La Tierra, el hogar de la Humanidad (I) — Astrobitácora

La Tierra, el hogar de la Humanidad (I)

La Tierra es el hogar de la Humanidad. Sin embargo, en la gran escala cósmica, nuestro mundo no es más que otro planeta rocoso. Perdido en algún lugar de la Vía Láctea, girando alrededor de una enana amarilla cualquiera… En este artículo, dividido en tres entregas, vamos a repasar todo lo que debes saber sobre nuestro planeta.

Una pequeña canica azul

La Tierra

La Tierra vista desde el espacio.
Crédito: NASA

La Tierra es el único planeta conocido en el Sistema Solar que tiene la capacidad de albergar vida. No hay ningún otro que reúna las mismas condiciones. Tenemos motivos para pensar que, hace miles de millones de años, Marte pudo ser habitable. Es posible que Venus también lo fuese por un tiempo. Sin embargo, por diferentes motivos, sus destinos fueron muy diferentes. Hoy en día, creemos que lugares como Encélado podrían tener vida. Pero sólo la hemos encontrado, al menos por ahora, en la Tierra.

Nuestro planeta está localizado en lo que denominamos Sistema Solar Interior. Se encuentra entre Venus y Marte (que también son planetas rocosos). Por su ubicación, la Tierra está en medio de lo que llamamos la zona habitable del Sol. Es decir, está en la región perfecta para que haya agua líquida en su superficie. Si estuviese más cerca (como Mercurio, por ejemplo), ese agua se evaporaría. Si se encontrase más lejos, se congelaría.

A diferencia del resto de planetas, nuestro hogar tiene multitud de nombres. El Planeta Azul, Gaia, Terra, el mundo… Todos reflejan la importancia que tiene nuestro hogar en las historias de la creación de las culturas humanas. Lo más excepcional, además, es la diversidad que podemos encontrar en la Tierra. No sólo hay infinidad de plantas, animales, aves, insectos y mamíferos. Podemos encontrarlos en cada entorno terrestre…

Tamaño, masa y órbita de la Tierra

Una representación artística de los planetas y otros objetos del Sistema Solar.
Crédito: NASA

Nuestro planeta tiene un radio medio de 6371 kilómetros, y una masa de 5,97 x 1024 kg. O lo que es lo mismo… la masa de la Tierra es de 5.970 trillones de toneladas. Es el quinto planeta más grande y más masivo del Sistema Solar. Es decir, es el planeta rocoso más grande que podemos encontrar, pero es más pequeño y menos masivo que los gigantes gaseosos que habitan en el Sistema Solar Exterior (formado por Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). También es el planeta más denso, con una densidad media de 5,514 g/cm3.

La órbita de nuestro planeta tiene una excentricidad muy baja (alrededor de 0,0167). Es decir, es muy circular. Sin embargo, eso no quiere decir que la distancia al Sol de nuestro planeta no varíe a lo largo del año. De hecho, en su punto más cercano, el perihelio, la Tierra está a 147.095.000 de kilómetros (0,983 UAs). En el afelio, el punto más lejano, nuestro planeta se va hasta los 151.930.000 kilómetros (1,015 UAs). Eso nos da como distancia media 149.598.261 de kilómetros. Es, de hecho, una unidad de medida en astronomía. La llamamos Unidad Astronómica (UA).

Nuestro planeta tarda 365,25 días en completar una órbita alrededor del Sol. Por eso, cada cuatro años tenemos un año bisiesto, para incluir ese día adicional. Por cierto, aunque decimos que un día dura 24 horas, la Tierra tarda 23 horas, 56 minutos y 4 segundos en completar una rotación sobre sí misma. Es lo que llamamos una rotación sidérea. Sin embargo, usamos 24 horas porque ese es el tiempo necesario para que el Sol vuelva a estar en el mismo lugar del cielo que en la jornada anterior.

El eje de la Tierra

El eje de la Tierra y su relación con el plano orbital.
Crédito: Wikimedia Commons

Si observamos nuestro planeta desde el polo norte celeste, veremos que el movimiento de la Tierra y su dirección de rotación parecen ir en sentido contrario al de las agujas de reloj. Observando el Sol y la Tierra desde sus polos norte, veríamos que el recorrido de nuestro planeta alrededor de la estrella es en dirección contraria al de las agujas del reloj. Si viésemos a ambos objetos de frente, podríamos dibujar un plano imaginario en el que la Tierra gira alrededor del Sol.

Ese plano es, de hecho, lo que llamamos plano orbital. El eje de nuestro planeta está inclinado 23,439281º respecto a él. Por eso se producen las variaciones estacionales a lo largo del año. Además de producir variaciones de temperatura, también influye en la cantidad de luz que recibe cada hemisferio. Cuando el Polo Norte apunta al Sol, el hemisferio norte está en verano y el hemisferio sur en invierno. Durante el verano, el día es más largo y el Sol se eleva más alto en el firmamento. En invierno, las temperaturas bajan, los días son más cortos y el Sol no se levanta tanto.

Si nos vamos más allá de los círculos polares, nos encontramos con un caso extremo que no podemos ver en ningún otro lugar. Por la inclinación de nuestro planeta respecto al plano orbital, durante seis meses, el Polo Norte no ve la luz de nuestra estrella. Su inclinación hace que el Sol, visto desde allí, nunca llegue a levantarse por encima del horizonte. Es lo que conocemos como una noche polar. Durante los seis meses siguientes, sucede lo contrario. El Sol nunca se llega a poner, y nos deja un sol de medianoche. Un día permanente. En el Polo Sur se da la situación opuesta.

Estructura y composición de la Tierra

Concepto artístico de las capas de la Tierra: núcleo interno y externo, manto y corteza.
Crédito: discovermagazine.com

La Tierra no es esférica. Es lo que conocemos como un esferoide oblato. Es decir, una esfera que está achatada por los polos y ensanchada en el ecuador. Ese ensanche en el ecuador es producido por la rotación de nuestro planeta. Por este motivo, el diámetro de la Tierra es diferente en función del eje que tomemos como referencia. El diámetro ecuatorial de la Tierra es 43 kilómetros más largo que el diámetro polar.

La estructura interior de la Tierra tiene mucho parecido con otros planetas rocosos. Está diferenciada en un núcleo metálico y un manto de materiales rocosos y silicatos. Sin embargo, a diferencia de otros planetas rocosos, el núcleo tiene dos regiones muy diferenciadas. Por un lado tenemos el núcleo interior, formado por material sólido y con un radio aproximado de 1.220 kilómetros. Después tenemos el núcleo exterior, formado por material líquido, y que se extiende hasta llegar a un radio de 3.400 kilómetros.

Por encima del núcleo tenemos el manto y la corteza. El manto de la Tierra se extiende hasta unos 2.890 kilómetros de profundidad. Es la capa más densa de nuestro planeta. Está formada por rocas de silicato, que son ricas en hierro y magnesio en comparación a la corteza. Aunque el manto es sólido, las altas temperaturas de su interior pueden hacer que el silicato sea lo suficientemente dúctil como para fluir en una escala temporal muy larga.

El manto superior

Estructura interna de la Tierra.
Crédito: Wikimedia Commons/Kelvinsong

La capa superior del manto está dividido en dos regiones. Por un lado tenemos la litosfera y por otro la astenosfera. La litosfera está está formada por la corteza y la región superior, fría y rígida, del manto superior. La astenosfera, por su parte, es una capa relativamente viscosa en la que se mueve la litosfera. La litosfera, mecánicamente rígida, está dividida en fragmentos conocidos como placas tectónicas.

Estas placas son segmentos rígidos que se mueven en relación al resto de tres maneras posibles en los bordes. Uno de ellos es el borde convergente, en el que dos placas tectónicas se acercan. Otro es el borde divergente, en el que dos placas se alejan. El tercero es el borde transformante, en el que dos placas se desplazan de manera lateral respecto a la otra. Las interacciones de estas placas tienen un papel muy importante.

Son las responsables de los terremotos, la actividad volcánica, la formación de montañas y fosas oceánicas. A medida que las placas se mueven por el planeta, el lecho oceánico subduce bajo los bordes convergentes. Al mismo tiempo, la emersión del material del manto en bordes divergentes crea crestas oceánicas. La combinación de estos procesos sirve para reciclar constantemente el lecho oceánico.

La superficie de la Tierra

Una marea baja en Combarro (Pontevedra).
Crédito: Mario Modesto

A diferencia de otros planetas en el Sistema Solar, la mayor parte de la superficie de la Tierra está cubierta de agua líquida. De hecho, alrededor del 70,8% de la superficie (unos 360,1 millones de km2), está cubierto de agua, con gran parte de la superficie continental bajo el nivel del mar. Los restantes 148,94 millones de km2 estan por encima del nivel del mar. Tanto si está sumergida como si no, la superficie de la Tierra varía enormemente de un lugar a otro.

La superficie sumergida tiene características montañosas, así como volcanes submarinos, fosas oceánicas, cañones submarinos, mesetas océanicas y llanuras abisales. El resto de partes de la superficie están cubiertos por montañas, desiertos, llanuras, mesetas y otras características. En las escalas de tiempo muy largas, lo que llamamos tiempo geológico, la superficie es reformada constantemente. Todo es producto de la combinación de la actividad tectónica y la erosión.

Todas esas formaciones creadas o alteradas por las placas tectónicas se ven afectadas por la erosión y desgaste por diversos factores. Desde la precipitación y el fluir del agua, a los ciclos térmicos y los efectos químicos. La glaciación, erosión costera, acumulación de arrecifes de coral y los impactos de meteoritos también reforman el paisaje. La corteza continental está formada de tres tipos de  material rocoso de densidad baja: rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas.

La corteza continental

Las placas tectónicas de la Tierra.
Crédito: msnucleus.org

Las rocas ígneas se dividen en grupos. Granito y andesita (los más comunes) y basalto, que es una forma de roca volcánica más densa. Esta última es poco común en la superficie, pero forma la mayor parte del lecho oceánico. La roca sedimentaria representa el 75% de la superficie continental. Se forma cuando los sedimentos se acumulan y se compactan. Las rocas metamórficas son producto de la transformación de rocas ígneas o sedimentarias por el calor y la presión. Forman materiales como el gneis, pizarra, mármol, esquisto y cuarcita.

La elevación de la superficie varía desde los -418 metros (en el Mar Muerto) hasta los 8,848 metros de altura en la cima del Monte Everest. La altura media por encima del nivel del mar está en los 840 metros. Normalmente, dividimos el planeta entre hemisferios norte y sur. En ocasiones también utilizamos la división entre el hemisferio occidental y oriental, aunque es algo más arbitraria. Las masas terrestres de la Tierra están divididas en continentes: África, Asia, Australia, Europa, América del Norte, América del Sur y la Antártida.

La capa más superior de la superficie de la Tierra es la pedosfera. Es el nivel en el que encontramos el suelo, una combinación de compuestos minerales orgánicos. Esta región es la interfaz entre la litosfera, la atmósfera, la hidrosfera (que está formada por todas las superficies de agua del mundo) y la biosfera (en la que se encuentra toda la vida terrestre).

La atmósfera de la Tierra

Estructura de la atmósfera.
Crédito: Wikimedia Commons/Kelvinsong

La atmósfera del planeta está formada por cinco capas. La troposfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera y la exosfera. En general, la presión y densidad del aire descienden a medida que ascendemos en la atmósfera y nos alejamos de la superficie. Sin embargo, no sucede lo mismo entre la temperatura y la altura. De hecho, puede haber aumentos de temperatura a medida que nos desplazamos hacia las capas superiores.

La capa más cercana a la superficie es la troposfera. Se extiende desde los 0 hasta los 12 kilómetros de la superficie. Aunque esta altura varía dependiendo de dónde nos encontremos. Así, en los polos es de 8 kilómetros, mientras en el ecuador es de 17 kilómetros. Por lo general, las temperaturas descienden en función de la altura porque la troposfera recibe la mayor parte de su calor de la transferencia de energía de la superficie.

La troposfera contiene alrededor del 80% de la masa de la atmósfera de la Tierra. De esa masa, el 50% se localiza en la parte inferior, por debajo de los 5,6 kilómetros, haciéndola la más densa de todas las capas. Está formada principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). También hay pequeñas cantidades de vapor de agua, dióxido de carbono y otras moléculas gaseosas. Casi todo el vapor de agua atmosférico se encuentra en la troposfera. Es donde tienen lugar la mayor parte de los fenómenos atmosféricos.

La estratosfera y la mesosfera

La aurora boreal sobre el Ersfjord, en la ciudad de Tromsø, Noruega Crédito: Bjørn Jørgensen - Visitnorway.com

La aurora boreal sobre el fiordo Ersfjord, en la ciudad de Tromsø, Noruega
Crédito: Bjørn Jørgensen – Visitnorway.com

La estratosfera se extiende desde los 12 a los 50 kilómetros. Está separada de la troposfera por la tropopausa. Es un borde definido en la mayor parte de lugares por una capa de aire relativamente cálido. En otros es una zona donde la temperatura es constante a pesar de la altura. Esta capa se extiende desde lo alto de la troposfera hasta la estratopausa, que está a una altura de entre 50 y 55 kilómetros. A esta altura, la presión del aire es sólo una milésima de la que hay a nivel del mar.

En este lugar se encuentra la capa de ozono. Es la parte de la atmósfera que contiene una concentración relativamente alta de ese gas. La estratosfera define una región en la que la temperatura asciende a medida que nos elevamos. Es la consecuencia de la absorción de la radiación ultravioleta por las partículas de ozono. Es una capa muy estable, gracias a una temperatura muy constante. Por eso, esta región está prácticamente libre de fenómenos atmosféricos que puedan producir turbulencias, nubes y similares. Es la capa más alta a la que podemos llegar con aviones.

Por encima nos encontramos con la mesosfera. Esta región se extiende desde los 50 a los 80 kilómetros por encima del nivel del mar. Aquí sí que nos encontramos con el comportamiento que parece más lógico. A medida que subimos la temperatura desciende, hasta llegar a la mesopausa. Esta última es la región que marca el tope de la mesosfera. Es el lugar más frío de la Tierra, con una temperatura media de -85ºC.

La termosfera

La Estación Espacial Internacional, fotografiada el 23 de mayo de 2010 desde el Space Shuttle Atlantis.
Crédito: NASA

La termosfera es la segunda capa más alta de la Tierra. Está justo por encima de la mesopausa. Se extiende desde una altura de 80 kilómetros hasta la termopausa, que se encuentra a una altura de entre 500 y 1.000 kilómetros de altura. La parte más baja de la termosfera, que se extiende desde los 80 a los 550 kilómetros, contiene la ionosfera. Es una región de la atmósfera en la que las partículas son ionizadas por la radiación solar.

En esta región, la temperatura aumenta con la altura. Sin embargo, a diferencia de la estratosfera, no se debe a la absorción de radiación ultravioleta por parte del ozono. En esta región, esa inversión de temperatura se produce por la baja densidad de moléculas. En esta capa se pueden llegar a alcanzar los 1.500ºC. Sin embargo, la separación entre las moléculas hace que, para un humano que estuviese en contacto directo con el aire, no sienta calor.

Esta capa está completamente libre de nubes y de vapor de agua. En esta región es donde nos encontramos con uno de los fenómenos más espectaculares que podemos ver en algunas regiones de la Tierra: las auroras polares. En esta región de la atmósfera también se encuentra una construcción humana. La termosfera es el lugar en el que orbita la Estación Espacial Internacional, a unos 400 kilómetros de altura.

La exosfera

Imagen de la Tierra tomada desde la Estación Espacial Internacional.
Crédito: Expedición 7 de la EEI, EOL, NASA

La exosfera es la capa más alta de la Tierra. Se extiende desde la exobase, que se encuentra en lo alto de la termosfera, a unos 700 kilómetros de altura, hasta llegar a los 10.000 kilómetros. La exosfera conecta con el vacío del espacio exterior, donde no hay atmósfera alguna. Esta capa está compuesta principalmente de densidades muy bajas de hidrógeno, helio y varias moléculas más pesadas, incluyendo nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono (más cerca de la exobase).

Los átomos y moléculas están tan separados que la exosfera no se comporta como un gas. Las partículas escapan constantemente al espacio. Estas partículas se mueven de manera totalmente libre. Por lo que pueden migrar hacia la magnetosfera y al viento solar procedente de nuestra estrella. La exosfera está demasiado lejos de la Tierra como para que se produzcan fenómenos meteorológicos. Sin embargo, en algunas ocasiones suceden auroras polares en la capa más baja de la exosfera. En esta región, también, es donde se encuentran la mayor parte de satélites.

Esta es la primera entrega de una serie de tres artículos en los que repasamos toda la información sobre nuestro planeta. La segunda parte está disponible aquí, y la tercera en este enlace.

Referencias: Universe Today

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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26 Respuestas

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