EL PLANETA TIERRA Y SU ESTUDIO

¿QUÉ ES LA GEOLOGÍA Y CUÁL ES SU IMPORTANCIA?

• La Geología estudia la estructura y la historia de la Tierra. Es una ciencia empírica e histórica.

• ¿Qué importancia tiene la Geología en la sociedad actual? Buscar campos de la actividad humana en los que interviene la Geología e indicar qué especialidad está implicada.

• Localización y extracción de recursos geológicos.

• Obras públicas y construcción.

• Localización y gestión del agua.

• Gestión de residuos.• Protección de suelos.• Prevención y reducción

de riesgos.• Conocimiento de la Tierra

en el pasado.

• Cartografía geológica, Geología del petróleo, Petrología, Mineralogía.

• Geotecnia, Geología estructural.

• Hidrogeología.• Ingeniería geológica.• Edafología.

• Geodinámica, Geofísica, Geomorfología.

• Paleontología, Estratigrafía, Sedimentología.

PROPUESTA DE TRABAJOS VOLUNTARIOS:•Captura y almacenamiento de dióxido de carbono.•Vigilancia de la actividad volcánica.•Las “tierras raras”. Minerales en tu móvil.•Minerales críticos y minerales estratégicos.•El fósforo y la producción de alimentos.•Los minerales industriales en la vida cotidiana.•El fracking.•Almacenamiento geológico de residuos radiactivos. •El ATC de Villar de Cañas.Se recomienda hablar con el profesor antes de comenzar el trabajo.

¿CÓMO ES EL TRABAJO DE LOS GEÓLOGOS?

• Son científicos, por lo que operan conforme a la metodología científica.

• El principio del actualismo: “el presente es la clave para la interpretación del pasado.”

• Muchos fenómenos geológicos no son reproducibles en un laboratorio por las magnitudes que entran en juego y por su duración (el tiempo geológico).

• Muchos fenómenos geológicos son inaccesibles a la observación directa.

•La información sobre los procesos geológicos que han tenido lugar en el pasado se encuentra en las rocas.•Utilizan una gran variedad de procedimientos de investigación:– El trabajo de campo, procedimiento básico.– La experimentación en el laboratorio.– El trabajo de gabinete.

•Instrumentos de trabajo del geólogo.

LA TIERRA Y EL SISTEMA SOLAR

• Llamamos Sistema Solar al conjunto de cuerpos (planetas, asteroides y cometas) que giran en torno al Sol describiendo trayectorias cerradas (órbitas).

EL SOL

• El Sol es una estrella de tamaño medio perteneciente a la categoría de enana amarilla.

• Reúne el 99,87 % de la masa del sistema solar.• Su energía procede de reacciones nucleares de

fusión que transforman hidrógeno en helio.• Permanecerá en este estado consumiendo

hidrógeno otros 4 a 5000 M.A.• Su temperatura en el núcleo es de 15 millones

de grados Kelvin.

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA SOLAR

• Se exponen a continuación las características principales del Sistema Solar.

• Dichas características deberían de ser explicadas por una teoría sobre el origen del Sistema Solar.

• Los planetas recorren órbitas casi circulares y coplanarias entre si y con el ecuador del Sol.

Ángulos medidos respecto al plano de la eclíptica.

• El Sol y los planetas giran en el mismo sentido, y los planetas giran alrededor del Sol mucho más deprisa que éste sobre sí mismo: casi todo el momento angular del Sistema Solar está en los planetas.

Analiza la siguiente gráfica y saca tus conclusiones.

AU (UA en español): unidades astronómicas; 1 UA equivale a la distanciamedia entre el Sol y la Tierra (149.597.870.700 km).

La velocidad orbital de los planetas es tanto menor cuanto mayor es su distancia al Sol.

Velocidades orbitales de los planetas del SS y del cometa Halleyen km/s.

¿Qué forma tiene la órbita de la Tierra?¿Qué es el afelio? ¿Y el perihelio?¿Cómo debería ser la velocidad orbital en el afelio?

- mayor- menor- igual

LAS LEYES DE KEPLERPrimera: las órbitas de los planetas son elipses que presentan una pequeña excentricidad y en donde el Sol se encuentra en uno de sus focos.Segunda: el vector que une al Sol con el planeta barre áreas iguales en tiemposiguales.

Debido a que las órbitas de los planetas son elípticasla velocidad a la que estos las recorren no es constante, sino que es mayor cuando están más cerca del Sol y viceversa.

• Las distancias de los planetas al Sol siguen una sucesión numérica, la “ley de Bode”.

Para el sistema solar la distancia de los planetas al Sol en UAs es, según esta ley:

a = 0 , 4 + ( 0 , 3 × k )donde k = 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128...

Las distancias de los planetas calculados por la ley de Bode comparadas con las reales son:

Planeta k Distancia ley T-B Distancia real Error %Mercurio 0 0,4 0,39 2,5%Venus 1 0,7 0,72 2,78%Tierra 2 1,0 1,00 0%Marte 4 1,6 1,52 5,3%Ceres 8 2,8 2,77 1,1%Júpiter 16 5,2 5,20 0%Saturno 32 10,0 9,54 4.8%Urano 64 19,6 19,2 2%Neptuno 128 38.8 30,06 29.08%Plutón 256 77.2 39,44 95.75%

Trabajo voluntario: buscar información sobre Ceres y su descubrimiento.

La “ley de Bode” falla para Neptuno.La “ley de Bode” se cumple para los satélites de Júpiter y de Urano.William Herschel descubre Urano en 1781, confirmando la “ley de Bode”sólo 3 años después de su publicación.Faltaba el quinto planeta, entre Marte y Júpiter. Bode impulsó su búsqueda yen 1801 Piazzi descubrió Ceres, el primero de los asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter en el lugar predicho por la “ley de Bode”. Actualmente Ceres es considerado un planeta enano.

• Existe un cinturón de asteroides entre las órbitas de Marte y Júpiter que corresponde a un hueco en la regla de Bode. Se interpreta como el residuo rocoso de un planeta que no llegó a formarse a causa de la influencia gravitatoria de Júpiter.

• La mayoría de los planetas tienen rotaciones en el mismo sentido que sus revoluciones. Los ejes de rotación tienden a ser perpendiculares al plano orbital.

Salvo Venus y Urano, todos los planetas tienen rotaciones directas.

Los periodos de rotación de los planetas son anárquicos.La causa son las atracciones gravitatorias entre cuerpos próximos oefecto de marea.

• Los planetas interiores son pequeños y densos, mientras que los exteriores son grandes y menos densos.

• Todos los cuerpos planetarios (salvo Io) presentan huellas de impactos con cuerpos de hasta un centenar de kilómetros de diámetro.

• Los asteroides son restos de la formación del sistema solar más de 10 m de diámetro. La mayoría se encuentra en el cinturón comprendido entre Marte y Júpiter. Su masa total es inferior a la de la Luna.

• Los cometas se encuentran en los confines del Sistema Solar en una gigantesca envoltura compuesta por la Nube de Oort y el Cinturón de Kuiper.

Distancia del Sol al Cinturón de Kuiper: entre 30 UA y 12.000 UA (la capa exterior del Cinturón de Kuiper limita con la capa interior de la Nube de Oort). (En la imagen se ha representado en color rojo.) Distancia del Sol a la Nube de Oort: entre 12.000 y 150.000 UA (la capa exterior de la nube de Oort, al contrario que la del cinturón de Kuiper, es bastante irregular, debido a que el dominio gravitatorio del Sol es menor en las direcciones de estrellas cercanas). (En la imagen se ha representado en color azul.) Distancia media de la Tierra a Plutón: 40 UA Distancia de la Tierra a la estrella más cercana: aproximadamente 275.000 UA. 1 UA = 150 millones de km (distancia media de la Tierra al Sol).

e= excentricidad

• Los meteoritos son fragmentos de menos de 10 m que no se desintegran a su paso por la atmósfera y alcanzan la superficie terrestre.

• La mayoría son fragmentos de asteroides procedentes del cinturón principal. También pueden ser fragmentos de cometas o de origen lunar o marciano.

• Se pueden clasificar en:– Rocosos– Ferrosos de tipo rocoso– Ferrosos

(86%) (8%) (1%) (5%)

Las condritas se consideran representativas de la materia que había en el Sistema Solar antes de que se formaran los planetas. Tienen una edad de 4.550 M.A.Un tipo de condritas, las condritas carbonáceas contienen un 12 % de agua y un 5 % de carbono, por lo que su análisis es clave para entender el origende los océanos y de la vida en la Tierra.

• Entre 5 y 300 toneladas de materia extraterrestre que cae cada día a la Tierra.

Meteoros brillantes observados entre 1994 y 2013. (556: 255 de día y 301 de noche)

Meteorites are left-overs from the formation of the solar system. While Earth rock has been reprocessed by geological forces over many eons, most meteorites have never experienced any reprocessing and are just as they were when the solar system was formed. By examining a meteorite, we are looking at the chemical composition of the solar system as it was being born.A few meteorites come to us from the Moon or other planets, such as Mars. When you are holding a piece of martian meteorite in your hand, you are holding an actual real piece of the red planet. By studying these kinds of meteorites, we learn about the geology and atmospheres of other planets at long ago times, when the meteorite was chipped off the planet.

ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR

• Una teoría sobre el origen del Sistema Solar debería explicar las características principales expuestas en el bloque anterior.

• El Sol y los planetas se han generado conjuntamente. El hecho de que el Sol y los planetas compartan características mecánicas comunes apunta a un origen conjunto.

• En las zonas de la galaxia donde están naciendo estrellas se encuentran siempre nubes de gas y polvo (nebulosas) calientes, que emiten su energía en la banda del infrarrojo del espectro.

• Las nebulosas son regiones del medio interestelar constituidas por gases (principalmente hidrógeno y helio) además de elementos químicos en forma de polvo cósmico.

Nebulosa de Orión, la región de nacimiento estelar más cercana (1500 años luz). (Hubble Space Telescope)

En el centro de la Nebulosa de Orión se encuentra el Cúmulo del Trapecio de Orión. A la izquierda en luz visible y en luz infrarroja a la derecha. Aproximadamente la mitad de las estrellas tienen discos protoplanetarios.

• El estudio del espectro de algunas nebulosas revela que contienen hielo y silicatos, dos componentes básicos de los planetas.

• Las nebulosas son millones de veces más grandes que el Sistema Solar.

• Presentan zonas cuya densidad es demasiado alta para que sean estables por lo que su evolución inevitable les llevará al colapso gravitatorio.

• El colapso gravitatorio tiene dos consecuencias físicas:– El aumento de la temperatura, especialmente en

el centro donde la densidad es mayor.– Los componentes giratorios del movimiento de las

partículas tienden a incrementarse al disminuir la distancia al centro de gravedad: la nube caótica se transforma en un remolino con un centro muy caliente.

• Si la masa que se concentra en la zona central es suficiente, la temperatura superará los 10 millones de grados y se iniciarán las reacciones termonucleares propias de las estrellas (H+H = He + E).

• Existen discos de partículas en torno a estrellas muy jóvenes.

Distintos discos protoplanetarios fotografiados por el telescopioespacial Hubble en la nebulosa de Orión.

Disco protoplanetario de la joven estrella HL Tauri (Observatorio ALMA en Chile)

• La estrella recién formada emite un fuerte viento solar que vaporiza los materiales de su cercanía.

• En las zonas próximas a la estrella se pudieron condensar los materiales más refractarios (hierro y silicatos), mientras que en las más alejadas lo hicieron también los materiales más volátiles (agua, amoniaco, metano).

• Los planetas pequeños y densos y los asteroides se habrían formado por un procesos de acreción de planetesimales que se fueron uniendo por choques de baja energía, formando cuerpos planetarios cada vez más grandes (teoría de los planetesimales de Weizsäker- Kuiper).

• La formación de los planetas exteriores, desde Júpiter hasta Neptuno debió de ocurrir de forma similar a como se formó el Sol, o sea, por colapso gravitatorio de una pequeña masa nebular (arrastrada por el viento solar inicial hasta esa zona del Sistema Solar).

• Durante el proceso de acreción planetaria tuvo que producirse otro acontecimiento primordial, la diferenciación en capas.

• Los planetas interiores se formaron por acreción de planetesimales de igual composición (hierro y silicatos).

• Los cuerpos planetarios en formación debieron alcanzar una elevada temperatura debido a varios procesos:– Impacto de grandes planetesimales– Desintegración de isótopos radiactivos

• A favor de estos procesos los protoplanetas internos se fundieron parcialmente: en la Tierra se produjo la diferenciación gravitacional del núcleo.