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Agua
Fuentes, caracterización, tecnología y gestión
sustentable
René Santiago Ramírez Morales y Juan Carlos Vega de Kuyper
CAPÍTULO 1
HIDROSFERA
1. HIDROSFERA
La hidrosfera es uno de los cuatro componentes o subsistemas del planeta
Tierra y comprende toda el agua contenida en él en sus diferentes estados
físicos —sólido, líquido y gaseoso— en sus diversas fuentes superficiales y
subterráneas, y según el contenido de sales se encuentra como agua
salada o agua dulce. La hidrosfera se formó por la condensación y
solidificación del vapor de agua que se habría producido en la atmósfera
primitiva —la cual comenzó a formarse con el nacimiento de la Tierra y
estaba compuesta por diferentes gases—. El agua constituye una cubierta
dinámica pues presenta un permanente proceso de cambios de un estado
físico a otro y de un subsistema a otro, lo cual provoca una constante
transformación de la superficie terrestre que regula el clima, modela el
relieve y permite la vida sobre la Tierra.
1.1 ORIGEN DEL AGUA Y SU IMPORTANCIA PARA LA
VIDA
El agua se puede definir como un compuesto químico formado por dos
átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, por lo que su fórmula química es
H2O. Existen dos teorías científicas sobre el origen del agua en la Tierra: la
volcánica y la extraterrestre o cósmica.
Según la teoría volcánica, hace unos 3 800 millones de años, los átomos
de hidrógeno y de oxígeno existentes en el centro del planeta, y que se
habrían formado por síntesis nuclear en distintas épocas después de la
gran explosión, reaccionaron a temperaturas sobre 500°C formando
moléculas que se desprendieron en forma de vapor a la superficie de la
Tierra pasando a la atmósfera primitiva que contenía metano, amoniaco,
cianuro de hidrógeno y otros compuestos, pero que no contenía oxígeno
molecular. Parte del vapor se condensó lo cual generó agua líquida y sólida
sobre la superficie del planeta.
La teoría cósmica está basada en situaciones extraterrestres y explica la
existencia de agua en la Tierra a partir de agua en forma de hielo
contenida en meteoritos y cometas los que al impactar sobre la superficie
del planeta la liberaron generando los océanos a lo largo de millones de
años.
El agua, en su estado líquido, es la materia necesaria para la generación y
mantenimiento de vida en el planeta al estar presente en las reacciones
químicas del proceso vital, lo que constituye además un alto porcentaje
del peso de los seres vivos. La presencia de agua va íntimamente asociada
a la existencia de vida y es esencial para la vida de todos los seres vivos
existentes en la Tierra. Los organismos vivos están compuestos
aproximadamente entre 60% y 98% de agua y, por ende, todos los seres
vivos funcionan gracias a sus propiedades.
1.2 LA HIDROSFERA EN EL PLANETA TIERRA
La Tierra es un planeta que tiene tres tipos de movimientos: de rotación
alrededor de su eje, lo que genera el día y la noche; de revolución
alrededor del Sol, creando básicamente dos tipos de clima básicos: frío y
calor; también se mueve, con el resto del sistema solar, por la Vía Láctea.
La Tierra, cuyas dimensiones se resumen en la Tabla 1.1, es un planeta que
constituye un sistema dinámico formado por componentes, o
subsistemas, que interactúan y sufren cambios permanentes de corto y
largo plazos. Estos componentes son:
 Geosfera (del griego geo tierra y sfaíra, cuerpo redondo): es la parte
sólida central de la Tierra formada por el núcleo, el manto y la corteza
que contiene el suelo y las rocas (Figura 1.1). El manto superior de la
corteza se denomina litosfera (litos, piedra), el cual contiene las rocas
minerales y los combustibles fósiles.
 Atmósfera (del griego atmós, vapor): es la capa gaseosa que envuelve la
Tierra. La capa que está en contacto con su superficie (aproximadamente
entre 9 y 17 km sobre el nivel del mar) contiene el 95% del aire del
planeta y se denomina troposfera (del griego tropos, cambio, giro).
Sobre la troposfera se extiende la estratosfera (del latín stratus, cubierta
de cama) desde 17 km y hasta 50 km y en su parte superior se encuentra
la capa de ozono que absorbe radiaciones ultravioleta provenientes del
Sol.
 Hidrosfera (del griego hidros, agua): se localiza entre la atmósfera y la
litosfera. El agua en estado sólido se encuentra en forma de casquetes
polares, témpanos de hielo, hielos superficiales o permafrost por su
nombre en inglés; en estado líquido en ríos, mares, océanos y otros
cuerpos de agua superficial y subterránea, como se analiza más
adelante; en estado gaseoso se encuentra principalmente como vapor
de agua en la atmósfera. Alrededor del 75% de la superficie de la Tierra
está cubierto por agua y en su mayoría (~97.5 %) es agua salada de
mares y océanos, y alrededor de 2.5 % es agua dulce la que se encuentra
en los continentes, tanto en la superficie como subterránea, y una
pequeña parte en la atmósfera y en la biosfera.
 Biosfera (del griego bíos, vida): es toda la zona donde existe vida. En la
atmósfera (en la troposfera), en la hidrosfera y en la litosfera que es la
“capa más externa de la Tierra formada por la crteza y parte del manto
terrestre”. Abarca aproximadamente unos 20 km desde la mayor
profundidad de los océanos hasta las cumbres más altas.
1.3 LA INTERACCIÓN ENTRE LOS SUBSISTEMAS DEL
PLANETA
Los cuatro componentes, o subsistemas, del planeta Tierra (geosfera,
atmósfera, hidrosfera y biosfera) no son aislados sino que existe una
íntima relación entre ellos de modo que los permanentes cambios y
fenómenos que experimenta cada uno pueden afectar, de alguna manera,
a una o más partes del sistema estableciéndose un equilibrio dinámico.
Estos fenómenos se producen con intercambio de materia y energía. La
Figura 1.1 refleja la interacción de la biosfera con la atmósfera, de la cual
utiliza los gases, especialmente oxígeno y dióxido de carbono, para los
procesos metabólicos y fotosintéticos; con la hidrosfera que proporciona
el agua necesaria para la existencia de seres vivos y con la geosfera, que
provee el suelo para el soporte de los seres vivos
Figura 1.1 Interacción entre los componentes del planeta Tierra
1.4 ESTADO NATURAL DEL AGUA
El agua existe en el universo en los tres estados físicos, sólido, líquido y
gas, en diferentes cuerpos de agua —o masas de agua, naturales o
artificiales—.
Sólido. Los glaciares y los casquetes polares son las fuentes permanentes
de agua sólida o hielo; además, en climas muy fríos los cuerpos de agua se
congelan en su superficie durante el invierno, al igual que la escarcha que
se forma en superficies húmedas; también se encuentra agua sólida en
precipitaciones como nieve y granizo.
Líquido. En estado líquido el agua cubre alrededor del 75% de la superficie
de la Tierra formando los mares y océanos, lagos, ríos y pantanos y
además se encuentra en las nubes de lluvia y en el rocío sobre las plantas.
El agua líquida también se acumula en los intersticios de las rocas y
partículas bajo la superficie terrestre, lo cual forma cuerpos de agua
subterráneos. También existe en la atmósfera en las nubes en forma de
gotas microscópicas o cristales de hielo en suspensión con aire. Asimismo
el agua se encuentra en forma de vapor otorgándole humedad al aire.
Gas. Asimismo el agua se encuentra en forma de vapor otorgándole
humedad al aire. El vapor natural más impactante es el emitido por
surtidores subterráneos de agua caliente y vapor denominados “géiseres”.
En la Tabla 1.2 se presenta una distribución aproximada de los volúmenes
de las diferentes fuentes del agua natural en la Tierra.
1.5 AGUAS MARINAS
Son aquellas aguas saladas que se han almacenado en extensas y
profundas depresiones de la litosfera denominadas océanos o mares
según sus características como extensión, profundidad y otras. En el
hemisferio norte los océanos y mares ocupan el 60.7% de la superficie,
siendo el resto tierra que comprende los continentes, Norte y Centro
América e islas grandes, parte de Sudamérica, Europa y Asia, y parte de
África. En el hemisferio sur la proporción de agua es alrededor del 81%,
siendo las tierras existentes Australia, Nueva Zelanda, Islas del Pacifico, sur
de África, parte de Sudamérica y el continente Antártico. A nivel global, la
superficie de tierra es del orden de 30% y la de aguas marinas es de 70%,
como se resume en la Tabla 1.3.a.
A nivel de hemisferios, la distribución de continentes (incluidos islas e
islotes) y océanos y mares se encuentra en la Tabla 1.3.b, donde se aprecia
que el hemisferio sur tiene alrededor del 10% más del total de superficie
oceánica con que cuenta el hemisferio norte.
1.5.1 OCÉANOS
El término océano se utiliza para designar la parte de la superficie de la
Tierra que está cubierta de aguas marinas, la cual se formó hace unos
4 000 millones de años. Grandes extensiones de tierra (continentes y
grandes archipiélagos) dividen el océano, para efectos didácticos, en cinco
partes:
• Océano Atlántico: separa África y Europa, al este y América al oeste;
tiene una superficie estimada de 85 133 000 km2, incluyendo los mares
Báltico y Mediterráneo, lo que corresponde al 23.5% de la superficie
terrestre cubierta por océanos; se extiende entre el Océano Ártico en el
norte y el Océano del Sur o Antártico; el ancho máximo del Atlántico varía
de 2 848 km entre el este de Brasil y el oeste de Liberia a 4 830 km entre
los Estados Unidos y el norte de África. La línea del ecuador lo divide en
Atlántico Norte y Atlántico Sur.
• Océano Pacífico: es el océano de mayor tamaño con una extensión
aproximada de 168 723 000 km2 (incluyendo el mar de China) y que ocupa
el 46.6% del área cubierta por los océanos, esto es aproximadamente 1/3
de la superficie terrestre. Se extiende por el norte desde el mar de Bering
y el Océano Ártico hasta el mar de Ross por el sur. Su mayor ancho es de
cerca de 19 000 km entre Indonesia y Colombia a unos 5° de latitud norte.
La mayor profundidad del planeta se encuentre en este océano. La Figura
1.2 muestra la ubicación de los océanos en el planeta y la Tabla 1.4
resume las dimensiones estimadas de los océanos.
Figura 1.2 Ubicación de los océanos
en el globo terrestre
• Océano Índico: limita con el sur de Asia por el norte y la Antártica por el
sur, al este con la Península de Malasia, las Islas Sonda y Australia, y al
oeste con la Península Arábiga y África. Su superficie estimada es de 70
560 000 km2, incluyendo el mar Rojo y el Golfo Pérsico, lo que equivale a
19.5% de la superficie de los océanos y tiene un ancho de 10 000 km entre
el sur de África y Australia.
• Océano Glacial Antártico: oficialmente llamado Océano del Sur, o
Meridional, cubre una superficie de 21 960 000 km2 incluyendo el mar de
Amundsen, el mar de Bellingshausen, parte del pasaje de Drake, el mar de
Ross y el mar de Weddell (Tabla 1.5). La extensión del Océano Antártico la
definió la Organización Hidrográfica Internacional; limita al sur con las
costas de la Antártida y por convención hasta los 60° S de los océanos
Atlántico, Índico y Pacífico. Su superficie corresponde al 6.1% de la
superficie total de los océanos. Rodea la Antártida con cerca de 18 000 km
de costa.
• Océano Ártico: también llamado Glacial Ártico, rodea el Polo Norte; es el
océano de menor tamaño y tiene una superficie de 15 558 000 km2 al
norte de Europa, Asia y América; el Ártico limita con el Atlántico Norte,
está separado del Océano Pacífico por el estrecho de Bering, situado entre
Rusia y Alaska, y por el litoral norte de Europa, Asia, Rusia y Alaska.
1.5.2 MARES
Se denominan mares a aquellas zonas de los océanos que están en
contacto con las costas o al interior de los continentes. El término “mar”
también se usa para designar el conjunto de agua salada que forma los
océanos y mares menores. Los mares se clasifican como:
• Mares litorales o costeros: son aquellos mares abiertos, situados
normalmente sobre la plataforma continental que forman parte de los
océanos o que están comunicados con ellos. Sus límites están definidos
por puntas sobresalientes de las tierras que los rodean, y pueden estar
subdivididos en áreas caracterizadas por los accidentes costeros.
 Mares cerrados: son aquellos que están aislados de otros mares y de los
océanos, por lo que no tienen la misma vida acuática de ellos. No
obstante, por la característica de sus aguas saladas se les considera
mares. Se mantienen gracias a la afluencia de ríos y dependen de la
magnitud de sus caudales; la salinidad de estos lagos varía al disminuir
en la época de lluvias y aumentar durante las sequías por la evaporación.
 Mares mediterráneos o continentales: se encuentran rodeados por
tierras y se comunican con el océano a través de estrechos o canales.
Debido a que se encuentran casi aislados, sus regímenes de salinidad y
de temperaturas son muy especiales.
Los mares se suelen asociar a los continentes o a los océanos, y algunos
ejemplos se resumen en las Tablas 1.5.a y 1.5.b