La Tierra es el tercer planeta desde el Sol, el quinto más grande de todos los planetas del Sistema Solar y el más denso de todos, respecto a su tamaño. Se desplaza en una trayectoria apenas elíptica alrededor del Sol a una distancia de unos 150 millones de kilómetros. El volumen de la Tierra es más de un millón de veces menor que el del Sol, mientras la masa terrestre es 81 veces mayor que la de su satélite natural, la Luna. Es un planeta rocoso geológicamente activo que está compuesto principalmente de roca derretida en constante movimiento en su interior, cuya actividad genera a su vez un fuerte campo magnético. Sobre ese ardiente líquido flota roca solidificada o corteza terrestre, sobre la cual están los océanos y la tierra firme.
A veces se la conoce genéricamente por la especie humana como el Mundo o el Planeta Azul.
Las propiedades físicas de la Tierra, combinadas con su órbita e historia geológica, son las que han permitido que perdure la vida hasta nuestros días. Es el único planeta del universo en el que hasta ahora el ser humano conoce la existencia de vida; millones de especies moran en él. La Tierra se formó al mismo tiempo que el Sol y el resto del Sistema Solar, hace 4.567 millones de años,[2] y la vida hizo su aparición en su superficie luego de unos 1.000 millones de años. Desde entonces, la vida ha alterado de manera significativa al planeta.[3]
Sobre la corteza terrestre existen diversos paisajes naturales y artificiales donde podemos encontrar montañas, valles, ríos, ciudades, etc. Aquí habita diversidad de organismos como son los árboles, el ser humano y muchos otros animales. Una considerable parte de la corteza está compuesta de restos de organismos oceánicos primitivos que constituyen la roca caliza. La temperatura media de la superficie terrestre es de unos 15 °C, aunque ésta -entre otras circunstancias- son distintas en diferentes partes del planeta; pueden cambiar.
La tierra posee grandes océanos que ocupan mucha más superficie que la tierra superficial. En estos inmensos cuerpos de agua habitan considerable cantidad de organismos y es en donde se originó toda la vida; parte de la cual migró a la tierra firme posteriormente. En los océanos se formó parte de la tierra firme y submarina.
La parte menos densa que compone la Tierra es su atmósfera, la cual está compuesta por una solución de gases llamada aire. Hasta cierta altura, es lo suficientemente densa como para permitir que algunos animales vuelen en ella. Esta atmósfera es rica en oxígeno, gracias en gran parte a la vida. La atmósfera, junto al campo magnético, es capaz de resguardar la diversidad de vida superficial de amenazas naturales extra-terrestres, como por ejemplo, de rayos ultravioletas, rayos cósmicos, meteoritos o viento solar.
Posee un único satélite natural llamado Luna, en relación con su planeta, el más grande del sistema solar. Es mucho menos denso que la Tierra, aunque provino de ella a causa de un impacto de asteroide que expulsó al espacio el material liviano que formaría la luna, mientras que el material más denso regresó a la tierra.
Se especula que la Tierra podrá seguir alojando vida durante otros 1.500 millones de años, ya que se prevé que la luminosidad creciente del Sol causará la extinción de la biósfera para esa época.[4
Características geológicas
El 71% de la superficie de la Tierra está cubierta por agua. Es el único planeta del sistema solar donde un líquido (agua) puede permanecer en estado sólido, líquido o gaseoso en la superficie. El agua ha sido esencial para la vida. Es uno de los dos cuerpos rocosos del sistema solar donde hay precipitaciones como lluvia, siendo el otro Titán.
La Tierra es el único de los cuerpos del Sistema Solar que presenta una tectónica de placas activa; Marte y Venus quizás tuvieron una tectónica de placas en otros tiempos pero, en todo caso, se ha detenido.
Esto, unido a la erosión y la actividad biológica que cambia el paisaje, ha hecho que la superficie de la Tierra cambie o se renueve constantemente, eliminando por ejemplo, casi todos los restos de cráteres que podemos encontrar en otros cuerpos rocosos del sistema solar, como en la Luna.
Uno de los aspectos particulares que presenta la Tierra es su capacidad de homeostasis, lo que le permite recuperarse de cataclismos a mediano plazo, incluso también las consecuencias de la actividad humana.
forma de la tierra
Interpretaciones históricas
Históricamente se supusieron múltiples formas. Remontándonos únicamente a la civilización griega, digamos que se imaginaba la Tierra como un disco plano rodeado por el río Océano (Homero). Por otro lado, los Pitagóricos y Platón sostenían que era una esfera perfecta, por razones filosóficas. Es Aristóteles quien aporta evidencias de la forma esférica al observar que en los eclipses de Luna la sombra proyectada por nuestro planeta es circular. A partir de este momento, la cuestión que se plantea es la de su tamaño.
Eratóstenes hace la primera medición conocida de la circunferencia terrestre, muy aproximada a la realidad. Al mediodía del solsticio de verano mide la inclinación de los rayos solares en Alejandría —donde residía como director de su Biblioteca— utilizando un gnomon, determinándola en «una cincuentava parte del círculo», es decir, 7'2 grados. Simultáneamente en Siena (la actual Asuán), al sur de Alejandría, el Sol alcanzaba el cenit, lo que conocía por testimonios directos. Suponiendo que la Tierra era esférica, resultaba evidente que el ángulo de la sombra daba la distancia angular entre las dos ciudades, y conociendo la distancia lineal entre ellas —5.000 estadios— pudo calcular la circunferencia terrestre: unos 46.190 km (en este punto se dan numerosas discusiones, por la incertidumbre en la equivalencia del estadio en metros).
La esfericidad terrestre se cuestiona ocasionalmente en la Edad Media. Mucho después, la Academia de Ciencias de Francia determina que la Tierra es un esferoide: una esfera achatada ligeramente por los polos, dando una diferencia de 43 km entre las circunferencias ecuatorial (mayor) y polar (menor).
Finalmente, a partir del siglo XIX se cuestiona el esferoide terrestre para con Gauss y Helmert establecerse que la Tierra es un geoide, es decir un esferoide algo irregular.
Actualidad
A efectos prácticos, especialmente geodésicos, se considera a la Tierra como un esferoide cuyos parámetros —radio ecuatorial y achatamiento— están recomendados por la Unión Astronómica Internacional (UAI), el Sistema Geodésico de Referencia (GRS), el Sistema Geodésico Mundial (WGS) y el Servicio Internacional de la Rotación Terrestre (IERS), entre otros.
A continuación se dan algunos valores del esferoide de referencia IERS 2000 tomados del Anuario del Observatorio de Madrid (2005):
Circunferencia ecuatorial: 40.075.014 m
Circunferencia polar: 40.007.832 m
Radio de la esfera equivolumen: 6.371.000 m
Por lo que su:
Radio ecuatorial (a): 6.378 km
Radio polar (b): 6.357 km
Diferencia (a–b): 21 km
Excentricidad=(a–b)/a: 0,00329
1 / Excentricidad: 303,71
La Tierra tiene una estructura compuesta por cuatro grandes zonas o capas: la geosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera. Estas capas poseen diferentes composiciones químicas y comportamiento geológico. Su naturaleza puede estudiarse a partir de la propagación de ondas sísmicas en el interior terrestre y a través de las medidas de los diferentes momentos gravitacionales de las distintas capas obtenidas por diferentes satélites orbitales.
Los geólogos han diseñado dos modelos geológicos que establecen una división de la estructura terrestre, el modelo geostático y el modelo geodinámico.
Modelo geodinámico
Según este modelo la Tierra está subdividida en las siguientes capas:
* Litosfera. Es la parte más superficial que se comporta de manera elástica. Tiene un espesor de 250 km y abarca la corteza y la porción superior del manto.
* Astenosfera. Es la porción del manto que se comporta de manera fluida. En esta capa las ondas sísmicas disminuyen su velocidad.
* Mesosfera. También llamada manto inferior. Comienza a los 700 km de profundidad, donde los minerales se vuelven más densos sin cambiar su composición química. Está formada por rocas calientes y sólidas, pero con cierta plasticidad.
* Capa D. Se trata de una zona de transición entre la mesosfera y la endosfera. Aquí las rocas pueden calentarse mucho y subir a la litosfera, pudiendo desembocar en un volcán.
* Endosfera. Corresponde al núcleo del modelo geoestático. Formada por una capa externa muy fundida donde se producen corrientes o flujos y otra interna, sólida y muy densa.
La hidrosfera
La Tierra es el único planeta en nuestro sistema solar que tiene una superficie líquida.[nota 1] El agua cubre un 71% de la superficie de la Tierra (97% de ella es agua de mar y 3% agua dulce), formando cinco océanos y seis continentes.
La Tierra está realmente a la distancia del Sol adecuada para tener agua líquida en su superficie. No obstante, sin el efecto invernadero, el agua en la Tierra se congelaría. Al inicio de la existencia del Sistema Solar el Sol emitía menos radiación que en la actualidad, pero los océanos no se congelaron porque la atmósfera de primera generación de la Tierra poseía mucho más CO2, y por tanto el efecto invernadero era mayor.
En otros planetas, como Venus, el agua desapareció debido a que la radiación solar ultravioleta rompe la molécula de agua y el ion hidrógeno, que es ligero, escapa de la atmósfera. Este efecto es lento, pero inexorable. Ésta es una hipótesis que explica por qué Venus no tiene agua.[cita requerida] En la atmósfera de la Tierra, una tenue capa de ozono en la estratosfera absorbe la mayoría de esta radiación ultravioleta, reduciendo el efecto. El ozono protege a la biosfera del pernicioso efecto de la radiación ultravioleta. La magnetosfera también actúa como un escudo que protege al planeta del viento solar, La masa total de la hidrosfera es aproximadamente 1,4 × 10.21 kg.
La atmósfera
La Tierra tiene una espesa atmósfera compuesta en un 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno molecular y 1% de argón, más trazas de otros gases como anhídrido carbónico y vapor de agua. La atmósfera actúa como una manta que deja entrar la radiación solar pero atrapa parte de la radiación terrestre (efecto invernadero). Gracias a ella la temperatura media de La Tierra es de unos 17 °C. La composición atmosférica de la Tierra es inestable y se mantiene por la biosfera. Así, la gran cantidad de oxígeno libre se obtiene por la fotosíntesis de las plantas, que por la acción de la energía solar transforma CO2 en O2. El oxígeno libre en la atmósfera es una consecuencia de la presencia de vida (de vegetación) y no al revés.
Las capas de la atmósfera son: la troposfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera, y la exosfera. Sus alturas varían con los cambios estacionales.
La masa total de la atmósfera es aproximadamente 5,1 × 1018 kg.[6
Historia de la Tierra
La historia de la Tierra abarca aproximadamente 4.600 millones de años (Ma),[7] desde su formación a partir de la nebulosa protosolar. Ese tiempo es aproximadamente un tercio del total transcurrido desde el Big Bang, el cual se estima tuvo lugar hace 13.700 Ma.[8] En todo este período se ha producido la formación de las distintas capas que la forman, también ha aparecido la vida y se ha diversificado, han habido grandes extinciones y también grandes eclosiones de nueva vida. Mucho aún queda por descubrir y más nunca se podrá saber.
El Futuro De La Tierra
El futuro del planeta está estrechamente ligado al del Sol. Como resultado de la acumulación constante de helio en el núcleo del Sol, la Estrellas de la luminosidad total poco a poco irá en aumento. La luminosidad del Sol crecerá en un 10% en los próximos 1,1 millones de años, y en un 40% en los próximos 3,5 millones de años.
La biosfera
Hasta el 2010, la Tierra es el único lugar del universo que se conoce con vida. Las formas de vida del planeta Tierra forman la biosfera. La biosfera comenzó a evolucionar hace aproximadamente 3500 millones de años (3,5 × 109). La hipótesis Gaia es un modelo científico de la biosfera terrestre formulado por el biólogo James Lovelock que sugiere que la vida sobre la Tierra organiza las condiciones climáticas para favorecer su propio desarrollo.
Geografía
* El área total de la Tierra es de aproximadamente 510 millones de km², de los cuales 149 millones son de tierra firme y 361 millones de agua.
* Las líneas costeras (litorales) de la Tierra suman cerca de 356 millones de km.
El mundo poblado por los humanos se divide en 5 continentes, que a su vez se distribuyen políticamente en 197 países. El continente con mayor número de países es África con 54, seguido de Asia con 47, Europa con 43, América con 35 y Oceanía con 15.
Mapas espaciales de la Tierra
El satélite ambiental Envisat de la ESA desarrolló un retrato detallado de la superficie de la Tierra. A través del proyecto GLOBCOVER se desarrolló la creación de un mapa global de la cobertura terrestre con una resolución tres veces superior a la de cualquier otro mapa por satélite hasta aquel momento. Utilizó reflectores radar con antenas de ancho sintéticas, capturando con sus sensores la radiación reflejada.[10]
La NASA completó un nuevo mapa tridimensional, que es la topografía más precisa del planeta, elaborada durante cuatro años con los datos transmitidos por el transbordador espacial Endeavour. Los datos analizados corresponden al 80% de la masa terrestre. Cubre los territorios de Australia y Nueva Zelanda con detalles sin precedentes. También incluye más de mil islas de la Polinesia y la Melanesia en el Pacífico sur, así como islas del Índico y el Atlántico. Muchas de esas islas apenas se levantan unos metros sobre el nivel del mar y son muy vulnerables a los efectos de las marejadas y tormentas, por lo que su conocimiento ayudará a evitar catástrofes; los datos proporcionados por la misión del Endeavour tendrán una amplia variedad de usos, como la exploración virtual del planeta.
Día Internacional de la Madre Tierra Celebrado desde el 22 de abril de 1970
El Día de la Tierra es un día festivo celebrado en muchos países el 22 de abril. Su promotor, el senador estadounidense Gaylord Nelson, instauró este día para crear una conciencia común a los problemas de la contaminación, la conservación de la biodiversidad y otras preocupaciones ambientales para proteger la Tierra.
Historia
La primera manifestación tuvo lugar el 22 de abril de 1970, promovida por el senador y activista ambiental Gaylord Nelson, para la creación de una agencia ambiental. En esta convocatoria participaron dos mil universidades, diez mil escuelas primarias y secundarias y centenares de comunidades. La presión social tuvo sus logros y el gobierno de los Estados Unidos creó la Environmental Protection Agency (Agencia de Protección Ambiental) y una serie de leyes destinada a la protección del medio ambiente.
En 1972 se celebró la primera conferencia internacional sobre el medio ambiente: la Conferencia de Estocolmo, cuyo objetivo fue sensibilizar a los líderes mundiales sobre la magnitud de los problemas ambientales y que se instituyeran las políticas necesarias para erradicarlos. Las Naciones Unidas celebran el día de la Tierra cada año en el equinoccio vernal (alrededor del 21 de marzo). El 26 de febrero de 1971, el secretario general U Thant firmó una proclamación a ese efecto. Al momento del equinoccio suena la Campana de la Paz en la sede central de la ONU en Nueva York El Día de la Tierra es una fiesta que pertenece a la gente y no está regulada por una sola entidad u organismo; tampoco está relacionado con reivindicaciones políticas, nacionales, religiosas, ideológicas ni raciales. En el Día de la Tierra se reflexiona sobre la importancia del vital líquido que es indispensable para la vida del ser humano como lo que es el agua ya que de toda el agua que existe en el planeta tan solo en 2% es bebible.=) El Día de la Tierra apunta a la toma de conciencia de los recursos naturales de la Tierra y su manejo, a la educación ambiental, y a la participación como ciudadanos ambientalmente conscientes y responsables. En el Día de la Tierra todos estamos invitados a participar en actividades que promuevan la salud de nuestro planeta, tanto a nivel global como regional y local. "La Tierra es nuestro hogar y el hogar de todos los seres vivos. La Tierra misma está viva. Somos partes de un universo en evolución. Somos miembros de una comunidad de vida interdependiente con una magnificente diversidad de formas de vida y culturas. Nos sentimos humildes ante la belleza de la Tierra y compartimos una reverencia por la vida y las fuentes de nuestro ser..." Día de la Tierra tación tuvo lugar el 22 de abril de 1970, promovida por el senador y activista ambiental Gaylord Nelson, para la creación de una agencia ambiental. En esta convocatoria participaron dos mil universidades, diez mil escuelas primarias y secundarias y centenares de comunidades. La presión social tuvo sus logros y el gobierno de los Estados Unidos creó la Environmental Protection Agency (Agencia de Protección Ambiental) y una serie de leyes destinada a la protección del medio ambiente.
* En 1972 se celebró la primera conferencia internacional sobre el medio ambiente: la Conferencia de Estocolmo, cuyo objetivo fue sensibilizar a los líderes mundiales sobre la magnitud de los problemas ambientales y que se instituyeran las políticas necesarias para erradicarlos.
* Las Naciones Unidas celebran el día de la Tierra cada año en el equinoccio vernal (alrededor del 21 de marzo). El 26 de febrero de 1971, el secretario general U Thant firmó una proclamación a ese efecto. Al momento del equinoccio suena la Campana de la Paz en la sede central de la ONU en Nueva York
* El Día de la Tierra es una fiesta que pertenece a la gente y no está regulada por una sola entidad u organismo; tampoco está relacionado con reivindicaciones políticas, nacionales, religiosas, ideológicas ni raciales.
* En el Día de la Tierra se reflexiona sobre la importancia del vital líquido que es indispensable para la vida del ser humano como lo que es el agua ya que de toda el agua que existe en el planeta tan solo en 2% es bebible.
* El Día de la Tierra apunta a la toma de conciencia de los recursos naturales de la Tierra y su manejo, a la educación ambiental, y a la participación como ciudadanos ambientalmente conscientes y responsables.
* En el Día de la Tierra todos estamos invitados a participar en actividades que promuevan la salud de nuestro planeta, tanto a nivel global como regional y local.
* "La Tierra es nuestro hogar y el hogar de todos los seres vivos. La Tierra misma está viva. Somos partes de un universo en evolución. Somos miembros de una comunidad de vida interdependiente con una magnificente diversidad de formas de vida y culturas. Nos sentimos humildes ante la belleza de la Tierra y compartimos una reverencia por la vida y las fuentes de nuestro ser..."
Elementos orbitales
Inclinación 1,57869°[1]
respecto al plano invariable
Semieje mayor 149.597.887,5 km
Menor: 149.576.999,826 km
Excentricidad 0,01671
Periastro o 147,098,290 km
Perihelio o .98329134 ua
Apoastro o 152,098,232 km
Afelio 1.01671388 ua
Período orbital 365,2564 días
sideral
Velocidad 29,78 km/s
orbital media
Radio orbital 0,999855 ua
medio 149.597.870,691 km
Satélites 1
Características físicas
Masa 5,9736 × 10.24 kg,
aprox. 6.000 Yg (Yottagramos)
Volumen 1,083 321 × 10.12 km3
Densidad 5,5153 g/cm³
Área de superficie 510.065.284,702 km2
Diámetro
Ecuatorial 12.756,8 km
Polar 12.713,5 km
Medio 12.742,00 km
Gravedad 9,780327 m/s²
Velocidad de escape 11,186 km/s
Periodo de rotación 23,9345 h
Inclinación axial 23,45°
Albedo 31-32%
Características atmosféricas
Presión 101.325 Pa
Temperatura
Mínima* 182 K, -83 °c
Media 282 K, 9 °C
Máxima 333 K, 60 °C
(*temp. mín. referente a la
temperatura sobre nubes)
Composición
Nitrógeno 78,08% v/v
Oxígeno 20,95% v/v
Argón 0,93%
CO2 335 ppmv
Neón 18,2 ppmv
Hidrógeno 5 ppmv
Helio 5,24 ppmv
Metano 1,72 ppmv
Kriptón 1 ppmv
Óxido nitroso 0,31 ppmv
Xenón 0,08 ppmv
CO 0,05 ppmv
Ozono 0,03 – 0,02 ppmv
(variable)
CFCs 0,3 – 0,2 ppbv
(variable)
Vapor de Agua <4% (variable)
No computable para el aire seco.
La Luna
la tierra primitiva
la Tierra. Hace cuatro mil quinientos millones de años la Tierra era una bola incandescente de rocas fundidas permanentemente bombardeada por meteoritos. Durante dos o tres mil millones de años en la superficie de la Tierra se produjeron continuas reacciones químicas dando lugar a moléculas cada vez más complejas. Y hace unos dos mil millones de años se formaron, merced a las leyes de la química, de la física y del azar, unas moléculas capaces de auto replicarse, dando así nacimiento a los primeros virus. Durante mil millones de años aquellos primeros virus se extendieron por todos los rincones del planeta donde pudieran sobrevivir intentando nuevas combinaciones químicas y moleculares hasta que después de millones, billones, trillones de experimentos, se creó la primera célula viva. La vida evolucionó con rapidez para dar lugar, hace tan solo ochocientos millones de años a los primeros organismos pluricelulares, apenas doscientos millones de años más tarde existían miles de especies diferentes poblando la profundidad de los mares e iniciando la conquista de la superficie terrestre. Millones de especies vegetales y animales han surgido, han conquistado una parcela del planeta, han luchado por la supervivencia durante miles o millones de años y luego se han extinguido dejando el sitio para que surjan nuevas especies, nuevos experimentos de la naturaleza.
Hace menos de cien mil años una especie de simios aprendió a sobrevivir fabricando herramientas que sustituyesen a las garras y los músculos de los que carecían, esta especie desarrolló un lenguaje que le permitió comunicarse con sus semejantes para mejorar sus condiciones de vida y para transmitir sus conocimientos a las siguientes generaciones. El lenguaje le dio al hombre mucho más que un medio de comunicación, también le dio un medio para describir el mundo que le rodeaba.
impacto de theia contra la tierra
La hipótesis del impacto parece la preferida en la actualidad. Supone que nuestro satélite se formó tras la colisión contra la Tierra de un cuerpo de aproximadamente un séptimo del tamaño de nuestro planeta. El impacto hizo que bloques gigantescos de materia saltaran al espacio para posteriormente y, mediante un proceso de acreción similar al que formó los planetas rocosos próximos al Sol, generar la Luna.
Lo más dudoso de esta teoría es que tendrían que haberse dado demasiadas coincidencias juntas. L probabilidad de impactar con un astro errante era muy alta al inicio del Sistema Solar. Más dificil es que la colisión no desintegrase totalmente el planeta y que los fragmentos fuesen lo suficientemente grandes como para poder generar un satélite.
La teoría del impacto ha sido reproducida con ayuda de ordenadores, simulando un choque con un objeto cuyo tamaño sería equivalente al de Marte, y que, con una velocidad inferior a los 50.000 km/h, posibilitaría la formación de un satélite.
Modelo geostático de la tierra
Según este modelo la Tierra está subdividida en las siguientes capas:
* Corteza.
Es la capa más superficial y tiene un espesor que varía entre los 12 km, en los océanos, hasta los 80 km en cratones (porciones más antiguas de los núcleos continentales). La corteza está compuesta por basalto en las cuencas oceánicas y por granito en los continentes.
* Manto.
Es una capa intermedia entre la corteza y el núcleo que llega hasta una profundidad de 2.900 km. El manto está compuesto por peridotita. El cambio de la corteza al manto está determinado por la discontinuidad de Mohorovicic. El manto se divide a su vez en manto superior y manto inferior. Entre ellos existe una separación determinada por las ondas sísmicas, llamada discontinuidad de Repetti (700 km).
* Núcleo.
Es la capa más profunda del planeta; tiene un espesor de 3.475 km y alcanza temperaturas de hasta 6.700 °C.[5] El cambio del manto al núcleo está determinado por la discontinuidad de Gutenberg (2.900 km). El núcleo está compuesto de una aleación de hierro y níquel. A su vez está subdivido en el núcleo interno, sólido, y el núcleo externo, es líquido, donde se genera el campo magnético terrestre. Esta división se produce en la discontinuidad de Wiechert-Lehmann-Jeffreys (5.150 km).
Movimientos de la Tierra
La Tierra interactúa con otros objetos en el espacio exterior, incluidos el sol y la Luna.
La Tierra realiza dos movimientos principales en el espacio, denominados, traslación y rotación; y dos movimientos secundarios, denominados precesión y nutación. Debido al movimiento de traslación y a la oblicuidad de la eclíptica, se suceden las cuatro estaciones anuales. Dichas estaciones están delimitadas por los instantes en que la Tierra pasa por los equinoccios de otoño y primavera y por los solsticios de verano e invierno.
Actualmente la Tierra completa una órbita alrededor del Sol cada vez que realiza 365,26 giros sobre su eje. Este lapso de tiempo se denomina un año sideral, el cual es igual a 365,26 días solares.[nota 2] El eje de rotación de la Tierra se encuentra inclinado 23,4° con respecto a la perpendicular a su plano orbital,[9] lo que produce las variaciones estacionales en la superficie del planeta con un período de un año tropical (365,24 días solares).
Placas tectónicas De La Tierra
Una placa tectónica o placa litosférica es un fragmento de litosfera que se mueve como un bloque rígido sin presentar deformación interna sobre la astenósfera de la Tierra.
La tectónica de placas es la teoría que explica la estructura y dinámica de la superficie de la Tierra. Establece que la litosfera (la porción superior más fría y rígida de la Tierra) está fragmentada en una serie de placas que se desplazan sobre el manto terrestre. Esta teoría también describe el movimiento de las placas, sus direcciones e interacciones. La litosfera terrestre está dividida en placas grandes y en placas menores o microplacas. En los bordes de las placas se concentra actividad sísmica, volcánica y tectónica. Esto da lugar a la formación de grandes cadenas y cuencas.
La Tierra es el único planeta del Sistema Solar con placas tectónicas activas, aunque hay evidencias de que Marte, Venus y alguno de los satélites galileanos, como Europa, fueron tectónicamente activos en tiempos remotos.
Descubrimiento
Aunque la teoría de la tectónica de placas fue formalmente establecida en los años 1960 y en los 1970, en realidad esta es producto de más de dos siglos de observaciones geológicas y geofísicas. Por ejemplo, en el siglo XIX se observó que existieron numerosas cuencas sedimentarias en el pasado de la Tierra, con espesores estratigráficos de hasta diez veces los observados en el interior de los continentes, y que estas fueron deformadas posteriormente por procesos desconocidos originando cordilleras montañosas. A estas cuencas se les denominó geosinclinales y al proceso de deformación orogénesis. Otro descubrimiento del siglo XIX fue la documentación de una cadena montañosa o "dorsal" en medio del Océano Atlántico que observaciones posteriores mostraron que se extendía formando una red continua por todos los océanos.
Un avance significativo en el problema de la formación de los geosinclinales y sus orogénias ocurrió entre 1908 y 1912 cuando Alfred Wegener propuso que las masas continentales estaban en movimiento y que estas se habían fragmentado de un supercontinente que denominó Pangea. El movimiento de las masas continentales deformarían los sedimentos geosinclinales acumulados en sus bordes levantando nuevas cadenas montañosas. Wegener creía que los continentes se deslizaban sobre la superficie de la corteza bajo los océanos como un bloque de madera sobre una mesa y que esto se debía a fuerzas de marea producto de deriva de los polos. Sin embargo, pronto fue demostrado que estas fuerzas son del orden de una diez millonésima a una centésima de millonésima de la fuerza de gravedad, lo que hacia imposible que estas pudieran plegar y levantar las masas de las cordilleras montañosas.
La teoría de la tectónica de placas explicó finalmente que todos estos fenómenos (deriva continental, formación de cordilleras continentales y submarinas) son manifestaciones de procesos de liberación del calor del interior de la Tierra. Hay cuatro procesos a los que debemos dicho calor: 1) El más importante es la desintegración de los elementos radiactivos que hay en el manto terrestre y que son fundamentalmente: potasio-40, uranio-238, uranio-235 y torio-40. 2) Los residuos del calor original que la Tierra adquirido durante su formación. 3) Calor debido al rozamiento por la gravedad que hace que los elementos pesados se desplacen hacia el centro y los ligeros hacía arriba, al hacerlo, rozan y la fricción produce calor. 4) Al enfriarse el núcleo aumenta de tamaño, algo similar a lo que ocurre con el agua al enfriarse, y al hacerlo desprende calor.1
Tipos de placas
Las placas litosféricas son esencialmente de dos tipos, en función de la clase de corteza que forma su superficie. Hay dos clases de corteza. la oceánica y la continental.
Placas oceánicas. Son placas cubiertas íntegramente por corteza oceánica, delgada y de composición básica. Aparecerán sumergidas en toda su extensión, salvo por la presencia de edificios volcánicos intraplaca, de los que más altos aparecen emergidos, o por arcos de islas en alguno de sus bordes. Los ejemplos más notables se encuentran en el Pacífico: la placa Pacífica, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la placa Filipina.
Placas mixtas. Son placas cubiertas en parte por corteza continental y en parte por corteza oceánica. La mayoría de las placas tienen este carácter. Para que una placa fuera íntegramente continental tendría que carecer de bordes de tipo divergente (dorsales) en su contorno. En teoría esto es posible en fases de convergencia y colisión de fragmentos continentales, y de hecho pueden interpretarse así algunas subplacas de las que forman los continentes. Valen como ejemplos de placas mixtas la placa Sudamericana o la placa Euroasiática.
Placas tectónicas del mundo
Placas principales :
Placa Sudamericana | Placa Norteamericana | Placa Euroasiática | Placa Indoaustraliana | Placa Africana | Placa Antártica | Placa Pacífica
Placas secundarias:
Placa de Cocos | Placa de Nazca | Placa Filipina | Placa Arábiga | Placa Escocesa | Placa Juan de Fuca | Placa del Caribe
Otras placas:
Placa de Ojotsk | Placa Amuria | Placa del Explorador | Placa de Gorda | Placa Somalí | Placa de la Sonda
Microplacas:
Placa de Birmania | Placa Yangtze | Placa de Timor | Placa Cabeza de Pájaro | Placa de Panamá | Placa de Rivera
Placas antiguas :
Placa de Kula | Placa de Farallón
Límites de placa
Las placas limitan entre sí por tres tipos de situaciones.
Límites divergentes. Corresponden al medio oceánico que se extiende, de manera discontinua, a lo largo del eje de las dorsales. Estas dorsales tienen una longitud de unos 65000 Km. La parte central de la dorsal está constituido por un amplio surco denominado valle de rift, por el que asciende magma desde el manto y provoca una actividad volcánica lenta pero constante.
Límites convergentes. Allí donde dos placas se encuentran. Hay dos casos muy distintos:
Subducción. Una de las placas se dobla, con un ángulo pequeño, hacia el interior de la Tierra, introduciéndose por debajo de la otra. El límite viene marcado por la presencia de una fosa oceánica o fosa abisal, una estrecha zanja cada uno de cuyos flancos pertenece a una placa distinta. Hay dos casos que difieren por la naturaleza de la litosfera en la placa que recibe la subducción: puede ser de tipo continental, como ocurre en la subducción de la placa de Nazca bajo los Andes; o puede ser litosfera oceánica, en cuyo caso se desarrollan allí edificios volcánicos que forman un arco de islas. Las fosas oceánicas, y los límites que marca, tienen una forma curva, con una gran amplitud según corresponde a la sección de un plano inclinado, el plano de subducción, con la superficie.
Colisión. Se originan cuando la convergencia facilitada por la subducción provoca la aproximación de dos masas continentales. Al final las dos masas chocan, levantándose un orógeno de colisión, con los materiales continentales de la placa que subducía tendiendo a ascender sobre la otra placa. Las mayores cordilleras, como el Himalaya o los Alpes se forman así.
Límites de fricción. Es como llamamos a la situación en que dos placas aparecen separadas por un tramo de falla transformante. Las fallas transformantes quiebran transversalmente las dorsales, permitiéndoles desarrollar un trazado sinuoso a pesar de que su estructura interna exige que sean rectas. Topográficamente las fallas transformantes aparecen como estrechos valles rectos asimétricos en el fondo oceánico. Sólo una parte del medio de cada falla es propiamente límite entre placas, proyectándose los dos extremos cada uno dentro de una placa.
Bordes de placa
Las zonas de las placas contiguas a los límites, los bordes de placa, son las regiones de mayor actividad geológica interna del planeta. En ellas se concentran:
El vulcanismo: La mayor parte del vulcanismo activo se produce en el eje de las dorsales, en los límites divergentes, pero al ser submarino y de tipo fluidal, poco violento, pasa muy desapercibido. Detrás vienen las regiones contiguas a las fosas por el lado de la placa que no subduce.
La orogénesis: es decir, el levantamiento de montañas. La orogénesis acompaña a la convergencia de placas, tanto donde hay subducción, donde se levantan arcos volcánicos y cordilleras, como los Andes, ricas en volcanes; como en los límites de colisión, donde el vulcanismo es escaso o ausente, pero la sismicidad es particularmente intensa.
La sismicidad: Existen terremotos intraplaca, originados en fracturas en las regiones centrales y generalmente estables de las placas; pero la inmensa mayoría se producen en bordes de placa. Las circunstancias del clima y de la historia han hecho concentrarse una buena parte de la población mundial en las regiones más sísmicas de los continentes, las que forman los cinturones orogenéticos, junto a límites convergentes. Algunos terremotos importantes, como el terremoto de San Francisco de 1906, se originan en límites de fricción. Los terremotos más importantes de las dorsales son los que se producen en donde las fallas transformantes actúan como límite entre placas.
Los volcanes
Los volcanes son puntos de la superficie terrestre que pueden encontrarse en los continentes o en el fondo de los océanos por donde son expulsados al exterior el magma, los gases y los líquidos del interior de la tierra a elevadas temperaturas. Un volcán constituye el único conducto que pone en comunicación directa la superficie terrestre con los niveles profundos de la corteza terrestre.
En la profundidad del manto terrestre, el magma (mezcla multifase de alta temperatura compuesta por roca fundida y gases) bajo presión asciende, creando cámaras magmáticas dentro o por debajo de la corteza. Las grietas en las rocas de la corteza proporcionan una salida para la intensa presión, y tiene lugar la erupción. Vapor de agua, humo, gases, cenizas, rocas y lava son lanzados a la atmósfera.
Volcanes activos:
Emanaciones de vapor del cráter "Arenas" en el nevado del Ruiz. Septiembre de 1985, dos meses antes de la tragedia.
Los volcanes activos son aquellos que entran en actividad eruptiva. La mayoría de los volcanes ocasionalmente entran en actividad y permanecen en reposo la mayor parte del tiempo. Para bienestar de la humanidad solamente unos pocos están en erupción continua. El período de actividad eruptiva puede durar desde una hora hasta varios años. Este ha sido el caso del volcán de Pacaya. Los intervalos de calma entre erupciones pueden durar meses, décadas y en ocasiones hasta siglos. Sin embargo, no se ha descubierto aún un método seguro para predecir las erupciones.
Volcanes durmientes:
Los volcanes durmientes son aquellos que mantienen ciertos signos de actividad como lo son las aguas termales y han entrado en actividad esporádicamente. Dentro de esta categoría suelen incluirse las fumarolas y los volcanes con largos períodos en inactividad entre erupción. Un volcán se considera activo si su última erupción fue antes de 25.000 años.
Volcanes extintos:
Los volcanes extintos son aquellos que estuvieron en actividad durante períodos muy lejanos y no muestran indicios de que puedan reactivarse en el futuro. Son muy frecuentes, aunque la inactividad que las describe puede reactivarse nuevamente en muy raras ocasiones, estos volcanes generalmente han dejado de mostrar actividad desde hace muchos siglos antes de ser considerados extintos.
La actividad eruptiva es casi siempre intermitente, ya que los períodos de paroxismo alternan con otros de descanso, durante los cuales el volcán parece extinguido (Vesubio, Teide, Teneguía, Fuji, etc.). Consiste en el desplazamiento de las rocas ígneas o en estado de fusión, desde el interior de la corteza terrestre hacia el exterior. Estos materiales salen a la superficie terrestre como si fueran ríos de rocas fundidas, conformando un volcán activo, al impulso de los gases
Tipos de erupciones volcánicas:
La temperatura, composición, viscosidad y elementos disueltos de los magmas son los factores fundamentales de los cuales depende el tipo de explosividad y la cantidad de productos volátiles que acompañan a la erupción volcánica.
Hawaiano o efusivo
Sus lavas son bastante fluidas, sin que tengan lugar desprendimientos gaseosos explosivos; estas lavas se desbordan cuando rebasan el cráter y se deslizan con facilidad por la ladera del volcán, formando verdaderas corrientes que recorren grandes distancias. Por esta razón, los volcanes de tipo hawaiano son de pendiente suave. Algunas partículas de lava, al ser arrastradas por el viento, forman hilos cristalinos que los nativos llaman cabellos de la diosa Pelé (diosa del fuego). Son bastante comunes en todo el planeta.
Estromboliano o mixto
Erupción del Stromboli (Italia) en 1980.
Artículo principal: Estromboliano
Este tipo de volcán recibe el nombre del Stromboli, volcán de las islas Lípari (mar Tirreno), al Norte de Sicilia. Se originan cuando hay alternancia de los materiales en erupción, formándose un cono estratificado en capas de lavas fluidas y materiales sólidos. La lava es fluida, desprendiendo gases abundantes y violentos, con proyecciones de escorias, bombas y lapilli. Debido a que los gases pueden desprenderse con facilidad, no se producen pulverizaciones o cenizas. Cuando la lava rebosa por los bordes del cráter, desciende por sus laderas y barrancos, pero no alcanza tanta extensión como en las erupciones de tipo hawaiano.
Vulcaniano
Del nombre del volcán Vulcano en las islas Lípari. Se desprenden grandes cantidades de gases de un magma poco fluido, que se consolida con rapidez; por ello las explosiones son muy fuertes y pulverizan la lava, produciendo mucha ceniza, lanzada al aire acompañadas de otros materiales fragmentarios. Cuando la lava sale al exterior se solidifica rápidamente, pero los gases que se desprenden rompen y resquebrajan su superficie, que por ello resulta áspera y muy irregular, formándose lavas de tipo Aa. Los conos de estos volcanes son de pendiente muy inclinada.
Pliniano o vesubiano
Nombrado así en honor a Plinio el Joven, difiere del vulcaniano en que la presión de los gases es muy fuerte y produce explosiones muy violentas. Forma nubes ardientes que, al enfriarse, producen precipitaciones de cenizas, que pueden llegar a sepultar ciudades, como ocurrió con Pompeya y Herculano y el volcán Vesubio.
Se caracteriza por alternar erupciones de piroclastos con erupciones de coladas lávicas, dando lugar a una superposición en estratos que hace que este tipo de volcanes alcance grandes dimensiones. Otros volcanes de tipo pliniano son el Teide, el Popocatépetl y el Fujiyama.
Freato-magmático o surtseyano
Los volcanes de tipo freato-magmático se encuentran en aguas someras, o presentan un lago en el interior del cráter, o en ocasiones forman atolones. Sus explosiones son extraordinariamente violentas ya que a la energía propia del volcán se le suma la expansión del vapor de agua súbitamente calentado. Normalmente no presentan emisiones lávicas ni extrusiones de rocas. Algunas de las mayores explosiones freáticas son las del Krakatoa, el Kilauea y la Isla de Surtsey.
Peleano
De los volcanes de las Antillas es célebre la Montaña Pelada, ubicada en la isla Martinica, por su erupción de 1902, que destruyó su capital, Saint-Pierre.
La lava es extremadamente viscosa y se consolida con gran rapidez, llegando a tapar por completo el cráter formando un pitón o aguja; la enorme presión de los gases, sin salida, provoca una enorme explosión que levanta el pitón, o bien destroza la parte superior de la ladera. Así ocurrió el 8 de mayo de 1902, cuando las paredes del volcán cedieron a tan enorme empuje, abriéndose un conducto por el que salieron con extraordinaria fuerza los gases acumulados a elevada temperatura y que, mezclados con cenizas, formaron la nube ardiente que ocasionó 28.000 víctimas.
Erupciones submarinas
En el fondo oceánico se producen erupciones volcánicas cuyas lavas, si llegan a la superficie, pueden formar islas volcánicas.Las erupciones suelen ser de corta duración en la mayoría de los casos, debido al equilibrio isostático de las lavas al enfriarse, entrando en contacto con el agua, y por la erosión marina. Algunas islas actuales como las Cícladas (Grecia), tienen este origen.
Erupciones fisurales
Se originan en una larga dislocación de la corteza terrestre, que puede ser desde apenas unos metros hasta varios km. La lava que fluye a lo largo de la rotura es fluida y recorre grandes extensiones formando amplias mesetas, con 1 ó más km de espesor y miles de km². Un ejemplo de vulcanismo fisural es la meseta del Decán (India).
partes de un volcan
-CRÁTER: Es la puerta de salida de los materiales del volcán.
-CHIMENEA: Es en conducto por donde sale el magma
-CONO VOLCÁNICO: Parte del volcán formada por los materiales que expulsados.
-CÁMARA MAGMÁTICA: Es el lugar donde se acumula el magma antes de salir
-FUMAROLAS: Son emisiones de gases de las lavas en los cráteres.
-SOLFATARAS: Son emisiones de vapor de agua y ácido sulfhídrico.
-
MOFETAS: Son fumarolas frías que desprenden dióxido de carbono
-GÉISERES: Son pequeños volcanes de vapor de agua hirviendo
Formación De Las Montañas
Montaña es una eminencia superior a 700 metros respecto a su base, es decir, una elevación natural del terreno. Las montañas se agrupan, a excepción de los volcanes, en cordilleras o sierras.
Las montañas cubren 53% de Asia, 58% de América, 25% de Europa, 17% de Australia y 3% de África. En total, un 24% de la litosfera constituye masa montañosa. Un 10% de la población mundial habita en regiones montañosas. Todos los ríos mayores del mundo nacen en áreas montañosas y más de la mitad de la humanidad depende del agua de las montañas.
En este punto se comenzaron a formar Las montañas que se forman a través de un proceso general llamado "deformación" de la corteza de la Tierra. La palabra deformación es una palabra que también significa "doblar". Un ejemplo de este tipo de doblez proviene del proceso que describiremos a continuación.
Cuando dos secciones de la litósfera chocan, que no están bajo subducción, hace que las lajas de la litósfera sean forzadas hacia abajo, hacia regiones más profundas de la Tierra; las lajas de apilan unas contras otras, causando que una o ambas lajas se doblen como un acordión. Este proceso hace que la corteza se eleve, doble y deforme grandemente y de origen a las cordilleras de montañas. Generalmente, la formación de las montañas y el manto de subducción van juntas.
Clasificación de las montañas
Hay montañas de estilos tectónicos, de plegamientos y fallas mixtas germánicas, jurásicas y alpinas.
Fruto de las distintas orogénesis podemos encontrar montañas plegadas o producto de una falla o fractura; e incluso plegado-fracturadas. También la hay de origen volcánico, como sucede con el Teide, en Tenerife.
Según su altura las montañas se pueden dividir en colinas, montañas medias, y montañas altas. Por la forma en que se agrupan podemos encontrar cordilleras, unidas en sentido longitudinal, y macizos, agrupadas en forma más circular o compacta.
Montañas escarpadas o alpes
El significado etimológico de “alpes” es valle, lo que pone en relieve que cuando se nombró a los Alpes no interesaban tanto las cimas, sino los valles altos. Los pueblos Celtas, uno de los más primitivos de Europa, llamaron “alpe” en general a toda montaña escarpada. En esta sección se toma “alpe” como sinónimo de montaña escarpada.
La cordillera alpina más larga es la Cordillera de los Andes, que recorre toda la longitud occidental de América del Sur. En Europa es donde más cordilleras alpinas hay, contando entre ellas 18 cordilleras, entre las cuales se pueden citar a los Alpes, los Pirineos, los Cárpatos, etc. Las cordilleras las encontramos también en Japón, Nueva Zelanda, Groenlandia, Transilvania, y hasta en la Luna.
El mayor sistema de montañas volcánicas en el mundo es el Cinturón de Fuego del Pacífico, con 48 000 km; el segundo es el llamado Alpino-Himalayo.
Según la Geología hay montañas de forma alpina. Desde el momento que nace una montaña, la erosión empieza a desgastarla. Cuanto más antigua es una montaña, tanto más baja y redonda será su silueta.
Vegetación y clima
Otras características fundamentales para considerar un terreno montañoso son el clima y la vegetación. El clima de montaña es más frío y húmedo que el del llano, puesto que la temperatura desciende a un ritmo aproximado de 5 ºC cada 1 km de altitud y las lluvias van aumentado con la altura, debido al llamado "efecto pantalla", si bien es frecuente encontrar en las zonas montañosas vertientes más húmedas (expuestas a vientos húmedos), frente a las más secas, en las que esos mismos vientos han perdido la humedad por elevación y tienden a absorber la existente en el suelo, fenómeno conocido como "efecto Föehn"; tal es el fenómeno que se produce en los Pirineos, donde su vertiente norte es más húmeda que la española o sur.
La vegetación en montaña se encuentra escalonada o en pisos. En los pisos inferiores podemos encontrar vegetación similar a la del llano circundante pero a medida que se asciende van apareciendo especies más higrófilas y más resistentes al frío; tras las últimas especies arbóreas aparece la pradera alpina seguida del roquedo e incluso la nieve perpetua. Las especies presentes en cada uno de estos pisos y la altitud a la que podemos encontrarlas varían según los continentes y también con la latitud, pues no es lo mismo una zona montañosa en zonas subpolares que en zonas tropicales.
Las montañas Rocosas reciben una cantidad moderada de precipitaciones en forma de lluvia, sobre todo durante los meses de invierno. Las praderas cubren los niveles inferiores y dan paso a grandes bosques de coníferas. Por encima de la zona arbolada se extienden pastizales y arbustos aislados. Las cimas de los picos tienen escasa vegetación y algunos están cubiertos de nieve y hielo durante todo el año.
Las montañas más altas por continentes son:
Asia
Everest 8.848 m Bandera de la República Popular China China
Bandera de Nepal Nepal Montaña más alta con respecto al nivel del mar en Asia y el mundo.
K2 8.611 m Bandera de la República Popular China China
Bandera de Pakistán Pakistán Considerada la más difícil de escalar.
Kanchenjunga 8.598 m Bandera de India India
Bandera de Nepal Nepal
América
Aconcagua 6.959 m Bandera de Argentina Argentina
Nevado Ojos del Salado 6.891 m Bandera de Argentina Argentina
Bandera de Chile Chile
Monte Pissis 6.792 m Bandera de Argentina Argentina
África
Kilimanjaro 5.895 m Flag of Tanzania.svg Tanzania
Monte Kenia 5.199 m Flag of Kenya.svg Kenia
Europa
Monte Elbrus 5.652 m Bandera de Rusia Rusia
Monte Dij-Tau 5.205 m Bandera de Rusia Rusia
Shjara 5.200 m Bandera de Georgia Georgia
Bandera de Rusia Rusia
Antártida
Macizo Vinson 4.895 m Bandera de Antártida Antártida (Zona internacional)
Monte Tyree 4.852 m Bandera de Antártida Antártida (Zona internacional)
Monte shinn 4.661 m Bandera de Antártida Antártida (Zona internacional)
Oceanía
Puncak Jaya 4.884 m Bandera de Indonesia Indonesia
Puncak Trikora 4.730 m Bandera de Indonesia Indonesia
Mauna Kea 4.205 m Bandera de Hawái Hawái, Bandera de los Estados Unidos Estados Unidos Montaña más alta desde su base, con más de 6.000 m bajo el mar.
La Tabla periódica de los elementos
La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características.
Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. La forma actual es una versión modificada de la de Mendeléyev, fue diseñada por Alfred Werner.
Historia
La historia de la tabla periódica está íntimamente relacionada con varios aspectos del desarrollo de la química y la física:
El descubrimiento de los elementos de la tabla periódica
El estudio de las propiedades comunes y la clasificación de los elementos
La noción de masa atómica (inicialmente denominada "peso atómico") y, posteriormente, ya en el siglo XX, de número atómico y
Las relaciones entre la masa atómica (y, más adelante, el número atómico) y las propiedades periódicas de los elementos.
El descubrimiento de los elementos
Aunque algunos elementos como el oro (Au), plata (Ag), cobre (Cu), plomo (Pb) y el mercurio (Hg) ya eran conocidos desde la antigüedad, el primer descubrimiento científico de un elemento ocurrió en el siglo XVII cuando el alquimista Henning Brand descubrió el fósforo (P). En el siglo XVIII se conocieron numerosos nuevos elementos, los más importantes de los cuales fueron los gases, con el desarrollo de la química neumática: oxígeno (O), hidrógeno (H) y nitrógeno (N). También se consolidó en esos años la nueva concepción de elemento, que condujo a Antoine Lavoisier a escribir su famosa lista de sustancias simples, donde aparecían 33 elementos. A principios del siglo XIX, la aplicación de la pila eléctrica al estudio de fenómenos químicos condujo al descubrimiento de nuevos elementos, como los metales alcalinos y alcalino–térreos, sobre todo gracias a los trabajos de Humphry Davy. En 1830 ya se conocían 55 elementos. Posteriormente, a mediados del siglo XIX, con la invención del espectroscopio, se descubrieron nuevos elementos, muchos de ellos nombrados por el color de sus líneas espectrales características: cesio (Cs, del latín caesĭus, azul), talio (Tl, de tallo, por su color verde), rubidio (Rb, rojo), etc.
La noción de elemento y las propiedades periódicas
Lógicamente, un requisito previo necesario a la construcción de la tabla periódica era el descubrimiento de un número suficiente de elementos individuales, que hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento químico y sus propiedades. Durante los siguientes 2 siglos, se fue adquiriendo un gran conocimiento sobre estas propiedades, así como descubriendo muchos nuevos elementos.
La palabra "elemento" procede de la ciencia griega pero su noción moderna apareció a lo largo del siglo XVII, aunque no existe un consenso claro respecto al proceso que condujo a su consolidación y uso generalizado. Algunos autores citan como precedente la frase de Robert Boyle en su famosa obra "The Sceptical Chymist", donde denomina elementos "ciertos cuerpos primitivos y simples que no están formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos los cuerpos perfectamente mixtos". En realidad, esa frase aparece en el contexto de la crítica de Robert Boyle a los cuatro elementos aristotélicos.
A lo largo del siglo XVIII, las tablas de afinidad recogieron un nuevo modo de entender la composición química, que aparece claramente expuesto por Lavoisier en su obra "Tratado elemental de Química". Todo ello condujo a diferenciar en primer lugar qué sustancias de las conocidas hasta ese momento eran elementos químicos, cuáles eran sus propiedades y cómo aislarlos.
El descubrimiento de un gran número de nuevos elementos, así como el estudio de sus propiedades, pusieron de manifiesto algunas semejanzas entre ellos, lo que aumentó el interés de los químicos por buscar algún tipo de clasificación.
Los pesos atómicos
A principios del siglo XIX, John Dalton (1766–1844) desarrolló una nueva concepción del atomismo, al que llegó gracias a sus estudios meteorológicos y de los gases de la atmósfera. Su principal aportación consistió en la formulación de un "atomismo químico" que permitía integrar la nueva definición de elemento realizada por Antoine Lavoisier (1743–1794) y las leyes ponderales de la química (proporciones definidas, proporciones múltiples, proporciones recíprocas).
Dalton empleó los conocimientos sobre proporciones en las que reaccionaban las sustancias de su época y realizó algunas suposiciones sobre el modo cómo se combinaban los átomos de las mismas. Estableció como unidad de referencia la masa de un átomo de hidrógeno (aunque se sugirieron otros en esos años) y refirió el resto de los valores a esta unidad, por lo que pudo construir un sistema de masas atómicas relativas. Por ejemplo, en el caso del oxígeno, Dalton partió de la suposición de que el agua era un compuesto binario, formado por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno. No tenía ningún modo de comprobar este punto, por lo que tuvo que aceptar esta posibilidad como una hipótesis a priori.
Dalton conocía que 1 parte de hidrógeno se combinaba con 7 partes (8 afirmaríamos en la actualidad) de oxígeno para producir agua. Por lo tanto, si la combinación se producía átomo a átomo, es decir, un átomo de hidrógeno se combinaba con un átomo de oxígeno, la relación entre las masas de estos átomos debía ser 1:7 (o 1:8 se calcularía en la actualidad). El resultado fue la primera tabla de masas atómicas relativas (o pesos atómicos como los llamaba Dalton) que fue posteriormente modificada y desarrollada en los años posteriores. Las incertidumbres antes mencionadas dieron lugar a toda una serie de polémicas y disparidades respecto a las fórmulas y los pesos atómicos que sólo comenzarían a superarse, aunque no totalmente, con el congreso de Karlsruhe en 1860.
Metales, no metales, metaloides y metales de transición
La primera clasificación de elementos conocida fue propuesta por Antoine Lavoisier, quien propuso que los elementos se clasificaran en metales, no metales y metaloides o metales de transición. Aunque muy práctico y todavía funcional en la tabla periódica moderna, fue rechazada debido a que había muchas diferencias en las propiedades físicas como químicas.
Tríadas de Döbereiner
Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos de propiedades análogas y relacionarlo con los pesos atómicos se debe al químico alemán Johann Wolfgang Döbereiner (1780–1849) quien en 1817 puso de manifiesto el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación gradual del primero al último. Posteriormente (1827) señaló la existencia de otros grupos de tres elementos en los que se daba la misma relación (cloro, bromo y yodo; azufre, selenio y telurio; litio, sodio y potasio).
A estos grupos de tres elementos se les denominó tríadas y hacia 1850 ya se habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los elementos químicos.
Döbereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos elementos (y de sus compuestos) con los pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos, y una variación gradual del primero al último.
En su clasificación de las tríadas (agrupación de tres elementos) Döbereiner explicaba que el peso atómico promedio de los pesos de los elementos extremos, es parecido al peso atómico del elemento de en medio. Por ejemplo, para la tríada Cloro, Bromo, Yodo los pesos atómicos son respectivamente 36, 80 y 127; si sumamos 36 + 127 y dividimos entre dos, obtenemos 81, que es aproximadamente 80 y si le damos un vistazo a nuestra tabla periódica el elemento con el peso atómico aproximado a 80 es el bromo lo cual hace que concuerde un aparente ordenamiento de tríadas.
Chancourtois
En 1864, Chancourtois construyó una hélice de papel, en la que estaban ordenados por pesos atómicos (masa atómica) los elementos conocidos, arrollada sobre un cilindro vertical. Se encontraba que los puntos correspondientes estaban separados unas 16 unidades. Los elementos similares estaban prácticamente sobre la misma generatriz, lo que indicaba una cierta periodicidad, pero su diagrama pareció muy complicado y recibió poca atención.
Ley de las octavas de Newlands
En 1864, el químico inglés John Alexander Reina Newlands comunicó al Royal College of Chemistry (Real Colegio de Química) su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los llamados gases nobles no habían sido aún descubiertos.
Esta ley mostraba una cierta ordenación de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sí y en Periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.
El nombre de octavas se basa en la intención de Newlands de relacionar estas propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas.
Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenación no fue apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23 años más tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedió a Newlands su más alta condecoración, la medalla Davy.
Tabla periódica de Mendeléyev
Artículo principal: Tabla periódica de Mendeléyev
En 1869, el ruso Dmitri Ivánovich Mendeléyev publicó su primera Tabla Periódica en Alemania. Un año después lo hizo Julius Lothar Meyer, que basó su clasificación periódica en la periodicidad de los volúmenes atómicos en función de la masa atómica de los elementos.
Por ésta fecha ya eran conocidos 63 elementos de los 90 que existen en la naturaleza. La clasificación la llevaron a cabo los dos químicos de acuerdo con los criterios siguientes:
Colocaron los elementos por orden creciente de sus masas atómicas.
Situaron en el mismo grupo elementos que tenían propiedades comunes como la valencia.
La primera clasificación periódica de Mendeléyev no tuvo buena acogida al principio. Después de varias modificaciones publicó en el año 1872 una nueva Tabla Periódica constituida por ocho columnas desdobladas en dos grupos cada una, que al cabo de los años se llamaron familia A y B.
En su nueva tabla consigna las fórmulas generales de los hidruros y óxidos de cada grupo y por tanto, implícitamente, las valencias de esos elementos.
Esta tabla fue completada a finales del siglo XIX con un grupo más, el grupo cero, constituido por los gas noble descubiertos durante esos años en el aire. El químico ruso no aceptó en principio tal descubrimiento, ya que esos elementos no tenían cabida en su tabla. Pero cuando, debido a su inactividad química (valencia cero), se les asignó el grupo cero, la Tabla Periódica quedó más completa.
El gran mérito de Mendeléyev consistió en pronosticar la existencia de elementos. Dejó casillas vacías para situar en ellas los elementos cuyo descubrimiento se realizaría años después. Incluso pronosticó las propiedades de algunos de ellos: el galio (Ga), al que llamó eka–aluminio por estar situado debajo del aluminio; el germanio (Ge), al que llamó eka–sicilio; el escandio (Sc); y el tecnecio (Tc), que, aislado químicamente a partir de restos de un sincrotrón en 1937, se convirtió en el primer elemento producido de forma predominantemente artificial.
La noción de número atómico y la mecánica cuántica
La tabla periódica de Mendeléyev presentaba ciertas irregularidades y problemas. En las décadas posteriores tuvo que integrar los descubrimientos de los gases nobles, las "tierras raras" y los elementos radioactivos. Otro problema adicional eran las irregularidades que existían para compaginar el criterio de ordenación por peso atómico creciente y la agrupación por familias con propiedades químicas comunes. Ejemplos de esta dificultad se encuentran en las parejas telurio–yodo, argón–potasio y cobalto–níquel, en las que se hace necesario alterar el criterio de pesos atómicos crecientes en favor de la agrupación en familias con propiedades químicas semejantes.
Durante algún tiempo, esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que Henry Moseley (1867–1919) realizó un estudio sobre los espectros de rayos X en 1913. Moseley comprobó que al representar la raíz cuadrada de la frecuencia de la radiación en función del número de orden en el sistema periódico se obtenía una recta, lo cual permitía pensar que este orden no era casual sino reflejo de alguna propiedad de la estructura atómica. Hoy sabemos que esa propiedad es el número atómico (Z) o número de cargas positivas del núcleo.
La explicación que aceptamos actualmente de la "ley periódica" descubierta por los químicos de mediados del siglo pasado surgió tras los desarrollos teóricos producidos en el primer tercio del siglo XX. En el primer tercio del siglo XX se construyó la mecánica cuántica. Gracias a estas investigaciones y a los desarrollos posteriores, hoy se acepta que la ordenación de los elementos en el sistema periódico está relacionada con la estructura electrónica de los átomos de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades químicas.
Grupos
A las columnas verticales de la tabla periódica se les conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, y por ello, tienen características o propiedades similares entre sí. Por ejemplo, los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón en su último nivel de energía) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía (regla del octeto) y, por ello, son todos extremadamente no reactivos.
Numerados de izquierda a derecha utilizando números arábigos, según la última recomendación de la IUPAC (según la antigua propuesta de la IUPAC) de 19882 , los grupos de la tabla periódica son:
Grupo 1 (I A): los metales alcalinos
Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos
Grupo 3 (III B): Familia del Escandio
Grupo 4 (IV B): Familia del Titanio
Grupo 5 (V B): Familia del Vanadio
Grupo 6 (VI B): Familia del Cromo
Grupo 7 (VII B): Familia del Manganeso
Grupo 8 (VIII B): Familia del Hierro
Grupo 9 (VIII B): Familia del Cobalto
Grupo 10 (VIII B): Familia del Níquel
Grupo 11 (I B): Familia del Cobre
Grupo 12 (II B): Familia del Zinc
Grupo 13 (III A): los térreos
Grupo 14 (IV A): los carbonoideos
Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos
Grupo 16 (VI A): los calcógenos o anfígenos
Grupo 17 (VII A): los halógenos
Grupo 18 (VIII A): los gases nobles
Períodos
Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un período tienen el mismo número de orbitales. Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica. El primer período solo tiene dos miembros: hidrógeno y helio; ambos tienen sólo el orbital 1s.
La tabla periódica consta de 7 períodos:
Período 1
Período 2
Período 3
Período 4
Período 5
Período 6
Período 7
La tabla también está dividida en cuatro grupos, s, p, d, f, que están ubicados en el orden sdp, de izquierda a derecha, y f lantánidos y actínidos. Esto depende de la letra en terminación de los elementos de este grupo, según el principio de Aufbau.
Bloques o regiones
La tabla periódica se puede también dividir en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos.
Los bloques o regiones se denominan según la letra que hace referencia al orbital más externo: s, p, d y f. Podría haber más elementos que llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa con el orden alfabético para nombrarlos.
Bloque s
Bloque p
Bloque d
Bloque f
Otras formas de representar la tabla periódica
Varias formas (en espiral, en 3D) [1];
1951. Forma en espiral, [2] ;
1960. Forma en espiral, profesor Theodor Benfey[3];
1995. Forma en espiral-fractal, Melinda E Green *[4];
2004, noviembre. Forma en espiral sobre dibujo de galaxia, Philip J. Stewart [5];
A veces se la conoce genéricamente por la especie humana como el Mundo o el Planeta Azul.
Las propiedades físicas de la Tierra, combinadas con su órbita e historia geológica, son las que han permitido que perdure la vida hasta nuestros días. Es el único planeta del universo en el que hasta ahora el ser humano conoce la existencia de vida; millones de especies moran en él. La Tierra se formó al mismo tiempo que el Sol y el resto del Sistema Solar, hace 4.567 millones de años,[2] y la vida hizo su aparición en su superficie luego de unos 1.000 millones de años. Desde entonces, la vida ha alterado de manera significativa al planeta.[3]
Sobre la corteza terrestre existen diversos paisajes naturales y artificiales donde podemos encontrar montañas, valles, ríos, ciudades, etc. Aquí habita diversidad de organismos como son los árboles, el ser humano y muchos otros animales. Una considerable parte de la corteza está compuesta de restos de organismos oceánicos primitivos que constituyen la roca caliza. La temperatura media de la superficie terrestre es de unos 15 °C, aunque ésta -entre otras circunstancias- son distintas en diferentes partes del planeta; pueden cambiar.
La tierra posee grandes océanos que ocupan mucha más superficie que la tierra superficial. En estos inmensos cuerpos de agua habitan considerable cantidad de organismos y es en donde se originó toda la vida; parte de la cual migró a la tierra firme posteriormente. En los océanos se formó parte de la tierra firme y submarina.
La parte menos densa que compone la Tierra es su atmósfera, la cual está compuesta por una solución de gases llamada aire. Hasta cierta altura, es lo suficientemente densa como para permitir que algunos animales vuelen en ella. Esta atmósfera es rica en oxígeno, gracias en gran parte a la vida. La atmósfera, junto al campo magnético, es capaz de resguardar la diversidad de vida superficial de amenazas naturales extra-terrestres, como por ejemplo, de rayos ultravioletas, rayos cósmicos, meteoritos o viento solar.
Posee un único satélite natural llamado Luna, en relación con su planeta, el más grande del sistema solar. Es mucho menos denso que la Tierra, aunque provino de ella a causa de un impacto de asteroide que expulsó al espacio el material liviano que formaría la luna, mientras que el material más denso regresó a la tierra.
Se especula que la Tierra podrá seguir alojando vida durante otros 1.500 millones de años, ya que se prevé que la luminosidad creciente del Sol causará la extinción de la biósfera para esa época.[4
Características geológicas
El 71% de la superficie de la Tierra está cubierta por agua. Es el único planeta del sistema solar donde un líquido (agua) puede permanecer en estado sólido, líquido o gaseoso en la superficie. El agua ha sido esencial para la vida. Es uno de los dos cuerpos rocosos del sistema solar donde hay precipitaciones como lluvia, siendo el otro Titán.
La Tierra es el único de los cuerpos del Sistema Solar que presenta una tectónica de placas activa; Marte y Venus quizás tuvieron una tectónica de placas en otros tiempos pero, en todo caso, se ha detenido.
Esto, unido a la erosión y la actividad biológica que cambia el paisaje, ha hecho que la superficie de la Tierra cambie o se renueve constantemente, eliminando por ejemplo, casi todos los restos de cráteres que podemos encontrar en otros cuerpos rocosos del sistema solar, como en la Luna.
Uno de los aspectos particulares que presenta la Tierra es su capacidad de homeostasis, lo que le permite recuperarse de cataclismos a mediano plazo, incluso también las consecuencias de la actividad humana.
forma de la tierra
Interpretaciones históricas
Históricamente se supusieron múltiples formas. Remontándonos únicamente a la civilización griega, digamos que se imaginaba la Tierra como un disco plano rodeado por el río Océano (Homero). Por otro lado, los Pitagóricos y Platón sostenían que era una esfera perfecta, por razones filosóficas. Es Aristóteles quien aporta evidencias de la forma esférica al observar que en los eclipses de Luna la sombra proyectada por nuestro planeta es circular. A partir de este momento, la cuestión que se plantea es la de su tamaño.
Eratóstenes hace la primera medición conocida de la circunferencia terrestre, muy aproximada a la realidad. Al mediodía del solsticio de verano mide la inclinación de los rayos solares en Alejandría —donde residía como director de su Biblioteca— utilizando un gnomon, determinándola en «una cincuentava parte del círculo», es decir, 7'2 grados. Simultáneamente en Siena (la actual Asuán), al sur de Alejandría, el Sol alcanzaba el cenit, lo que conocía por testimonios directos. Suponiendo que la Tierra era esférica, resultaba evidente que el ángulo de la sombra daba la distancia angular entre las dos ciudades, y conociendo la distancia lineal entre ellas —5.000 estadios— pudo calcular la circunferencia terrestre: unos 46.190 km (en este punto se dan numerosas discusiones, por la incertidumbre en la equivalencia del estadio en metros).
La esfericidad terrestre se cuestiona ocasionalmente en la Edad Media. Mucho después, la Academia de Ciencias de Francia determina que la Tierra es un esferoide: una esfera achatada ligeramente por los polos, dando una diferencia de 43 km entre las circunferencias ecuatorial (mayor) y polar (menor).
Finalmente, a partir del siglo XIX se cuestiona el esferoide terrestre para con Gauss y Helmert establecerse que la Tierra es un geoide, es decir un esferoide algo irregular.
Actualidad
A efectos prácticos, especialmente geodésicos, se considera a la Tierra como un esferoide cuyos parámetros —radio ecuatorial y achatamiento— están recomendados por la Unión Astronómica Internacional (UAI), el Sistema Geodésico de Referencia (GRS), el Sistema Geodésico Mundial (WGS) y el Servicio Internacional de la Rotación Terrestre (IERS), entre otros.
A continuación se dan algunos valores del esferoide de referencia IERS 2000 tomados del Anuario del Observatorio de Madrid (2005):
Circunferencia ecuatorial: 40.075.014 m
Circunferencia polar: 40.007.832 m
Radio de la esfera equivolumen: 6.371.000 m
Por lo que su:
Radio ecuatorial (a): 6.378 km
Radio polar (b): 6.357 km
Diferencia (a–b): 21 km
Excentricidad=(a–b)/a: 0,00329
1 / Excentricidad: 303,71
La Tierra tiene una estructura compuesta por cuatro grandes zonas o capas: la geosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera. Estas capas poseen diferentes composiciones químicas y comportamiento geológico. Su naturaleza puede estudiarse a partir de la propagación de ondas sísmicas en el interior terrestre y a través de las medidas de los diferentes momentos gravitacionales de las distintas capas obtenidas por diferentes satélites orbitales.
Los geólogos han diseñado dos modelos geológicos que establecen una división de la estructura terrestre, el modelo geostático y el modelo geodinámico.
Modelo geodinámico
Según este modelo la Tierra está subdividida en las siguientes capas:
* Litosfera. Es la parte más superficial que se comporta de manera elástica. Tiene un espesor de 250 km y abarca la corteza y la porción superior del manto.
* Astenosfera. Es la porción del manto que se comporta de manera fluida. En esta capa las ondas sísmicas disminuyen su velocidad.
* Mesosfera. También llamada manto inferior. Comienza a los 700 km de profundidad, donde los minerales se vuelven más densos sin cambiar su composición química. Está formada por rocas calientes y sólidas, pero con cierta plasticidad.
* Capa D. Se trata de una zona de transición entre la mesosfera y la endosfera. Aquí las rocas pueden calentarse mucho y subir a la litosfera, pudiendo desembocar en un volcán.
* Endosfera. Corresponde al núcleo del modelo geoestático. Formada por una capa externa muy fundida donde se producen corrientes o flujos y otra interna, sólida y muy densa.
La hidrosfera
La Tierra es el único planeta en nuestro sistema solar que tiene una superficie líquida.[nota 1] El agua cubre un 71% de la superficie de la Tierra (97% de ella es agua de mar y 3% agua dulce), formando cinco océanos y seis continentes.
La Tierra está realmente a la distancia del Sol adecuada para tener agua líquida en su superficie. No obstante, sin el efecto invernadero, el agua en la Tierra se congelaría. Al inicio de la existencia del Sistema Solar el Sol emitía menos radiación que en la actualidad, pero los océanos no se congelaron porque la atmósfera de primera generación de la Tierra poseía mucho más CO2, y por tanto el efecto invernadero era mayor.
En otros planetas, como Venus, el agua desapareció debido a que la radiación solar ultravioleta rompe la molécula de agua y el ion hidrógeno, que es ligero, escapa de la atmósfera. Este efecto es lento, pero inexorable. Ésta es una hipótesis que explica por qué Venus no tiene agua.[cita requerida] En la atmósfera de la Tierra, una tenue capa de ozono en la estratosfera absorbe la mayoría de esta radiación ultravioleta, reduciendo el efecto. El ozono protege a la biosfera del pernicioso efecto de la radiación ultravioleta. La magnetosfera también actúa como un escudo que protege al planeta del viento solar, La masa total de la hidrosfera es aproximadamente 1,4 × 10.21 kg.
La atmósfera
La Tierra tiene una espesa atmósfera compuesta en un 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno molecular y 1% de argón, más trazas de otros gases como anhídrido carbónico y vapor de agua. La atmósfera actúa como una manta que deja entrar la radiación solar pero atrapa parte de la radiación terrestre (efecto invernadero). Gracias a ella la temperatura media de La Tierra es de unos 17 °C. La composición atmosférica de la Tierra es inestable y se mantiene por la biosfera. Así, la gran cantidad de oxígeno libre se obtiene por la fotosíntesis de las plantas, que por la acción de la energía solar transforma CO2 en O2. El oxígeno libre en la atmósfera es una consecuencia de la presencia de vida (de vegetación) y no al revés.
Las capas de la atmósfera son: la troposfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera, y la exosfera. Sus alturas varían con los cambios estacionales.
La masa total de la atmósfera es aproximadamente 5,1 × 1018 kg.[6
Historia de la Tierra
La historia de la Tierra abarca aproximadamente 4.600 millones de años (Ma),[7] desde su formación a partir de la nebulosa protosolar. Ese tiempo es aproximadamente un tercio del total transcurrido desde el Big Bang, el cual se estima tuvo lugar hace 13.700 Ma.[8] En todo este período se ha producido la formación de las distintas capas que la forman, también ha aparecido la vida y se ha diversificado, han habido grandes extinciones y también grandes eclosiones de nueva vida. Mucho aún queda por descubrir y más nunca se podrá saber.
El Futuro De La Tierra
El futuro del planeta está estrechamente ligado al del Sol. Como resultado de la acumulación constante de helio en el núcleo del Sol, la Estrellas de la luminosidad total poco a poco irá en aumento. La luminosidad del Sol crecerá en un 10% en los próximos 1,1 millones de años, y en un 40% en los próximos 3,5 millones de años.
La biosfera
Hasta el 2010, la Tierra es el único lugar del universo que se conoce con vida. Las formas de vida del planeta Tierra forman la biosfera. La biosfera comenzó a evolucionar hace aproximadamente 3500 millones de años (3,5 × 109). La hipótesis Gaia es un modelo científico de la biosfera terrestre formulado por el biólogo James Lovelock que sugiere que la vida sobre la Tierra organiza las condiciones climáticas para favorecer su propio desarrollo.
Geografía
* El área total de la Tierra es de aproximadamente 510 millones de km², de los cuales 149 millones son de tierra firme y 361 millones de agua.
* Las líneas costeras (litorales) de la Tierra suman cerca de 356 millones de km.
El mundo poblado por los humanos se divide en 5 continentes, que a su vez se distribuyen políticamente en 197 países. El continente con mayor número de países es África con 54, seguido de Asia con 47, Europa con 43, América con 35 y Oceanía con 15.
Mapas espaciales de la Tierra
El satélite ambiental Envisat de la ESA desarrolló un retrato detallado de la superficie de la Tierra. A través del proyecto GLOBCOVER se desarrolló la creación de un mapa global de la cobertura terrestre con una resolución tres veces superior a la de cualquier otro mapa por satélite hasta aquel momento. Utilizó reflectores radar con antenas de ancho sintéticas, capturando con sus sensores la radiación reflejada.[10]
La NASA completó un nuevo mapa tridimensional, que es la topografía más precisa del planeta, elaborada durante cuatro años con los datos transmitidos por el transbordador espacial Endeavour. Los datos analizados corresponden al 80% de la masa terrestre. Cubre los territorios de Australia y Nueva Zelanda con detalles sin precedentes. También incluye más de mil islas de la Polinesia y la Melanesia en el Pacífico sur, así como islas del Índico y el Atlántico. Muchas de esas islas apenas se levantan unos metros sobre el nivel del mar y son muy vulnerables a los efectos de las marejadas y tormentas, por lo que su conocimiento ayudará a evitar catástrofes; los datos proporcionados por la misión del Endeavour tendrán una amplia variedad de usos, como la exploración virtual del planeta.
El Día de la Tierra es un día festivo celebrado en muchos países el 22 de abril. Su promotor, el senador estadounidense Gaylord Nelson, instauró este día para crear una conciencia común a los problemas de la contaminación, la conservación de la biodiversidad y otras preocupaciones ambientales para proteger la Tierra.
Historia
La primera manifestación tuvo lugar el 22 de abril de 1970, promovida por el senador y activista ambiental Gaylord Nelson, para la creación de una agencia ambiental. En esta convocatoria participaron dos mil universidades, diez mil escuelas primarias y secundarias y centenares de comunidades. La presión social tuvo sus logros y el gobierno de los Estados Unidos creó la Environmental Protection Agency (Agencia de Protección Ambiental) y una serie de leyes destinada a la protección del medio ambiente.
En 1972 se celebró la primera conferencia internacional sobre el medio ambiente: la Conferencia de Estocolmo, cuyo objetivo fue sensibilizar a los líderes mundiales sobre la magnitud de los problemas ambientales y que se instituyeran las políticas necesarias para erradicarlos. Las Naciones Unidas celebran el día de la Tierra cada año en el equinoccio vernal (alrededor del 21 de marzo). El 26 de febrero de 1971, el secretario general U Thant firmó una proclamación a ese efecto. Al momento del equinoccio suena la Campana de la Paz en la sede central de la ONU en Nueva York El Día de la Tierra es una fiesta que pertenece a la gente y no está regulada por una sola entidad u organismo; tampoco está relacionado con reivindicaciones políticas, nacionales, religiosas, ideológicas ni raciales. En el Día de la Tierra se reflexiona sobre la importancia del vital líquido que es indispensable para la vida del ser humano como lo que es el agua ya que de toda el agua que existe en el planeta tan solo en 2% es bebible.=) El Día de la Tierra apunta a la toma de conciencia de los recursos naturales de la Tierra y su manejo, a la educación ambiental, y a la participación como ciudadanos ambientalmente conscientes y responsables. En el Día de la Tierra todos estamos invitados a participar en actividades que promuevan la salud de nuestro planeta, tanto a nivel global como regional y local. "La Tierra es nuestro hogar y el hogar de todos los seres vivos. La Tierra misma está viva. Somos partes de un universo en evolución. Somos miembros de una comunidad de vida interdependiente con una magnificente diversidad de formas de vida y culturas. Nos sentimos humildes ante la belleza de la Tierra y compartimos una reverencia por la vida y las fuentes de nuestro ser..." Día de la Tierra tación tuvo lugar el 22 de abril de 1970, promovida por el senador y activista ambiental Gaylord Nelson, para la creación de una agencia ambiental. En esta convocatoria participaron dos mil universidades, diez mil escuelas primarias y secundarias y centenares de comunidades. La presión social tuvo sus logros y el gobierno de los Estados Unidos creó la Environmental Protection Agency (Agencia de Protección Ambiental) y una serie de leyes destinada a la protección del medio ambiente.
* En 1972 se celebró la primera conferencia internacional sobre el medio ambiente: la Conferencia de Estocolmo, cuyo objetivo fue sensibilizar a los líderes mundiales sobre la magnitud de los problemas ambientales y que se instituyeran las políticas necesarias para erradicarlos.
* Las Naciones Unidas celebran el día de la Tierra cada año en el equinoccio vernal (alrededor del 21 de marzo). El 26 de febrero de 1971, el secretario general U Thant firmó una proclamación a ese efecto. Al momento del equinoccio suena la Campana de la Paz en la sede central de la ONU en Nueva York
* El Día de la Tierra es una fiesta que pertenece a la gente y no está regulada por una sola entidad u organismo; tampoco está relacionado con reivindicaciones políticas, nacionales, religiosas, ideológicas ni raciales.
* En el Día de la Tierra se reflexiona sobre la importancia del vital líquido que es indispensable para la vida del ser humano como lo que es el agua ya que de toda el agua que existe en el planeta tan solo en 2% es bebible.
* El Día de la Tierra apunta a la toma de conciencia de los recursos naturales de la Tierra y su manejo, a la educación ambiental, y a la participación como ciudadanos ambientalmente conscientes y responsables.
* En el Día de la Tierra todos estamos invitados a participar en actividades que promuevan la salud de nuestro planeta, tanto a nivel global como regional y local.
* "La Tierra es nuestro hogar y el hogar de todos los seres vivos. La Tierra misma está viva. Somos partes de un universo en evolución. Somos miembros de una comunidad de vida interdependiente con una magnificente diversidad de formas de vida y culturas. Nos sentimos humildes ante la belleza de la Tierra y compartimos una reverencia por la vida y las fuentes de nuestro ser..."
Elementos orbitales
Inclinación 1,57869°[1]
respecto al plano invariable
Semieje mayor 149.597.887,5 km
Menor: 149.576.999,826 km
Excentricidad 0,01671
Periastro o 147,098,290 km
Perihelio o .98329134 ua
Apoastro o 152,098,232 km
Afelio 1.01671388 ua
Período orbital 365,2564 días
sideral
Velocidad 29,78 km/s
orbital media
Radio orbital 0,999855 ua
medio 149.597.870,691 km
Satélites 1
Características físicas
Masa 5,9736 × 10.24 kg,
aprox. 6.000 Yg (Yottagramos)
Volumen 1,083 321 × 10.12 km3
Densidad 5,5153 g/cm³
Área de superficie 510.065.284,702 km2
Diámetro
Ecuatorial 12.756,8 km
Polar 12.713,5 km
Medio 12.742,00 km
Gravedad 9,780327 m/s²
Velocidad de escape 11,186 km/s
Periodo de rotación 23,9345 h
Inclinación axial 23,45°
Albedo 31-32%
Características atmosféricas
Presión 101.325 Pa
Temperatura
Mínima* 182 K, -83 °c
Media 282 K, 9 °C
Máxima 333 K, 60 °C
(*temp. mín. referente a la
temperatura sobre nubes)
Composición
Nitrógeno 78,08% v/v
Oxígeno 20,95% v/v
Argón 0,93%
CO2 335 ppmv
Neón 18,2 ppmv
Hidrógeno 5 ppmv
Helio 5,24 ppmv
Metano 1,72 ppmv
Kriptón 1 ppmv
Óxido nitroso 0,31 ppmv
Xenón 0,08 ppmv
CO 0,05 ppmv
Ozono 0,03 – 0,02 ppmv
(variable)
CFCs 0,3 – 0,2 ppbv
(variable)
Vapor de Agua <4% (variable)
No computable para el aire seco.
La Luna es el único satélite natural de la Tierra y el quinto satélite más grande del Sistema Solar. Es el satélite natural más grande en el Sistema Solar en relación al tamaño de su planeta, un cuarto del diámetro de la Tierra y 1/81 de su masa, y es el segundo satélite más denso después de Ío. Se encuentra en relación síncrona con la Tierra, siempre mostrando la misma cara; el hemisferio visible está marcado con oscuros mares lunares de origen volcánico entre las brillantes montañas antiguas y los destacados astroblemas. A pesar de ser el objeto más brillante en el cielo luego del Sol, su superficie es en realidad muy oscura, con una reflexión similar a la del carbón. Su prominencia en el cielo y su ciclo regular de fases han hecho de la Luna una importante influencia cultural desde la antigüedad dentro del lenguaje, el calendario, el arte y la mitología. La influencia gravitatoria de la Luna produce las corrientes marinas,[cita requerida] las mareas y el aumento de la duración del día. La distancia orbital de la Luna, cerca de treinta veces el diámetro de la Tierra, hace que tenga en el cielo el mismo tamaño que el Sol, permitiendo a la Luna cubrir exactamente al Sol en eclipses solares totales.
La Luna es el único cuerpo celeste en el que el hombre ha realizado un descenso tripulado. Aunque el programa Luna de la Unión Soviética fue el primero en alcanzar la Luna con una nave espacial no tripulada, el programa Apolo de Estados Unidos consiguió las únicas misiones tripuladas hasta la fecha, comenzando con la primera órbita lunar no tripulada por el Apolo 8 en 1968, y seis alunizajes tripulados entre 1969 y 1972, siendo el primero el Apolo 11 en 1969. Estas misiones regresaron con más de 380 kg de roca lunar, que han sido utilizadas para desarrollar una detallada comprensión geológica de los orígenes de la Luna (se cree que se ha formado hace 4,5 mil millones de años en un gran impacto), la formación de su estructura interna y su posterior historia.
Desde la misión del Apolo 17 en 1972, ha sido visitada únicamente por sondas espaciales no tripuladas, en particular por los astromóviles soviéticos Lunojod. Desde 2004, Japón, China, India, Estados Unidos, y la Agencia Espacial Europea han enviado orbitadores. Estas naves espaciales han confirmado el descubrimiento de agua helada fijada al regolito lunar en cráteres que se encuentran a la sombra permanentemente y están ubicados en los polos. Futuras misiones tripuladas a la Luna han sido planeadas, pero no puestas en marcha aún; la Luna se mantiene, bajo el tratado del espacio exterior, libre para la exploración de cualquier nación con fines pacíficos.
Características físicas
La Luna es excepcionalmente extensa en relación a la Tierra: un cuarto del diámetro del planeta y 1/81 de su masa.[1] Es el satélite más grande del Sistema Solar en relación al tamaño de su planeta (aunque Caronte es más extensa en relación al planeta enano Plutón).[2] La superficie de la Luna es menos de un décimo de la de la Tierra; cerca de un cuarto del área continental de la Tierra. Sin embargo, la Tierra y la Luna siguen siendo consideradas un sistema planeta-satélite, en lugar de un sistema doble planetario, ya que su baricentro, está ubicado cerca de 1700 km (aproximadamente un cuarto del radio de la Tierra) bajo la superficie de la Tierra.[3
Formación
Teoría del gran impacto
Varios mecanismos han sido propuestos para explicar la formación de la Luna hace 4.527 ± 0.010 mil millones de años. Esta edad es calculada en base a la datación del isótopo de las rocas lunares, entre 30 y 50 millones de años luego del origen del Sistema Solar.[4] Estos incluyen la fisión de la Luna desde la corteza terrestre a través de fuerzas centrífugas,[5] que deberían haber requerido también un giro inicial de la Tierra;[6] la atracción gravitacional de la Luna en estado de formación,[7] que hubiera requerido una extensión inviable de la atmósfera para disipar la energía de la Luna, que se encontraba pasando;[6] y la co-formación de la Luna y la Tierra juntas en el disco de acreción primordial, que no explica la depleción de hierro en estado metálico.[6] Estas hipótesis tampoco pueden explicar el fuerte momento angular en el sistema Tierra-Luna.[8]
La hipótesis general hoy en día es que el sistema Tierra-Luna se formó como resultado de un gran impacto: un cuerpo celeste del tamaño de Marte colisionó con la joven Tierra, volando material en órbita alrededor de esta, que se fusionó para formar la Luna.[9] Se cree que impactos gigantescos eran comunes en el Sistema Solar primitivo. Los modelados de un gran impacto a través de simulaciones computacionales concuerdan con las mediciones del momento angular del sistema Tierra-Luna, y el pequeño tamaño del núcleo lunar; a su vez demuestran que la mayor parte de la Luna proviene del impacto, no de la joven Tierra.[10] Sin embargo, meteoritos demuestran que las composiciones isotópicas del oxígeno y el tungsteno de otros cuerpos del Sistema Solar interior tales como Marte y (4) Vesta son muy distintas a las de la Tierra, mientras que la Tierra y la Luna poseen composiciones isotópicas prácticamente idénticas. El mezclado de material evaporado posterior al impacto entre la Tierra y la Luna pudo haber equiparado las composiciones,[11] aunque esto es debatido.[12]
La importante cantidad de energía liberada en el gran impacto y la subsecuente fusión del material en la órbita de la Tierra pudo haber derretido la capa superficial de la Tierra, formando un océano de magma.[13] [14] La recién formada Luna pudo también haber tenido su propio océano de magma lunar; las estimaciones de su profundidad varían entre 500 km y el radio entero de la Luna.
Revoluciones de la Luna
La Luna tarda en dar una vuelta alrededor de la Tierra 27 d 7 h 43 min si se considera el giro respecto al fondo estelar (revolución sideral), pero 29 d 12 h 44 min si se la considera respecto al Sol (revolución sinódica) y esto es porque en este lapso la Tierra ha girado alrededor del Sol (ver mes). Esta última revolución rige las fases de la Luna, eclipses y mareas lunisolares. Como la Luna tarda el mismo tiempo en dar una vuelta sobre sí misma que en torno a la Tierra, presenta siempre la misma cara. Esto se debe a que la Tierra, por un efecto llamado gradiente gravitatorio, ha frenado completamente a la Luna. La mayoría de los satélites regulares presentan este fenómeno respecto a sus planetas. Así pues, hasta la época de la investigación espacial (Lunik 3) no fue posible ver la cara lunar oculta, que presenta una disimetría respecto a la cara visible. El Sol ilumina siempre la mitad de la Luna (exceptuando en los eclipses de luna), que no tiene por qué coincidir con la cara visible, produciendo las fases de la Luna. La inmovilización aparente de la Luna respecto a la Tierra se ha producido porque la gravedad terrestre actúa sobre las irregularidades del globo lunar de forma que en el transcurso del tiempo la parte visible tiene 4 km más de radio que la parte no visible, estando el centro de gravedad lunar desplazado del centro lunar 1,8 km hacia la Tierra.
* Revolución sinódica: es el intervalo de tiempo necesario para que la Luna vuelva a tener una posición análoga con respecto al Sol y a la Tierra. Su duración es de 29 d 12 h 44 min 2,78 s. También se le denomina lunación o mes lunar.
* Revolución sideral: es el intervalo de tiempo que le toma a la Luna volver a tener una posición análoga con respecto a las estrellas. Su duración es de 27 d 7 h 43 min 11,5 s.
* Revolución trópica: es el lapso necesario para que la Luna vuelva a tener igual longitud celeste. Su duración es de 27 d 7 h 43 min 4,7 s.
* Revolución draconítica: es el tiempo que tarda la Luna en pasar dos veces consecutivas por el nodo ascendente. Su duración es de 27 d, 5 h 5 min 36 s.
* Revolución anomalística: es el intervalo de tiempo que transcurre entre 2 pasos consecutivos de la Luna por el perigeo. Su duración es de 27 d 13 h 18 min 33 s.
Planeta doble
Es la denominación que algunos científicos dan al sistema Tierra-Luna debido al desmesurado tamaño que presenta el satélite con relación al planeta, de sólo 81 veces menor masa, es decir sólo 3,6 veces menor que la Tierra en diámetro (si el planeta fuese del tamaño de una pelota de baloncesto, la Luna sería como una pelota de tenis).
Esta afirmación se apoya en las relaciones existentes entre los distintos planetas del Sistema Solar y sus satélites, variando éstas entre las 3,6/1 veces menor de la Luna y las 8924/1 del satélite XIII Leda con relación a Júpiter.
Otras relaciones son: V Miranda 105/1 con relación a Urano, II Deimos 566/1 con relación a Marte, VI Titán 23/1 con relación a Saturno ó I Ío de 39/1 con relación a Júpiter.
También se apoya esta denominación en la inexistencia de más satélites naturales que orbiten a la Tierra, pues lo habitual es que no exista ninguno (caso de Mercurio o Venus) o que existan multitud de ellos como sucede en los planetas del tipo joviano.
Así, cuando se dice que la Tierra describe una elipse en torno al Sol, en realidad se debe decir que la órbita la describe el centro del sistema Tierra-Luna. Ambos astros, unidos por un eje invisible, forman algo así como una haltera disimétrica que gira en torno a su centro de gravedad.
Debido a que la masa de la Tierra es muy superior a la de la Luna, ese centro, denominado baricentro, que divide a la masa común en dos partes iguales, está situado en el interior del globo terrestre, a unos 4.683 km de su centro. Así, 26 veces al año, la Luna pasa alternativamente de uno al otro lado de la órbita terrestre.
De esas consideraciones, se desprende que los movimientos de la Luna son mucho más complejos de lo que se supone, siendo necesario para determinar con exactitud los movimientos reales de la Luna tener en cuenta nada menos que 1.475 irregularidades en los movimientos lunares diferentes y que incluyen las perturbaciones de su órbita debidas a la atracción ejercida por los demás astros del sistema solar, especialmente Venus (el más cercano) y Júpiter (el de mayor masa), así como entre otros la aceleración secular del movimiento de la Luna.
Órbita de la Luna
La Luna describe alrededor de la Tierra una elipse, por lo que la distancia entre los dos astros varía y también la velocidad en la órbita. Dado que la rotación lunar es uniforme y su traslación no, pues sigue las leyes de Kepler, se produce una Libración en longitud que permite ver un poco de la superficie lunar al Este y al Oeste, que de no ser así no se vería. El plano de la órbita lunar está inclinado respecto a la Eclíptica unos 5° por lo que se produce una Libración en latitud que permite ver alternativamente un poco más allá del polo Norte o del Sur. Por ambos movimientos el total de superficie lunar vista desde la Tierra alcanza un 59% del total. Cada vez que la Luna cruza la eclíptica, si la Tierra y el Sol están sensiblemente alineados (Luna llena o Luna nueva) se producirá un eclipse lunar o un eclipse solar.
La órbita de la Luna es especialmente compleja. La razón es que la Luna esta suficientemente lejos de la Tierra (384.400 km en promedio) que la fuerza de gravedad ejercida por el Sol es significativa. Dada la complejidad del movimiento, los nodos de la Luna, no están fijos, sino que dan una vuelta en 18,6 años. El eje de la elipse lunar no está fijo y el apogeo y perigeo dan una vuelta completa en 8,85 años. La inclinación de la órbita varía entre 5° y 5° 18’. De hecho, para calcular la posición de la Luna con exactitud hace falta tener en cuenta por lo menos varios cientos de términos.
Asimismo, la Luna se aleja unos cuatro centímetros al año de la Tierra a la vez que va frenando la rotación terrestre -lo que hará que en un futuro lejano los eclipses totales de Sol dejen de producirse al no tener la Luna suficiente tamaño como para tapar el disco solar-. En teoría, dicha separación debería prolongarse hasta que la Luna tardara 47 días en completar una órbita alrededor de nuestro planeta, momento en el cual nuestro planeta tardaría 47 días en completar una rotación alrededor de su eje, de modo similar a lo que ocurre en el sistema Plutón-Caronte. Sin embargo, la evolución futura de nuestro Sol puede trastocar esta evolución. Es posible que al convertirse nuestra estrella en una gigante roja dentro de varios miles de millones de años, la proximidad de su superficie al sistema Tierra-Luna haga que la órbita lunar se vaya cerrando hasta que la Luna esté a alrededor de 18.000 kilómetros de la Tierra -el límite de Roche-, momento en el cual la gravedad terrestre destruirá la Luna convirtiéndola en unos anillos similares a los de Saturno. De todas formas, el fin del sistema Tierra-Luna es incierto y depende de la masa que pierda el Sol en esos estadios finales de su evolución.[15
Los eclipses solares y lunares
Se deben a una extraordinaria casualidad. El Sol es 400 veces más grande que la Luna, pero también está 400 veces más lejos, de modo que ambos abarcan aproximadamente el mismo ángulo sólido para un observador situado en la Tierra.
La Luna en un eclipse lunar puede contener hasta tres veces su diámetro dentro del cono de sombra causado por la Tierra. Por el contrario en un eclipse solar la Luna apenas tapa al Sol (eclipse total) y en determinada parte de su órbita, cuando está más distante, no llega a ocultarlo del todo, dejando una franja anular (eclipse anular).
La complejidad del movimiento lunar dificulta el cálculo de los eclipses y se debe tener presente la periodicidad con que éstos se producen (Periodo Saros).
Las mareas
En realidad, la Luna no gira en torno a la Tierra, sino que la Tierra y la Luna giran en torno al centro de masas de ambos. Sin embargo, al ser la Tierra un cuerpo grande, la gravedad que sobre ella ejerce la Luna es distinta en cada punto.
En el punto más próximo es mucho mayor que en el centro de masas de la Tierra, y mayor en éste que en el punto más alejado de la Luna.
Así, mientras la Tierra gira en torno al centro de gravedad del sistema Tierra-Luna, aparece a la vez una fuerza que intenta deformarla, dándole el aspecto de un huevo.
Este fenómeno se llama gradiente gravitatorio, el cual produce las mareas.
Al ser la Tierra sólida la deformación afecta más a las aguas y es lo que da el efecto de que suban y bajen dos veces al día (sube en los puntos más cercano y más alejado de la Luna).
Maré.jpg
Un efecto asociado es que las mareas frenan a la Tierra en su rotación (pierde energía debido a la fricción de los océanos con el fondo del mar), y dado que el sistema Tierra-Luna tiene que conservar el momento angular, la Luna lo compensa alejándose, actualmente, 38 mm cada año, como han demostrado las mediciones láser de la distancia, posibles gracias a los retro-reflectores que los astronautas dejaron en la Luna.
Agua en la Luna
Hasta el año 2009 se debatió en la comunidad científica la posible existencia de agua en la Luna. El ambiente selenita hace casi imposible la presencia de agua: a no ser en forma cristalizada microscópica en las rocas, la existencia de agua líquida es prácticamente imposible, ya que en la mayor parte de la superficie lunar las temperaturas suelen superar holgadamente los 100° C.
Esto y la falta de una atmósfera implican que toda agua expuesta al ambiente lunar típico se sublime y que sus moléculas se fuguen al espacio. Sin embargo dos descubrimientos, uno en 1996 por parte de la sonda Clementine,[16] y otro en 1998 debido al Lunar Prospector detectaron imprevistas presencias de hidrógeno en los polos lunares.[17] [18]
Una hipótesis para explicar tal fenómeno es que ese hidrógeno esté en forma de agua y que algunos cometas, al impactar en las zonas polares, puedan haber creado cráteres donde no llega la luz solar. En tales cráteres quizás pudiera encontrarse agua congelada de origen cometario (es decir: agua exógena). En el interior de los cráteres polares nunca llega la luz solar, permanecen en una eterna oscuridad y jamás suben de los -240° C. En estas gélidas oquedades hay agua congelada o un compuesto con hidrógeno como el metano (CH4). El 24 de septiembre de 2009, la India reportó que su primera nave de exploración lunar la Chandrayaan-1 utilizando el Moon Mineralogy Mapper (Trazador Mineralógico Lunar) de la NASA, ha encontrado evidencias de una importante cantidad de agua endógena (no procedente de otros astros) por debajo de la superficie de la Luna, tal agua sería en gran parte producto de las reacciones químicas desencadenadas por las fuertes radiaciones que el mencionado satélite recibe, más concretamente: el viento solar durante el día lunar haría que los iones de hidrógeno presentes en los materiales superficiales selenitas originen hidróxilo (OH) y agua (H2O),[19] en cuanto al posible hielo lunar algunos científicos sugieren que pudiera haber hasta 300 millones de toneladas en los cráteres polares que nunca reciben luz ni calor solar.[20] [21] [22
Descubrimiento de agua en la Luna
El 13 de noviembre de 2009, la Agencia espacial de Estados Unidos NASA anunció el hallazgo de agua en la Luna. Cuando, el 9 de octubre la NASA estrelló la sonda LCROSS y su cohete Centauro en el fondo del cráter Cabeus en el polo sur de la Luna, en una operación que buscaba confirmar la presencia de agua en el satélite natural de la Tierra. La colisión levantó una columna de material desde el fondo de un cráter que no ha recibido la luz del Sol en miles de millones de años.
El agua que se levantó por el impacto de la sonda podría llenar una docena de baldes de ocho litros, dijo el científico Anthony Colaprete. Los datos preliminares obtenidos del análisis de esos materiales “indican que la misión descubrió, exitosamente, agua (...) y este descubrimiento abre un nuevo capítulo en nuestro conocimiento de la Luna”, afirmó la NASA.
“La concentración y distribución de agua y de otras sustancias requieren más análisis, pero podemos decir con seguridad que (el cráter) Cabeus contiene agua”, afirmó Colaprete.[23
Atmósfera de la Luna
La Luna tiene una atmósfera insignificante debido a su baja gravedad, incapaz de retener moléculas de gas en su superficie. La totalidad de su composición aún se desconoce. El programa Apolo identificó átomos de helio y argón, y más tarde (en 1988), observaciones desde la Tierra añadieron iones de sodio y potasio. La mayor parte de los gases en su superficie provienen de su interior.
La agitación térmica de las moléculas de gas viene inducida por la radiación solar y por las colisiones aleatorias entre las propias partículas atmosféricas. En la atmósfera terrestre las moléculas suelen tener velocidades de cientos de metros por segundo, pero excepcionalmente algunas logran alcanzar velocidades de 2.000 a 3.000 m/s. Dado que la velocidad de escape es de, aproximadamente, 11.200 m/s éstas nunca logran escapar al espacio. En la Luna, por el contrario, al ser la gravedad seis veces menor que en nuestro planeta, la velocidad de escape es asimismo menor, del orden de 2.400 m/s. Podemos deducir entonces que si la Luna tuvo antaño una atmósfera, las moléculas más rápidas pudieron escapar de ella para, según una ley de la teoría cinética de los gases, inducir a las restantes a aumentar su velocidad, acelerando así el proceso de pérdida atmosférica. Se calcula que la desaparición completa de la hipotética atmósfera lunar debió realizarse a lo largo de varios centenares de millones de años.
La prácticamente ausencia de atmósfera en nuestro satélite obliga a los astronautas a disponer de equipos autónomos de suministro de gases, conocidos como P.L.S.S. en sus paseos por la superficie. Asimismo, al no existir un manto protector, las radiaciones ultravioleta y los rayos gamma emitidos por el Sol bombardean la superficie lunar, siendo necesario contar con trajes protectores especiales que eviten sus efectos nocivos.
Para la tenue atmósfera lunar cualquier pequeño cambio puede ser importante. La sola presencia de los astronautas altera localmente su presión y su composición al enriquecerla con los gases expirados por ellos y por los que se escapan del módulo lunar cada vez que se efectúa una EVA. Existe el temor de que los gases emitidos por las naves que en la década del setenta alunizaron en la Luna hayan creado una polución o contaminación de igual masa a la de su atmósfera nativa. Aunque estos gases ya deben haber desaparecido en su mayoría, aún hay una preocupación de que queden restos que impidan investigar sobre la atmósfera real de la Luna.
La atmósfera lunar recibe también aportaciones de partículas solares durante el día, que cesa al llegar la noche. Durante la noche lunar, la presión puede bajar hasta no ser más que de dos billonésimas partes de la atmósfera terrestre, subiendo durante el día hasta las ocho billonésimas partes, demostrando así que la atmósfera lunar no es una atmósfera permanente, sino una concentración de partículas dependiente del medio exolunar.
La ionosfera que rodea a nuestro satélite se diferencia de la terrestre en el escaso número de partículas ionizadas, así como de la presencia de electrones poco energéticos que, arrancados del suelo de la Luna, son emitidos al espacio por el impacto de los rayos solares. Actualmente, se ha podido determinar la existencia de una cola de sodio compuesta por vapores que se desprenden de nuestro satélite de forma similar a como lo hacen los gases de los cometas.
La ausencia de aire, y en consecuencia de vientos, impide que se erosione la superficie y que transporte tierra y arena, alisando y cubriendo sus irregularidades. Debido a la ausencia de aire no se transmite el sonido. La falta de atmósfera también significa que la superficie de la Luna no tenga ninguna protección con respecto al bombardeo esporádico de cometas y asteroides. Además, una vez que se producen los impactos de éstos, los cráteres que resultan prácticamente no se degradan a través del tiempo por la falta de erosión.
Origen de la Luna
Al descubrir que la composición de la Luna era la misma que la de la superficie terrestre se supuso que su origen tenía que venir de la propia Tierra. Un cuerpo tan grande en relación a nuestro planeta difícilmente podía haber sido capturado ni tampoco era probable que se hubiese formado junto a la Tierra. Así, la mejor explicación de la formación de la Luna es que ésta se originó a partir de los pedazos que quedaron tras una cataclísmica colisión con un protoplaneta del tamaño de Marte en los albores del sistema solar (hipótesis del gran impacto). Esta teoría también explica la gran inclinación axial del eje de rotación terrestre que habría sido provocada por el impacto.
La enorme energía suministrada por el choque fundió la corteza terrestre al completo y arrojó gran cantidad de restos incandescentes al espacio. Con el tiempo, se formó un anillo de roca alrededor de nuestro planeta hasta que, por acreción, se formó la Luna. Su órbita inicial era mucho más cercana que la actual y el día terrestre era mucho más corto ya que la Tierra rotaba más deprisa. Durante cientos de millones de años, la Luna ha estado alejándose lentamente de la Tierra, a la vez que ha disminuido la velocidad de rotación terrestre debido a la transferencia de momento angular que se da entre los dos astros. Este proceso de alejamiento continúa actualmente a razón de 38 mm por año.
Tras su formación, la Luna experimentó un periodo cataclísmico, datado en torno a hace 3800-4000 millones de años, en el que la Luna y los otros cuerpos del Sistema Solar interior sufrieron violentos impactos de grandes asteroides. Este período, conocido como bombardeo intenso tardío, formó la mayor parte de los cráteres observados en la Luna, así como en Mercurio. El análisis de la superficie de la Luna arroja importantes datos sobre este periodo final en la formación del Sistema solar. Posteriormente se produjo una época de vulcanismo consistente en la emisión de grandes cantidades de lava, que llenaron las mayores cuencas de impacto formando los mares lunares y que acabó hace 3.000 millones de años. Desde entonces, poco más ha acaecido en la superficie lunar que la formación de nuevos cráteres debido al impacto de asteroides.
Recientemente, sin embargo, los datos enviados por la sonda japonesa SELENE han mostrado que dicho vulcanismo ha durado más de lo que se pensaba, habiendo acabado en la cara oculta hace 2500 millones de años.[24
Relieve lunar
Cuando Galileo Galilei apuntó su telescopio hacia la Luna en 1610 pudo distinguir dos regiones superficiales distintas. A las regiones oscuras las denominó «mares», los cuales por supuesto no tienen agua y llevan nombres tales como Mar de la Serenidad y Mar de la Fecundidad; son planicies con pocos cráteres. El resto de la superficie lunar es más brillante, y representa regiones más elevadas con una alta densidad de cráteres, tales como Tycho y Clavius. En la superficie lunar también existen cadenas de montañas que llevan nombres como Alpes y Apeninos, igual que en la Tierra.
La observación lunar
Desde tiempos inmemoriales la Luna sorprendió al hombre con su gran tamaño, sus ciclos orbitales y sus fases. Fue uno de los dos cuerpos más importantes junto con el Sol y su periodicidad sirvió como calendario en muchas culturas. En Irlanda se ha encontrado una roca de hace 5.000 años que parece ser la representación más temprana de la Luna descubierta hasta la fecha.
En muchas culturas prehistóricas y antiguas, la Luna era una deidad u otro fenómeno sobrenatural. Una de las primeras veces que se intentó ofrecer una visión racional y científica de lo que era la luna fue en la Antigua Grecia. La propuso el filósofo Anaxágoras quien razonó que tanto el Sol como la Luna eran dos cuerpos gigantes, rocosos y esféricos y que la luz emitida por la Luna no era más que luz reflejada del Sol. Su idea ateísta del cielo fue una de las causas de su encarcelamiento y posterior exilio.
En la Edad Media, antes de la invención del telescopio, cada vez más gente fue reconociendo que la Luna era una esfera ya que se creía que tenía que ser "perfectamente lisa".
En 1609, Galileo Galilei observó por primera vez la Luna con telescopio y afirmó en su libro Sidereus Nuncius que no era lisa ya que tenía cráteres. Más tarde, aun en el siglo XVII Giovanni Battista Riccioli y Francesco Maria Grimaldi trazaron un mapa de la Luna y dieron nombre a muchos de esos cráteres, nombres que se mantienen hoy día.
La exploración lunar
El Programa Lunik de la antigua Unión Soviética tuvo por objetivo llegar con naves no tripuladas a la Luna. El Lunik 3 logró fotografiar la cara oculta, Lunik 9 logró posarse suavemente, Lunik 10 orbitó por primera vez la Luna. Dos vehículos Lunahod lograron pasearse por su superficie y tras el alunizaje del Apolo 11 tripulado, las naves Lunik 16, Lunik 20 y Lunik 24 trajeron unos 300 gramos de polvo lunar a la Tierra.
El programa Ranger estadounidense estrellaba sus naves contra la Luna para lograr con sus cámaras fotos detalladas. Sólo Ranger 7, 8 y 9 lograron su objetivo. El programa Lunar Orbiter puso cinco naves no tripuladas en órbita lunar entre los años 1966-1967 para cartografiarla y ayudar al Programa Apolo para poner un hombre en la Luna, hito histórico que se logró con la llegada del Apolo 11 el 20 de julio de 1969 y que se retransmitió a todo el planeta desde las diferentes instalaciones de la Red del Espacio Profundo. El MDSCC en Robledo de Chavela (Madrid, España) perteneciente a ella, sirvió de apoyo durante todo el viaje de ida y vuelta.[25] [26] Al programa Ranger le sucedió el programa Surveyor que tras el Lunik 9 logró alunizajes suaves de naves no tripuladas.
Las naves estadounidenses Clementine y Lunar Prospector, las japonesas Hiten y Selene, la europea Smart 1, la china Chang'e 1 y la hindú Chandrayaan-1 representaron una vuelta a la Luna, abandonada desde 1973. Su misión fue detectar la presencia de vapor de agua mezclado con polvo lunar y procedente de cometas que se han estrellado cerca de los polos lunares en cráteres donde nunca son iluminados por el Sol.
En septiembre de 2005, la NASA anunció el proyecto de un nuevo viaje tripulado a nuestro satélite, programado para el año 2018.
En septiembre de 2009, se anunció que la sonda india Chandrayaan-1, que orbitaba la Luna, detectó finas películas de agua en la superficie.[22
Composición corteza lunar
Oxígeno 43%
Silicio 21%
Aluminio 10%
Calcio 9%
Hierro 9%
Magnesio 5%
Titanio 2%
Níquel 0,6%
Sodio 0,3%
Cromo 0,2%
Potasio 0,1%
Manganeso 0,1%
Azufre 0,1%
Fósforo 500 ppm
Carbono 100 ppm
Nitrógeno 100 ppm
Hidrógeno 50 ppm
Helio 20 ppm
Características atmosféricas
Presión: 3 × 10-10 Pa
Temperatura:
Mínima 40 K
Media (día) 380 K
Media (noche) 120 K
Máxima 396 K
Composición:
Helio 25%
Neón 25%
Hidrógeno 23%
Argón 20%
Metano ?
Amoníaco ?
Dióxido de carbono trazas
Elementos orbitales
Inclinación 5,1454°
Excentricidad 0,0549
Período orbital sideral 27d 7h 43,7m
Radio orbital medio 384.400 km
Satélite de la Tierra
Características físicas
Masa 7,349 × 10.22 kg
Densidad 3,34 g/cm3
Área de superficie 38 millones de km2
Diámetro 3.476 km
Diámetro angular
Perigeo 33' 28,8"
Apogeo 29' 23,2"
Medio 31' 5,2"
Gravedad 1,62 m/s2
Velocidad de escape 2,38 km/s
Periodo de rotación 27d 7h 43,7min
Inclinación axial 1,5424°
Albedo 0,12
La Luna es el único cuerpo celeste en el que el hombre ha realizado un descenso tripulado. Aunque el programa Luna de la Unión Soviética fue el primero en alcanzar la Luna con una nave espacial no tripulada, el programa Apolo de Estados Unidos consiguió las únicas misiones tripuladas hasta la fecha, comenzando con la primera órbita lunar no tripulada por el Apolo 8 en 1968, y seis alunizajes tripulados entre 1969 y 1972, siendo el primero el Apolo 11 en 1969. Estas misiones regresaron con más de 380 kg de roca lunar, que han sido utilizadas para desarrollar una detallada comprensión geológica de los orígenes de la Luna (se cree que se ha formado hace 4,5 mil millones de años en un gran impacto), la formación de su estructura interna y su posterior historia.
Desde la misión del Apolo 17 en 1972, ha sido visitada únicamente por sondas espaciales no tripuladas, en particular por los astromóviles soviéticos Lunojod. Desde 2004, Japón, China, India, Estados Unidos, y la Agencia Espacial Europea han enviado orbitadores. Estas naves espaciales han confirmado el descubrimiento de agua helada fijada al regolito lunar en cráteres que se encuentran a la sombra permanentemente y están ubicados en los polos. Futuras misiones tripuladas a la Luna han sido planeadas, pero no puestas en marcha aún; la Luna se mantiene, bajo el tratado del espacio exterior, libre para la exploración de cualquier nación con fines pacíficos.
Características físicas
La Luna es excepcionalmente extensa en relación a la Tierra: un cuarto del diámetro del planeta y 1/81 de su masa.[1] Es el satélite más grande del Sistema Solar en relación al tamaño de su planeta (aunque Caronte es más extensa en relación al planeta enano Plutón).[2] La superficie de la Luna es menos de un décimo de la de la Tierra; cerca de un cuarto del área continental de la Tierra. Sin embargo, la Tierra y la Luna siguen siendo consideradas un sistema planeta-satélite, en lugar de un sistema doble planetario, ya que su baricentro, está ubicado cerca de 1700 km (aproximadamente un cuarto del radio de la Tierra) bajo la superficie de la Tierra.[3
Formación
Teoría del gran impacto
Varios mecanismos han sido propuestos para explicar la formación de la Luna hace 4.527 ± 0.010 mil millones de años. Esta edad es calculada en base a la datación del isótopo de las rocas lunares, entre 30 y 50 millones de años luego del origen del Sistema Solar.[4] Estos incluyen la fisión de la Luna desde la corteza terrestre a través de fuerzas centrífugas,[5] que deberían haber requerido también un giro inicial de la Tierra;[6] la atracción gravitacional de la Luna en estado de formación,[7] que hubiera requerido una extensión inviable de la atmósfera para disipar la energía de la Luna, que se encontraba pasando;[6] y la co-formación de la Luna y la Tierra juntas en el disco de acreción primordial, que no explica la depleción de hierro en estado metálico.[6] Estas hipótesis tampoco pueden explicar el fuerte momento angular en el sistema Tierra-Luna.[8]
La hipótesis general hoy en día es que el sistema Tierra-Luna se formó como resultado de un gran impacto: un cuerpo celeste del tamaño de Marte colisionó con la joven Tierra, volando material en órbita alrededor de esta, que se fusionó para formar la Luna.[9] Se cree que impactos gigantescos eran comunes en el Sistema Solar primitivo. Los modelados de un gran impacto a través de simulaciones computacionales concuerdan con las mediciones del momento angular del sistema Tierra-Luna, y el pequeño tamaño del núcleo lunar; a su vez demuestran que la mayor parte de la Luna proviene del impacto, no de la joven Tierra.[10] Sin embargo, meteoritos demuestran que las composiciones isotópicas del oxígeno y el tungsteno de otros cuerpos del Sistema Solar interior tales como Marte y (4) Vesta son muy distintas a las de la Tierra, mientras que la Tierra y la Luna poseen composiciones isotópicas prácticamente idénticas. El mezclado de material evaporado posterior al impacto entre la Tierra y la Luna pudo haber equiparado las composiciones,[11] aunque esto es debatido.[12]
La importante cantidad de energía liberada en el gran impacto y la subsecuente fusión del material en la órbita de la Tierra pudo haber derretido la capa superficial de la Tierra, formando un océano de magma.[13] [14] La recién formada Luna pudo también haber tenido su propio océano de magma lunar; las estimaciones de su profundidad varían entre 500 km y el radio entero de la Luna.
Revoluciones de la Luna
La Luna tarda en dar una vuelta alrededor de la Tierra 27 d 7 h 43 min si se considera el giro respecto al fondo estelar (revolución sideral), pero 29 d 12 h 44 min si se la considera respecto al Sol (revolución sinódica) y esto es porque en este lapso la Tierra ha girado alrededor del Sol (ver mes). Esta última revolución rige las fases de la Luna, eclipses y mareas lunisolares. Como la Luna tarda el mismo tiempo en dar una vuelta sobre sí misma que en torno a la Tierra, presenta siempre la misma cara. Esto se debe a que la Tierra, por un efecto llamado gradiente gravitatorio, ha frenado completamente a la Luna. La mayoría de los satélites regulares presentan este fenómeno respecto a sus planetas. Así pues, hasta la época de la investigación espacial (Lunik 3) no fue posible ver la cara lunar oculta, que presenta una disimetría respecto a la cara visible. El Sol ilumina siempre la mitad de la Luna (exceptuando en los eclipses de luna), que no tiene por qué coincidir con la cara visible, produciendo las fases de la Luna. La inmovilización aparente de la Luna respecto a la Tierra se ha producido porque la gravedad terrestre actúa sobre las irregularidades del globo lunar de forma que en el transcurso del tiempo la parte visible tiene 4 km más de radio que la parte no visible, estando el centro de gravedad lunar desplazado del centro lunar 1,8 km hacia la Tierra.
* Revolución sinódica: es el intervalo de tiempo necesario para que la Luna vuelva a tener una posición análoga con respecto al Sol y a la Tierra. Su duración es de 29 d 12 h 44 min 2,78 s. También se le denomina lunación o mes lunar.
* Revolución sideral: es el intervalo de tiempo que le toma a la Luna volver a tener una posición análoga con respecto a las estrellas. Su duración es de 27 d 7 h 43 min 11,5 s.
* Revolución trópica: es el lapso necesario para que la Luna vuelva a tener igual longitud celeste. Su duración es de 27 d 7 h 43 min 4,7 s.
* Revolución draconítica: es el tiempo que tarda la Luna en pasar dos veces consecutivas por el nodo ascendente. Su duración es de 27 d, 5 h 5 min 36 s.
* Revolución anomalística: es el intervalo de tiempo que transcurre entre 2 pasos consecutivos de la Luna por el perigeo. Su duración es de 27 d 13 h 18 min 33 s.
Planeta doble
Es la denominación que algunos científicos dan al sistema Tierra-Luna debido al desmesurado tamaño que presenta el satélite con relación al planeta, de sólo 81 veces menor masa, es decir sólo 3,6 veces menor que la Tierra en diámetro (si el planeta fuese del tamaño de una pelota de baloncesto, la Luna sería como una pelota de tenis).
Esta afirmación se apoya en las relaciones existentes entre los distintos planetas del Sistema Solar y sus satélites, variando éstas entre las 3,6/1 veces menor de la Luna y las 8924/1 del satélite XIII Leda con relación a Júpiter.
Otras relaciones son: V Miranda 105/1 con relación a Urano, II Deimos 566/1 con relación a Marte, VI Titán 23/1 con relación a Saturno ó I Ío de 39/1 con relación a Júpiter.
También se apoya esta denominación en la inexistencia de más satélites naturales que orbiten a la Tierra, pues lo habitual es que no exista ninguno (caso de Mercurio o Venus) o que existan multitud de ellos como sucede en los planetas del tipo joviano.
Así, cuando se dice que la Tierra describe una elipse en torno al Sol, en realidad se debe decir que la órbita la describe el centro del sistema Tierra-Luna. Ambos astros, unidos por un eje invisible, forman algo así como una haltera disimétrica que gira en torno a su centro de gravedad.
Debido a que la masa de la Tierra es muy superior a la de la Luna, ese centro, denominado baricentro, que divide a la masa común en dos partes iguales, está situado en el interior del globo terrestre, a unos 4.683 km de su centro. Así, 26 veces al año, la Luna pasa alternativamente de uno al otro lado de la órbita terrestre.
De esas consideraciones, se desprende que los movimientos de la Luna son mucho más complejos de lo que se supone, siendo necesario para determinar con exactitud los movimientos reales de la Luna tener en cuenta nada menos que 1.475 irregularidades en los movimientos lunares diferentes y que incluyen las perturbaciones de su órbita debidas a la atracción ejercida por los demás astros del sistema solar, especialmente Venus (el más cercano) y Júpiter (el de mayor masa), así como entre otros la aceleración secular del movimiento de la Luna.
Órbita de la Luna
La Luna describe alrededor de la Tierra una elipse, por lo que la distancia entre los dos astros varía y también la velocidad en la órbita. Dado que la rotación lunar es uniforme y su traslación no, pues sigue las leyes de Kepler, se produce una Libración en longitud que permite ver un poco de la superficie lunar al Este y al Oeste, que de no ser así no se vería. El plano de la órbita lunar está inclinado respecto a la Eclíptica unos 5° por lo que se produce una Libración en latitud que permite ver alternativamente un poco más allá del polo Norte o del Sur. Por ambos movimientos el total de superficie lunar vista desde la Tierra alcanza un 59% del total. Cada vez que la Luna cruza la eclíptica, si la Tierra y el Sol están sensiblemente alineados (Luna llena o Luna nueva) se producirá un eclipse lunar o un eclipse solar.
La órbita de la Luna es especialmente compleja. La razón es que la Luna esta suficientemente lejos de la Tierra (384.400 km en promedio) que la fuerza de gravedad ejercida por el Sol es significativa. Dada la complejidad del movimiento, los nodos de la Luna, no están fijos, sino que dan una vuelta en 18,6 años. El eje de la elipse lunar no está fijo y el apogeo y perigeo dan una vuelta completa en 8,85 años. La inclinación de la órbita varía entre 5° y 5° 18’. De hecho, para calcular la posición de la Luna con exactitud hace falta tener en cuenta por lo menos varios cientos de términos.
Asimismo, la Luna se aleja unos cuatro centímetros al año de la Tierra a la vez que va frenando la rotación terrestre -lo que hará que en un futuro lejano los eclipses totales de Sol dejen de producirse al no tener la Luna suficiente tamaño como para tapar el disco solar-. En teoría, dicha separación debería prolongarse hasta que la Luna tardara 47 días en completar una órbita alrededor de nuestro planeta, momento en el cual nuestro planeta tardaría 47 días en completar una rotación alrededor de su eje, de modo similar a lo que ocurre en el sistema Plutón-Caronte. Sin embargo, la evolución futura de nuestro Sol puede trastocar esta evolución. Es posible que al convertirse nuestra estrella en una gigante roja dentro de varios miles de millones de años, la proximidad de su superficie al sistema Tierra-Luna haga que la órbita lunar se vaya cerrando hasta que la Luna esté a alrededor de 18.000 kilómetros de la Tierra -el límite de Roche-, momento en el cual la gravedad terrestre destruirá la Luna convirtiéndola en unos anillos similares a los de Saturno. De todas formas, el fin del sistema Tierra-Luna es incierto y depende de la masa que pierda el Sol en esos estadios finales de su evolución.[15
Los eclipses solares y lunares
Se deben a una extraordinaria casualidad. El Sol es 400 veces más grande que la Luna, pero también está 400 veces más lejos, de modo que ambos abarcan aproximadamente el mismo ángulo sólido para un observador situado en la Tierra.
La Luna en un eclipse lunar puede contener hasta tres veces su diámetro dentro del cono de sombra causado por la Tierra. Por el contrario en un eclipse solar la Luna apenas tapa al Sol (eclipse total) y en determinada parte de su órbita, cuando está más distante, no llega a ocultarlo del todo, dejando una franja anular (eclipse anular).
La complejidad del movimiento lunar dificulta el cálculo de los eclipses y se debe tener presente la periodicidad con que éstos se producen (Periodo Saros).
Las mareas
En realidad, la Luna no gira en torno a la Tierra, sino que la Tierra y la Luna giran en torno al centro de masas de ambos. Sin embargo, al ser la Tierra un cuerpo grande, la gravedad que sobre ella ejerce la Luna es distinta en cada punto.
En el punto más próximo es mucho mayor que en el centro de masas de la Tierra, y mayor en éste que en el punto más alejado de la Luna.
Así, mientras la Tierra gira en torno al centro de gravedad del sistema Tierra-Luna, aparece a la vez una fuerza que intenta deformarla, dándole el aspecto de un huevo.
Este fenómeno se llama gradiente gravitatorio, el cual produce las mareas.
Al ser la Tierra sólida la deformación afecta más a las aguas y es lo que da el efecto de que suban y bajen dos veces al día (sube en los puntos más cercano y más alejado de la Luna).
Maré.jpg
Un efecto asociado es que las mareas frenan a la Tierra en su rotación (pierde energía debido a la fricción de los océanos con el fondo del mar), y dado que el sistema Tierra-Luna tiene que conservar el momento angular, la Luna lo compensa alejándose, actualmente, 38 mm cada año, como han demostrado las mediciones láser de la distancia, posibles gracias a los retro-reflectores que los astronautas dejaron en la Luna.
Agua en la Luna
Hasta el año 2009 se debatió en la comunidad científica la posible existencia de agua en la Luna. El ambiente selenita hace casi imposible la presencia de agua: a no ser en forma cristalizada microscópica en las rocas, la existencia de agua líquida es prácticamente imposible, ya que en la mayor parte de la superficie lunar las temperaturas suelen superar holgadamente los 100° C.
Esto y la falta de una atmósfera implican que toda agua expuesta al ambiente lunar típico se sublime y que sus moléculas se fuguen al espacio. Sin embargo dos descubrimientos, uno en 1996 por parte de la sonda Clementine,[16] y otro en 1998 debido al Lunar Prospector detectaron imprevistas presencias de hidrógeno en los polos lunares.[17] [18]
Una hipótesis para explicar tal fenómeno es que ese hidrógeno esté en forma de agua y que algunos cometas, al impactar en las zonas polares, puedan haber creado cráteres donde no llega la luz solar. En tales cráteres quizás pudiera encontrarse agua congelada de origen cometario (es decir: agua exógena). En el interior de los cráteres polares nunca llega la luz solar, permanecen en una eterna oscuridad y jamás suben de los -240° C. En estas gélidas oquedades hay agua congelada o un compuesto con hidrógeno como el metano (CH4). El 24 de septiembre de 2009, la India reportó que su primera nave de exploración lunar la Chandrayaan-1 utilizando el Moon Mineralogy Mapper (Trazador Mineralógico Lunar) de la NASA, ha encontrado evidencias de una importante cantidad de agua endógena (no procedente de otros astros) por debajo de la superficie de la Luna, tal agua sería en gran parte producto de las reacciones químicas desencadenadas por las fuertes radiaciones que el mencionado satélite recibe, más concretamente: el viento solar durante el día lunar haría que los iones de hidrógeno presentes en los materiales superficiales selenitas originen hidróxilo (OH) y agua (H2O),[19] en cuanto al posible hielo lunar algunos científicos sugieren que pudiera haber hasta 300 millones de toneladas en los cráteres polares que nunca reciben luz ni calor solar.[20] [21] [22
Descubrimiento de agua en la Luna
El 13 de noviembre de 2009, la Agencia espacial de Estados Unidos NASA anunció el hallazgo de agua en la Luna. Cuando, el 9 de octubre la NASA estrelló la sonda LCROSS y su cohete Centauro en el fondo del cráter Cabeus en el polo sur de la Luna, en una operación que buscaba confirmar la presencia de agua en el satélite natural de la Tierra. La colisión levantó una columna de material desde el fondo de un cráter que no ha recibido la luz del Sol en miles de millones de años.
El agua que se levantó por el impacto de la sonda podría llenar una docena de baldes de ocho litros, dijo el científico Anthony Colaprete. Los datos preliminares obtenidos del análisis de esos materiales “indican que la misión descubrió, exitosamente, agua (...) y este descubrimiento abre un nuevo capítulo en nuestro conocimiento de la Luna”, afirmó la NASA.
“La concentración y distribución de agua y de otras sustancias requieren más análisis, pero podemos decir con seguridad que (el cráter) Cabeus contiene agua”, afirmó Colaprete.[23
Atmósfera de la Luna
La Luna tiene una atmósfera insignificante debido a su baja gravedad, incapaz de retener moléculas de gas en su superficie. La totalidad de su composición aún se desconoce. El programa Apolo identificó átomos de helio y argón, y más tarde (en 1988), observaciones desde la Tierra añadieron iones de sodio y potasio. La mayor parte de los gases en su superficie provienen de su interior.
La agitación térmica de las moléculas de gas viene inducida por la radiación solar y por las colisiones aleatorias entre las propias partículas atmosféricas. En la atmósfera terrestre las moléculas suelen tener velocidades de cientos de metros por segundo, pero excepcionalmente algunas logran alcanzar velocidades de 2.000 a 3.000 m/s. Dado que la velocidad de escape es de, aproximadamente, 11.200 m/s éstas nunca logran escapar al espacio. En la Luna, por el contrario, al ser la gravedad seis veces menor que en nuestro planeta, la velocidad de escape es asimismo menor, del orden de 2.400 m/s. Podemos deducir entonces que si la Luna tuvo antaño una atmósfera, las moléculas más rápidas pudieron escapar de ella para, según una ley de la teoría cinética de los gases, inducir a las restantes a aumentar su velocidad, acelerando así el proceso de pérdida atmosférica. Se calcula que la desaparición completa de la hipotética atmósfera lunar debió realizarse a lo largo de varios centenares de millones de años.
La prácticamente ausencia de atmósfera en nuestro satélite obliga a los astronautas a disponer de equipos autónomos de suministro de gases, conocidos como P.L.S.S. en sus paseos por la superficie. Asimismo, al no existir un manto protector, las radiaciones ultravioleta y los rayos gamma emitidos por el Sol bombardean la superficie lunar, siendo necesario contar con trajes protectores especiales que eviten sus efectos nocivos.
Para la tenue atmósfera lunar cualquier pequeño cambio puede ser importante. La sola presencia de los astronautas altera localmente su presión y su composición al enriquecerla con los gases expirados por ellos y por los que se escapan del módulo lunar cada vez que se efectúa una EVA. Existe el temor de que los gases emitidos por las naves que en la década del setenta alunizaron en la Luna hayan creado una polución o contaminación de igual masa a la de su atmósfera nativa. Aunque estos gases ya deben haber desaparecido en su mayoría, aún hay una preocupación de que queden restos que impidan investigar sobre la atmósfera real de la Luna.
La atmósfera lunar recibe también aportaciones de partículas solares durante el día, que cesa al llegar la noche. Durante la noche lunar, la presión puede bajar hasta no ser más que de dos billonésimas partes de la atmósfera terrestre, subiendo durante el día hasta las ocho billonésimas partes, demostrando así que la atmósfera lunar no es una atmósfera permanente, sino una concentración de partículas dependiente del medio exolunar.
La ionosfera que rodea a nuestro satélite se diferencia de la terrestre en el escaso número de partículas ionizadas, así como de la presencia de electrones poco energéticos que, arrancados del suelo de la Luna, son emitidos al espacio por el impacto de los rayos solares. Actualmente, se ha podido determinar la existencia de una cola de sodio compuesta por vapores que se desprenden de nuestro satélite de forma similar a como lo hacen los gases de los cometas.
La ausencia de aire, y en consecuencia de vientos, impide que se erosione la superficie y que transporte tierra y arena, alisando y cubriendo sus irregularidades. Debido a la ausencia de aire no se transmite el sonido. La falta de atmósfera también significa que la superficie de la Luna no tenga ninguna protección con respecto al bombardeo esporádico de cometas y asteroides. Además, una vez que se producen los impactos de éstos, los cráteres que resultan prácticamente no se degradan a través del tiempo por la falta de erosión.
Origen de la Luna
Al descubrir que la composición de la Luna era la misma que la de la superficie terrestre se supuso que su origen tenía que venir de la propia Tierra. Un cuerpo tan grande en relación a nuestro planeta difícilmente podía haber sido capturado ni tampoco era probable que se hubiese formado junto a la Tierra. Así, la mejor explicación de la formación de la Luna es que ésta se originó a partir de los pedazos que quedaron tras una cataclísmica colisión con un protoplaneta del tamaño de Marte en los albores del sistema solar (hipótesis del gran impacto). Esta teoría también explica la gran inclinación axial del eje de rotación terrestre que habría sido provocada por el impacto.
La enorme energía suministrada por el choque fundió la corteza terrestre al completo y arrojó gran cantidad de restos incandescentes al espacio. Con el tiempo, se formó un anillo de roca alrededor de nuestro planeta hasta que, por acreción, se formó la Luna. Su órbita inicial era mucho más cercana que la actual y el día terrestre era mucho más corto ya que la Tierra rotaba más deprisa. Durante cientos de millones de años, la Luna ha estado alejándose lentamente de la Tierra, a la vez que ha disminuido la velocidad de rotación terrestre debido a la transferencia de momento angular que se da entre los dos astros. Este proceso de alejamiento continúa actualmente a razón de 38 mm por año.
Tras su formación, la Luna experimentó un periodo cataclísmico, datado en torno a hace 3800-4000 millones de años, en el que la Luna y los otros cuerpos del Sistema Solar interior sufrieron violentos impactos de grandes asteroides. Este período, conocido como bombardeo intenso tardío, formó la mayor parte de los cráteres observados en la Luna, así como en Mercurio. El análisis de la superficie de la Luna arroja importantes datos sobre este periodo final en la formación del Sistema solar. Posteriormente se produjo una época de vulcanismo consistente en la emisión de grandes cantidades de lava, que llenaron las mayores cuencas de impacto formando los mares lunares y que acabó hace 3.000 millones de años. Desde entonces, poco más ha acaecido en la superficie lunar que la formación de nuevos cráteres debido al impacto de asteroides.
Recientemente, sin embargo, los datos enviados por la sonda japonesa SELENE han mostrado que dicho vulcanismo ha durado más de lo que se pensaba, habiendo acabado en la cara oculta hace 2500 millones de años.[24
Relieve lunar
Cuando Galileo Galilei apuntó su telescopio hacia la Luna en 1610 pudo distinguir dos regiones superficiales distintas. A las regiones oscuras las denominó «mares», los cuales por supuesto no tienen agua y llevan nombres tales como Mar de la Serenidad y Mar de la Fecundidad; son planicies con pocos cráteres. El resto de la superficie lunar es más brillante, y representa regiones más elevadas con una alta densidad de cráteres, tales como Tycho y Clavius. En la superficie lunar también existen cadenas de montañas que llevan nombres como Alpes y Apeninos, igual que en la Tierra.
La observación lunar
Desde tiempos inmemoriales la Luna sorprendió al hombre con su gran tamaño, sus ciclos orbitales y sus fases. Fue uno de los dos cuerpos más importantes junto con el Sol y su periodicidad sirvió como calendario en muchas culturas. En Irlanda se ha encontrado una roca de hace 5.000 años que parece ser la representación más temprana de la Luna descubierta hasta la fecha.
En muchas culturas prehistóricas y antiguas, la Luna era una deidad u otro fenómeno sobrenatural. Una de las primeras veces que se intentó ofrecer una visión racional y científica de lo que era la luna fue en la Antigua Grecia. La propuso el filósofo Anaxágoras quien razonó que tanto el Sol como la Luna eran dos cuerpos gigantes, rocosos y esféricos y que la luz emitida por la Luna no era más que luz reflejada del Sol. Su idea ateísta del cielo fue una de las causas de su encarcelamiento y posterior exilio.
En la Edad Media, antes de la invención del telescopio, cada vez más gente fue reconociendo que la Luna era una esfera ya que se creía que tenía que ser "perfectamente lisa".
En 1609, Galileo Galilei observó por primera vez la Luna con telescopio y afirmó en su libro Sidereus Nuncius que no era lisa ya que tenía cráteres. Más tarde, aun en el siglo XVII Giovanni Battista Riccioli y Francesco Maria Grimaldi trazaron un mapa de la Luna y dieron nombre a muchos de esos cráteres, nombres que se mantienen hoy día.
La exploración lunar
El Programa Lunik de la antigua Unión Soviética tuvo por objetivo llegar con naves no tripuladas a la Luna. El Lunik 3 logró fotografiar la cara oculta, Lunik 9 logró posarse suavemente, Lunik 10 orbitó por primera vez la Luna. Dos vehículos Lunahod lograron pasearse por su superficie y tras el alunizaje del Apolo 11 tripulado, las naves Lunik 16, Lunik 20 y Lunik 24 trajeron unos 300 gramos de polvo lunar a la Tierra.
El programa Ranger estadounidense estrellaba sus naves contra la Luna para lograr con sus cámaras fotos detalladas. Sólo Ranger 7, 8 y 9 lograron su objetivo. El programa Lunar Orbiter puso cinco naves no tripuladas en órbita lunar entre los años 1966-1967 para cartografiarla y ayudar al Programa Apolo para poner un hombre en la Luna, hito histórico que se logró con la llegada del Apolo 11 el 20 de julio de 1969 y que se retransmitió a todo el planeta desde las diferentes instalaciones de la Red del Espacio Profundo. El MDSCC en Robledo de Chavela (Madrid, España) perteneciente a ella, sirvió de apoyo durante todo el viaje de ida y vuelta.[25] [26] Al programa Ranger le sucedió el programa Surveyor que tras el Lunik 9 logró alunizajes suaves de naves no tripuladas.
Las naves estadounidenses Clementine y Lunar Prospector, las japonesas Hiten y Selene, la europea Smart 1, la china Chang'e 1 y la hindú Chandrayaan-1 representaron una vuelta a la Luna, abandonada desde 1973. Su misión fue detectar la presencia de vapor de agua mezclado con polvo lunar y procedente de cometas que se han estrellado cerca de los polos lunares en cráteres donde nunca son iluminados por el Sol.
En septiembre de 2005, la NASA anunció el proyecto de un nuevo viaje tripulado a nuestro satélite, programado para el año 2018.
En septiembre de 2009, se anunció que la sonda india Chandrayaan-1, que orbitaba la Luna, detectó finas películas de agua en la superficie.[22
Composición corteza lunar
Oxígeno 43%
Silicio 21%
Aluminio 10%
Calcio 9%
Hierro 9%
Magnesio 5%
Titanio 2%
Níquel 0,6%
Sodio 0,3%
Cromo 0,2%
Potasio 0,1%
Manganeso 0,1%
Azufre 0,1%
Fósforo 500 ppm
Carbono 100 ppm
Nitrógeno 100 ppm
Hidrógeno 50 ppm
Helio 20 ppm
Características atmosféricas
Presión: 3 × 10-10 Pa
Temperatura:
Mínima 40 K
Media (día) 380 K
Media (noche) 120 K
Máxima 396 K
Composición:
Helio 25%
Neón 25%
Hidrógeno 23%
Argón 20%
Metano ?
Amoníaco ?
Dióxido de carbono trazas
Elementos orbitales
Inclinación 5,1454°
Excentricidad 0,0549
Período orbital sideral 27d 7h 43,7m
Radio orbital medio 384.400 km
Satélite de la Tierra
Características físicas
Masa 7,349 × 10.22 kg
Densidad 3,34 g/cm3
Área de superficie 38 millones de km2
Diámetro 3.476 km
Diámetro angular
Perigeo 33' 28,8"
Apogeo 29' 23,2"
Medio 31' 5,2"
Gravedad 1,62 m/s2
Velocidad de escape 2,38 km/s
Periodo de rotación 27d 7h 43,7min
Inclinación axial 1,5424°
Albedo 0,12
la Tierra. Hace cuatro mil quinientos millones de años la Tierra era una bola incandescente de rocas fundidas permanentemente bombardeada por meteoritos. Durante dos o tres mil millones de años en la superficie de la Tierra se produjeron continuas reacciones químicas dando lugar a moléculas cada vez más complejas. Y hace unos dos mil millones de años se formaron, merced a las leyes de la química, de la física y del azar, unas moléculas capaces de auto replicarse, dando así nacimiento a los primeros virus. Durante mil millones de años aquellos primeros virus se extendieron por todos los rincones del planeta donde pudieran sobrevivir intentando nuevas combinaciones químicas y moleculares hasta que después de millones, billones, trillones de experimentos, se creó la primera célula viva. La vida evolucionó con rapidez para dar lugar, hace tan solo ochocientos millones de años a los primeros organismos pluricelulares, apenas doscientos millones de años más tarde existían miles de especies diferentes poblando la profundidad de los mares e iniciando la conquista de la superficie terrestre. Millones de especies vegetales y animales han surgido, han conquistado una parcela del planeta, han luchado por la supervivencia durante miles o millones de años y luego se han extinguido dejando el sitio para que surjan nuevas especies, nuevos experimentos de la naturaleza.
Hace menos de cien mil años una especie de simios aprendió a sobrevivir fabricando herramientas que sustituyesen a las garras y los músculos de los que carecían, esta especie desarrolló un lenguaje que le permitió comunicarse con sus semejantes para mejorar sus condiciones de vida y para transmitir sus conocimientos a las siguientes generaciones. El lenguaje le dio al hombre mucho más que un medio de comunicación, también le dio un medio para describir el mundo que le rodeaba.
La hipótesis del impacto parece la preferida en la actualidad. Supone que nuestro satélite se formó tras la colisión contra la Tierra de un cuerpo de aproximadamente un séptimo del tamaño de nuestro planeta. El impacto hizo que bloques gigantescos de materia saltaran al espacio para posteriormente y, mediante un proceso de acreción similar al que formó los planetas rocosos próximos al Sol, generar la Luna.
Lo más dudoso de esta teoría es que tendrían que haberse dado demasiadas coincidencias juntas. L probabilidad de impactar con un astro errante era muy alta al inicio del Sistema Solar. Más dificil es que la colisión no desintegrase totalmente el planeta y que los fragmentos fuesen lo suficientemente grandes como para poder generar un satélite.
La teoría del impacto ha sido reproducida con ayuda de ordenadores, simulando un choque con un objeto cuyo tamaño sería equivalente al de Marte, y que, con una velocidad inferior a los 50.000 km/h, posibilitaría la formación de un satélite.
Según este modelo la Tierra está subdividida en las siguientes capas:
* Corteza.
Es la capa más superficial y tiene un espesor que varía entre los 12 km, en los océanos, hasta los 80 km en cratones (porciones más antiguas de los núcleos continentales). La corteza está compuesta por basalto en las cuencas oceánicas y por granito en los continentes.
* Manto.
Es una capa intermedia entre la corteza y el núcleo que llega hasta una profundidad de 2.900 km. El manto está compuesto por peridotita. El cambio de la corteza al manto está determinado por la discontinuidad de Mohorovicic. El manto se divide a su vez en manto superior y manto inferior. Entre ellos existe una separación determinada por las ondas sísmicas, llamada discontinuidad de Repetti (700 km).
* Núcleo.
Es la capa más profunda del planeta; tiene un espesor de 3.475 km y alcanza temperaturas de hasta 6.700 °C.[5] El cambio del manto al núcleo está determinado por la discontinuidad de Gutenberg (2.900 km). El núcleo está compuesto de una aleación de hierro y níquel. A su vez está subdivido en el núcleo interno, sólido, y el núcleo externo, es líquido, donde se genera el campo magnético terrestre. Esta división se produce en la discontinuidad de Wiechert-Lehmann-Jeffreys (5.150 km).
La Tierra interactúa con otros objetos en el espacio exterior, incluidos el sol y la Luna.
La Tierra realiza dos movimientos principales en el espacio, denominados, traslación y rotación; y dos movimientos secundarios, denominados precesión y nutación. Debido al movimiento de traslación y a la oblicuidad de la eclíptica, se suceden las cuatro estaciones anuales. Dichas estaciones están delimitadas por los instantes en que la Tierra pasa por los equinoccios de otoño y primavera y por los solsticios de verano e invierno.
Actualmente la Tierra completa una órbita alrededor del Sol cada vez que realiza 365,26 giros sobre su eje. Este lapso de tiempo se denomina un año sideral, el cual es igual a 365,26 días solares.[nota 2] El eje de rotación de la Tierra se encuentra inclinado 23,4° con respecto a la perpendicular a su plano orbital,[9] lo que produce las variaciones estacionales en la superficie del planeta con un período de un año tropical (365,24 días solares).
Una placa tectónica o placa litosférica es un fragmento de litosfera que se mueve como un bloque rígido sin presentar deformación interna sobre la astenósfera de la Tierra.
La tectónica de placas es la teoría que explica la estructura y dinámica de la superficie de la Tierra. Establece que la litosfera (la porción superior más fría y rígida de la Tierra) está fragmentada en una serie de placas que se desplazan sobre el manto terrestre. Esta teoría también describe el movimiento de las placas, sus direcciones e interacciones. La litosfera terrestre está dividida en placas grandes y en placas menores o microplacas. En los bordes de las placas se concentra actividad sísmica, volcánica y tectónica. Esto da lugar a la formación de grandes cadenas y cuencas.
La Tierra es el único planeta del Sistema Solar con placas tectónicas activas, aunque hay evidencias de que Marte, Venus y alguno de los satélites galileanos, como Europa, fueron tectónicamente activos en tiempos remotos.
Descubrimiento
Aunque la teoría de la tectónica de placas fue formalmente establecida en los años 1960 y en los 1970, en realidad esta es producto de más de dos siglos de observaciones geológicas y geofísicas. Por ejemplo, en el siglo XIX se observó que existieron numerosas cuencas sedimentarias en el pasado de la Tierra, con espesores estratigráficos de hasta diez veces los observados en el interior de los continentes, y que estas fueron deformadas posteriormente por procesos desconocidos originando cordilleras montañosas. A estas cuencas se les denominó geosinclinales y al proceso de deformación orogénesis. Otro descubrimiento del siglo XIX fue la documentación de una cadena montañosa o "dorsal" en medio del Océano Atlántico que observaciones posteriores mostraron que se extendía formando una red continua por todos los océanos.
Un avance significativo en el problema de la formación de los geosinclinales y sus orogénias ocurrió entre 1908 y 1912 cuando Alfred Wegener propuso que las masas continentales estaban en movimiento y que estas se habían fragmentado de un supercontinente que denominó Pangea. El movimiento de las masas continentales deformarían los sedimentos geosinclinales acumulados en sus bordes levantando nuevas cadenas montañosas. Wegener creía que los continentes se deslizaban sobre la superficie de la corteza bajo los océanos como un bloque de madera sobre una mesa y que esto se debía a fuerzas de marea producto de deriva de los polos. Sin embargo, pronto fue demostrado que estas fuerzas son del orden de una diez millonésima a una centésima de millonésima de la fuerza de gravedad, lo que hacia imposible que estas pudieran plegar y levantar las masas de las cordilleras montañosas.
La teoría de la tectónica de placas explicó finalmente que todos estos fenómenos (deriva continental, formación de cordilleras continentales y submarinas) son manifestaciones de procesos de liberación del calor del interior de la Tierra. Hay cuatro procesos a los que debemos dicho calor: 1) El más importante es la desintegración de los elementos radiactivos que hay en el manto terrestre y que son fundamentalmente: potasio-40, uranio-238, uranio-235 y torio-40. 2) Los residuos del calor original que la Tierra adquirido durante su formación. 3) Calor debido al rozamiento por la gravedad que hace que los elementos pesados se desplacen hacia el centro y los ligeros hacía arriba, al hacerlo, rozan y la fricción produce calor. 4) Al enfriarse el núcleo aumenta de tamaño, algo similar a lo que ocurre con el agua al enfriarse, y al hacerlo desprende calor.1
Tipos de placas
Las placas litosféricas son esencialmente de dos tipos, en función de la clase de corteza que forma su superficie. Hay dos clases de corteza. la oceánica y la continental.
Placas oceánicas. Son placas cubiertas íntegramente por corteza oceánica, delgada y de composición básica. Aparecerán sumergidas en toda su extensión, salvo por la presencia de edificios volcánicos intraplaca, de los que más altos aparecen emergidos, o por arcos de islas en alguno de sus bordes. Los ejemplos más notables se encuentran en el Pacífico: la placa Pacífica, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la placa Filipina.
Placas mixtas. Son placas cubiertas en parte por corteza continental y en parte por corteza oceánica. La mayoría de las placas tienen este carácter. Para que una placa fuera íntegramente continental tendría que carecer de bordes de tipo divergente (dorsales) en su contorno. En teoría esto es posible en fases de convergencia y colisión de fragmentos continentales, y de hecho pueden interpretarse así algunas subplacas de las que forman los continentes. Valen como ejemplos de placas mixtas la placa Sudamericana o la placa Euroasiática.
Placas tectónicas del mundo
Placas principales :
Placa Sudamericana | Placa Norteamericana | Placa Euroasiática | Placa Indoaustraliana | Placa Africana | Placa Antártica | Placa Pacífica
Placas secundarias:
Placa de Cocos | Placa de Nazca | Placa Filipina | Placa Arábiga | Placa Escocesa | Placa Juan de Fuca | Placa del Caribe
Otras placas:
Placa de Ojotsk | Placa Amuria | Placa del Explorador | Placa de Gorda | Placa Somalí | Placa de la Sonda
Microplacas:
Placa de Birmania | Placa Yangtze | Placa de Timor | Placa Cabeza de Pájaro | Placa de Panamá | Placa de Rivera
Placas antiguas :
Placa de Kula | Placa de Farallón
Límites de placa
Las placas limitan entre sí por tres tipos de situaciones.
Límites divergentes. Corresponden al medio oceánico que se extiende, de manera discontinua, a lo largo del eje de las dorsales. Estas dorsales tienen una longitud de unos 65000 Km. La parte central de la dorsal está constituido por un amplio surco denominado valle de rift, por el que asciende magma desde el manto y provoca una actividad volcánica lenta pero constante.
Límites convergentes. Allí donde dos placas se encuentran. Hay dos casos muy distintos:
Subducción. Una de las placas se dobla, con un ángulo pequeño, hacia el interior de la Tierra, introduciéndose por debajo de la otra. El límite viene marcado por la presencia de una fosa oceánica o fosa abisal, una estrecha zanja cada uno de cuyos flancos pertenece a una placa distinta. Hay dos casos que difieren por la naturaleza de la litosfera en la placa que recibe la subducción: puede ser de tipo continental, como ocurre en la subducción de la placa de Nazca bajo los Andes; o puede ser litosfera oceánica, en cuyo caso se desarrollan allí edificios volcánicos que forman un arco de islas. Las fosas oceánicas, y los límites que marca, tienen una forma curva, con una gran amplitud según corresponde a la sección de un plano inclinado, el plano de subducción, con la superficie.
Colisión. Se originan cuando la convergencia facilitada por la subducción provoca la aproximación de dos masas continentales. Al final las dos masas chocan, levantándose un orógeno de colisión, con los materiales continentales de la placa que subducía tendiendo a ascender sobre la otra placa. Las mayores cordilleras, como el Himalaya o los Alpes se forman así.
Límites de fricción. Es como llamamos a la situación en que dos placas aparecen separadas por un tramo de falla transformante. Las fallas transformantes quiebran transversalmente las dorsales, permitiéndoles desarrollar un trazado sinuoso a pesar de que su estructura interna exige que sean rectas. Topográficamente las fallas transformantes aparecen como estrechos valles rectos asimétricos en el fondo oceánico. Sólo una parte del medio de cada falla es propiamente límite entre placas, proyectándose los dos extremos cada uno dentro de una placa.
Bordes de placa
Las zonas de las placas contiguas a los límites, los bordes de placa, son las regiones de mayor actividad geológica interna del planeta. En ellas se concentran:
El vulcanismo: La mayor parte del vulcanismo activo se produce en el eje de las dorsales, en los límites divergentes, pero al ser submarino y de tipo fluidal, poco violento, pasa muy desapercibido. Detrás vienen las regiones contiguas a las fosas por el lado de la placa que no subduce.
La orogénesis: es decir, el levantamiento de montañas. La orogénesis acompaña a la convergencia de placas, tanto donde hay subducción, donde se levantan arcos volcánicos y cordilleras, como los Andes, ricas en volcanes; como en los límites de colisión, donde el vulcanismo es escaso o ausente, pero la sismicidad es particularmente intensa.
La sismicidad: Existen terremotos intraplaca, originados en fracturas en las regiones centrales y generalmente estables de las placas; pero la inmensa mayoría se producen en bordes de placa. Las circunstancias del clima y de la historia han hecho concentrarse una buena parte de la población mundial en las regiones más sísmicas de los continentes, las que forman los cinturones orogenéticos, junto a límites convergentes. Algunos terremotos importantes, como el terremoto de San Francisco de 1906, se originan en límites de fricción. Los terremotos más importantes de las dorsales son los que se producen en donde las fallas transformantes actúan como límite entre placas.
Los volcanes son puntos de la superficie terrestre que pueden encontrarse en los continentes o en el fondo de los océanos por donde son expulsados al exterior el magma, los gases y los líquidos del interior de la tierra a elevadas temperaturas. Un volcán constituye el único conducto que pone en comunicación directa la superficie terrestre con los niveles profundos de la corteza terrestre.
En la profundidad del manto terrestre, el magma (mezcla multifase de alta temperatura compuesta por roca fundida y gases) bajo presión asciende, creando cámaras magmáticas dentro o por debajo de la corteza. Las grietas en las rocas de la corteza proporcionan una salida para la intensa presión, y tiene lugar la erupción. Vapor de agua, humo, gases, cenizas, rocas y lava son lanzados a la atmósfera.
Volcanes activos:
Emanaciones de vapor del cráter "Arenas" en el nevado del Ruiz. Septiembre de 1985, dos meses antes de la tragedia.
Los volcanes activos son aquellos que entran en actividad eruptiva. La mayoría de los volcanes ocasionalmente entran en actividad y permanecen en reposo la mayor parte del tiempo. Para bienestar de la humanidad solamente unos pocos están en erupción continua. El período de actividad eruptiva puede durar desde una hora hasta varios años. Este ha sido el caso del volcán de Pacaya. Los intervalos de calma entre erupciones pueden durar meses, décadas y en ocasiones hasta siglos. Sin embargo, no se ha descubierto aún un método seguro para predecir las erupciones.
Volcanes durmientes:
Los volcanes durmientes son aquellos que mantienen ciertos signos de actividad como lo son las aguas termales y han entrado en actividad esporádicamente. Dentro de esta categoría suelen incluirse las fumarolas y los volcanes con largos períodos en inactividad entre erupción. Un volcán se considera activo si su última erupción fue antes de 25.000 años.
Volcanes extintos:
Los volcanes extintos son aquellos que estuvieron en actividad durante períodos muy lejanos y no muestran indicios de que puedan reactivarse en el futuro. Son muy frecuentes, aunque la inactividad que las describe puede reactivarse nuevamente en muy raras ocasiones, estos volcanes generalmente han dejado de mostrar actividad desde hace muchos siglos antes de ser considerados extintos.
La actividad eruptiva es casi siempre intermitente, ya que los períodos de paroxismo alternan con otros de descanso, durante los cuales el volcán parece extinguido (Vesubio, Teide, Teneguía, Fuji, etc.). Consiste en el desplazamiento de las rocas ígneas o en estado de fusión, desde el interior de la corteza terrestre hacia el exterior. Estos materiales salen a la superficie terrestre como si fueran ríos de rocas fundidas, conformando un volcán activo, al impulso de los gases
Tipos de erupciones volcánicas:
La temperatura, composición, viscosidad y elementos disueltos de los magmas son los factores fundamentales de los cuales depende el tipo de explosividad y la cantidad de productos volátiles que acompañan a la erupción volcánica.
Hawaiano o efusivo
Sus lavas son bastante fluidas, sin que tengan lugar desprendimientos gaseosos explosivos; estas lavas se desbordan cuando rebasan el cráter y se deslizan con facilidad por la ladera del volcán, formando verdaderas corrientes que recorren grandes distancias. Por esta razón, los volcanes de tipo hawaiano son de pendiente suave. Algunas partículas de lava, al ser arrastradas por el viento, forman hilos cristalinos que los nativos llaman cabellos de la diosa Pelé (diosa del fuego). Son bastante comunes en todo el planeta.
Estromboliano o mixto
Erupción del Stromboli (Italia) en 1980.
Artículo principal: Estromboliano
Este tipo de volcán recibe el nombre del Stromboli, volcán de las islas Lípari (mar Tirreno), al Norte de Sicilia. Se originan cuando hay alternancia de los materiales en erupción, formándose un cono estratificado en capas de lavas fluidas y materiales sólidos. La lava es fluida, desprendiendo gases abundantes y violentos, con proyecciones de escorias, bombas y lapilli. Debido a que los gases pueden desprenderse con facilidad, no se producen pulverizaciones o cenizas. Cuando la lava rebosa por los bordes del cráter, desciende por sus laderas y barrancos, pero no alcanza tanta extensión como en las erupciones de tipo hawaiano.
Vulcaniano
Del nombre del volcán Vulcano en las islas Lípari. Se desprenden grandes cantidades de gases de un magma poco fluido, que se consolida con rapidez; por ello las explosiones son muy fuertes y pulverizan la lava, produciendo mucha ceniza, lanzada al aire acompañadas de otros materiales fragmentarios. Cuando la lava sale al exterior se solidifica rápidamente, pero los gases que se desprenden rompen y resquebrajan su superficie, que por ello resulta áspera y muy irregular, formándose lavas de tipo Aa. Los conos de estos volcanes son de pendiente muy inclinada.
Pliniano o vesubiano
Nombrado así en honor a Plinio el Joven, difiere del vulcaniano en que la presión de los gases es muy fuerte y produce explosiones muy violentas. Forma nubes ardientes que, al enfriarse, producen precipitaciones de cenizas, que pueden llegar a sepultar ciudades, como ocurrió con Pompeya y Herculano y el volcán Vesubio.
Se caracteriza por alternar erupciones de piroclastos con erupciones de coladas lávicas, dando lugar a una superposición en estratos que hace que este tipo de volcanes alcance grandes dimensiones. Otros volcanes de tipo pliniano son el Teide, el Popocatépetl y el Fujiyama.
Freato-magmático o surtseyano
Los volcanes de tipo freato-magmático se encuentran en aguas someras, o presentan un lago en el interior del cráter, o en ocasiones forman atolones. Sus explosiones son extraordinariamente violentas ya que a la energía propia del volcán se le suma la expansión del vapor de agua súbitamente calentado. Normalmente no presentan emisiones lávicas ni extrusiones de rocas. Algunas de las mayores explosiones freáticas son las del Krakatoa, el Kilauea y la Isla de Surtsey.
Peleano
De los volcanes de las Antillas es célebre la Montaña Pelada, ubicada en la isla Martinica, por su erupción de 1902, que destruyó su capital, Saint-Pierre.
La lava es extremadamente viscosa y se consolida con gran rapidez, llegando a tapar por completo el cráter formando un pitón o aguja; la enorme presión de los gases, sin salida, provoca una enorme explosión que levanta el pitón, o bien destroza la parte superior de la ladera. Así ocurrió el 8 de mayo de 1902, cuando las paredes del volcán cedieron a tan enorme empuje, abriéndose un conducto por el que salieron con extraordinaria fuerza los gases acumulados a elevada temperatura y que, mezclados con cenizas, formaron la nube ardiente que ocasionó 28.000 víctimas.
Erupciones submarinas
En el fondo oceánico se producen erupciones volcánicas cuyas lavas, si llegan a la superficie, pueden formar islas volcánicas.Las erupciones suelen ser de corta duración en la mayoría de los casos, debido al equilibrio isostático de las lavas al enfriarse, entrando en contacto con el agua, y por la erosión marina. Algunas islas actuales como las Cícladas (Grecia), tienen este origen.
Erupciones fisurales
Se originan en una larga dislocación de la corteza terrestre, que puede ser desde apenas unos metros hasta varios km. La lava que fluye a lo largo de la rotura es fluida y recorre grandes extensiones formando amplias mesetas, con 1 ó más km de espesor y miles de km². Un ejemplo de vulcanismo fisural es la meseta del Decán (India).
partes de un volcan
-CRÁTER: Es la puerta de salida de los materiales del volcán.
-CHIMENEA: Es en conducto por donde sale el magma
-CONO VOLCÁNICO: Parte del volcán formada por los materiales que expulsados.
-CÁMARA MAGMÁTICA: Es el lugar donde se acumula el magma antes de salir
-FUMAROLAS: Son emisiones de gases de las lavas en los cráteres.
-SOLFATARAS: Son emisiones de vapor de agua y ácido sulfhídrico.
-
MOFETAS: Son fumarolas frías que desprenden dióxido de carbono
-GÉISERES: Son pequeños volcanes de vapor de agua hirviendo
Montaña es una eminencia superior a 700 metros respecto a su base, es decir, una elevación natural del terreno. Las montañas se agrupan, a excepción de los volcanes, en cordilleras o sierras.
Las montañas cubren 53% de Asia, 58% de América, 25% de Europa, 17% de Australia y 3% de África. En total, un 24% de la litosfera constituye masa montañosa. Un 10% de la población mundial habita en regiones montañosas. Todos los ríos mayores del mundo nacen en áreas montañosas y más de la mitad de la humanidad depende del agua de las montañas.
En este punto se comenzaron a formar Las montañas que se forman a través de un proceso general llamado "deformación" de la corteza de la Tierra. La palabra deformación es una palabra que también significa "doblar". Un ejemplo de este tipo de doblez proviene del proceso que describiremos a continuación.
Cuando dos secciones de la litósfera chocan, que no están bajo subducción, hace que las lajas de la litósfera sean forzadas hacia abajo, hacia regiones más profundas de la Tierra; las lajas de apilan unas contras otras, causando que una o ambas lajas se doblen como un acordión. Este proceso hace que la corteza se eleve, doble y deforme grandemente y de origen a las cordilleras de montañas. Generalmente, la formación de las montañas y el manto de subducción van juntas.
Clasificación de las montañas
Hay montañas de estilos tectónicos, de plegamientos y fallas mixtas germánicas, jurásicas y alpinas.
Fruto de las distintas orogénesis podemos encontrar montañas plegadas o producto de una falla o fractura; e incluso plegado-fracturadas. También la hay de origen volcánico, como sucede con el Teide, en Tenerife.
Según su altura las montañas se pueden dividir en colinas, montañas medias, y montañas altas. Por la forma en que se agrupan podemos encontrar cordilleras, unidas en sentido longitudinal, y macizos, agrupadas en forma más circular o compacta.
Montañas escarpadas o alpes
El significado etimológico de “alpes” es valle, lo que pone en relieve que cuando se nombró a los Alpes no interesaban tanto las cimas, sino los valles altos. Los pueblos Celtas, uno de los más primitivos de Europa, llamaron “alpe” en general a toda montaña escarpada. En esta sección se toma “alpe” como sinónimo de montaña escarpada.
La cordillera alpina más larga es la Cordillera de los Andes, que recorre toda la longitud occidental de América del Sur. En Europa es donde más cordilleras alpinas hay, contando entre ellas 18 cordilleras, entre las cuales se pueden citar a los Alpes, los Pirineos, los Cárpatos, etc. Las cordilleras las encontramos también en Japón, Nueva Zelanda, Groenlandia, Transilvania, y hasta en la Luna.
El mayor sistema de montañas volcánicas en el mundo es el Cinturón de Fuego del Pacífico, con 48 000 km; el segundo es el llamado Alpino-Himalayo.
Según la Geología hay montañas de forma alpina. Desde el momento que nace una montaña, la erosión empieza a desgastarla. Cuanto más antigua es una montaña, tanto más baja y redonda será su silueta.
Vegetación y clima
Otras características fundamentales para considerar un terreno montañoso son el clima y la vegetación. El clima de montaña es más frío y húmedo que el del llano, puesto que la temperatura desciende a un ritmo aproximado de 5 ºC cada 1 km de altitud y las lluvias van aumentado con la altura, debido al llamado "efecto pantalla", si bien es frecuente encontrar en las zonas montañosas vertientes más húmedas (expuestas a vientos húmedos), frente a las más secas, en las que esos mismos vientos han perdido la humedad por elevación y tienden a absorber la existente en el suelo, fenómeno conocido como "efecto Föehn"; tal es el fenómeno que se produce en los Pirineos, donde su vertiente norte es más húmeda que la española o sur.
La vegetación en montaña se encuentra escalonada o en pisos. En los pisos inferiores podemos encontrar vegetación similar a la del llano circundante pero a medida que se asciende van apareciendo especies más higrófilas y más resistentes al frío; tras las últimas especies arbóreas aparece la pradera alpina seguida del roquedo e incluso la nieve perpetua. Las especies presentes en cada uno de estos pisos y la altitud a la que podemos encontrarlas varían según los continentes y también con la latitud, pues no es lo mismo una zona montañosa en zonas subpolares que en zonas tropicales.
Las montañas Rocosas reciben una cantidad moderada de precipitaciones en forma de lluvia, sobre todo durante los meses de invierno. Las praderas cubren los niveles inferiores y dan paso a grandes bosques de coníferas. Por encima de la zona arbolada se extienden pastizales y arbustos aislados. Las cimas de los picos tienen escasa vegetación y algunos están cubiertos de nieve y hielo durante todo el año.
Las montañas más altas por continentes son:
Asia
Everest 8.848 m Bandera de la República Popular China China
Bandera de Nepal Nepal Montaña más alta con respecto al nivel del mar en Asia y el mundo.
K2 8.611 m Bandera de la República Popular China China
Bandera de Pakistán Pakistán Considerada la más difícil de escalar.
Kanchenjunga 8.598 m Bandera de India India
Bandera de Nepal Nepal
América
Aconcagua 6.959 m Bandera de Argentina Argentina
Nevado Ojos del Salado 6.891 m Bandera de Argentina Argentina
Bandera de Chile Chile
Monte Pissis 6.792 m Bandera de Argentina Argentina
África
Kilimanjaro 5.895 m Flag of Tanzania.svg Tanzania
Monte Kenia 5.199 m Flag of Kenya.svg Kenia
Europa
Monte Elbrus 5.652 m Bandera de Rusia Rusia
Monte Dij-Tau 5.205 m Bandera de Rusia Rusia
Shjara 5.200 m Bandera de Georgia Georgia
Bandera de Rusia Rusia
Antártida
Macizo Vinson 4.895 m Bandera de Antártida Antártida (Zona internacional)
Monte Tyree 4.852 m Bandera de Antártida Antártida (Zona internacional)
Monte shinn 4.661 m Bandera de Antártida Antártida (Zona internacional)
Oceanía
Puncak Jaya 4.884 m Bandera de Indonesia Indonesia
Puncak Trikora 4.730 m Bandera de Indonesia Indonesia
Mauna Kea 4.205 m Bandera de Hawái Hawái, Bandera de los Estados Unidos Estados Unidos Montaña más alta desde su base, con más de 6.000 m bajo el mar.
La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características.
Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. La forma actual es una versión modificada de la de Mendeléyev, fue diseñada por Alfred Werner.
Historia
La historia de la tabla periódica está íntimamente relacionada con varios aspectos del desarrollo de la química y la física:
El descubrimiento de los elementos de la tabla periódica
El estudio de las propiedades comunes y la clasificación de los elementos
La noción de masa atómica (inicialmente denominada "peso atómico") y, posteriormente, ya en el siglo XX, de número atómico y
Las relaciones entre la masa atómica (y, más adelante, el número atómico) y las propiedades periódicas de los elementos.
El descubrimiento de los elementos
Aunque algunos elementos como el oro (Au), plata (Ag), cobre (Cu), plomo (Pb) y el mercurio (Hg) ya eran conocidos desde la antigüedad, el primer descubrimiento científico de un elemento ocurrió en el siglo XVII cuando el alquimista Henning Brand descubrió el fósforo (P). En el siglo XVIII se conocieron numerosos nuevos elementos, los más importantes de los cuales fueron los gases, con el desarrollo de la química neumática: oxígeno (O), hidrógeno (H) y nitrógeno (N). También se consolidó en esos años la nueva concepción de elemento, que condujo a Antoine Lavoisier a escribir su famosa lista de sustancias simples, donde aparecían 33 elementos. A principios del siglo XIX, la aplicación de la pila eléctrica al estudio de fenómenos químicos condujo al descubrimiento de nuevos elementos, como los metales alcalinos y alcalino–térreos, sobre todo gracias a los trabajos de Humphry Davy. En 1830 ya se conocían 55 elementos. Posteriormente, a mediados del siglo XIX, con la invención del espectroscopio, se descubrieron nuevos elementos, muchos de ellos nombrados por el color de sus líneas espectrales características: cesio (Cs, del latín caesĭus, azul), talio (Tl, de tallo, por su color verde), rubidio (Rb, rojo), etc.
La noción de elemento y las propiedades periódicas
Lógicamente, un requisito previo necesario a la construcción de la tabla periódica era el descubrimiento de un número suficiente de elementos individuales, que hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento químico y sus propiedades. Durante los siguientes 2 siglos, se fue adquiriendo un gran conocimiento sobre estas propiedades, así como descubriendo muchos nuevos elementos.
La palabra "elemento" procede de la ciencia griega pero su noción moderna apareció a lo largo del siglo XVII, aunque no existe un consenso claro respecto al proceso que condujo a su consolidación y uso generalizado. Algunos autores citan como precedente la frase de Robert Boyle en su famosa obra "The Sceptical Chymist", donde denomina elementos "ciertos cuerpos primitivos y simples que no están formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos los cuerpos perfectamente mixtos". En realidad, esa frase aparece en el contexto de la crítica de Robert Boyle a los cuatro elementos aristotélicos.
A lo largo del siglo XVIII, las tablas de afinidad recogieron un nuevo modo de entender la composición química, que aparece claramente expuesto por Lavoisier en su obra "Tratado elemental de Química". Todo ello condujo a diferenciar en primer lugar qué sustancias de las conocidas hasta ese momento eran elementos químicos, cuáles eran sus propiedades y cómo aislarlos.
El descubrimiento de un gran número de nuevos elementos, así como el estudio de sus propiedades, pusieron de manifiesto algunas semejanzas entre ellos, lo que aumentó el interés de los químicos por buscar algún tipo de clasificación.
Los pesos atómicos
A principios del siglo XIX, John Dalton (1766–1844) desarrolló una nueva concepción del atomismo, al que llegó gracias a sus estudios meteorológicos y de los gases de la atmósfera. Su principal aportación consistió en la formulación de un "atomismo químico" que permitía integrar la nueva definición de elemento realizada por Antoine Lavoisier (1743–1794) y las leyes ponderales de la química (proporciones definidas, proporciones múltiples, proporciones recíprocas).
Dalton empleó los conocimientos sobre proporciones en las que reaccionaban las sustancias de su época y realizó algunas suposiciones sobre el modo cómo se combinaban los átomos de las mismas. Estableció como unidad de referencia la masa de un átomo de hidrógeno (aunque se sugirieron otros en esos años) y refirió el resto de los valores a esta unidad, por lo que pudo construir un sistema de masas atómicas relativas. Por ejemplo, en el caso del oxígeno, Dalton partió de la suposición de que el agua era un compuesto binario, formado por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno. No tenía ningún modo de comprobar este punto, por lo que tuvo que aceptar esta posibilidad como una hipótesis a priori.
Dalton conocía que 1 parte de hidrógeno se combinaba con 7 partes (8 afirmaríamos en la actualidad) de oxígeno para producir agua. Por lo tanto, si la combinación se producía átomo a átomo, es decir, un átomo de hidrógeno se combinaba con un átomo de oxígeno, la relación entre las masas de estos átomos debía ser 1:7 (o 1:8 se calcularía en la actualidad). El resultado fue la primera tabla de masas atómicas relativas (o pesos atómicos como los llamaba Dalton) que fue posteriormente modificada y desarrollada en los años posteriores. Las incertidumbres antes mencionadas dieron lugar a toda una serie de polémicas y disparidades respecto a las fórmulas y los pesos atómicos que sólo comenzarían a superarse, aunque no totalmente, con el congreso de Karlsruhe en 1860.
Metales, no metales, metaloides y metales de transición
La primera clasificación de elementos conocida fue propuesta por Antoine Lavoisier, quien propuso que los elementos se clasificaran en metales, no metales y metaloides o metales de transición. Aunque muy práctico y todavía funcional en la tabla periódica moderna, fue rechazada debido a que había muchas diferencias en las propiedades físicas como químicas.
Tríadas de Döbereiner
Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos de propiedades análogas y relacionarlo con los pesos atómicos se debe al químico alemán Johann Wolfgang Döbereiner (1780–1849) quien en 1817 puso de manifiesto el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación gradual del primero al último. Posteriormente (1827) señaló la existencia de otros grupos de tres elementos en los que se daba la misma relación (cloro, bromo y yodo; azufre, selenio y telurio; litio, sodio y potasio).
A estos grupos de tres elementos se les denominó tríadas y hacia 1850 ya se habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los elementos químicos.
Döbereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos elementos (y de sus compuestos) con los pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos, y una variación gradual del primero al último.
En su clasificación de las tríadas (agrupación de tres elementos) Döbereiner explicaba que el peso atómico promedio de los pesos de los elementos extremos, es parecido al peso atómico del elemento de en medio. Por ejemplo, para la tríada Cloro, Bromo, Yodo los pesos atómicos son respectivamente 36, 80 y 127; si sumamos 36 + 127 y dividimos entre dos, obtenemos 81, que es aproximadamente 80 y si le damos un vistazo a nuestra tabla periódica el elemento con el peso atómico aproximado a 80 es el bromo lo cual hace que concuerde un aparente ordenamiento de tríadas.
Chancourtois
En 1864, Chancourtois construyó una hélice de papel, en la que estaban ordenados por pesos atómicos (masa atómica) los elementos conocidos, arrollada sobre un cilindro vertical. Se encontraba que los puntos correspondientes estaban separados unas 16 unidades. Los elementos similares estaban prácticamente sobre la misma generatriz, lo que indicaba una cierta periodicidad, pero su diagrama pareció muy complicado y recibió poca atención.
Ley de las octavas de Newlands
En 1864, el químico inglés John Alexander Reina Newlands comunicó al Royal College of Chemistry (Real Colegio de Química) su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los llamados gases nobles no habían sido aún descubiertos.
Esta ley mostraba una cierta ordenación de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sí y en Periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.
El nombre de octavas se basa en la intención de Newlands de relacionar estas propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas.
Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenación no fue apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23 años más tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedió a Newlands su más alta condecoración, la medalla Davy.
Tabla periódica de Mendeléyev
Artículo principal: Tabla periódica de Mendeléyev
En 1869, el ruso Dmitri Ivánovich Mendeléyev publicó su primera Tabla Periódica en Alemania. Un año después lo hizo Julius Lothar Meyer, que basó su clasificación periódica en la periodicidad de los volúmenes atómicos en función de la masa atómica de los elementos.
Por ésta fecha ya eran conocidos 63 elementos de los 90 que existen en la naturaleza. La clasificación la llevaron a cabo los dos químicos de acuerdo con los criterios siguientes:
Colocaron los elementos por orden creciente de sus masas atómicas.
Situaron en el mismo grupo elementos que tenían propiedades comunes como la valencia.
La primera clasificación periódica de Mendeléyev no tuvo buena acogida al principio. Después de varias modificaciones publicó en el año 1872 una nueva Tabla Periódica constituida por ocho columnas desdobladas en dos grupos cada una, que al cabo de los años se llamaron familia A y B.
En su nueva tabla consigna las fórmulas generales de los hidruros y óxidos de cada grupo y por tanto, implícitamente, las valencias de esos elementos.
Esta tabla fue completada a finales del siglo XIX con un grupo más, el grupo cero, constituido por los gas noble descubiertos durante esos años en el aire. El químico ruso no aceptó en principio tal descubrimiento, ya que esos elementos no tenían cabida en su tabla. Pero cuando, debido a su inactividad química (valencia cero), se les asignó el grupo cero, la Tabla Periódica quedó más completa.
El gran mérito de Mendeléyev consistió en pronosticar la existencia de elementos. Dejó casillas vacías para situar en ellas los elementos cuyo descubrimiento se realizaría años después. Incluso pronosticó las propiedades de algunos de ellos: el galio (Ga), al que llamó eka–aluminio por estar situado debajo del aluminio; el germanio (Ge), al que llamó eka–sicilio; el escandio (Sc); y el tecnecio (Tc), que, aislado químicamente a partir de restos de un sincrotrón en 1937, se convirtió en el primer elemento producido de forma predominantemente artificial.
La noción de número atómico y la mecánica cuántica
La tabla periódica de Mendeléyev presentaba ciertas irregularidades y problemas. En las décadas posteriores tuvo que integrar los descubrimientos de los gases nobles, las "tierras raras" y los elementos radioactivos. Otro problema adicional eran las irregularidades que existían para compaginar el criterio de ordenación por peso atómico creciente y la agrupación por familias con propiedades químicas comunes. Ejemplos de esta dificultad se encuentran en las parejas telurio–yodo, argón–potasio y cobalto–níquel, en las que se hace necesario alterar el criterio de pesos atómicos crecientes en favor de la agrupación en familias con propiedades químicas semejantes.
Durante algún tiempo, esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que Henry Moseley (1867–1919) realizó un estudio sobre los espectros de rayos X en 1913. Moseley comprobó que al representar la raíz cuadrada de la frecuencia de la radiación en función del número de orden en el sistema periódico se obtenía una recta, lo cual permitía pensar que este orden no era casual sino reflejo de alguna propiedad de la estructura atómica. Hoy sabemos que esa propiedad es el número atómico (Z) o número de cargas positivas del núcleo.
La explicación que aceptamos actualmente de la "ley periódica" descubierta por los químicos de mediados del siglo pasado surgió tras los desarrollos teóricos producidos en el primer tercio del siglo XX. En el primer tercio del siglo XX se construyó la mecánica cuántica. Gracias a estas investigaciones y a los desarrollos posteriores, hoy se acepta que la ordenación de los elementos en el sistema periódico está relacionada con la estructura electrónica de los átomos de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades químicas.
Grupos
A las columnas verticales de la tabla periódica se les conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, y por ello, tienen características o propiedades similares entre sí. Por ejemplo, los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón en su último nivel de energía) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía (regla del octeto) y, por ello, son todos extremadamente no reactivos.
Numerados de izquierda a derecha utilizando números arábigos, según la última recomendación de la IUPAC (según la antigua propuesta de la IUPAC) de 19882 , los grupos de la tabla periódica son:
Grupo 1 (I A): los metales alcalinos
Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos
Grupo 3 (III B): Familia del Escandio
Grupo 4 (IV B): Familia del Titanio
Grupo 5 (V B): Familia del Vanadio
Grupo 6 (VI B): Familia del Cromo
Grupo 7 (VII B): Familia del Manganeso
Grupo 8 (VIII B): Familia del Hierro
Grupo 9 (VIII B): Familia del Cobalto
Grupo 10 (VIII B): Familia del Níquel
Grupo 11 (I B): Familia del Cobre
Grupo 12 (II B): Familia del Zinc
Grupo 13 (III A): los térreos
Grupo 14 (IV A): los carbonoideos
Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos
Grupo 16 (VI A): los calcógenos o anfígenos
Grupo 17 (VII A): los halógenos
Grupo 18 (VIII A): los gases nobles
Períodos
Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un período tienen el mismo número de orbitales. Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica. El primer período solo tiene dos miembros: hidrógeno y helio; ambos tienen sólo el orbital 1s.
La tabla periódica consta de 7 períodos:
Período 1
Período 2
Período 3
Período 4
Período 5
Período 6
Período 7
La tabla también está dividida en cuatro grupos, s, p, d, f, que están ubicados en el orden sdp, de izquierda a derecha, y f lantánidos y actínidos. Esto depende de la letra en terminación de los elementos de este grupo, según el principio de Aufbau.
Bloques o regiones
La tabla periódica se puede también dividir en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos.
Los bloques o regiones se denominan según la letra que hace referencia al orbital más externo: s, p, d y f. Podría haber más elementos que llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa con el orden alfabético para nombrarlos.
Bloque s
Bloque p
Bloque d
Bloque f
Otras formas de representar la tabla periódica
Varias formas (en espiral, en 3D) [1];
1951. Forma en espiral, [2] ;
1960. Forma en espiral, profesor Theodor Benfey[3];
1995. Forma en espiral-fractal, Melinda E Green *[4];
2004, noviembre. Forma en espiral sobre dibujo de galaxia, Philip J. Stewart [5];
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