La Tierra – Origen y Características

El planeta Terra se ubica en el tercer lugar a partir del Sol y ocupa la quinta posición en términos de magnitud entre los nueve planetas principales. La distancia promedio que lo separa del Sol es de 149.503.000 km. Este planeta representa el único sitio del universo que alberga vida, aunque ciertos planetas poseen atmósferas y reservas de agua. El nombre de este cuerpo celeste procede del término en latín Terra, el cual hace referencia a la divinidad romana Gea, equivalente a la deidad griega de la feminidad y la fertilidad.

Introducción

La Tierra exhibe una morfología que difiere de una esfera perfecta, ya que su forma semeja una pera. La investigación realizada con base en las perturbaciones que afectan las órbitas de los satélites artificiales ha revelado que el planeta no es una esfera perfecta, puesto que en la zona del ecuador se produce un engrosamiento de 21 km. Adicionalmente, se ha constatado que el polo norte experimenta una dilatación de 10 metros, mientras que el polo sur presenta un hundimiento de alrededor de 31 metros. Se cree que el surgimiento de la Tierra se produjo hace aproximadamente 4550 millones de años, y que la vida comenzó a desarrollarse cerca de mil millones de años después.

La Tierra se encuentra en una órbita alrededor del Sol, ubicándose a una distancia media de unos 150 millones de kilómetros y culminando un recorrido cada 365,2564 días solares o un año sideral. Desde nuestra perspectiva terrestre, esto da lugar a una apariencia de movimiento del Sol hacia el este, desplazándose con respecto a las estrellas a un ritmo aproximado de 1° por día, equivalente al diámetro de la Luna o el Sol cada 12 horas. Como consecuencia de este desplazamiento, en promedio la Tierra precisa de 23 horas, 56 minutos y 4 segundos para ejecutar una rotación completa sobre su eje hasta que el sol vuelve al meridiano.

La órbita de la Tierra tiene una excentricidad mínima, al punto de ser considerada prácticamente un círculo. La longitud aproximada de la circunferencia de la trayectoria de nuestro planeta es de 938.900.000 km, mientras que la velocidad de desplazamiento a lo largo de ella se sitúa en torno a los 107.000 km/h. La Tierra completa una rotación en torno a su eje cada 23 horas, 56 minutos y 4,1 segundos. Consecuentemente, un punto ubicado en el ecuador terrestre experimenta una velocidad de rotación ligeramente superior a los 1.600 km/h, mientras que en un punto situado a 45° de altitud N la velocidad de rotación se aproxima a los 1.073 km/h.

La Tierra presenta no solo los movimientos primarios previamente mencionados, sino que también incluye otros elementos en su movimiento global, como lo son la precesión de los equinoccios y la nutación, una oscilación periódica de la inclinación del eje terrestre originada por la influencia gravitacional del Sol y la Luna.

La masa total de la Tierra se estima en alrededor de 5,98×1024 kg. Está constituida principalmente por hierro (32,1%), oxígeno (30,1%), silicio (15,1%), magnesio (13,9%), azufre (2,9%), níquel (1,8%), calcio (1,5%) y aluminio (1,4%), mientras que el 1,2% restante corresponde a trazas de otros elementos. Debido a la separación de masas, se considera que la región del núcleo de la Tierra se compone principalmente de hierro (88,8%), con pequeñas cantidades de níquel (5,8%) y azufre (4,5%), mientras que menos del 1% restante está formado por rastros de otros elementos.

La Tierra se puede dividir en cinco componentes: la primera es la atmósfera, una capa gaseosa que envuelve el planeta sólido. Aunque su espesor es superior a los 1.100 km, la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km más cercanos a la superficie. La segunda es la hidrosfera, que se compone del agua que cubre el 70,8% de la Tierra en forma de océanos. La tercera, la litosfera, está formada en su mayor parte por la corteza terrestre, una capa rígida, fría y rocosa que se extiende hasta los 100 km de profundidad. La cuarta y quinta son el manto y el núcleo, respectivamente, que constituyen la mayor parte de la masa de la Tierra y se encuentran en su interior.

La hidrosfera es una gran reserva de agua que incluye no solo los océanos, sino también los mares interiores, los lagos, los ríos y las aguas subterráneas. La profundidad promedio de los océanos es de alrededor de 3.794 metros, lo que es más de cinco veces la altura promedio de los continentes. La masa total de los océanos es de aproximadamente 1.350.000.000.000.000.000 (1,35 × 1018) toneladas, lo que representa alrededor de 1/4.400 de la masa total de la Tierra.

Las rocas que conforman la litosfera tienen una densidad promedio que es 2,7 veces mayor que la del agua, y están compuestas en su mayoría por 11 elementos, que juntos conforman el 99,5% de su masa. El elemento más abundante es el oxígeno, que representa el 46,60% del total, seguido por el silicio (27,72%), el aluminio (8,13%), el hierro (5,0%), el calcio (3,63%), el sodio (2,83%), el potasio (2,59%), el magnesio (2,09%), y el titanio, hidrógeno y fósforo (que juntos conforman menos del 1%). Además, hay otros 11 elementos que aparecen en cantidades que van del 0,1% al 0,02%. En orden de abundancia, estos elementos son: carbono, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. En la litosfera, los elementos están presentes en su mayoría en forma de compuestos, en lugar de encontrarse en estado libre.

La litosfera se compone de dos capas principales, la corteza y el manto superior, que a su vez se dividen en alrededor de doce placas tectónicas rígidas. Las placas tectónicas son una pieza clave en la tectónica de placas, un proceso geológico que describe cómo se mueven y cambian las placas en la superficie de la Tierra. La corteza terrestre se subdivide en dos partes, la corteza superior o siálica, que forma los continentes y se compone de rocas con una densidad relativa de 2,7 y una composición química similar al granito. La corteza inferior o simática, que forma la base de las cuencas oceánicas, está compuesta de rocas ígneas más pesadas y oscuras como el basalto y el gabro, con una densidad relativa media cercana a 3.

La litosfera no solo abarca la corteza terrestre, sino también el manto superior. Las rocas ubicadas en estas profundidades presentan una densidad de 3,3. El manto superior se encuentra separado de la corteza por una discontinuidad sísmica conocida como la discontinuidad de Mohorovicic y del manto inferior por una región débil llamada astenosfera. La astenosfera, con un espesor de 100 km, está compuesta de rocas parcialmente fundidas y plásticas que posibilitan el movimiento de los continentes sobre la superficie terrestre, así como la apertura y el cierre de los océanos.

El interior de la Tierra está compuesto por dos capas principales: el manto y el núcleo. El manto es una capa sólida y densa que se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de alrededor de 2.900 km. Su densidad varía de 3,3 a 6 y está compuesto principalmente de silicatos de magnesio e hierro, incluyendo el olivino. Por debajo del manto se encuentra el núcleo, que se divide en un núcleo externo líquido y un núcleo interno sólido. El núcleo está compuesto principalmente de hierro y níquel, y su temperatura se estima en cerca de 5.000 grados Celsius.

La investigación geofísica ha revelado que el núcleo de la Tierra consta de dos capas, una externa de alrededor de 2.225 km de espesor con una densidad media de 10, que se cree que es rígida y presenta relieves en su superficie causados por la actividad térmica. En contraste, la capa interna del núcleo, con un radio de unos 1.275 km, es sólida y se estima que está compuesta principalmente de hierro, con pequeñas cantidades de níquel y otros elementos. Las temperaturas en el núcleo interno pueden alcanzar los 6.650 °C, y su densidad media se estima en 13.

Campo magnético de la Tierra

El magnetismo terrestre es un fenómeno natural que se produce debido a que la Tierra tiene propiedades magnéticas. William Gilbert, un científico inglés, ya había notado esta similitud en el año 1600, aunque los efectos magnéticos de la Tierra ya eran conocidos desde antes y se utilizaban en brújulas rudimentarias.

Polos magnéticos       

La Tierra está envuelta en un intenso campo magnético, que se asemeja a un gigantesco imán interno cuyo polo sur magnético se encuentra cerca del polo norte geográfico, y viceversa. A pesar de que sus nombres sugieren lo contrario, los polos magnéticos terrestres son el polo norte magnético (ubicado cerca del polo norte geográfico) y el polo sur magnético (ubicado cerca del polo sur geográfico), y su polaridad es opuesta a la que indica su denominación.

La posición de los polos magnéticos de la Tierra no coincide con la ubicación de los polos geográficos del eje terrestre. En la actualidad, el polo norte magnético se encuentra en las cercanías de la costa oeste de la isla Bathurst, en los Territorios del Noroeste de Canadá, a una distancia de aproximadamente 1.290 km al noroeste de la bahía de Hudson. Por otro lado, el polo sur magnético se ubica en la punta del continente antártico, en Tierra Adelia, situada a unos 1.930 km al noreste de la región de Little America.

La ubicación de los polos magnéticos terrestres cambia de manera notable de año en año. Las modificaciones del campo magnético terrestre incluyen una variación secular, que es un cambio en la dirección del campo magnético causado por la desviación de los polos. Esta es una variación periódica que se repite cada 960 años. Además, existe una variación anual menor y una variación diurna, la cual solo se puede detectar con instrumentos especiales.

Teoría de la dinamo

De acuerdo con mediciones realizadas, se ha encontrado que el campo magnético terrestre se mueve hacia el oeste a una velocidad que oscila entre 19 y 24 km por año. Este fenómeno revela que el magnetismo de la Tierra no es una condición pasiva, sino el resultado de procesos dinámicos. Si el núcleo terrestre estuviera compuesto de hierro sólido magnetizado, el campo magnético sería estático. Sin embargo, el hierro no puede mantener un magnetismo permanente a temperaturas superiores a los 540 °C, mientras que la temperatura del núcleo de la Tierra puede llegar hasta los 6.650 °C.

Según la teoría de la dinamo, se plantea que el núcleo terrestre de hierro es líquido, excepto en el centro, donde la presión lo mantiene sólido, y las corrientes de convección en su interior funcionan como las láminas de una dinamo, creando así un enorme campo magnético. La rotación más lenta del núcleo interno sólido en comparación con el núcleo externo explica la tendencia a moverse hacia el Oeste. La presencia de depresiones y picos en la superficie del núcleo externo puede explicar algunos de los cambios más irregulares en el campo magnético.

Placas Tectónicas

De acuerdo con esta teoría, la litosfera está dividida en al menos una docena de placas tectónicas rígidas que se desplazan independientemente. Estos fragmentos descansan sobre la astenosfera, una capa de roca caliente y flexible que fluye lentamente, similar al alquitrán caliente. Todavía no se ha determinado con certeza cómo se relacionan estas dos capas, pero las teorías más avanzadas sugieren que el movimiento del material viscoso y fundido de la astenosfera impulsa el movimiento, subducción o elevación de las placas superiores.

El principio fundamental de la teoría de la tectónica de placas es la convección del calor. El aire caliente se eleva sobre el aire frío y las corrientes de agua caliente fluyen sobre las de agua fría. Este mismo principio se aplica a las rocas calientes debajo de la superficie terrestre: el material fundido de la astenosfera, o magma, asciende, mientras que la roca fría y endurecida se hunde en el manto. La roca que se hunde finalmente alcanza temperaturas elevadas en la astenosfera inferior, se calienta y comienza a ascender de nuevo. Este movimiento circular continuo se llama convección. En los bordes de las placas divergentes y en las zonas calientes de la litosfera sólida, el material fundido fluye hacia la superficie, creando una nueva corteza.

Existen siete placas tectónicas de mayor tamaño en la Tierra, que son la Placa Pacífica, Placa Norteamericana, Placa Euroasiática, Placa Africana, Placa Antártica, Placa Indoaustraliana y Placa Sudamericana. Además de ellas, hay otras placas importantes como la Placa Índica, la Placa Arábiga, la Placa del Caribe, la Placa de Nazca y la Placa Escocesa. La Placa de Australia se unió con la Placa de la India hace unos 50-55 millones de años. Entre todas, las placas oceánicas se mueven a una velocidad más rápida, con la Placa de Cocos moviéndose a una velocidad de 75 mm/año y la Placa del Pacífico moviéndose entre 52-69 mm/año. Por otro lado, la Placa Euroasiática se mueve más lentamente, avanzando a una velocidad media de alrededor de 21 mm/año.