfera de los planetasms prximos. Mercurio, Venus, la Tierra y Marte queda-ron despojados de su envoltura gaseosa y se perdi laprimera atmsfera, convirtindose en rocas desnudas. Sinembargo, Jpiter, Saturno, Urano y Neptuno permane-cieron como gigantes gaseosos, pues no les afect elviento solar.

14.32. El viento solar es una lluvia de partculas formadas por fu-sin nuclear que son expulsadas al espacio desde el Sol.

La atmsfera acta como escudo en la Tierra frente alviento solar.

14.33. Las diferencias de temperatura entre los polos y el ecua-dor sera mayores si no existiese la hidrosfera, ya que elagua contribuye a regular el clima del planeta por su grancapacidad de almacenar energa y uno de los efectos msimportantes de las corrientes es la distribucin de calor enel planeta.

Las corrientes profundas de los ocanos se forman porlas diferencias de densidad de las aguas, debido a los cam-bios de temperatura y salinidad, por lo que tambin sellaman corrientes termohalinas. El agua fra y densa delos mares polares desciende hacia las capas profundasdel ocano y se dirige hacia el ecuador, desplazando ha-cia la superficie las aguas ms clidas, con lo que dismi-nuyen las diferencias de temperaturas entre los polos yel ecuador.

14.34. Se producir conveccin en el recipiente que est sien-do calentado por debajo (A). Se desarrollar una termocli-na y por tanto, una estratificacin en el recipiente que escalentado desde arriba (B), como ocurre en las masas deagua del planeta por el calentamiento del Sol, ya que elagua caliente es menos densa que el agua fra, y tiende aflotar sobre ella.

ACTIVIDADES DE AMPLIACIN

14.35. A una profundidad de unos miles de metros (hasta 70 000 m,aproximadamente) nos encontramos en la corteza conti-nental constituida principalmente por granito. Si profun-dizamos en el manto, encontramos peridotitas.

14.36.

En el laboratorio A el retardo entre las ondas P y S es de100 segundos, por tanto:

e = v t6 km/s t = 3 km/s (t + 100) , resolviendo t = 100 se-gundos

e = 6 100 = 600 km Significa que el foco ssmico se encuentra a 600 km del la-boratorio A.

En el laboratorio B el retardo entre las ondas P y S es de95,3 segundos, por tanto:

e = v t6 km/s t = 3 km/s (t + 95,3) , resolviendo t = 95,3 se-gundos

e = 6 95,3 = 571,8 km Significa que el foco ssmico se encuentra a 571,8 km dellaboratorio B.

En el laboratorio C el retardo entre las ondas P y S es de50 segundos, por tanto:

e = v t6 km/s t = 3 km/s (t + 50) , resolviendo t = 50 segun-dos

e = 6 50 = 300 km Significa que el foco ssmico se encuentra a 300 km del la-boratorio C.

Realmente la posicin que hallamos es la del epicentro, elfoco ssmico o hipocentro es el punto interior de la Tierradonde se origina el terremoto.

14.37. Los electrones movindose en crculos alrededor del ca-ble enrollado y engendrando el campo magntico presen-tan similitud con las corrientes de conveccin del ncleoexterno, que son las que originan el campo magntico quepercibimos en la superficie terrestre.

14.38. En realidad se podra considerar que el manto interno esms slido y elstico, mientras que el externo es un fluidoviscoso. Aunque considerando largos periodos de tiempo,todo el manto se deforma como un fluido muy viscoso,que es lo que ocurrira en el caso de un asfalto de malacalidad sometido a grandes presiones, como el peso delos camiones a su paso por la carretera.

14.39. En 1914 el gelogo Joseph Barrell sugiri la existencia deuna zona de baja rigidez situada a unos 100 km de profun-didad para explicar los movimientos verticales isostticosde los continentes y llam a esta capa astenosfera.

14.40. Los elementos radiactivos se van transformando con elpaso del tiempo en istopos estables.

14.41. Se mide en grados Celsius C/km o C/m. El gradiente tr-mico es la variacin de la temperatura al recorrer una dis-tancia determinada.

Epicentro

A

B

C

500 km0

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SOLUCIONARIO14El gradiente geotrmico es el aumento de temperatura dela Tierra segn profundizamos, es decir, a medida que nosalejamos de la superficie y nos acercamos al interior. El gra-diente geotrmico medio, para la corteza, es de 1 C/33 m.

Otros gradientes que podemos citar son: el gradientebaromtrico que es la disminucin de presin atmos-frica al ganar altitud y el gradiente de olor que se per-cibe fcilmente al acercarnos a una fuente que produz-ca un determinado olor, por ejemplo al entrar en unapastelera o en un lugar en el que se est cocinando.

14.42. Si intentamos mover un objeto muy rpidamente dentrodel agua, este muestra una gran resistencia, es decir: secomporta como si fuera muy viscosa. En esto se basa la efi-cacia de los remos de una embarcacin.

Si al tirarnos a una piscina caemos "en plancha" en el mo-mento de chocar con la superficie intentamos apartar denuestra trayectoria un gran volumen de agua en una frac-cin de segundos. En estas ocasiones el agua parece serms dura o ms rgida de lo normal.

14.43. Las charcas contaminadas suelen estar pobladas por ma-sas de algas; a veces tambin tienen la superficie cubier-ta de diminutas plantas flotantes (lentejas de agua). Am-bas realizan la fotosntesis y aportan oxgeno a laatmsfera. En el fondo de la charca, donde la concen-tracin de oxgeno disuelto es escasa o incluso nula, lasbacterias desnitrificantes producen nitrgeno gaseoso(N2), que es el principal componente de la atmsfera. Pa-radjicamente, las masas de agua contaminadas con nu-trientes (fosfatos y nitratos), son grandes productorasde oxgeno atmosfrico.

14.44. La principal indicacin de la ausencia de vida en Marte esel bajo porcentaje de oxgeno en su atmsfera, aproxima-damente 0,13%, mientras que en la atmsfera de la Tierraes de 21 % aproximadamente. Existen otras caractersticasde la atmsfera de Marte, como la temperatura media de63 C o la baja cantidad de vapor de agua que llevan apensar a la ausencia de vida en este planeta.

La atmsfera de Marte es bastante diferente de la atms-fera de la Tierra. Est compuesta fundamentalmente pordixido de carbono con pequeas cantidades de otros ga-ses. Los seis componentes ms comunes de la atmsferason: Dixido de carbono (CO2): 95,32 %. Nitrgeno (N2):2,7%. Argn (Ar): 1,6%. Oxgeno (O2): 0,13 %. Agua (H2O):0,03%. Nen (Ne): 0,00025 %.

14.45. La conveccin en la troposfera es la que causa las mo-lestas turbulencias durante un vuelo en avin. Los avio-nes comerciales vuelan a una altitud de entre 10 000 y 11 000 metros; se sitan as por encima de la tropopausa,dentro de la estratosfera. En la estratosfera no hay convec-cin y, por tanto, no existen turbulencias, con lo que el vue-lo resulta mucho ms confortable para los pasajeros, y tam-bin ms seguro, ya que se elimina la posibilidad de queuna fuerte turbulencia tormentosa ponga en peligro laestabilidad del avin.

14.46. La acumulacin de conchas de moluscos y tambin de al-gunos protoctistas origina estratos de calizas en los ocanos,los arrecifes de coral influyen sobre las corrientes marinas yforman zonas resguardadas en las que la evaporacin delagua es intensa, producindose la sedimentacin de sales.

Normalmente, las calizas marinas se producen a partir depequeos esqueletos de seres vivos, que viven en las ca-

pas acuticas superiores y que al morir caen al fondo delmar, donde constituyen los lodos de calcita.

14.47. Realmente, para transportar grandes cantidades de arenade la forma ms rpida posible, interesara contar con ca-miones grandes.

Si cambiamos los trminos, la cuestin planteada queda-ra as: si quisiramos llevar rpidamente una enorme can-tidad de energa trmica de un lugar a otro donde hay po-ca, nos interesara utilizar lquido con alto calor especficoo con bajo calor especfico?

El agua tiene un elevado calor especfico, que le permiteabsorber o ceder grandes cantidades de calor variandopoco su temperatura, por tanto, para el transporte de ener-ga trmica sera adecuado utilizar un lquido con alto ca-lor especfico, como el agua, que se utiliza por esta raznen los sistemas de calefaccin.

El aire por el contrario tiene un calor especfico muy bajo,y cuando intercambia calor con el agua, cambia de tem-peratura mucho ms rpidamente que ella. Este trasvasede calor entre el agua y el aire determina que las corrien-tes ocenicas transporten grandes cantidades de calor des-de las zonas ecuatoriales hacia los polos, y as amortiguanlas diferencias trmicas que hay entre las regiones ms ca-lientes y las ms fras del planeta.

ORIENTACIONES PARA UN EXAMEN

14.48. Campo magntico terrestre

Anomalas magnticas locales

Polo sur geogrficoPolo norte magntico

Polo norte geogrficoPolo sur magntico

Lneas de campomagntico.

Lneas del campo magntico deformadas.Representan una anomala magntica.

Lneas del campomagntico sin deformar

N

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14.49. El proceso de evacuacin del calor del interior terrestre ha-cia el exterior es el siguiente:

14.50.

En la troposfera se realizan movimientos convectivos por el abun-dante oxgeno que proporciona que las temperaturas se distribu-yan. En la estratosfera no hay movimentos convectivos porque latemperatura se aumenta con la altitud. Los movimientos convecti-vos hacen ascender el aire calientehacia la parte alta de la tropos-fera, pero tambin hay un mo-vimiento convectivoa gran escala quetiende a llevar el airefro de los polos hacia elecuador por las zonas altasde la atmsfra y el aire ca-liente de las zonas tropi-cales hacia los polospor las zonas bajasde la atmsfera.

14.51. Representacin de la variacin de la temperatura en lasprimeras capas de la tierra.

PRUEBA DE EVALUACIN 1

1.

En cuanto a la composicin:

2. La capa D presenta entre 100 y 400 km y se encuentra en lazona de transicin entre el manto y el ncleo.

Los materiales que forman la capa D son arrastrados por lascorrientes de conveccin del manto, y del mismo modo queson acumulados sobre la superficie del ncleo, pueden ser tam-bin arrastrados hacia arriba por las corrientes ascendentes.


SOLUCIONARIO144. El vulcanismo evacua

el calor al exterior.

3. La conveccin en el mantotransporta el calorhastalas zonassuperficiales.

2. La conveccin del ncleo externotransporta el calor hastala base del manto.

Ncleointernoslido

Ncleoexternolquido

Hierro

Calor

Mantorocoso

1. El hierro cristaliza y precipitaaumentando el tamao delncleo interno. La cristalizacindesprende calor.

0

10

50

50 0 50 (Temperatura oC)

Superficie: 15 oC

Tropopausa 45 oC

Estratopausa 17 oC

Radiacin ultravioleta Radiacin visible

Ozonosfera

Altitud (km)

Mes

osfe

raEs

trat

osfe

raTr

opos

fera

0

10

50

50 0 50 (Temperatura oC)

Superficie: 15 oC

Tropopausa 45 oC

Estratopausa 17 oC

Radiacin ultravioleta Radiacin visible

Ozonosfera

Altitud (km)M

esos

fera

Estr

atos

fera

Trop

osfe

ra

CortezaManto

superior

Mantoinferior

Ncleoexterno

Ncleointerno

Corrientesde conveccin

CapaDiscontinuidad

en la base

CortezaBasalto (c. ocenica)

Granito (c. continental)

MantoSuperior

PeridotitasInferior

NcleoExterno 80 % de hierro; 20 % de

nquel y otros metalesInterno

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SOLUCIONARIO143. Parte de los tomos de hierro del ncleo estn ionizados, por

lo que las cargas positivas y negativas son arrastradas por sepa-rado, siguiendo trayectorias circulares (corrientes de con-veccin) que engendran un campo magntico que percibi-mos en la superficie. La rotacin terrestre orienta estascorrientes de conveccin, por lo que los polos magnticos es-tn muy cerca de los polos geogrficos.

4. Cuando en una zona de la Tierra el valor de la aceleracin queproduce la fuerza de la gravedad es menor de lo esperado, sedice que existe una anomala gravimtrica negativa.

Las anomalas gravimtricas negativas pueden deberse a laexistencia de materiales ligeros en esa zona, como sedimen-tos sin consolidar.

5. Durante los aos setenta y ochenta del siglo XX se dio por su-puesto que la astenosfera era una capa continua situada bajola litosfera, que actuaba como lubricante o nivel de despeguey que sin ella, el movimiento de la litosfera sera imposible,debido al rozamiento con el manto subyacente.

6. La desintegracin de elementos radiactivos, que en el pasa-do fueron mucho ms abundantes que en la actualidad, pro-ducen el calentamiento de los materiales bombardeados por las partculas subatmicas generadas. Se transforma asenerga nuclear en energa trmica, de una forma similar a como ocurre en los reactores de las centrales nucleares.

7. En la troposfera, la conveccin da lugar al ciclo del agua yhace funcionar los agentes geolgicos, ya que el vapor deagua al ascender se enfra, condensa y origina las nubes ylas precipitaciones. En cambio, en la estratosfera la tempe-ratura aumenta con la altitud, lo que determina que en ellano haya conveccin.

En cada hemisferio se forman tres masas de aire bastanteindependientes entre s: El aire polar, situado sobre los polos y que llega hasta los

60 grados de latitud norte y sur. El aire templado, que forma un cinturn entre los 60 y los

30 grados de latitud. El aire tropical, que forma otro cinturn entre los 30 gra-

dos de latitud y el ecuador.

8. Una corriente ocenica clida como la corriente del Golfoen el ocano Atlntico Norte, cede eficazmente el calor delaire situado sobre ella. Si sobre el ocano se desplaza una ma-sa de aire fro y seco, el aire se calienta y se carga de humedadrpidamente.

9. a) Hace 4 300 millones de aos, apenas doscientos millonesde aos despus de la fusin de nuestro planeta, ya exis-ta una corteza slida y fra. Sobre ella se fue acumulan-do el agua procedente de la condensacin del vapor ex-pulsado por los volcanes. Desde entonces aquellahidrosfera primitiva ha ido aumentando de volumen a me-dida que la actividad volcnica ha seguido aportando vapor de agua a la superficie terrestre.

b) La termoclina es la interfase entre el agua fra y el agua c-lida en una masa de agua.

10. Esta pregunta es de respuesta abierta pero a modo de ejem-plo podemos indicar algunas de las interacciones entre la bios-fera y la atmsfera como la actividad fotosinttica que produ-ce oxgeno; entre la biosfera y la hidrosfera como los arrecifesde coral que influyen sobre las corrientes marinas; y entre labiosfera y la geosfera como la acumulacin de restos org-nicos que forma el carbn y el petrleo.

PRUEBA DE EVALUACIN 2

1. En las flechas sealadas, desde la superficie al ncleo se indi-caran las discontinuidades y la profundidad a la que seencuentran de la siguiente forma:

Discontinuidad de Mohorovicic (10-70 km).

Discontinuidad de Repetti (670 km).

Discontinuidad de Gutenberg (2 900 km).

Discontinuidad de Lehman (5 150 km).

2. El origen del Sistema Solar, hace unos 5 000 millones de aos,fue un proceso violento con colisiones entre planetas en for-macin, asteroides y meteoritos.

El calor producido por aquellas colisiones, junto con el pro-ducido por las desintegraciones de elementos radiactivos, aca-b por fundir casi por completo los planetas, lo que a su vezpermiti que el hierro, un elemento metlico muy denso ymuy abundante, se fuera decantando hacia el interior, que-dando sobre l una envoltura rocosa menos densa. As escomo todos los planetas acabaron por tener un ncleo me-tlico de hierro y un manto rocoso de peridotita.

3. La intensidad de la fuerza gravitatoria que ejerce un objeto esmayor cuanto mayor es su densidad. Los materiales que for-man la Tierra tienen diferentes densidades; en la corteza oce-nica basltica la densidad es algo mayor que en la corteza con-tinental grantica, lo que se traduce en una diferencia pequeapero apreciable de la intensidad del campo gravitatorio.

4. Las variaciones en la direccin o intensidad del campo mag-ntico sobre los valores medios correspondientes se denomi-nan anomalas magnticas.

Estas anomalas ponen de manifiesto la presencia en el sub-suelo de materiales que desvan las lneas del campo magn-tico, normalmente materiales metlicos o acuferos.

5. Durante los aos setenta y ochenta del siglo XX se dio por su-puesto que la astenosfera era una capa continua situada bajola litosfera, que actuaba como lubricante o nivel de despeguey que sin ella, el movimiento de la litosfera sera imposible,debido al rozamiento con el manto subyacente. Sin embar-go, los estudios ssmicos, cada vez ms detallados, no detec-taban la presencia de esta astenosfera en todos los lugares.

Posteriormente, gracias a la fsica de los fluidos, se lleg ala conclusin de que es el manto el que con sus corrientesde conveccin ascendentes y descendentes mueve la litos-fera desde su base.

Discontinuidadde Mohorovicic

Discontinuidadde Repetti

Discontinuidadde Gutenberg

Discontinuidadde Lehman

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SOLUCIONARIO146. La diferenciacin gravitatoria por densidades, con la consi-

guiente formacin del ncleo constituido por los materialesmetlicos densos hacia el interior y el ascenso de los materia-les rocosos formando el manto y la corteza, gener calor porrozamiento. Este proceso transforma la energa potencial gra-vitatoria en energa trmica.

7. Hace unos 3 800 millones de aos surgi la vida en la Tierra,probablemente en forma de bacterias, en las zonas de activi-dad volcnica de las dorsales ocenicas. Cuando las bacteriasfueron colonizando las partes superficiales de los ocanos yllegaron a la zona iluminada, desarrollaron la capacidad derealizar la fotosntesis, proceso que consume dixido de car-bono y produce como residuo oxgeno. Fue el comienzo deun cambio drstico en la composicin atmosfrica. Tras otrosmil millones de aos de lenta acumulacin de oxgeno, la Tie-rra tuvo su tercera atmsfera, que empezaba a parecerse ala actual, rica en oxgeno.

8. Una corriente ocenica fra, como la corriente del Labrador enel ocano Atlntico Norte, absorbe calor del aire situado so-bre ella. Si sobre el ocano se desplaza una masa de aire c-lido y hmedo, el aire se enfra rpidamente, producindosela condensacin de su humedad, con la consiguiente for-macin de bancos de niebla.

9. La tendencia a la flotabilidad producida por la alta temperatu-ra del agua conlleva a que el agua producida en el golfo de M-jico, a pesar de su alta salinidad, flote por la superficie del Atln-tico formando una corriente clida, llamada corriente del Golfo,que deriva hacia el norte. A medida que llega a latitudes msaltas encuentra masas de aire ms fro, y va cediendo su calor.Esto hace que Europa reciba vientos hmedos y clidos proce-dentes del Atlntico. Al llegar a la altura de Noruega, la corrien-te ocenica se ha convertido ya en una corriente fra y salada, yse hunde hacia el fondo del Atlntico.

Esta corriente descendente llega al fondo del ocano Atlnticoy lo recorre hacia el sur, se forma as un ro submarino que discu-rre por los fondos ocenicos de todo el mundo y que recibe elnombre de corriente termohalina, haciendo referencia a que sonla temperatura y la salinidad las causantes de su formacin.

10. Esta pregunta es de respuesta abierta pero a modo de ejem-plo podemos indicar algunas de las interacciones entre la bios-fera y la atmsfera como la actividad fotosinttica que produ-ce oxgeno; entre la biosfera y la hidrosfera como los arrecifesde coral que influyen sobre las corrientes marinas; y entre labiosfera y la geosfera como la acumulacin de restos org-nicos que forma el carbn y el petrleo.

AMPLIACIN

1. La litosfera continental permanece a lo largo del tiempo se-parndose, reunindose y creciendo progresivamente, mien-tras que la ocenica se destruye en las zonas de subducciny se reconstruye en las dorsales tambin de forma continua.

2. El hecho de que se pueda estudiar el pasado del campo mag-ntico en la Tierra se debe a que, al contrario que otros camposcomo el gravitatorio, el magntico puede quedar grabado enlas rocas a travs de varios procesos fsico-qumicos. As, ha sidoposible conocer los mecanismos de generacin del campo ge-omagntico, su origen interno y sus caractersticas.

3. Puesto que existen datos directos de los valores de densi-dad media en los continentes y ocanos, siendo de 2,7 g/cm3

y 3,3 g/cm3, respectivamente, para que la densidad media detodo el planeta sea de 5,52 g/cm3 , entonces las capas ms

profundas de la corteza debern tener una densidad superiora la densidad media. Por tanto, la densidad de los materialesdel manto es mayor que la de los materiales de la corteza.

4. Los superpenachos se refieren a las masas de material calien-te que asciende desde el ncleo y las avalanchas o cascadassubductivas a las aglomeraciones de material litosfrico quedescienden hasta el ncleo.

5. Durante las primeras etapas de su formacin, la Tierra debicalentarse mucho y posiblemente fundirse por completo. Loscientficos piensan que los numerossimos impactos de frag-mentos rocosos en la prototierra pudieron generar suficientecalor como para fundirla. Solo as se podra explicar la diferen-ciacin en capas por densidades que presenta en su interiorya que la migracin de los elementos pesados hacia el cen-tro y de los elementos ligeros hacia la superficie solo pudoproducirse en un medio fluido (rocas y metales fundidos). Portanto, la estructura en capas que parece tener el interiorterrestre sera una consecuencia directa de su posible fusintotal en las etapas iniciales de su formacin.

6. En la atmsfera podemos diferenciar cuatro capas:

La troposfera: alcanza hasta los 10 km aproximadamente,los gases presentan gran movilidad y se caracteriza por pre-sentar los fenmenos meteorolgicos.

La estratosfera: se extiende desde los 10 hasta los 50 km, enesta capa la temperatura es superior por la absorcin de ra-diaciones ultravioletas e infrarrojas en la capa de ozono.

La mesosfera: desde 50 hasta 90 km aproximadamente,se registra un fuerte descenso trmico y los gases atmos-fricos apenas se mueven.

La termosfera o ionosfera que se extiende hasta unos10 000 km aproximadamente, los gases se encuentran io-nizados como consecuencia de la intensa radiacin solar.

7. El ozono nos protege de la radiacin ultravioleta desde las ca-pas altas de la atmsfera, pero en la troposfera es el princi-pal protagonista de la contaminacin por smog fotoqumicoy participa de manera considerable en el calentamiento glo-bal del planeta, como consecuencia de su contribucin al de-nominado efecto invernadero.

8. Dibujo 1. Una corriente ocenica fra, como la corriente delLabrador en el ocano Atlntico Norte (flecha 1), absorbe calor del aire situado sobre ella. Si sobre el ocano se des-plaza una masa de aire clido y hmedo (flechas 2), el aire se enfra rpidamente, producindose la condensacin de su humedad, con la consiguiente formacin de bancosde niebla.

Dibujo 2. Una corriente ocenica clida, como la corriente delGolfo en el ocano Atlntico Norte (flecha 1) cede eficazmen-te el calor del aire situado sobre ella. Si sobre el ocano se des-plaza una masa de aire fro y seco (flechas 2), el aire se ca-lienta y se carga de humedad rpidamente.

9. La termoclina vara con la latitud y la estacin; es permanen-te en los trpicos, variable en los climas templados (ms fuer-te en los veranos) y es dbil o prcticamente inexistente enlas regiones polares, donde la columna de agua est tan fraen

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