M ATERIAL N°34

1. MATERIALN°34 LA TIERRA I CHARLESFRANCISRICHTER(1900 – 1985) Sindiscusiónelsismólogomásconocido,enespecialporestablecerlaescalade magnitudesquellevasunombre. EstudióFísica,enlaUniversidad deStanforddondesegraduóen1920. Posteriormente,obtuvoelDoctoradoenFísicaTeóricaenelInstitutoTecnológico deCalifornia(Caltech). Suespecialidad fuelaFísicaNuclearydeclararía, después,quesiempreaspiróaserastrónomo.

2. LATIERRA LaTierraeseltercerplanetadelosnueve(ochodesde2006)queconformanelsistemasolar.Estesistema pertenece auna galaxia llamada VíaLáctea.Desdehacesiglos,muchoscientíficoshantratadodedescubrircuál fue el origen de nuestro planeta,su composición,sudesarrollo,quépasaráenelfuturoycuálessurelaciónenel espacio. Aúncuandoelorigendelplanetasiguesiendounodelosmayoresenigmasdelaciencia,medicioneshechascon elementosquímicos, tanto en la Tierracomo en el espacio,hanpermitidoa loscientíficos postular diversasteorías. • UnadicequetodoelSistemaSolarseformóalmismotiempo,comoconsecuenciadeuncataclismo.Producto de estose desprendió material solar, formándose así losplanetas.Elmásfamosodelossustentadoresdeesta teoría fue el astrónomo británico James Jeans. • OtrateoríapostulaqueelSistemaSolarseformóapartirdelacondensacióndematerialdenebulosa interestelar, lo que también dio origenalSol.Losplanetas surgierona raízdetorbellinosoriginadosenanillos concéntricos que, a su vez,fuerongeneradosporunmovimientodetorbellino.Estaes,agrandes rasgos,la explicación del astrónomo VonWeizäker, formulada en 1943. Cualquiera sea la teoríacorrecta, sesabeque todos los cuerpos del sistema solar tienen el mismo origen. Visiones de la forma de la Tierra Hacemuchossiglos,sepostulabaquelaTierraeraplana,oligeramenteconvexayqueestabaapoyadasobre algo.TalesdeMileto,filósofogriego,sostenía,seissiglosantesdelaEraCristiana,quelaTierraerauninmenso disco flotante sobre los océanos. Loscaldeos,porsuparte,creíanquelaTierraerahuecayquedescansabaenunaespeciedesoportederaíces infinitas.Así,creíantambiénqueelSolseapagabacadatardeyque,retrocediendosinquenadieloviera,volvíaa aparecer por el oriente, cada mañana. NofuesinohastalossiglosXVyXVIquelosviajesdeMagallanesySebastiánElcanopermitieroncomprobarla esfericidad de la Tierra y el hecho de que no estaba afirmada en ningúnsoporte. Edad de la Tierra Loscientíficoscreenqueelplanetaseformóhaceunoscuatroocincomilmillonesdeaños.Sehanencontrado vestigios de vida que tienen aproximadamente cuatro mil millones de años, por lo tanto se piensa quelavidasurgió encuantoelplanetacomenzóaenfriarse.Porotraparte,lasinvestigacioneshanllevadoadeterminarquelos seres humanos (homo) existen desde hace unos 2 millonesde años. Loscontinentesenaparienciasonestáticos,enunaépocaloscontinentesestabanapiñadosenunagranmasa única denominada Pangea.Luego sesepararon. LaTierraenuncomienzoeraunabolaincandescente,lacualfueenfriándosedesplazandoloscompuestosmás livianos hacia lasuperficie y los más densos hacia el interior como el hierro y níquel. Laparterocosadelasuperficieterrestrecontinuóenfriándosehastaqueelvapordeaguaexistenteenla atmósferadioorigenalasprecipitacionesyconestoalaformacióndelosocéanosylascondicionesatmosféricas han dado lugar a grandescambios en nuestro planeta y la aparición de vida. LacortezadelaTierraestavariandocontinuamentefundiéndoseenelmagmacalientesobrelaqueflota,esdecir, lacortezaserenuevayesdifícilencontrarrocasdemásdetresmilmillonesdeañosdeantigüedadperocuando se consiguen proporcionan datos muy valiosos sobre la composición primitiva de la corteza terrestre y su atmósfera. 2

3. DESCRIPCIÓNDEL PLANETA TIERRA INTERIOR DELATIERRA Las discontinuidadessísmicas han permitido dividir el interior de la Tierra en lassiguientes capas: Núcleo interno:(1.7% de la masa de la Tierra)Essólido y está suspendido en el fundido núcleo externo. Se cree que se ha solidificado como resultado del congelamiento por presión ya que su temperatura llega a ser mayor que en la superficie delsol. Núcleoexterno:(30.8%delamasadelaTierra)Elnúcleoexternoesunlíquidocaliente,conductordela electricidad,enelqueseproducecorrientesconvectivas.Estacapaconductivasecombina conelmovimientode rotación de la Tierra para crear una dinamo que mantiene un sistemadecorrienteseléctricas conocidascomo campo magnético terrestre. Es tambiénresponsable de las sutiles alteraciones delarotacióndelaTierra. CapaD:(3%delamasadelaTierra)Apesardequeseidentificahabitualmentecomopartedelmantoinferior,las discontinuidadessísmicassugierenquelacapaDpodríaposeerunacomposiciónquímicadiferentedeladel manto inferior. Manto inferior: (49.2% de la masa de la Tierra) Está probablemente compuesto principalmente por silicio, magnesio y oxígeno. Tambiéncontiene algo de hierro, calcio y aluminio. Zonadetransición:(7.5%delamasadelaTierra)Estacapaesdensacuandoestáfría.Estáfluidacuandoestá caliente para formar basalto que luego se puede elevara través de lascapassuperiores en formade magma. Manto superior:(10.3% de la masa de la Tierra; profundidad de 10-400 kilómetros) Algunosfragmentosdeestacapahansido sacadosalaluzporlaerosióndelascordillerasmontañosasy erupcionesvolcánicas,permitiendosuobservación.Losprincipalesmineralesquesehanencontradodeesta forma son olivinoy piroxeno. Parte del manto superiorllamada astenosfera podría estar parcialmente fundida. Corteza oceánica:(0.099% de la masa de la Tierra; profundidad de 0-10 kilómetros) Lamayorpartedelacortezaterrestreseprodujoapartirdelaactividadvolcánica.Elsistemadedorsales oceánicas,unareddevolcanesde40,000kilómetrosdelongitud,generanuevacortezaoceánicaarazónde17 km3poraño,cubriendoelfondodelocéanoconbasalto.HawaiieIslandiasondosejemplosdelaacumulaciónde pilasde basalto. Corteza continental:(0.374% de la masa de la Tierra; profundidad de 0-50 kilómetros) Estaeslapartemásexterna delaTierrayestácompuestabásicamenteporrocascristalinas.Estassonmateriales flotantesdebajadensidaddominadosprincipalmenteporelcuarzo.Lacorteza(tantooceánicacomocontinental) es la superficie de la Tierra; como tal, es la parte más fría de nuestro planeta. Debido a que las rocasfríasse deforman lentamente, nos referimos a esta rígidacáscaraexternacomo litosfera (caparocosa o fuerte). 3

4. LaTierratieneuncampomagnéticoconpolosnorteysur. Estecampoestárodeadoporlamagnetosfera,lacual impidequelamayoríadelaspartículasdelsol,transportadasenelvientosolar,lleguealaTierra. Algunas partículas logran penetrar la magnetosfera y son lasresponsables de las espectacularesauroras boreales. Tectónica de Placas Atravésdeltiempo,sonmuchaslasfuerzasquehacenquelasuperficiedelaTierracambie. Sinembargo,la fuerzamásgrandequeproduceestecambio,eselmovimientodelacapaexterna,atravésdelprocesodela tectónica de placas.Este proceso hace que las montañas se eleven más aún y que los océanos se expandan. Talycomosemuestraenestaimagen,larígidacapaexternadelaTierrallamadalalitosferaocortezaestá formadaporcapasqueencajanentresíaligualqueunrompecabezas. Estasplacasestánhechasderocaspero larocaes,porlogeneral,muylivianaencomparaciónconeldensofluidoquesehayapordebajo. Estopermite que las placas“floten” sobre el material más denso, que es el manto. LosmovimientosquesesucedenmuydentrodelaTierrayllevancalordesdeelinteriorhastaunasuperficiemás fríahacenquelasplacassemuevanmuylentamentealolargodelasuperficie. Existen diferenteshipótesispara explicar exactamentecómo es que estos movimientos permiten que las placas se muevan. 4

5. Litosfera: capasólidadeestructurarígidadegrosoraproximadode100kmdivididaen8grandesplacas(verLitosfera: capasólidadeestructurarígidadegrosoraproximadode100kmdivididaen8grandesplacas(ver figura) las que se encuentran sobre el manto que es un fluido más denso por lo tanto flotan moviéndoseloqueexplicalavariacióndeformasdelos continentesycadenasmontañosas; generándoseasuvezunagrancantidaddeefectosdetipogeológicocomo existenciadevolcanes, terremotos,etc. Astenosfera:esunazonamenossólidadebajodelalitosfera,dealtatemperaturadondesepropaganlasondas sísmicas con menor velocidad dada la viscosidad que presenta. DINAMISMO DEL PLANETA Sismos o Terremotos LossismossonperturbacionessúbitasenelinteriordelaTierraquedanorigenavibracionesomovimientosdel suelo; la causa principal y responsable de la mayoría delos sismos (grandesypequeños)esla rupturay fracturamientodelasrocasenlascapasmásexternas delaTierracomoresultadodeunprocesogradualde acumulación de energía debido a los fenómenos geológicosquedeformanla superficiedelaTierra,dandolugara las grandescadenas montañosas. EnelinteriordelaTierraocurreunfracturamientosúbitocuandolaenergíaacumuladaexcedelaresistenciadelas rocas. Al ocurrir laruptura, sepropagan(enelinteriordelatierra)unaseriedeondassísmicasquealllegarala superficiesentimoscomountemblor. Generalmente,los sismosocurrenenzonasdedebilidaddelacorteza terrestre que llamamos fallasgeológicas. Existentambiénsismosmenosfrecuentescausadosporlaactividad volcánicaenelinteriordelatierra,ytembloresartificialesocasionadosporladetonacióndeexplosivos. Elsitio donde se inicia la ruptura se llama foco o hipocentro ysu proyección en la superficiede la Tierra, epicentro. Elfenómenosísmicoessimilaralhechodearrojarunobjetoaunestanquedeagua. Enesecaso,laenergía liberadaporelchoquededichoobjetoconlasuperficiedelaguasemanifiestacomo unfrentede ondas,eneste casocircular,quesealejaenforma concéntricadelpuntodondecayóelobjeto.Enforma similar,lasondas sísmicas se alejan del foco propagándose por el interiorde la Tierra, produciendo vibraciones en lasuperficie. EnelcasodelaTierraexistenfundamentalmentedostiposdeondassísmicasinternas,esdecir,vibracionesque sepropaganenelinterior:Lasprimerassonondas compresionalesolongitudinales,llamadasondasPenla terminología sismológica. Estas comprimen y dilatan el medio dondesepropagan,enladirección depropagación del frente de ondas. Las ondas de sonido, por ejemplo,son ondas compresionales quese propagan en el aire. Elsegundotipodeondasquesepropaganensólidossonlasondasdecorteotransversales,llamadasondas S. Enestecasoladeformaciónquesufreelsólidoesendirecciónperpendicularalatrayectoriadelfrentede ondas. Lapropagacióndeestasondasproduceunesfuerzo cortanteenelmedioydeahíelnombredeondasde corte. 5

6. VOLCANES Unvolcánesunfenómenogeológicoenelquepredominaelmaterialenestadoincandescenteaelevadas temperaturas. Paraquesurjaunvolcánesnecesarialapresenciadeunagrietaoaberturapordondeelmagma (rocasfundidascargadascongases)procedentedelinteriordelaTierrasealanzadoalasuperficiebajolaforma de corriente de lava, o bien,como nubes de gases ocenizas volcánicas. Cuando esto ocurre se generan sismos. Elmagmapuedellegaralasuperficieatravésdelargasfisuras;alsaliralexteriorrecibeelnombredelava. Las erupcionesinyectan grandes cantidadesde polvoydióxidodeazufreenformadegashacialaatmósferadonde se transformanenaerosolesmanteniéndoseporvariosañosyexpandiéndoseportodoelmundo.Estanubedepolvo y ceniza impide elpasodelaradiación solar,provocandounadisminuciónglobaldelatemperatura,lalava volcánica y sus desechos inundan parte delossueloscreandonuevos suelosricosenalimentospara lasplantas que son arrastradas por las lluvias. Escalassísmicas Las intensidades de los sismosse miden en dos escalas: la de Richter y la de Mercalli. Escala Richter:Se expresa ennúmerosarábigos. Representalaenergía sísmicaliberadaencadaterremotoyse basaenelregistrosismográfico. Asocialamagnituddelterremotoconlaamplituddelaondasísmicayesuna escalaquecreceenformapotencialosemilogaritmica. Unamagnitud4noeseldoblede2,sinoquees100 veces mayor. 6

7. Estaescalaes“abierta”,demodoquenohayunlímitemáximoteórico,salvoeldadoporlaenergíatotalEstaescalaes“abierta”,demodoquenohayunlímitemáximoteórico,salvoeldadoporlaenergíatotal acumulada en cada placa, lo que sería una limitación de la Tierra y no de la Escala. EscaladeMercalli: Seexpresaennúmerosromanos. Estaescalaesproporcional,demodoqueunaintensidad de IVeseldobledeunadeII. Nosebasaenlosregistros sismográficossinoenelefectoo dañoproducidoenlasestructurasyenlasensaciónpercibidaporlagente. Paraestablecer laIntensidadserecurrealarevisiónderegistroshistóricos,entrevistasalagente,noticias de los diarios públicos y personales, etc. Valdiviafueafectadaporelfamosoterremotode1960,eslaciudaddondeseregistróaquellatristementecélebre intensidadrecorddeXIaXIIenEscaladeMercalliy9,5enEscalaRichter. Simplementeelmayormovimiento telúrico jamás registrado. Elepicentroselocalizóa39.5ºdeLatitudSurya74.5ºdeLongitudOeste. Elhipocentroseubicóa60kmde profundidad. 2.000personasmurieron(4.000a5.000entodalaregión),3.000resultaronheridas.2.000.000 perdieron su hogar. Losríoscambiaronsucurso.Nuevoslagosnacieron.Lasmontañassemovieron.Lageografía,comonuncase había visto, se modificó marcadamente. EnlosminutosposterioresunTsunamiarrasólopocoquequedabaenpie. Elmarserecogióporalgunosminutos yluegounagranolaselevantódestruyendoasupasocasas,animales,puentes,botesy,porsupuesto,muchas vidas humanas. Algunas naves fueron a quedar a kilómetros del mar, río arriba. 7

8. LAATMOSFERA Eslacapagaseosaqueenvuelvealgunosplanetasyotroscuerposcelestes. Ennuestroplaneta,laatmósfera terrestreestáconformadaporunamezcladegases(aire)formadapornitrógeno(77%),oxígeno(21%),gases inertes, hidrógeno, dióxido decarbono y vapor de agua. CAPAS ATMOSFERICAS TERRESTRES Troposfera: Eslacapainferior,enellaseproducenlosfenómenosmeteorológicos,enellasecontieneun70% del peso total de la atmósfera. Estratosfera: Su característica principaleslaausenciadevapordeaguayunatemperaturabastantehomogénea (entre–55ºCy–40ºC);aquíseencuentralacapadeozono,devitalimportanciaenlaabsorción delasradiacionesultravioleta, yaque,sillegarandirectamentealasuperficieterrestre,destruirían todo vestigio de vida en ella. Mesosfera: Estacapaseextiendedesde,aproximadamente,50kmhastalos80km, yestácaracterizadapor un decremento de las temperaturas, alcanzado los –75 ºC a una altitud de 80 km. Termosfera: Seproducendisociacionesmolecularesqueprovocantemperaturasmuyelevadas,de1.000a 1.500 ºC.A estas altitudes extremas las moléculas de gasse encuentran ampliamenteseparadas. Exosfera: Comosunombreindica,eslaregiónatmosféricamásdistantedelasuperficieterrestre. Sulímite superiorselocalizaaaltitudesquealcanzanlos960eincluso1000km,yestárelativamente indefinida.Es la zona de tránsito entre laatmósfera terrestre y el espacio interplanetario. 8

9. EJERCICIOS 1. La edad de la Tierrase calcula en unos: A) B) C) D) E) Diez a doce mil millones de años Cuatro a cinco mil millonesde años Treinta acuarenta millones de años Cuatro a cinco millones de años Treinta mil años 2. Respecto a la formación de los cuerpos del Sistema Solarse piensa que: A) B) C) D) E) Todos loscuerpos tienen un origen común Los planetas tienenel mismo origen, peroel Sol tiene composición diferente Los planetas más grandes tienen un origen distinto a los más pequeños Los planetas se formaron endistintos lugares perose fueron agrupando Ninguna de las anteriores 3. Es característico del núcleo interno: A) B) C) D) E) En el se producen corrientesconvectivas Es sólido a pesar de sus altas temperaturas Es la parte menos densa de la Tierra Es fuente de magma Es responsable del campo magnético terrestre 4. Ordene las siguientes capas de mayor profundidad a menor profundidad Corteza oceánica Zona de transición Núcleointerno Cortezacontinental A) B) C) D) E) I,II,III, IV III, I, II, IV III, II, I, IV II, III, IV, I IV,I,II,III 5. Esta capa es líquida, se producencorrientesconvectivas y es responsable delcampo magnético terrestre. La descripción serefiere a: A) B) C) D) E) Núcleo interno Núcleo externo Zona de transición Capa D Corteza oceánica 9

10. La capa de la Tierra que tiene menor espesor es: 6. A) B) C) D) E) Núcleo interno Núcleo externo Corteza oceánica Zona de transición Cortezacontinental 7. El punto donde se genera el sismo seconoce como: A) B) C) D) E) Epicentro Hipocentro Corteza Placa Dorsal 8. La principal causa de los sismos es: A) B) C) D) E) El fracturamiento de la capa más externa de la Tierra Las erupciones volcánicas La atracción gravitacional Las variaciones de temperatura del interior de la Tierra Las detonaciones de la minería 9. Las ondas P y las ondas S son respectivamente A) B) C) D) E) Longitudinalesy compresionales Transversales y de corte Transversales y compresionales Longitudinalesy de corte Ambas transversales 10.Es característica de la escala de Richter: A) B) C) D) E) El máximo valor dependesolo de la energía que puede liberar la Tierra La escala de medición essemilogarítmica La intensidad se registra mediante un sismógrafo Todas las anteriores Ninguna de las anteriores 11.Es característica de la escala de Mercalli A) B) C) D) E) Su intensidad se registra mediante un sismógrafo Se basa en los daños que produce El máximo valor en esta escala es el grado X Todas las anteriores Ninguna de las anteriores 10

11. 12.La intensidad percibida de un sismo depende, entre otras cosas de: A) B) C) D) E) La profundidad del hipocentro El tipo de onda que llega enprimer lugar La combinación de las ondas S y P La profundidad del epicentro Todas las anteriores 13.El mayor sismo registrado se produjo en: A) B) C) D) E) Valdivia Chillán Temuco Puerto Montt Concepción 14.Chile es un país sísmico debido a: A) B) C) D) E) Se encuentra sobre la unión de dos placas Bajo sus costas haymuchos volcanes Los materiales predominantes en la cordillera Se encuentra junto al mar Las diferencias de mareas 15.El material incandescente quesale de un volcána elevadas temperaturas recibe el nombre de: A) B) C) D) E) Magma Basalto Lava Polvovolcánico Radiación volcánica 16.El aire está formado principalmente por: A) B) C) D) E) Carbono y oxígeno Hidrógeno y carbono Hidrógeno y gases inertes Nitrógeno y oxígeno Carbono y agua 17.Las radiaciones ultravioletas se absorben en: A) B) C) D) E) La troposfera La estratosfera La mesosfera La termosfera La exosfera 11

12. 18.Es característica delaestratosfera: A) B) C) D) E) En ellase encuentra la capade ozono Es la de mayor temperatura Es la de menor temperatura Es la más densa Es la menos densa 19.La alternativa que indica el orden correcto de lascapasde la atmósfera desde la más cercanaa la Tierra a la más lejana es: A) B) C) D) E) exosfera,troposfera, termosfera mesosfera,troposfera,termosfera troposfera, mesosfera, estratosfera troposfera, mesosfera, exosfera termosfera,mesosfera,exosfera 20.De las siguientes afirmaciones sobre la Tierra La corteza es la capa menos densa Las ondassísmicas son circulares La densidad de la Tierra es similar a la del agua Es (son) correcta(s) A) B) C) D) E) SóloI SóloII SóloIyII SóloIyIII SóloIIy III 12