EDAD Y ESTRUCTURA DE LA TIERRA

• EDAD Y ESTRUCTURA DE LA TIERRA

  
  
  
  
  
  Los geólogos y geofísicos modernos consideran que la edad de la Tierra es de unos 4470 millones de años ± 1%. Esta datación, basada en el decaimiento de hafnio 182 en tungsteno 182, fue determinada por el Dr. John Rudge del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge en el año 2010,y redujo la datación anterior de 4540 millones de años ± 1% en 70 millones de años. Esta edad había sido determinada mediante técnicas de fechado radiométrico de material proveniente de meteoritos y es consistente con la edad de las muestras más antiguas de material de la Tierra y de la Luna.
  Con el advenimiento de la revolución científica y el desarrollo de los métodos de fechado radiométricos, se realizaron mediciones de la presencia de plomo en muestras minerales ricas en uranio, que indicaron que algunas tenían una edad que superaba los 1000 millones de años. El más antiguo de estos minerales que ha sido analizado son unos pequeños cristales de zirconio de la zona de Jack Hills en Australia Occidental; los cuales por lo menos tienen una edad de 4404 millones de años.  Comparando la masa y luminosidad del Sol con las de las otras estrellas, parecería que el sistema solar no podría ser más antiguo que dichas rocas. Las inclusiones ricas en calcio-aluminio (Ca-Al) –los compuestos de meteoritos más antiguos formados en el sistema solar– tienen una edad de 4567 millones de años^,  lo que resulta en la edad del sistema solar y en una cota superior para la edad de la Tierra.
  Existe una hipótesis que afirma que la creación de la Tierra comenzó poco tiempo después de la formación de las inclusiones ricas en Ca-Al y los meteoritos. Como aún se desconoce el instante en que ocurrió la formación de la Tierra y las predicciones obtenidas mediante diferentes modelos de creación van desde unos pocos millones de años hasta unos 100 millones de años, es difícil determinar la edad exacta de la Tierra. También es difícil precisar la edad exacta de las rocas más antiguas sobre la superficie de la Tierra, ya que muy probablemente sean agregados de minerales de distintas épocas. El Gneis acasta ubicado en el norte de Canadá podría ser la más antigua masa rocosa expuesta en la corteza terrestre. 
  
  
  Video de la Edad de la Tierra 

  ESTRUCTURA DE LA TIERRA

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

  
  

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

  
  

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

  
  

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

  
  

  Capas de la Tierra

  
  

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

  
  

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

  
  

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

  
  

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

  
  

  

  
  

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

  
  

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

  
  

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

  
  

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

  
  

  Video de la Estructura de la Tierra   

  
  

  • MATERIA

       
    La materia es todo aquello que tiene localización espacial, posee una cierta cantidad de energía  y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.  
    
    

    PROPIEDADES DE LA MATERIA

    Las propiedades generales de la materia se presentan tanto en la materia como en los cuerpos que son porciones de la misma.
    
    Si el color verde fuera propiedad general de la materia, todos los cuerpos serían verdes; como no es así, el color verde únicamente es propiedad específica de algunos cuerpos.
    
    Las principales propiedades generales son:
    
    • Extensión. Todos los cuerpos ocupan un lugar en el espacio. El lugar que ocupa un cuerpo es su volumen.
    
    • Impenetrabilidad. Como cada cuerpo ocupa un lugar en el espacio, su lugar no puede ser ocupado al mismo tiempo por otro cuerpo.
    
    • Inercia. Consiste en la tendencia que tienen los cuerpos de continuar en su estado de reposo o movimiento en que se encuentran si no hay una fuerza que los cambie.
    
    • Masa. Es la cantidad de materia contenida en un volumen cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma en cualquier parte de la Tierra o en otro planeta.
    
    • Peso. Es la acción de la gravedad de la Tierra sobre los cuerpos. En los lugares donde la fuerza de gravedad es menor, por ejemplo, en una montaña o en la Luna, el peso de los cuerpos disminuye.
    
    • Divisibilidad. Es la propiedad que tiene cualquier cuerpo de poder dividirse en pedazos más pequeños, hasta llegar a las moléculas y los átomos.
    
    • Porosidad. Como los cuerpos están formados por partículas diminutas, éstas dejan entre sí espacios vacíos llamados poros.
    
    • Elasticidad. Propiedad que tienen los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. Hay cuerpos especiales en los cuales se nota esta propiedad, como en una liga, en la hoja de un cuchillo; en otros, la elasticidad se manifiesta poco, como en el vidrio o en la porcelana.
     

   Propiedades Específicas

   Son aquellos que no dependen de la cantidad de materia, los más importantes son:
  Dureza: Es la resistencia que presenta un sólido a ser rayado. La dureza de un cuerpo se establece mediante la escala de MOHS. El material más duro es el "diamante" y el menos el "talco".
  Tenacidad: Es la oposición que presenta un cuerpo sólido al fraccionamiento (rotura).
  Maleabilidad: Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta láminas.
  Ductibilidad: Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta alambres o hilo.
  Brillo: Propiedad por la cual un cuerpo refleja la luz.
  Elasticidad: Es la capacidad que presentan algunos sólidos para recuperar su forma original una vez que deja de actuar la fuerza que los deformaba. (Los cuerpos que no recuperan su forma se llaman "cuerpos plásticos").
  Viscosidad: Es la resistencia que presenta los fluidos en su desplazamiento. Esta dificultad disminuye al aumentar la temperatura.
  
  
  Video de las Propiedades de la Materia 

  • ENERGÍA 

    

    Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen en común que precisan del concurso de la energía.

    La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.
    La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.
    La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica.
    
    

    LEY DE LA CONSERVACIÓN Y DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA

    
    
    
    
    
    La degradación de la energía hace necesario el fomento de los hábitos de ahorro energético.
    Cuando la pila de una linterna se agota, ¿adónde ha ido a parar la energía química proporcionada por la pila? Esta energía se ha transformado en luz y en calor. Así pues, la energía no se pierde, sino que se transforma en otras formas de energía; es decir, la energía globalmente se conserva.
    El principio de conservación de la energía fue enunciado por el médico y físico alemán J. R. Mayer (1814-1878) en 1842 y dice que:
    La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. La energía se conserva, porque se transforma en otras formas de energía, y a la vez se degrada, porque se obtienen formas de energía de menor calidad; es decir, menos aprovechables.
    Video de la Conservación de la Energía  
    
    

    • TEORÍA DE LA RELATIVIDAD 

      Según las leyes del movimiento establecidas por primera vez con detalle por Isaac Newton hacia 1680-89, dos o más movimientos se suman de acuerdo con las reglas de la aritmética elemental. Supongamos que un tren pasa a nuestro lado a 20 kilómetros por hora y que un niño tira desde el tren una pelota a 20 kilómetros por hora en la dirección del movimiento del tren. Para el niño, que se mueve junto con el tren, la pelota se mueve a 20 kilómetros por hora. Pero para nosotros, el movimiento del tren y el de la pelota se suman, de modo que la pelota se moverá a la velocidad de 40 kilómetros por hora.
      Como veis, no se puede hablar de la velocidad de la pelota a secas. Lo que cuenta es su velocidad con respecto a un observador particular. Cualquier teoría del movimiento que intente explicar la manera en que las velocidades (y fenómenos afines) parecen variar de un observador a otro sería una «teoría de la relatividad».
      La teoría de la relatividad de Einstein nació del siguiente hecho: lo que funciona para pelotas tiradas desde un tren no funciona para la luz. En principio podría hacerse que la luz se propagara, o bien a favor del movimiento terrestre, o bien en contra de él. En el primer caso parecería viajar más rápido que en el segundo (de la misma manera que un avión viaja más aprisa, en relación con el suelo, cuando lleva viento de cola que cuando lo lleva de cara). Sin embargo, medidas muy cuidadosas demostraron que la velocidad de la luz nunca variaba, fuese cual fuese la naturaleza del movimiento de la fuente que emitía la luz.
      Einstein dijo entonces: supongamos que cuando se mide la velocidad de la luz en el vacío, siempre resulta el mismo valor (unos 299.793 kilómetros por segundo), en cualesquiera circunstancias. ¿Cómo podemos disponer las leyes del universo para explicar esto? Einstein encontró que para explicar la constancia de la velocidad de la luz había que aceptar una serie de fenómenos inesperados.
      Halló que los objetos tenían que acortarse en la dirección del movimiento, tanto más cuanto mayor fuese su velocidad, hasta llegar finalmente a una longitud nula en el límite de la velocidad de la luz; que la masa de los objetos en movimiento tenía que aumentar con la velocidad, hasta hacerse infinita en el límite de la velocidad de la luz; que el paso del tiempo en un objeto en movimiento era cada vez más lento a medida que aumentaba la velocidad, hasta llegar a pararse en dicho límite; que la masa era equivalente a una cierta cantidad de energía y viceversa.
      
      Todo esto lo elaboró en 1905 en la forma de la «teoría especial de la relatividad», que se ocupaba de cuerpos con velocidad constante. En 1915 extrajo consecuencias aún más sutiles para objetos con velocidad variable, incluyendo una descripción del comportamiento de los efectos gravitatorios. Era la «teoría general de la relatividad».
      Los cambios predichos por Einstein sólo son notables a grandes velocidades. Tales velocidades han sido observadas entre las partículas subatómicas, viéndose que los cambios predichos por Einstein se daban realmente, y con gran exactitud. Es más, sí la teoría de la relatividad de Einstein fuese incorrecta, los aceleradores de partículas no podrían funcionar, las bombas atómicas no explotarían y habría ciertas observaciones astronómicas imposibles de hacer.
      Pero a las velocidades corrientes, los cambios predichos son tan pequeños que pueden ignorarse. En estas circunstancias rige la aritmética elemental de las leyes de Newton; y como estamos acostumbrados al funcionamiento de estas leyes, nos parecen ya de «sentido común», mientras que la ley de Einstein se nos antoja «extraña».
      Video de la Teoría de la Relatividad