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La Tierra
El universo
Movimientos de la Tierra
La Luna
Las Estrellas
El Sol
La astronomía en Chile
LA TIERRA Y SU ENTORNO
Curso Física Intensivo, Módulo Común
Felipe González
([email protected])
Preuniversitario Esperanza Joven
14 de Noviembre 2011
Felipe González
LA TIERRA Y SU ENTORNO
La Tierra
El universo
Movimientos de la Tierra
La Luna
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La astronomía en Chile
Fomación de continentes
Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
Pangea - Laurasia y Gondwana
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Fomación de continentes
Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
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intermedio
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Fomación de continentes
Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
Actual
Figura:
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Fomación de continentes
Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
Datos sobre nuestro planeta
Tamaño: radio ecuatorial
Distancia: media al Sol
Día: período de rot. sobre el eje
Año: órbita alrededor del Sol
Temperatura: media superficial
Gravedad: superfical en el ecuador
Masa
Felipe González
6.378 Km
149.600.000 Km
23, 93 horas
365, 256 días
15◦ C
9, 78 m/s2
5, 98 × 102 4 kg
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Fomación de continentes
Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
Descripción
La corteza
Corresponde a la región más
superficial de la Tierra, zona en la
cual habitamos. Es una delgada
capa que tiene un espesor que
varía entre los 6 Km en las
profundidades oceánicas y los
70 Km en la base de las montañas
de gran envergadura.
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Fomación de continentes
Descripción del planeta Tierra
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Descripción
El manto
Gruesa capa de rocas volcánicas que
llega a una profundidad de 2900 Km.
Es una región en donde las
temperaturas oscilan entre 1200 y
2800◦ C. Se distinguen dos partes: el
“manto superior” que sirve de apoyo
a las placas tectónicas y el “manto
inferior” en donde se generan las
corrientes de convección,
determinando el movimiento de las
placas.
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Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
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Descripción
El núcleo exterior
Es una capa líquida compuesta por
hierro y níquel situada entre el
manto y el núcleo interno. Su
temperatura varía desde los
4.400◦ C en su región superior
hasta los 6.100◦ C en su zona
inferior. Los científicos creen que la
convección del núcleo externo,
combinada con la rotación de dicho
núcleo causada por la Tierra,
causan la magnetósfera.
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Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
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Descripción
El núcleo interior
Es una esfera sólida de
1.216 Km de radio. Está
compuesto por una aleación
de hierro y níquel. Su
densidad es caso de
14 g/cm3 .
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Interior
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El interior de la Tierra
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Tectónicas de placas
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Fomación de continentes
Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
Tectónica de placas
1
Litósfera: capa sólida de estructura rígida de grosor
aprox. de 100 km dividida en 8 grandes placas las que se
encuentran sobre el manto que es un fluido más denso por
lo tanto flotan moviéndose lo que explica la variación de
formas de los continentes y cadenas montañosas;
generándose a su vez una gran cantidad de efectos de tipo
geológico como existencia de volacanes, terremotos, etc.
2
Astenósfera: es una zona menos sólida debajo de la
litósfera, de alta temperatura donde se propagan las ondas
sísmicas con menos velocidad dada la viscosidad que
presenta.
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Fomación de continentes
Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
Tectónica de placas
1
Litósfera: capa sólida de estructura rígida de grosor
aprox. de 100 km dividida en 8 grandes placas las que se
encuentran sobre el manto que es un fluido más denso por
lo tanto flotan moviéndose lo que explica la variación de
formas de los continentes y cadenas montañosas;
generándose a su vez una gran cantidad de efectos de tipo
geológico como existencia de volacanes, terremotos, etc.
2
Astenósfera: es una zona menos sólida debajo de la
litósfera, de alta temperatura donde se propagan las ondas
sísmicas con menos velocidad dada la viscosidad que
presenta.
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Tectónica de placas
(a)
(b)
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Sismos y terremotos
Figura: El sitio donde se inicia la ruptura se llama “ foco o
hipocentro” y su proyección en la superficie de la tierra, “epicentro”.
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Descripción del planeta Tierra
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Ondas sísmicas
La primera onda, o la más rápida, viajando desde el lugar del
evento sísmico a través de las rocas y que consiste en un tren
de compresiones y dilataciones del material. Pueden viajar a
través de los sólidos, líquidos y gases.
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Descripción del planeta Tierra
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Ondas sísmicas
Ondas sísmicas secundarias, viajan más lento que las ondas P,
consisten en vibraciones elásticas transversales a la dirección
de recorrido. No pueden propagarse en líquidos.
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Ondas sísmicas
Ondas sísmicas superficiales con movimiento solo horizontal
de cizalla normal a la dirección de propagación.
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El interior de la Tierra
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Ondas sísmicas
Ondas sísmicas superficiales de amplitud decreciente con la
profundidad ; el movimiento de las partículas es elíptico
retrógrado y ocurre en un plano vertical que contiene la
dirección de propagación.
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Dinamismo del planeta
Escalas sísmicas
Escala Richter: representa la energía sísmica liberada en
cada terremoto y se basa en el registro sismográfico. Asocia la
magnitud del terremoto con la amplitud de la onda sísmica y es
una escala que crece en forma potencial o semilogaritmica
(una magnitud de 4 no es el doble de 2, sino que es 100 veces
mayor).
Magnitud
Efecto
< 3, 5
3, 5 − 5, 4
5, 5 − 6, 0
6, 1 − 6, 9
7, 0 − 7, 9
≥8
Generalmente no se siente pero es registrado
A menudo se siente, pero solo causa daños menores
Ocasiona daños ligeros a edificios
Puede ocasionar daños severos en áreas muy pobladas
Terremoto mayor, causa graves daños
Gran terremoto; destrucción total de comunidades cercanas
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El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
Escalas sísmicas - Escala de Mercalli
Esta escala es proporcional, de modo que una intensidad de IV
es el doble de una de II. No se basa en los registros
sismográficos sino en el efecto o daño producido en las
estructuras y en la sensación percibida por la gente. Para
establecer la intensidad se recurre a la revisión de registros
históricos, entrevistas, noticias y personales, etc.
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Escalas sísmicas - Escala de Mercalli
Magnitud
Efecto
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Sacudida imperceptible
Sacudida perceptible en pisos altos de edificios
Vibración parecida a la producida por el paso de un vehículo pesado
Vibración de vajillas, vidrios de ventanas y puertas
Sacudida que todos sienten; caen objetos inestables
Genera gran temor; se mueven los muebles pesados, daños ligeros
Se aprecia desde vehículos en movimiento; la gente huye al exterior
Derrumbes parciales en edificios ordinarios; los muebles se vuelvan
Granes daños en edificios sólidos; el terreno se agrieta notablemente
Derrumbe de paredes y cimientos; se tuercen las vías del ferrocarril
Casi ninguna estructura queda en pie
Destrucción total
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Volcanes
(a) Esquema
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(b) Volcán Hudson
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Descripción del planeta Tierra
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Dinamismo del planeta
Astmósfera
La atmósfera terrestre es la parte
gaseosa de la Tierra, siendo por
esto la capa más externa y menos
densa del planeta. El 75 % de masa
atmosférica se encuentra en los
primeros 11 Km de altura, desde la
superficie del mar. Los principales
elementos que la componen son el
oxígeno (21 %) y el nitrógeno
(78 %).
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Descripción del planeta Tierra
El interior de la Tierra
Dinamismo del planeta
Capas de la atmósfera
Tropósfera: es la capa inferior, en ella se prodecen los fenómenos
meteorológicos, en ella se contiene un 70 % del peso total de la
atmósfera.
Estratósfera: su característica principal es la ausencia de valor de
agua y una temperatura bastante homogénea (entre −55◦ C y 40◦ C);
aquó se encuentra la capa de ozona, de vital importancia en la
absorción de las radiaciones ultravioleta, ya que, si llegara
directamente a la superficie terrestre, destruirían todo vestigio de vida.
Mesósfera: Esta capa se extiende desde, aprox., 50 km hasta los 80
km, y está caracterizada por un decremento de las temperaturas,
alcanzando los −75◦ C a una altitud de 80 km.
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Capas de la atmósfera
Termósfera: se producen disociaciones moleculares que provocan
temperaturas muy elevadas, de 1.000 a 1.500◦ C A estas altitudes
extremas las moléculas de gas se ecuentran ampliamente separadas.
Exósfera: como su nombre lo indica, es la región más distante de la
superficie terrestre. Su límite superior se localiza a altiudes que
alcanzan los 960 e incluso 1000 km, y está relativamente indefinida. Es
la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio
interplanetario.
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Formación de planetas
El nuevo sistema solar
Las leyes de Kepler
Ley de Newton sobre la Gravitación Universal
Formación de planetas
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Las leyes de Kepler
Ley de Newton sobre la Gravitación Universal
Leyes de Kepler
Primera Ley
Todos los planetas se desplazan
alrededor del Sol describiendo
órbitas elípticas, estando el Sólo
situado en uno de los focos.
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Ley de Newton sobre la Gravitación Universal
Leyes de Kepler
Segunda Ley
El vector posición que une el
planeta y el Sol, barre áreas
iguales en tiempos iguales. La ley
de las áreas es equivalente a la
conservación del momento angular,
es decir, cuando el planeta está
más alejado del Sol (afelio) su
velocidad es menor que cuando
está más cercano al Sol (perihelio).
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Ley de Newton sobre la Gravitación Universal
Leyes de Kepler
Tercera Ley
Para cualquier planeta, el cuadrado
de su período orbital (tiempo en
que tarda en dar una vuelta
alrededor del Sol) es directamente
proporcional al cubo del madio
medio con el Sol.
T 2 = K · R3
K es una constante de
proporcionalidad y el radio medio R
para una órbital elíptica equivale al
semieje mayor.
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Ley de Newton sobre la Gravitación Universal
La ley formulada por Newton y que recibe el nombre de la ley de la
gravitación universal, afirma que la fuerza de atracción que experimentan los
cuerpos dotados de masa es directamenten proporcional al producto de sus
masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los
separa. La ley incluye una constante de proporcionalidad G que recibe el
nombre de la constante de gravitación universal y cuyo valor, determinado
mediante experimentos muy precisos, es de G = 6, 670 × 10−11 Nm2 /kg2 .
F =G·
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M1 · M2
d2
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Movimientos de la Tierra
Las Mareas
Rotación
La Tierra da vueltas sobre sí misma alrededor de un eje de
rotación imaginario que pasa por los polos. La rotación
terrestre es de oeste a este y tarda 24 horas en dar una vuelta
completa. Este movimiento de rotación es el responsable de la
repetición regular del día y la noche, según suceda que el
punto en cuestión está en la cara enfrentada al sol o en la
resguardada.
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Traslación
El otro movimiento principal de la Tierra es el de traslación
alrededor del sol. En este movimiento sigue un recorrido
(órbita) en forma de elipse casi circular. Prácticamente en el
centro de la elipse se encuentra el sol y al plano que la
contiene se le llama plano de la eclíptica. Dar una vuelta
completa alrededor del sol le cuesta a la Tierra 365, 2422 días.
Las estaciones están provocadas porque el eje de rotación de
la Tierra no es perpendicular respecto al plano de la eclíptica,
si no que tiene un inclinación de 23◦ 270 .
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Traslación
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Las Mareas
Precesión
El movimiento de precesión, también denominado precesión de
los equinoccios, es debido a que la Tierra no es esférica sino
que un elipsoide achatado por los polos, llamados geoide. Si la
Tierra fuera esférica sólo realizaría los movimientos anteriores.
Se puede considerar este movimiento como un lento balanceo
durante el movimiento de traslación pero en sentido contrario a
las agujas del reloj. Este balanceo produce que el eje terrestre
dibuje un cono de 47◦ de abertura con vértice en el centro de
la Tierra. Una vuelta completa de precesión dura 25.767 años,
ciclo que se denomina año platónico y cuya duración había
sido estimada por los antiguos Mayas.
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Las Mareas
Nutación
El movimiento de nutación es producido principalmente por el
efecto gravitacional lunar sobre el abultamiento ecuatorial, de
la misma manera como el sol produce el movimiento de
precesión. Consiste en un vaivén del eje polar, desplazándolo
nueve segundos de arco en 18, 6 años. Ocurre junto a la
precesión, haciendo que ésta última no sea regular.
Este movimiento es importante pues también contribuye a la
variación de la orientación del eje de rotación terrestre.
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Movimientos de la Tierra
Las Mareas
Las Mareas
(c) En plano ecuatorial
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(d) En otro plano
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La Luna
La Luna es el único satélite natural de la Tierra y el quinto
satélite más gran del Sistema Solar, 1/4 del diámetro de la
Tierra y 1/81 de su masa.
La Luna se encuentra en relación síncrona con la Tierra,
siempre mostrando la misma cara a la Tierra.
(e) 90◦ Oeste
(f) Cara visible
(g) Cara oculta
Figura: Caras de la Luna
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(h) 90◦ Este
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Órbita síncrona
“El período de rotación de la Luna es precisamente igual a su
período de revolución sobre la Tierra (27, 3 días). La Luna
guarda el mismo lado que enfrenta a la Tierra en todo
momento. Esta condición de giro de un cuerpo es
precisamente igual a (o sincronizado) su revoluación alrededor
de otro cuerpo, es conocido como órbita síncrona.”
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Fases lunares
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Los eclipses de Luna
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Los eclipses de Sol
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Constelación
la Estrellas
En un sentido general, puede afirmarse que una estrella es
todo objeto astronómico que brilla con luz propia.
Adecuadamente, de un modo más técnico y preciso, podría
decirse que se traba de una esfera de plasma, que mantiene
su forma gracias a un equilibrio de fuerza denominado
equilibrio hidrostático.
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Constelación
Constelación
Figura: La constelación de Orion
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Constelación
Nebulosa
Nébulosa Trífida
(M20)
Nebulosa
Es una nube de gas o polvo en el espacio.
Las nebulosas pueden ser oscuras o, si se
iluminan por estrellas cercanas o estrellas
inmersas en ellas, pueden ser brillantes.
Generalmente son lugares donde se
produce la formación de estrellas y discos
planetarios, por lo que se suelen encontrar
en su seno estrellas muy jóvenes.
Felipe González
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Nebulosas
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La Vía Láctea
Nuestra galaxia corresponde a una del tipo espiral y podría tener unos
100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol. El Sistema Solar está en
uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000 años luz del centro y unos
20.000 del extremo.
En total tiene unos 100.000 años luz de diámetro y tiene un masa de más de
dos billones de veces que la del Sol.
Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor del
centro de la galaxia. Se mueve a unos 270 km/s. No podemos ver el brillante
centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos,
que no dejan pasar la luz.
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La Vía Láctea
(g)
(h)
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Astronomía en Chile
La geografía de nuestro país, en
particular la sequedad de nuestro
desierto, consituyen un lugar ideal
para la observación astronómica.
Observatorio Gemini
Es por eso que se han instalado en
nuestro territorio varios
observatorios dirigidos por
entidades de renombre
internacional. El más moderno es
el perteneciente al proyecto Gemini
Sur el cual está ubicado en el cerro
Tololo y cuenta con un telescopio
de 8 metros.
Felipe González
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