Presentación de contenidos: La Tierra en el Universo

La Tierra en el Universo. OXford Geniox. 4º ESO

1. La Tierra en el universo Biología y Geología LA TIERRA EN EL UNIVERSO

2. La Tierra en el universo Origen y evolución del universo El sistema solar. Origen y características El sistema Sol-Tierra-Luna Origen de la Tierra y diferenciación en capas © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 2

3. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 3 Origen y evolución del universo La Tierra en el universo

4. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 4 La Tierra en el universo El universo incluye todo cuanto existe: objetos materiales, formas de energía, el espacio, el tiempo y las leyes físicas. Las galaxias son las unidades del universo. Se trata de enormes acumulaciones de estrellas, objetos planetarios y nebulosas. Las más comunes son las espirales y elípticas. Elíptica Espiral Espiral barrada Irregular Las galaxias se agrupan en grupos o cúmulos y estos en supercúmulos de miles de galaxias, separados por amplios espacios «vacíos». La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada, con el sol situado en uno de sus brazos a unos 30 000 años luz del centro galáctico. Posición del sistema solar en la Vía Láctea.

5. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 5 La Tierra en el universo La teoría del Big Bang es actualmente la más aceptada para explicar las primeras fases del universo. Según ella el universo está en expansión y se hace progresivamente mayor, más frío y menos denso. 1. En el instante inicial toda la energía se concentra en un reducido espacio con una densidad y temperaturas enormes (10 32 K). 2. Se produjo una gran explosión y el universo se expandió muy rápidamente. Se generaron las primeras partículas atómicas (protones, neutrones, electrones). 3. Protones y neutrones pueden fusionarse generando núcleos de helio (He). Solo han transcurrido 3 minutos. 5. La materia y la energía se agruparon en zonas concretas y surgieron las estrellas y las galaxias. La Tierra se formó hace unos 4 600 millones de años. 4. Los electrones se unen a los núcleos, formando los primeros átomos. El universo se hace transparente (se origina la radiación de fondo). 6. Actualmente el universo sigue expandiéndose y todo apunta a que seguirá haciéndolo en el futuro.

6. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 6 La Tierra en el universo Tras el Big Bang el universo consistía en un 75% en masa de hidrógeno y un 25% de helio. La composición del universo ha cambiado lo suficiente para crear los elementos químicos que forman los seres vivos o los planetas rocosos. Esta génesis de los elementos químicos se define nucleosíntesis. La nucleosíntesis primordial sucedió en los primeros minutos tras el inicio del Big Bang . Cuando las condiciones de temperatura fueron adecuadas, los núcleos de hidrógeno se unieron para dar lugar a núcleos de helio, dejando una proporción de un 75% de H y un 25% de He. Nucleosíntesis estelar. Pasados unos cientos de millones de años, en los núcleos de las estrellas recién formadas se dieron de nuevo las condiciones de temperatura necesarias para la fusión nuclear. Esto sucede en tres fases distintas de su vida: Secuencia principal: abarca la mayor parte de la vida de la estrella, los átomos de hidrógeno se fusionan en su núcleo para dar átomos de helio. Gigante roja: consumido el hidrógeno del núcleo, el helio se fusiona para formar carbono y así sucesivamente hasta llegar al hierro. Fase final: las estrellas mayores que 8 masas solares explotan en forma de supernovas. Se generan los átomos más pesados que el hierro.

7. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 7 La Tierra en el universo También las estrellas evolucionan con el tiempo, pasando por distintas etapas en un proceso que depende mucho de su masa. Las estrellas más masivas son menos abundantes, tienen temperatura superficial mayor y vidas más cortas. 1 2 3 Etapas de evolución estelar 1. Presecuencia principal (protoestrellas). La estrella surge por concentración de materia a partir de una nebulosa o nube de gas y polvo. Una sola nebulosa puede dar lugar a miles de estrellas. En esta etapa también se formarán los planetas en torno a ellas. 2. Secuencia principal. Esta etapa abarca más del 90 % de su vida y en ella se fusiona el hidrógeno de su núcleo para dar helio, como ocurre en el Sol desde hace más de 4 500 Ma. 3. Postsecuencia principal. Hacia el final de su vida, las estrellas se expanden y pasan a la etapa de gigante roja, a partir de la cual, y dependiendo de su masa inicial, pueden tener distintos finales: enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros..

8. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 8 El sistema solar: características y componentes La Tierra en el universo

9. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 9 La Tierra en el universo El sistema solar es el conjunto formado por el Sol (que posee más del 99% de toda la masa) y los astros que orbitan a su alrededor: planetas, satélites, asteroides y los objetos menores del cinturón de Kuiper y la nube de Oort, como los cometas. Los 8 planetas del sistema solar se clasifican en interiores o rocosos y exteriores o gaseosos, según su composición, densidad, satélites y anillos que presentan.

10. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 10 La Tierra en el universo La teoría nebular, propuesta por Kant y Laplace (s. xviii ), es aún la más aceptada sobre el origen del sistema solar, pues explica las características vistas anteriormente. Según ella, este se formó a partir de una región de nebulosa que se concentró y empezó a girar como un torbellino, aplanándose. 1. La nebulosa que originó el sistema solar fue fruto de una supernova. 2. La materia de la nebulosa comenzó a concentrarse girando en el mismo sentido en que lo hacen hoy en día el Sol y los planetas y aplanándose como un disco. 3. La temperatura subió, debido a los choques entre partículas. En el centro, se iniciaron las reacciones de fusión nuclear que generaron el Sol. 5. Los fragmentos condensados fueron reuniéndose por atracción gravitatoria, originando otros más grandes hasta formar los planetas. 4. La temperatura comenzó a descender y los materiales vaporizados se condensaron; los más refractarios4, cerca del Sol, y los volátiles, lejos de él.

11. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 11 La Tierra en el universo El Sol es una estrella amarilla del tipo G, bastante grande en comparación con la media de la Vía Láctea, donde el 95 % de sus estrellas son de menor tamaño. Los planetas se formaron a partir de la reunión de fragmentos o planetesimales que orbitaban en torno al Sol, residuos de la nebulosa protosolar . Se diferencian en dos grupos, interiores y exteriores: Tipos Planetas Composición Densidad Satélites Anillos Terrestres , interiores o rocosos Mercurio, Venus, la Tierra, Marte. Núcleos de hierro y envolturas rocosas de silicatos . Elevada : de 4 g/cm 3 (Marte) a 5,5 g/cm 3 (Tierra). Sin apenas satélites, salvo la Luna Sin anillos. Jovianos , exteriores o gaseosos Júpiter y Saturno Gigantes helados: Urano y Neptuno. Núcleos sólidos muy pequeños y envolturas gaseosas (H, He) o heladas. Baja: de 0,7 g/cm 3 (Saturno) a 1,6 g/cm 3 (Neptuno). Satélites abundantes . Todos poseen anillos. L os cinturones u objetos menores son regiones del sistema solar en las que, por diversas causas, no se llegaron a formar planetas. Son la nube de Oort (origen de cometas), el cinturón de Kuiper (en el que se han identificado muchos planetas enanos) y el cinturón de asteroides.

12. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 12 El sistema Sol-Tierra-Luna La Tierra en el universo

13. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 13 La Tierra en el universo La presencia de la Luna nos otorga múltiples beneficios: Estabiliza el eje de rotación terrestre, impidiendo que sufra grandes oscilaciones y, por tanto, grandes cambios en el clima y en las estaciones. Proporcionó a la Tierra parte del hierro de su núcleo, lo que, unido a su efecto gravitatorio, reforzó el campo magnético que nos protege de radiaciones partículas peligrosas procedentes del sol o del espacio. Causa las mareas y activa las corrientes oceánicas, llevando nutrientes a las aguas costeras. Ilumina el cielo nocturno y nos proporciona un calendario semanal y mensual, a la vez que controla muchos ciclos biológicos de los seres vivos. La Luna es el único satélite de Nuestro planeta y único entre los planetas interiores . Se cree que es en realidad el resultado del impacto contra la Tierra de un planeta del tamaño de Marte, bautizado como Theia .

14. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 14 La Tierra en el universo La Luna tarda lo mismo en girar en torno a la Tierra que en rotar sobre sí misma, por lo que nos ofrece siempre la misma cara, la cara visible. No obstante, su aspecto cambia según su posición con respecto a la Tierra y al Sol, dando lugar a las fases lunares: luna nueva, l una llena, cuarto creciente y cuarto menguante. Aunque el diámetro de la Luna es unas 400 veces más pequeño que el del Sol, como está unas 400 veces más cerca, vemos ambos objetos del mismo tamaño, pudiendo la Luna «tapar» completamente al Sol y dando lugar a los eclipses de Sol. Eclipse de Sol Eclipse de Luna

15. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 15 Origen de la Tierra y diferenciación en capas La Tierra en el universo

16. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 16 La Tierra en el universo El planeta Tierra, como el resto de planetas interiores, se formó por la acreción de fragmentos progresivamente mayores o planetesimales por atracción gravitatoria. En su composición abundaban los formados por silicatos y metales como el hierro. En sus inicios la Tierra atravesó por un estado parcialmente fundido y de intensa desgasificación, que permitió la migración de sus componentes y su diferenciación en capas: geosfera (núcleo, manto y corteza primitiva), hidrosfera y atmósfera.

17. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 17 La estructura terrestre puede observarse desde dos puntos de vista: La Tierra en el universo Capas composicionales de la Tierra Se distinguen por su composición, es decir, por el tipo de materiales que las forman. Capas dinámicas de la Tierra Se distinguen por su estado físico y su comportamiento mecánico ante las vibraciones y los esfuerzos. Corteza. Es la capa más delgada y superficial. Está compuesta de rocas ligeras ricas en silicio y aluminio. La corteza continental es más gruesa y ligera que la oceánica. Litosfera. Es la capa rígida superficial, capaz de fracturarse y generar terremotos. Engloba la corteza y los primeros 100-150 km de manto superior, también rígidos. Manto. Forma el 83 % del planeta. Está constituido por peridotitas, unas rocas más pobres en silicio, más ricas en hierro y magnesio y más densas que las de la corteza. Núcleo. Ocupa el 16 % del volumen terrestre. Es metálico y tanto el externo (líquido) como el interno (sólido) están formados en su mayor parte por hierro, y en menores cantidades por níquel y otros elementos. Es responsable del campo magnético terrestre. Astenosfera y mesosfera. Estas capas abarcan el resto del manto que, aunque es sólido, presenta un comportamiento plástico o viscoso, capaz de fluir y deformarse sin fracturarse. La astenosfera se sitúa bajo la litosfera, donde la temperatura está próxima al punto de fusión. La capa D’’ es la zona de transición mesosfera-endosfera. Endosfera. Su parte externa es líquida y allí se generan corrientes de convección, origen del campo magnético.

18. © Oxford University Press España, S. A. Biología y Geología 18 Los geólogos obtienen muestras o información del interior terrestre de diferentes formas: Minas y sondeos mecánicos Volcanes y xenolitos Antiguas cordilleras erosionadas Meteoritos Ondas sísmicas Los terremotos son bruscos desplazamientos de las capas superficiales de la Tierra a lo largo de grandes fracturas o fallas . Estos liberan gran cantidad energía, conocida como ondas sísmicas, que son de dos tipos: La Tierra en el universo Ondas Origen del nombre Velocidad Medios que atraviesan P Primarias Mayor Todos S Secundarias Menor Sólidos En el gráfico de ondas P y S hay cambios bruscos de velocidad conocidos como discontinuidades sísmicas .