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Tierra

La Tierra es el tercer planeta desde el Sol y el único objeto astronómico conocido que alberga vida . Esto es posible porque la Tierra es un mundo oceánico , el único en el Sistema Solar que sostiene agua líquida en la superficie . Casi toda el agua de la Tierra está contenida en su océano global, que cubre el 70,8% de la corteza terrestre . El 29,2% restante de la corteza terrestre es tierra, la mayor parte de la cual se encuentra en forma de masas continentales dentro del hemisferio terrestre de la Tierra . La mayor parte de la tierra de la Tierra es algo húmeda y está cubierta de vegetación, mientras que las grandes capas de hielo en los desiertos polares de la Tierra retienen más agua que el agua subterránea , los lagos, los ríos y el agua atmosférica de la Tierra juntos. La corteza terrestre está formada por placas tectónicas que se mueven lentamente , que interactúan para producir cadenas montañosas, volcanes y terremotos. La Tierra tiene un núcleo externo líquido que genera una magnetosfera capaz de desviar la mayor parte de los vientos solares destructivos y la radiación cósmica .

La Tierra tiene una atmósfera dinámica , que mantiene las condiciones de la superficie de la Tierra y la protege de la mayoría de los meteoritos y la luz ultravioleta al entrar . Tiene una composición principalmente de nitrógeno y oxígeno . El vapor de agua está ampliamente presente en la atmósfera, formando nubes que cubren la mayor parte del planeta. El vapor de agua actúa como un gas de efecto invernadero y, junto con otros gases de efecto invernadero en la atmósfera, particularmente el dióxido de carbono (CO 2 ), crea las condiciones para que tanto el agua superficial líquida como el vapor de agua persistan a través de la captura de energía de la luz del Sol . Este proceso mantiene la temperatura superficial promedio actual de 14,76 °C (58,57 °F), a la que el agua es líquida bajo presión atmosférica normal. Las diferencias en la cantidad de energía capturada entre regiones geográficas (como la región ecuatorial que recibe más luz solar que las regiones polares) impulsan las corrientes atmosféricas y oceánicas , produciendo un sistema climático global con diferentes regiones climáticas y una gama de fenómenos meteorológicos como la precipitación , lo que permite que componentes como el nitrógeno realicen ciclos .

La Tierra tiene una forma elipsoide redondeada con una circunferencia de unos 40.000 km. Es el planeta más denso del Sistema Solar . De los cuatro planetas rocosos , es el más grande y masivo. La Tierra está a unos ocho minutos luz del Sol y orbita alrededor de él , tardando un año (unos 365,25 días) en completar una revolución. La Tierra gira sobre su propio eje en poco menos de un día (en unas 23 horas y 56 minutos). El eje de rotación de la Tierra está inclinado con respecto a la perpendicular a su plano orbital alrededor del Sol, lo que produce las estaciones . La Tierra está orbitada por un satélite natural permanente , la Luna , que orbita la Tierra a 384.400 km (1,28 segundos luz) y tiene aproximadamente una cuarta parte del ancho de la Tierra. La gravedad de la Luna ayuda a estabilizar el eje de la Tierra, causa mareas y reduce gradualmente la rotación de la Tierra . El bloqueo de las mareas ha hecho que la Luna siempre esté de cara a la Tierra con el mismo lado.

La Tierra, como la mayoría de los demás cuerpos del Sistema Solar, se formó hace 4.500 millones de años a partir de gas y polvo en el Sistema Solar primitivo . Durante los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra , se formó el océano y luego se desarrolló la vida dentro de él. La vida se extendió globalmente y ha estado alterando la atmósfera y la superficie de la Tierra, lo que llevó al Gran Evento de Oxidación hace dos mil millones de años. Los humanos surgieron hace 300.000 años en África y se han extendido por todos los continentes de la Tierra. Los humanos dependen de la biosfera y los recursos naturales de la Tierra para su supervivencia, pero han impactado cada vez más el medio ambiente del planeta . El impacto actual de la humanidad en el clima y la biosfera de la Tierra es insostenible , amenaza el sustento de los humanos y muchas otras formas de vida, y causa extinciones generalizadas . [23]

Etimología

La palabra inglesa moderna La palabra Tierra se desarrolló, a través del inglés medio , a partir de un sustantivo en inglés antiguo que se escribe con mayor frecuencia eorðe . [24] Tiene cognados en todas las lenguas germánicas , y su raíz ancestral se ha reconstruido como *erþō. En su atestiguación más temprana, la palabra eorðe se usó para traducir los muchos sentidos del latín terra y el griego γῆ gē : el suelo, su suelo , tierra seca, el mundo humano, la superficie del mundo (incluido el mar) y el globo mismo. Al igual que con Terra /Tellūs romano y Gaia griega , la Tierra puede haber sido una diosa personificada en el paganismo germánico : la mitología nórdica tardía incluía a Jörð ("Tierra"), una giganta a menudo considerada como la madre de Thor . [25]

Históricamente, "Tierra" se ha escrito con minúsculas. A partir del uso del inglés medio temprano , su sentido definido como "el globo" se expresó como "la tierra". En la era del inglés moderno temprano , comenzó a prevalecer el uso de mayúsculas en los sustantivos , y la tierra también se escribía como la Tierra , en particular cuando se hacía referencia a ella junto con otros cuerpos celestes. Más recientemente, el nombre a veces se da simplemente como Tierra , por analogía con los nombres de los otros planetas , aunque "tierra" y las formas con "la tierra" siguen siendo comunes. [24] Los estilos de las casas ahora varían: la ortografía de Oxford reconoce la forma en minúscula como la más común, y la forma en mayúscula es una variante aceptable. Otra convención escribe con mayúscula "Tierra" cuando aparece como un nombre, como una descripción de la "atmósfera de la Tierra", pero emplea la minúscula cuando está precedida por "la", como "la atmósfera de la tierra". Casi siempre aparece en minúsculas en expresiones coloquiales como "¿qué diablos estás haciendo?" [26]

El nombre Terra / ˈ t ɛr ə / se utiliza ocasionalmente en escritos científicos y especialmente en ciencia ficción para distinguir el planeta habitado por la humanidad de otros, [27] mientras que en poesía Tellus / ˈ t ɛ l ə s / se ha utilizado para denotar la personificación de la Tierra. [28] Terra es también el nombre del planeta en algunas lenguas romances , idiomas que evolucionaron a partir del latín , como el italiano y el portugués , mientras que en otras lenguas romances la palabra dio lugar a nombres con ortografías ligeramente alteradas, como el español Tierra y el francés Terre . La forma latina Gæa o Gaea ( en español: /ˈdʒiː.ə/ ) del nombre poético griego Gaia ( Γαῖα ; en griego antiguo : [ ɡâi̯.a ] o [ɡâj.ja] ) es rara, aunque la ortografía alternativa Gaia se ha vuelto común debido a la hipótesis de Gaia , en cuyo caso su pronunciación es /ˈɡaɪ.ə/ en lugar del inglés más clásico /ˈɡeɪ.ə/ . [ 29 ]

Hay varios adjetivos para el planeta Tierra. La palabra "terrestre" se deriva de "Tierra". Del latín Terra viene terran / ˈ t ɛ r ə n / , [30] terrestre / t ə ˈ r ɛ s t r i ə l / , [31] y (a través del francés) terrene / t ə ˈ r iː n / , [32] y del latín Tellus viene tellurian / t ɛ ˈ l ʊər i ə n / [33] y telluric . [34]

Historia natural

Formación

Una impresión artística de 2012 del disco protoplanetario del Sistema Solar primitivo a partir del cual se formaron la Tierra y otros cuerpos del Sistema Solar.

El material más antiguo encontrado en el Sistema Solar data de4.5682+0,0002
−0,0004 Hace Ga (mil millones de años). [35] Por4,54 ± 0,04 Ga la Tierra primordial se había formado. [36] Los cuerpos del Sistema Solar se formaron y evolucionaron con el Sol. En teoría, una nebulosa solar divide un volumen de una nube molecular por colapso gravitacional, que comienza a girar y aplanarse en un disco circunestelar , y luego los planetas crecen fuera de ese disco con el Sol. Una nebulosa contiene gas, granos de hielo y polvo (incluidos los nucleidos primordiales ). Según la teoría nebular , los planetesimales se formaron por acreción , y se estima que la Tierra primordial probablemente tardó entre 70 y 100 millones de años en formarse. [37]

Las estimaciones de la edad de la Luna varían desde 4,5 Ga hasta significativamente más joven. [38] Una hipótesis principal es que se formó por acreción de material desprendido de la Tierra después de que un objeto del tamaño de Marte con aproximadamente el 10% de la masa de la Tierra, llamado Theia , colisionó con la Tierra. [39] Golpeó la Tierra con un golpe roce y parte de su masa se fusionó con la Tierra. [40] [41] Entre aproximadamente 4,1 yHace 3,8 Ga , numerosos impactos de asteroides durante el Bombardeo Pesado Tardío provocaron cambios significativos en el entorno de la superficie mayor de la Luna y, por inferencia, en el de la Tierra. [42]

Después de la formación

La atmósfera y los océanos de la Tierra se formaron por la actividad volcánica y la desgasificación . [43] El vapor de agua de estas fuentes se condensó en los océanos, aumentado por el agua y el hielo de asteroides, protoplanetas y cometas . [44] Es posible que haya habido suficiente agua para llenar los océanos en la Tierra desde que se formó. [45] En este modelo , los gases de efecto invernadero atmosféricos impidieron que los océanos se congelaran cuando el Sol recién formado tenía solo el 70% de su luminosidad actual . [46]3,5 Ga , se estableció el campo magnético de la Tierra , lo que ayudó a evitar que el viento solar destruyera la atmósfera . [47]

Punto naranja pálido , impresión artística de la Tierra primitiva , que muestra su atmósfera temprana rica en metano y teñida de naranja [48]

A medida que la capa exterior fundida de la Tierra se enfrió, formó la primera corteza sólida , que se cree que tenía una composición máfica . La primera corteza continental , que tenía una composición más félsica , se formó por la fusión parcial de esta corteza máfica. [49] La presencia de granos del mineral circón de la era Hádica en rocas sedimentarias Eoarcaicas sugiere que al menos algo de corteza félsica existía ya en4.4 Ga , solo140  Ma después de la formación de la Tierra. [50] Hay dos modelos principales de cómo este pequeño volumen inicial de corteza continental evolucionó para alcanzar su abundancia actual: [51] (1) un crecimiento relativamente constante hasta el día de hoy, [52] que está respaldado por la datación radiométrica de la corteza continental a nivel mundial y (2) un rápido crecimiento inicial en el volumen de la corteza continental durante el Arcaico , formando la mayor parte de la corteza continental que ahora existe, [53] [54] que está respaldado por evidencia isotópica de hafnio en circones y neodimio en rocas sedimentarias. Los dos modelos y los datos que los respaldan pueden conciliarse mediante el reciclaje a gran escala de la corteza continental , particularmente durante las primeras etapas de la historia de la Tierra. [55]

La nueva corteza continental se forma como resultado de la tectónica de placas , un proceso impulsado en última instancia por la pérdida continua de calor del interior de la Tierra. A lo largo de cientos de millones de años, las fuerzas tectónicas han provocado que áreas de corteza continental se agrupen para formar supercontinentes que posteriormente se han separado.Hace 750 millones de años , uno de los primeros supercontinentes conocidos, Rodinia , comenzó a fragmentarse. Los continentes se recombinaron más tarde para formar Pannotia en600–540 Ma , luego finalmente Pangea , que también comenzó a fragmentarse en180 Ma . [56]

El patrón más reciente de edades de hielo comenzó aproximadamente40 Ma , [57] y luego se intensificó durante el Pleistoceno aproximadamente3 Ma . [58] Las regiones de latitudes altas y medias han experimentado desde entonces ciclos repetidos de glaciación y deshielo, que se repiten aproximadamente cada 21.000, 41.000 y 100.000 años. [59] El Último Período Glacial , llamado coloquialmente la "última edad de hielo", cubrió grandes partes de los continentes, hasta las latitudes medias, de hielo y terminó hace unos 11.700 años. [60]

Origen de la vida y evolución

Las reacciones químicas dieron lugar a las primeras moléculas autorreplicantes hace unos cuatro mil millones de años. Quinientos millones de años después, surgió el último ancestro común de toda la vida actual . [61] La evolución de la fotosíntesis permitió que la energía del Sol fuera cosechada directamente por las formas de vida. El oxígeno molecular resultante ( O 2 ) se acumuló en la atmósfera y, debido a la interacción con la radiación solar ultravioleta, formó una capa protectora de ozono ( O 3 ) en la atmósfera superior. [62] La incorporación de células más pequeñas dentro de otras más grandes resultó en el desarrollo de células complejas llamadas eucariotas . [63] Los verdaderos organismos multicelulares se formaron a medida que las células dentro de las colonias se volvieron cada vez más especializadas. Con la ayuda de la absorción de la dañina radiación ultravioleta por la capa de ozono, la vida colonizó la superficie de la Tierra. [64] Entre las primeras evidencias fósiles de vida se encuentran fósiles de esteras microbianas encontrados en arenisca de 3.480 millones de años en Australia Occidental , [65] grafito biogénico encontrado en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años en Groenlandia Occidental , [66] y restos de material biótico encontrados en rocas de 4.100 millones de años en Australia Occidental. [67] [68] La evidencia directa más temprana de vida en la Tierra está contenida en rocas australianas de 3.450 millones de años que muestran fósiles de microorganismos . [69] [70]

Impresión artística del Arcaico , el eón posterior a la formación de la Tierra, en la que se pueden ver estromatolitos redondos , que son formas de vida tempranas productoras de oxígeno de hace miles de millones de años. Después del Bombardeo Pesado Tardío , la corteza terrestre se había enfriado, su superficie árida rica en agua está marcada por continentes y volcanes , y la Luna sigue orbitando la Tierra a la mitad de distancia que hoy, apareciendo 2,8 veces más grande y produciendo fuertes mareas . [71]

Durante el Neoproterozoico ,Entre 1000 y 539 millones de años atrás , gran parte de la Tierra podría haber estado cubierta de hielo. Esta hipótesis se ha denominado " Tierra bola de nieve " y es de particular interés porque precedió a la explosión cámbrica , cuando las formas de vida multicelulares aumentaron significativamente en complejidad. [72] [73] Después de la explosión cámbrica,535 Ma , ha habido al menos cinco extinciones masivas importantes y muchas menores. [74] Aparte del evento de extinción actual propuesto para el Holoceno , la más reciente fueHace 66 millones de años , el impacto de un asteroide provocó la extinción de los dinosaurios no aviares y otros grandes reptiles, pero evitó en gran medida la extinción de animales pequeños como insectos, mamíferos , lagartos y aves. La vida de los mamíferos se ha diversificado en los últimos años.Hace 66 millones de años, una especie de simio africano adquirió la capacidad de mantenerse erguido. [75] [76] Esto facilitó el uso de herramientas y fomentó la comunicación que proporcionó la nutrición y la estimulación necesarias para un cerebro más grande, lo que condujo a la evolución de los humanos . El desarrollo de la agricultura , y luego de la civilización , llevó a que los humanos tuvieran una influencia en la Tierra y en la naturaleza y cantidad de otras formas de vida que continúa hasta el día de hoy. [77]

Futuro

Una esfera gris oscura y roja que representa la Tierra se encuentra sobre un fondo negro a la derecha de un objeto circular naranja que representa al Sol.
Ilustración conjeturada de la Tierra quemada después de que el Sol haya entrado en la fase de gigante roja , dentro de 5 a 7 mil millones de años aproximadamente

El futuro esperado a largo plazo de la Tierra está ligado al del Sol. Durante los próximosDentro de 1.100 millones de años , la luminosidad solar aumentará un 10%, y durante los próximos3.500 millones de años en un 40%. [78] El aumento de la temperatura superficial de la Tierra acelerará el ciclo del carbono inorgánico , posiblemente reduciendo la concentración de CO 2 a niveles letales para las plantas actuales (10  ppm para la fotosíntesis C4 ) en aproximadamente100–900 millones de años . [79] [80] La falta de vegetación provocaría la pérdida de oxígeno en la atmósfera, lo que haría imposible la vida animal actual. [81] Debido al aumento de la luminosidad, la temperatura media de la Tierra puede alcanzar los 100 °C (212 °F) en 1.500 millones de años, y toda el agua del océano se evaporará y se perderá en el espacio, lo que puede desencadenar un efecto invernadero descontrolado , en un plazo estimado de 1.600 a 3.000 millones de años. [82] Incluso si el Sol fuera estable, una fracción del agua de los océanos modernos descenderá al manto , debido a la reducción de la ventilación de vapor de las dorsales oceánicas. [82] [83]

El Sol evolucionará hasta convertirse en un gigante rojo en aproximadamente5 mil millones de años . Los modelos predicen que el Sol se expandirá hasta aproximadamente 1  UA (150 millones de km; 93 millones de mi), unas 250 veces su radio actual. [78] [84] El destino de la Tierra es menos claro. Como gigante roja, el Sol perderá aproximadamente el 30% de su masa, por lo que, sin efectos de marea, la Tierra se moverá a una órbita a 1,7 UA (250 millones de km; 160 millones de mi) del Sol cuando la estrella alcance su radio máximo, de lo contrario, con efectos de marea, puede entrar en la atmósfera del Sol y vaporizarse. [78]

Características físicas

Tamaño y forma

El hemisferio occidental de la Tierra muestra la topografía relativa al centro de la Tierra en lugar de al nivel medio del mar , como en los mapas topográficos comunes.

La Tierra tiene una forma redondeada , a través del equilibrio hidrostático , [85] con un diámetro promedio de 12.742 kilómetros (7.918 mi), lo que la convierte en el quinto objeto terrestre más grande y de mayor tamaño planetario del Sistema Solar . [86]

Debido a la rotación de la Tierra, tiene la forma de un elipsoide , abultado en su ecuador ; su diámetro es 43 kilómetros (27 mi) más largo allí que en sus polos . [87] [88] La forma de la Tierra además tiene variaciones topográficas locales . Aunque las variaciones locales más grandes, como la Fosa de las Marianas (10.925 metros o 35.843 pies por debajo del nivel del mar local), [89] solo acortan el radio promedio de la Tierra en un 0,17% y el Monte Everest (8.848 metros o 29.029 pies sobre el nivel del mar local) lo alarga solo en un 0,14%. [n 6] [91] Dado que la superficie de la Tierra está más alejada del centro de masas de la Tierra en su abultamiento ecuatorial, la cumbre del volcán Chimborazo en Ecuador (6.384,4 km o 3.967,1 mi) es su punto más alejado. [92] [93] Paralelamente a la rígida topografía terrestre, el Océano exhibe una topografía más dinámica . [94]

Para medir la variación local de la topografía de la Tierra, la geodesia emplea una Tierra idealizada que produce una forma llamada geoide . Esta forma geoidal se obtiene si se idealiza el océano, cubriendo la Tierra por completo y sin ninguna perturbación como mareas y vientos. El resultado es una superficie geoidal lisa pero gravitacionalmente irregular, que proporciona un nivel medio del mar (MSL) como nivel de referencia para mediciones topográficas. [95]

Superficie

Una imagen compuesta de la Tierra, con sus diferentes tipos de superficie discernibles: la superficie de la Tierra dominando el océano (azul), África con tierra exuberante (verde) a seca (marrón) y el hielo polar de la Tierra en forma de hielo marino antártico (gris) que cubre el océano Antártico o Austral y la capa de hielo antártico (blanco) que cubre la Antártida .
Relieve de la corteza terrestre

La superficie de la Tierra es el límite entre la atmósfera, la Tierra sólida y los océanos. Definida de esta manera, tiene un área de aproximadamente 510 millones de km2 ( 197 millones de millas cuadradas). [12] La Tierra puede dividirse en dos hemisferios : por latitud en los hemisferios polares Norte y Sur ; o por longitud en los hemisferios continentales Este y Oeste .

La mayor parte de la superficie de la Tierra es agua oceánica: 70,8% o 361 millones de km2 ( 139 millones de millas cuadradas). [96] Esta vasta reserva de agua salada a menudo se llama océano mundial , [97] [98] y hace de la Tierra con su hidrosfera dinámica un mundo acuático [99] [100] o mundo oceánico . [101] [102] De hecho, en la historia temprana de la Tierra, el océano puede haber cubierto la Tierra por completo. [103] El océano mundial se divide comúnmente en el océano Pacífico, el océano Atlántico, el océano Índico, el océano Antártico o Austral y el océano Ártico, de más grande a más pequeño. El océano cubre la corteza oceánica de la Tierra , y los mares de plataforma cubren las plataformas de la corteza continental en menor medida. La corteza oceánica forma grandes cuencas oceánicas con características como llanuras abisales , montes submarinos , volcanes submarinos , [87] fosas oceánicas , cañones submarinos , mesetas oceánicas y un sistema de dorsales oceánicas que se extiende por todo el globo . [104] En las regiones polares de la Tierra , la superficie del océano está cubierta por cantidades estacionalmente variables de hielo marino que a menudo se conecta con tierras polares, permafrost y capas de hielo , formando casquetes polares .

La superficie terrestre cubre el 29,2%, o 149 millones de km2 ( 58 millones de millas cuadradas) de la Tierra. La superficie terrestre incluye muchas islas alrededor del globo, pero la mayor parte de la superficie terrestre está ocupada por las cuatro masas continentales , que son (en orden descendente): África-Eurasia , América (masa continental) , Antártida y Australia (masa continental) . [105] [106] [107] Estas masas de tierra se desglosan y agrupan en los continentes . El terreno de la superficie terrestre varía mucho y consta de montañas, desiertos , llanuras , mesetas y otros accidentes geográficos . La elevación de la superficie terrestre varía desde un punto bajo de −418 m (−1371 pies) en el Mar Muerto , hasta una altitud máxima de 8848 m (29 029 pies) en la cima del Monte Everest . La altura media de la tierra sobre el nivel del mar es de unos 797 m (2.615 pies). [108]

La tierra puede estar cubierta por agua superficial , nieve, hielo, estructuras artificiales o vegetación. La mayor parte de la tierra de la Tierra alberga vegetación, [109] pero cantidades considerables de tierra son capas de hielo (10%, [110] sin incluir la superficie igualmente grande de tierra bajo permafrost ) [111] o desiertos (33%) [112]

La pedosfera es la capa más externa de la superficie terrestre y está compuesta de suelo y sujeta a procesos de formación de suelo . El suelo es crucial para que la tierra sea cultivable. La tierra cultivable total de la Tierra representa el 10,7% de la superficie terrestre, de la cual el 1,3% es tierra de cultivo permanente. [113] [114] Se estima que la Tierra tiene 16,7 millones de km2 ( 6,4 millones de millas cuadradas) de tierras de cultivo y 33,5 millones de km2 ( 12,9 millones de millas cuadradas) de pastizales. [115]

La superficie terrestre y el fondo oceánico forman la parte superior de la corteza terrestre , que junto con partes del manto superior forman la litosfera terrestre . La corteza terrestre puede dividirse en corteza oceánica y corteza continental . Debajo de los sedimentos del fondo oceánico, la corteza oceánica es predominantemente basáltica , mientras que la corteza continental puede incluir materiales de menor densidad como granito , sedimentos y rocas metamórficas. [116] Casi el 75% de las superficies continentales están cubiertas por rocas sedimentarias, aunque forman aproximadamente el 5% de la masa de la corteza. [117]

La topografía de la superficie de la Tierra comprende tanto la topografía de la superficie del océano como la forma de la superficie terrestre. El terreno submarino del fondo del océano tiene una profundidad batimétrica promedio de 4 km y es tan variado como el terreno sobre el nivel del mar. La superficie de la Tierra está siendo moldeada continuamente por procesos tectónicos de placas internos , incluidos terremotos y vulcanismo ; por la erosión y la meteorización impulsadas por el hielo, el agua, el viento y la temperatura; y por procesos biológicos , incluido el crecimiento y la descomposición de la biomasa en el suelo . [118] [119]

Placas tectónicas

Muestra la extensión y los límites de las placas tectónicas, con contornos superpuestos de los continentes que sostienen.
Las principales placas de la Tierra , que son: [120]

La capa exterior mecánicamente rígida de la corteza terrestre y el manto superior , la litosfera , está dividida en placas tectónicas . Estas placas son segmentos rígidos que se mueven entre sí en uno de tres tipos de límites: en los límites convergentes , dos placas se juntan; en los límites divergentes , dos placas se separan; y en los límites transformantes , dos placas se deslizan una sobre la otra lateralmente. A lo largo de estos límites de placas, pueden ocurrir terremotos, actividad volcánica , formación de montañas y formación de fosas oceánicas . [121 ] Las placas tectónicas se desplazan sobre la astenosfera , la parte sólida pero menos viscosa del manto superior que puede fluir y moverse junto con las placas. [122]

A medida que las placas tectónicas migran, la corteza oceánica se subduce bajo los bordes delanteros de las placas en los límites convergentes. Al mismo tiempo, el afloramiento de material del manto en los límites divergentes crea dorsales oceánicas. La combinación de estos procesos recicla la corteza oceánica de nuevo en el manto. Debido a este reciclaje, la mayor parte del fondo oceánico es menos de 100 % rocoso.100 Ma de antigüedad. La corteza oceánica más antigua se encuentra en el Pacífico occidental y se estima que tiene200 Ma de antigüedad. [123] [124] En comparación, la corteza continental datada más antigua es4.030 Ma , [125] aunque se han encontrado circones preservados como clastos dentro de rocas sedimentarias Eoarchicas que dan edades de hasta4.400 Ma , lo que indica que al menos algo de corteza continental existía en ese momento. [50]

Las siete placas principales son la del Pacífico , la de América del Norte , la euroasiática , la africana , la antártica , la indoaustraliana y la sudamericana . Otras placas notables son la placa arábiga , la placa del Caribe , la placa de Nazca frente a la costa oeste de América del Sur y la placa de Escocia en el sur del océano Atlántico. La placa australiana se fusionó con la placa india entre50 y 55 Ma . Las placas que se mueven más rápido son las oceánicas, con la placa de Cocos avanzando a una velocidad de 75 mm/a (3,0 pulgadas/año) [126] y la placa del Pacífico moviéndose 52–69 mm/a (2,0–2,7 pulgadas/año). En el otro extremo, la placa que se mueve más lentamente es la placa Sudamericana, que avanza a una velocidad típica de 10,6 mm/a (0,42 pulgadas/año). [127]

Estructura interna

El interior de la Tierra, al igual que el de los demás planetas terrestres, está dividido en capas según sus propiedades químicas o físicas ( reológicas ). La capa exterior es una corteza sólida de silicato químicamente distinta , que está sustentada por un manto sólido altamente viscoso . La corteza está separada del manto por la discontinuidad de Mohorovičić . [130] El espesor de la corteza varía desde unos 6 kilómetros (3,7 mi) bajo los océanos hasta 30-50 km (19-31 mi) para los continentes. La corteza y la parte superior fría y rígida del manto superior se conocen colectivamente como litosfera, que está dividida en placas tectónicas que se mueven independientemente. [131]

Debajo de la litosfera se encuentra la astenosfera , una capa de viscosidad relativamente baja sobre la que se desliza la litosfera. Se producen cambios importantes en la estructura cristalina dentro del manto a 410 y 660 km (250 y 410 mi) por debajo de la superficie, que abarcan una zona de transición que separa el manto superior del inferior. Debajo del manto, un núcleo externo líquido de viscosidad extremadamente baja se encuentra sobre un núcleo interno sólido . [132] El núcleo interno de la Tierra puede estar girando a una velocidad angular ligeramente superior a la del resto del planeta, avanzando a un ritmo de 0,1 a 0,5° por año, aunque también se han propuesto velocidades algo superiores y mucho inferiores. [133] El radio del núcleo interno es aproximadamente una quinta parte del de la Tierra.La densidad aumenta con la profundidad. Entre los objetos de tamaño planetario del Sistema Solar, la Tierra es el objeto con mayor densidad .

Composición química

La masa de la Tierra es aproximadamente5,97 × 10 24  kg (5.970  Yg ). Está compuesto principalmente de hierro (32,1% en masa ), oxígeno (30,1%), silicio (15,1%), magnesio (13,9%), azufre (2,9%), níquel (1,8%), calcio (1,5%) y aluminio (1,4%), y el 1,2% restante consiste en trazas de otros elementos. Debido a la separación gravitacional , el núcleo está compuesto principalmente de los elementos más densos: hierro (88,8%), con cantidades más pequeñas de níquel (5,8%), azufre (4,5%) y menos del 1% de oligoelementos. [134] [49] Los componentes rocosos más comunes de la corteza son óxidos . Más del 99% de la corteza está compuesta de varios óxidos de once elementos, principalmente óxidos que contienen silicio (los minerales de silicato ), aluminio, hierro, calcio, magnesio, potasio o sodio. [135] [134]

Calor interno

Un mapa del flujo de calor desde el interior de la Tierra hasta la superficie de la corteza terrestre, principalmente a lo largo de las dorsales oceánicas.

Los principales isótopos productores de calor dentro de la Tierra son el potasio-40 , el uranio-238 y el torio-232 . [136] En el centro, la temperatura puede ser de hasta 6000 °C (10 830 °F), [137] y la presión podría alcanzar los 360  GPa (52 millones  de psi ). [138] Debido a que gran parte del calor es proporcionado por la desintegración radiactiva, los científicos postulan que temprano en la historia de la Tierra, antes de que se agotaran los isótopos con vidas medias cortas, la producción de calor de la Tierra era mucho mayor. AproximadamenteHace 3  mil millones de años , se habría producido el doble del calor actual, lo que habría aumentado las tasas de convección del manto y de tectónica de placas, y habría permitido la producción de rocas ígneas poco comunes , como las komatitas , que rara vez se forman hoy en día. [139] [140]

La pérdida media de calor de la Tierra es87 mW m −2 , para una pérdida de calor global de4,42 × 10 13  W . [141] Una parte de la energía térmica del núcleo es transportada hacia la corteza por las columnas del manto , una forma de convección que consiste en afloramientos de rocas de mayor temperatura. Estas columnas pueden producir puntos calientes e inundaciones de basaltos . [142] La mayor parte del calor de la Tierra se pierde a través de la tectónica de placas, por el afloramiento del manto asociado con las dorsales oceánicas . El último modo principal de pérdida de calor es a través de la conducción a través de la litosfera, la mayor parte de la cual ocurre bajo los océanos. [143]

Campo gravitacional

La gravedad de la Tierra es la aceleración que se imparte a los objetos debido a la distribución de la masa dentro de la Tierra. Cerca de la superficie de la Tierra, la aceleración gravitacional es de aproximadamente 9,8 m/s2 ( 32 ft/s2 ) . Las diferencias locales en topografía, geología y estructura tectónica más profunda causan diferencias locales y regionales amplias en el campo gravitacional de la Tierra, conocidas como anomalías de gravedad . [144]

Campo magnético

Diagrama que muestra las líneas del campo magnético de la magnetosfera terrestre. Las líneas se desplazan en dirección antisolar bajo la influencia del viento solar.
Una vista esquemática de la magnetosfera de la Tierra con el viento solar fluyendo de izquierda a derecha.

La mayor parte del campo magnético de la Tierra se genera en el núcleo, el sitio de un proceso de dinamo que convierte la energía cinética de la convección impulsada térmica y compositivamente en energía eléctrica y de campo magnético. El campo se extiende hacia afuera desde el núcleo, a través del manto y hasta la superficie de la Tierra, donde es, aproximadamente, un dipolo . Los polos del dipolo se encuentran cerca de los polos geográficos de la Tierra. En el ecuador del campo magnético, la intensidad del campo magnético en la superficie es de 3,05 × 10 −5 T , con un momento dipolar magnético de 7,79 × 1022 Am 2 en la época 2000, disminuyendo casi un 6% por siglo (aunque sigue siendo más fuerte que su promedio a largo plazo).[145]Los movimientos de convección en el núcleo son caóticos; los polos magnéticos se desplazan y cambian periódicamente de alineación. Esto causa unavariación seculardel campo principal yreversiones de campoa intervalos irregulares que promedian unas pocas veces cada millón de años. La reversión más reciente ocurrió hace aproximadamente 700.000 años.[146][147]

La extensión del campo magnético de la Tierra en el espacio define la magnetosfera . Los iones y electrones del viento solar son desviados por la magnetosfera; la presión del viento solar comprime el lado diurno de la magnetosfera, a unos 10 radios terrestres, y extiende la magnetosfera del lado nocturno en una larga cola. [148] Debido a que la velocidad del viento solar es mayor que la velocidad a la que las ondas se propagan a través del viento solar, un choque de proa supersónico precede a la magnetosfera del lado diurno dentro del viento solar. [149] Las partículas cargadas están contenidas dentro de la magnetosfera; la plasmasfera está definida por partículas de baja energía que esencialmente siguen líneas de campo magnético a medida que la Tierra gira. [150] [151] La corriente de anillo está definida por partículas de energía media que se desplazan en relación con el campo geomagnético, pero con trayectorias que aún están dominadas por el campo magnético, [152] y los cinturones de radiación de Van Allen están formados por partículas de alta energía cuyo movimiento es esencialmente aleatorio, pero contenido en la magnetosfera. [153] [154] Durante las tormentas y subtormentas magnéticas , las partículas cargadas pueden ser desviadas desde la magnetosfera exterior y especialmente la cola magnética, dirigidas a lo largo de líneas de campo hacia la ionosfera de la Tierra , donde los átomos atmosféricos pueden ser excitados e ionizados, causando una aurora . [155]

Órbita y rotación

Rotación

Imágenes satelitales de lapso de tiempo de la rotación de la Tierra que muestran la inclinación del eje

El período de rotación de la Tierra en relación con el Sol (su día solar medio) es de 86 400 segundos de tiempo solar medio ( 86 400,0025 segundos SI ). [156] Debido a que el día solar de la Tierra es ahora ligeramente más largo que durante el siglo XIX debido a la desaceleración de las mareas , cada día varía entre 0 y 2 ms más largo que el día solar medio. [157] [158]

El período de rotación de la Tierra en relación con las estrellas fijas , llamado su día estelar por el Servicio Internacional de Rotación de la Tierra y Sistemas de Referencia (IERS), es de 86.164,0989 segundos de tiempo solar medio ( UT1 ), o 23 h 56 m 4,0989 s . [2] [n 10] El período de rotación de la Tierra en relación con el equinoccio de marzo medio en precesión o movimiento (cuando el Sol está a 90° sobre el ecuador), es de 86.164,0905 segundos de tiempo solar medio (UT1) (23 h 56 m 4,0905 s ) . [2] Por lo tanto, el día sideral es más corto que el día estelar en unos 8,4 ms. [159]

Aparte de los meteoros en la atmósfera y los satélites en órbita baja, el principal movimiento aparente de los cuerpos celestes en el cielo de la Tierra es hacia el oeste a una velocidad de 15°/h = 15'/min. Para los cuerpos cercanos al ecuador celeste , esto equivale a un diámetro aparente del Sol o la Luna cada dos minutos; desde la superficie de la Tierra, los tamaños aparentes del Sol y la Luna son aproximadamente los mismos. [160] [161]

Órbita

Ilustración exagerada de la órbita elíptica de la Tierra alrededor del Sol, que marca que los puntos extremos orbitales ( apoapsis y periapsis ) no son los mismos que los cuatro puntos extremos estacionales, el equinoccio y el solsticio.

La Tierra orbita alrededor del Sol, lo que la convierte en el tercer planeta más cercano al Sol y parte del Sistema Solar interior . La distancia orbital promedio de la Tierra es de aproximadamente 150 millones de km (93 millones de mi), que es la base de la unidad astronómica (UA) y es igual a aproximadamente 8,3 minutos luz o 380 veces la distancia de la Tierra a la Luna . La Tierra orbita alrededor del Sol cada 365,2564 días solares medios , o un año sideral . Con un movimiento aparente del Sol en el cielo de la Tierra a una velocidad de aproximadamente 1°/día hacia el este, que es un diámetro aparente del Sol o la Luna cada 12 horas. Debido a este movimiento, en promedio, la Tierra tarda 24 horas (un día solar) en completar una rotación completa sobre su eje para que el Sol regrese al meridiano .

La velocidad orbital de la Tierra es en promedio de 29,78 km/s (107.200 km/h; 66.600 mph), lo que es lo suficientemente rápido para recorrer una distancia igual al diámetro de la Tierra, aproximadamente 12.742 km (7.918 mi), en siete minutos, y la distancia de la Tierra a la Luna, 384.400 km (238.900 mi), en aproximadamente 3,5 horas. [3]

La Luna y la Tierra orbitan alrededor de un baricentro común cada 27,32 días en relación con las estrellas de fondo. Cuando se combina con la órbita común del sistema Tierra-Luna alrededor del Sol, el período del mes sinódico , de luna nueva a luna nueva, es de 29,53 días. Visto desde el polo norte celeste , el movimiento de la Tierra, la Luna y sus rotaciones axiales son todos en sentido antihorario . Visto desde un punto de observación por encima del Sol y los polos norte de la Tierra, la Tierra orbita en sentido antihorario alrededor del Sol. Los planos orbital y axial no están alineados con precisión: el eje de la Tierra está inclinado unos 23,44 grados con respecto a la perpendicular al plano Tierra-Sol (la eclíptica ), y el plano Tierra-Luna está inclinado hasta ±5,1 grados con respecto al plano Tierra-Sol. Sin esta inclinación, habría un eclipse cada dos semanas, alternando entre eclipses lunares y eclipses solares . [3] [162]

La esfera de Hill , o esfera de influencia gravitatoria , de la Tierra tiene un radio de aproximadamente 1,5 millones de kilómetros (930.000 millas). [163] [n 11] Esta es la distancia máxima a la que la influencia gravitatoria de la Tierra es más fuerte que la del Sol y los planetas más distantes. Los objetos deben orbitar la Tierra dentro de este radio, o pueden liberarse de la perturbación gravitatoria del Sol. [163] La Tierra, junto con el Sistema Solar, está situada en la Vía Láctea y orbita a unos 28.000  años luz de su centro. Está a unos 20 años luz por encima del plano galáctico en el Brazo de Orión . [164]

Inclinación axial y estaciones

La inclinación axial de la Tierra provoca diferentes ángulos de iluminación estacional en diferentes posiciones orbitales alrededor del Sol.

La inclinación axial de la Tierra es de aproximadamente 23,439281° [2] , con el eje de su plano orbital siempre apuntando hacia los polos celestes . Debido a la inclinación axial de la Tierra, la cantidad de luz solar que llega a un punto determinado de la superficie varía a lo largo del año. Esto provoca el cambio estacional en el clima, con el verano en el hemisferio norte ocurriendo cuando el trópico de Cáncer está de cara al Sol, y en el hemisferio sur cuando el trópico de Capricornio está de cara al Sol. En cada caso, el invierno ocurre simultáneamente en el hemisferio opuesto.

Durante el verano, el día dura más y el Sol asciende más alto en el cielo. En invierno, el clima se vuelve más fresco y los días más cortos. [165] Por encima del Círculo Polar Ártico y por debajo del Círculo Antártico no hay luz de día en absoluto durante parte del año, lo que provoca una noche polar , y esta noche se extiende durante varios meses en los propios polos. Estas mismas latitudes también experimentan un sol de medianoche , donde el sol permanece visible todo el día. [166] [167]

Por convención astronómica, las cuatro estaciones pueden determinarse por los solsticios (los puntos en la órbita de máxima inclinación axial hacia o desde el Sol) y los equinoccios , cuando el eje de rotación de la Tierra está alineado con su eje orbital. En el hemisferio norte, el solsticio de invierno ocurre actualmente alrededor del 21 de diciembre; el solsticio de verano es cerca del 21 de junio, el equinoccio de primavera es alrededor del 20 de marzo y el equinoccio de otoño es alrededor del 22 o 23 de septiembre. En el hemisferio sur, la situación es a la inversa, con los solsticios de verano e invierno intercambiados y las fechas de los equinoccios de primavera y otoño intercambiadas. [168]

El ángulo de inclinación del eje de la Tierra es relativamente estable durante largos períodos de tiempo. Su inclinación axial sufre nutación ; un movimiento ligero e irregular con un período principal de 18,6 años. [169] La orientación (en lugar del ángulo) del eje de la Tierra también cambia con el tiempo, precesando en un círculo completo durante cada ciclo de 25.800 años; esta precesión es la razón de la diferencia entre un año sideral y un año tropical . Ambos movimientos son causados ​​por la atracción variable del Sol y la Luna en el abultamiento ecuatorial de la Tierra. Los polos también migran unos pocos metros a través de la superficie de la Tierra. Este movimiento polar tiene múltiples componentes cíclicos, que colectivamente se denominan movimiento cuasiperiódico . Además de un componente anual de este movimiento, hay un ciclo de 14 meses llamado bamboleo de Chandler . La velocidad de rotación de la Tierra también varía en un fenómeno conocido como variación de la duración del día. [170]

La órbita anual de la Tierra es elíptica en lugar de circular, y su aproximación más cercana al Sol se llama perihelio . En tiempos modernos, el perihelio de la Tierra ocurre alrededor del 3 de enero y su afelio alrededor del 4 de julio. Estas fechas cambian con el tiempo debido a la precesión y los cambios en la órbita, este último sigue patrones cíclicos conocidos como ciclos de Milankovitch . El cambio anual en la distancia Tierra-Sol causa un aumento de aproximadamente el 6,8% en la energía solar que llega a la Tierra en el perihelio en relación con el afelio. [171] [n 12] Debido a que el hemisferio sur está inclinado hacia el Sol aproximadamente al mismo tiempo que la Tierra alcanza la aproximación más cercana al Sol, el hemisferio sur recibe ligeramente más energía del Sol que el norte a lo largo de un año. Este efecto es mucho menos significativo que el cambio de energía total debido a la inclinación axial, y la mayor parte del exceso de energía es absorbida por la mayor proporción de agua en el hemisferio sur. [172]

Sistema Tierra-Luna

Luna

La Tierra y la Luna vistas desde Marte por la sonda Mars Reconnaissance Orbiter

La Luna es un satélite natural relativamente grande , similar a un planeta , con un diámetro de aproximadamente una cuarta parte del de la Tierra. Es la luna más grande del Sistema Solar en relación con el tamaño de su planeta, aunque Caronte es más grande en relación con el planeta enano Plutón . [173] [174] Los satélites naturales de otros planetas también se conocen como "lunas", en honor a la Tierra. [175] La teoría más aceptada sobre el origen de la Luna, la hipótesis del impacto gigante , afirma que se formó a partir de la colisión de un protoplaneta del tamaño de Marte llamado Theia con la Tierra primitiva. Esta hipótesis explica la relativa falta de hierro y elementos volátiles de la Luna y el hecho de que su composición es casi idéntica a la de la corteza terrestre. [40] Las simulaciones por computadora sugieren que dos restos similares a gotas de este prototipo podrían estar dentro de la Tierra. [176] [177]

La atracción gravitatoria entre la Tierra y la Luna provoca mareas lunares en la Tierra. [178] El mismo efecto en la Luna ha provocado su bloqueo de mareas : su período de rotación es el mismo que el tiempo que tarda en orbitar la Tierra. Como resultado, siempre presenta la misma cara al planeta. [179] A medida que la Luna orbita la Tierra, diferentes partes de su cara son iluminadas por el Sol, lo que da lugar a las fases lunares . [180] Debido a su interacción de mareas , la Luna se aleja de la Tierra a una velocidad de aproximadamente 38 mm/a (1,5 pulgadas/año). A lo largo de millones de años, estas pequeñas modificaciones (y el alargamiento del día terrestre de unos 23  μs /año) se suman para dar lugar a cambios significativos. [181] Durante el período Ediacárico , por ejemplo, (aproximadamente620 Ma ) había 400 ± 7 días en un año, y cada día duraba 21,9 ± 0,4 horas. [182]

La Luna puede haber afectado dramáticamente el desarrollo de la vida al moderar el clima del planeta. La evidencia paleontológica y las simulaciones por computadora muestran que la inclinación axial de la Tierra se estabiliza mediante interacciones de marea con la Luna. [183] ​​Algunos teóricos piensan que sin esta estabilización contra los pares aplicados por el Sol y los planetas al abultamiento ecuatorial de la Tierra, el eje de rotación podría ser caóticamente inestable, exhibiendo grandes cambios a lo largo de millones de años, como es el caso de Marte, aunque esto es discutido. [184] [185]

Vista desde la Tierra, la Luna está lo suficientemente lejos como para tener un disco de tamaño aparente casi igual al del Sol. El tamaño angular (o ángulo sólido ) de estos dos cuerpos coincide porque, aunque el diámetro del Sol es aproximadamente 400 veces mayor que el de la Luna, también está 400 veces más distante. [161] Esto permite que ocurran eclipses solares totales y anulares en la Tierra. [186]

Asteroides y satélites artificiales

Una imagen generada por computadora que mapea la prevalencia de satélites artificiales y desechos espaciales alrededor de la Tierra en órbita geoestacionaria y baja

La población de asteroides coorbitales de la Tierra consiste en cuasi-satélites : objetos con una órbita en herradura y troyanos . Hay al menos cinco cuasi-satélites, incluyendo 469219 Kamoʻoalewa . [187] [188] Un asteroide troyano compañero, 2010 TK 7 , está librando alrededor del punto triangular de Lagrange líder , L4, en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. [189] El diminuto asteroide cercano a la Tierra 2006 RH 120 realiza aproximaciones cercanas al sistema Tierra-Luna aproximadamente cada veinte años. Durante estas aproximaciones, puede orbitar la Tierra por breves períodos de tiempo. [190]

En septiembre de 2021 , hay 4.550 satélites artificiales operativos orbitando la Tierra. [191] También hay satélites inoperativos, incluido Vanguard 1 , el satélite más antiguo actualmente en órbita, y más de 16.000 piezas de desechos espaciales rastreados . [n 13] El satélite artificial más grande de la Tierra es la Estación Espacial Internacional (ISS). [192]

Hidrosfera

Una vista de la Tierra con su océano global y su cubierta de nubes , que dominan la superficie y la hidrosfera de la Tierra ; en las regiones polares de la Tierra , su hidrosfera forma áreas más grandes de cubierta de hielo.

La hidrosfera de la Tierra es la suma del agua de la Tierra y su distribución. La mayor parte de la hidrosfera de la Tierra está formada por el océano global de la Tierra. La hidrosfera de la Tierra también está formada por el agua en la atmósfera y en la tierra, incluidas las nubes, los mares interiores, los lagos, los ríos y las aguas subterráneas. La masa de los océanos es de aproximadamente 1,35 × 1018  toneladas métricas o aproximadamente 1/4400 de la masa total de la Tierra. Los océanos cubren un área de 361,8 millones de km2 ( 139,7 millones de millas cuadradas) con una profundidad media de 3682 m (12 080 pies), lo que resulta en un volumen estimado de 1332 millones de km3 ( 320 millones de millas cúbicas). [193]

Si toda la superficie de la corteza terrestre estuviera a la misma altura que una esfera lisa, la profundidad del océano mundial resultante sería de 2,7 a 2,8 km (1,68 a 1,74 mi). [194] Alrededor del 97,5% del agua es salina ; el 2,5% restante es agua dulce . [195] [196] La mayor parte del agua dulce, alrededor del 68,7%, está presente en forma de hielo en los casquetes polares y los glaciares . [197] El 30% restante es agua subterránea , el 1% agua superficial (que cubre solo el 2,8% de la tierra de la Tierra) [198] y otras pequeñas formas de depósitos de agua dulce como el permafrost , el vapor de agua en la atmósfera, la unión biológica, etc. [199] [200]

En las regiones más frías de la Tierra, la nieve sobrevive durante el verano y se transforma en hielo . Esta nieve y hielo acumulados acaban formando glaciares , masas de hielo que fluyen bajo la influencia de su propia gravedad. Los glaciares alpinos se forman en zonas montañosas, mientras que en las regiones polares se forman grandes capas de hielo sobre la tierra. El flujo de los glaciares erosiona la superficie, cambiándola drásticamente, con la formación de valles en forma de U y otras formas de relieve. [201] El hielo marino en el Ártico cubre un área aproximadamente tan grande como Estados Unidos, aunque está retrocediendo rápidamente como consecuencia del cambio climático. [202]

La salinidad media de los océanos de la Tierra es de unos 35 gramos de sal por kilogramo de agua de mar (3,5% de sal). [203] La mayor parte de esta sal se liberó de la actividad volcánica o se extrajo de rocas ígneas frías. [204] Los océanos también son un reservorio de gases atmosféricos disueltos, que son esenciales para la supervivencia de muchas formas de vida acuática. [205] El agua de mar tiene una influencia importante en el clima mundial, y los océanos actúan como un gran reservorio de calor . [206] Los cambios en la distribución de la temperatura oceánica pueden causar cambios climáticos significativos, como El Niño-Oscilación del Sur . [207]

La abundancia de agua, particularmente agua líquida, en la superficie de la Tierra es una característica única que la distingue de otros planetas del Sistema Solar . Los planetas del Sistema Solar con atmósferas considerables albergan parcialmente vapor de agua atmosférico, pero carecen de condiciones superficiales para agua superficial estable. [208] A pesar de que algunas lunas muestran signos de grandes reservas de agua líquida extraterrestre , posiblemente con incluso más volumen que el océano de la Tierra, todas ellas son grandes masas de agua bajo una capa superficial congelada de un kilómetro de espesor. [209]

Atmósfera

Una vista de la Tierra con diferentes capas de su atmósfera visibles: la troposfera con sus nubes proyectando sombras, una franja de cielo azul estratosférico en el horizonte y una línea de resplandor verde de la termosfera inferior alrededor de una altitud de 100 km, en el borde del espacio.

La presión atmosférica al nivel del mar de la Tierra promedia 101,325 kPa (14,696 psi), [210] con una altura de escala de aproximadamente 8,5 km (5,3 mi). [3] Una atmósfera seca está compuesta por 78,084% de nitrógeno , 20,946% de oxígeno, 0,934% de argón y trazas de dióxido de carbono y otras moléculas gaseosas. [210] El contenido de vapor de agua varía entre 0,01% y 4% [210] pero promedia alrededor del 1%. [3] Las nubes cubren alrededor de dos tercios de la superficie de la Tierra, más sobre los océanos que sobre la tierra. [211] La altura de la troposfera varía con la latitud, oscilando entre 8 km (5 mi) en los polos a 17 km (11 mi) en el ecuador, con alguna variación resultante de factores climáticos y estacionales. [212]

La biosfera de la Tierra ha alterado significativamente su atmósfera . La fotosíntesis oxigénica evolucionó2,7 Gya , formando la atmósfera principalmente de nitrógeno y oxígeno de la actualidad. [62] Este cambio permitió la proliferación de organismos aeróbicos e, indirectamente, la formación de la capa de ozono debido a la posterior conversión del O 2 atmosférico en O 3 . La capa de ozono bloquea la radiación solar ultravioleta , lo que permite la vida en la tierra. [213] Otras funciones atmosféricas importantes para la vida incluyen el transporte de vapor de agua, el suministro de gases útiles, la combustión de pequeños meteoritos antes de que golpeen la superficie y la moderación de la temperatura. [214] Este último fenómeno es el efecto invernadero : las moléculas traza dentro de la atmósfera sirven para capturar la energía térmica emitida desde la superficie, lo que aumenta la temperatura media. El vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano , el óxido nitroso y el ozono son los principales gases de efecto invernadero de la atmósfera. Sin este efecto de retención de calor, la temperatura superficial promedio sería de -18 °C (0 °F), en contraste con los +15 °C (59 °F) actuales, [215] y la vida en la Tierra probablemente no existiría en su forma actual. [216]

Tiempo y clima

La atmósfera terrestre no tiene límites definidos y se va haciendo cada vez más delgada hasta desaparecer en el espacio exterior. [217] Tres cuartas partes de la masa de la atmósfera se encuentran en los primeros 11 km (6,8 mi) de la superficie; esta capa más baja se llama troposfera. [218] La energía del Sol calienta esta capa y la superficie que se encuentra debajo, lo que provoca la expansión del aire. Este aire de menor densidad se eleva y es reemplazado por aire más frío y de mayor densidad. El resultado es la circulación atmosférica que impulsa el tiempo y el clima a través de la redistribución de la energía térmica. [219]

Las bandas de circulación atmosférica primarias consisten en los vientos alisios en la región ecuatorial por debajo de los 30° de latitud y los vientos del oeste en las latitudes medias entre 30° y 60°. [220] El contenido de calor del océano y las corrientes también son factores importantes para determinar el clima, en particular la circulación termohalina que distribuye la energía térmica desde los océanos ecuatoriales a las regiones polares. [221]

La Tierra recibe 1361 W/m2 de irradiancia  solar . [222] [223] La cantidad de energía solar que llega a la superficie de la Tierra disminuye con el aumento de la latitud. En latitudes más altas, la luz solar llega a la superficie en ángulos más bajos y debe pasar a través de columnas más gruesas de la atmósfera. Como resultado, la temperatura media anual del aire a nivel del mar disminuye alrededor de 0,4 °C (0,7 °F) por grado de latitud desde el ecuador. [224] La superficie de la Tierra se puede subdividir en cinturones latitudinales específicos de clima aproximadamente homogéneo. Desde el ecuador hasta las regiones polares, estos son los climas tropical (o ecuatorial), subtropical , templado y polar . [225]

Otros factores que afectan el clima de una zona son su proximidad a los océanos , la circulación oceánica y atmosférica y la topología. [226] Los lugares cercanos a los océanos suelen tener veranos más fríos e inviernos más cálidos, debido a que los océanos pueden almacenar grandes cantidades de calor. El viento transporta el frío o el calor del océano a la tierra. [227] La ​​circulación atmosférica también juega un papel importante: San Francisco y Washington DC son ciudades costeras aproximadamente a la misma latitud. El clima de San Francisco es significativamente más moderado ya que la dirección predominante del viento es de mar a tierra. [228] Finalmente, las temperaturas disminuyen con la altura, lo que hace que las áreas montañosas sean más frías que las áreas bajas. [229]

El vapor de agua generado por la evaporación superficial es transportado por patrones circulatorios en la atmósfera. Cuando las condiciones atmosféricas permiten una elevación de aire cálido y húmedo, esta agua se condensa y cae a la superficie en forma de precipitación . [219] La mayor parte del agua es luego transportada a elevaciones más bajas por los sistemas fluviales y generalmente devuelta a los océanos o depositada en lagos. Este ciclo del agua es un mecanismo vital para sustentar la vida en la tierra y es un factor primario en la erosión de las características de la superficie a lo largo de períodos geológicos. Los patrones de precipitación varían ampliamente, desde varios metros de agua por año hasta menos de un milímetro. La circulación atmosférica, las características topográficas y las diferencias de temperatura determinan la precipitación promedio que cae en cada región. [230]

El sistema de clasificación climática de Köppen, comúnmente utilizado, tiene cinco grandes grupos ( trópicos húmedos , áridos , latitudes medias húmedas , continentales y polares fríos ), que se dividen a su vez en subtipos más específicos. [220] El sistema de Köppen clasifica las regiones en función de la temperatura y la precipitación observadas. [231] La temperatura del aire en la superficie puede elevarse hasta alrededor de 55 °C (131 °F) en desiertos cálidos , como el Valle de la Muerte , y puede caer hasta −89 °C (−128 °F) en la Antártida . [232] [233]

Atmósfera superior

La atmósfera superior del lado nocturno de la Tierra aparece desde abajo como bandas de resplandor que iluminan la troposfera en naranja con siluetas de nubes y la estratosfera en blanco y azul. A continuación, la mesosfera (área rosa) se extiende hasta la línea naranja y ligeramente verde del resplandor atmosférico más bajo , a unos cien kilómetros en el borde del espacio y el borde inferior de la termosfera (invisible). Continuando con bandas verdes y rojas de auroras que se extienden a lo largo de varios cientos de kilómetros.

La atmósfera superior, la atmósfera por encima de la troposfera, [234] se divide generalmente en estratosfera , mesosfera y termosfera . [214] Cada capa tiene una tasa de disminución diferente, que define la tasa de cambio de temperatura con la altura. Más allá de estas, la exosfera se adelgaza hasta convertirse en la magnetosfera, donde los campos geomagnéticos interactúan con el viento solar. [235] Dentro de la estratosfera se encuentra la capa de ozono, un componente que protege parcialmente la superficie de la luz ultravioleta y, por lo tanto, es importante para la vida en la Tierra. La línea de Kármán , definida como 100 km (62 mi) por encima de la superficie de la Tierra, es una definición de trabajo para el límite entre la atmósfera y el espacio exterior . [236]

La energía térmica hace que algunas de las moléculas en el borde exterior de la atmósfera aumenten su velocidad hasta el punto en que pueden escapar de la gravedad de la Tierra. Esto provoca una pérdida lenta pero constante de la atmósfera hacia el espacio . Debido a que el hidrógeno no fijado tiene una masa molecular baja , puede alcanzar la velocidad de escape más fácilmente y se filtra al espacio exterior a un ritmo mayor que otros gases. [237] La ​​fuga de hidrógeno al espacio contribuye al cambio de la atmósfera y la superficie de la Tierra de un estado inicialmente reductor a su estado oxidante actual. La fotosíntesis proporcionó una fuente de oxígeno libre, pero se cree que la pérdida de agentes reductores como el hidrógeno ha sido una condición previa necesaria para la acumulación generalizada de oxígeno en la atmósfera. [238] Por lo tanto, la capacidad del hidrógeno para escapar de la atmósfera puede haber influido en la naturaleza de la vida que se desarrolló en la Tierra. [239] En la atmósfera actual, rica en oxígeno, la mayor parte del hidrógeno se convierte en agua antes de que tenga la oportunidad de escapar. En cambio, la mayor parte de la pérdida de hidrógeno proviene de la destrucción de metano en la atmósfera superior. [240]

La vida en la Tierra

Una animación de la densidad cambiante de la vegetación productiva en la tierra (baja en marrón; alta en verde oscuro) y fitoplancton en la superficie del océano (baja en violeta; alta en amarillo)

La Tierra es el único lugar conocido que ha sido habitable para la vida. La vida en la Tierra se desarrolló en los primeros cuerpos de agua unos cien millones de años después de que se formara la Tierra. La vida en la Tierra ha ido dando forma y habitando muchos ecosistemas particulares en la Tierra y finalmente se ha expandido globalmente formando una biosfera global. [241]

Por lo tanto, la vida ha impactado la Tierra, alterando significativamente la atmósfera y la superficie de la Tierra durante largos períodos de tiempo, causando cambios como el Gran Evento de Oxidación . [242] La vida de la Tierra también se ha diversificado enormemente con el tiempo, lo que permite que la biosfera tenga diferentes biomas , que están habitados por plantas y animales comparativamente similares. [243] Los diferentes biomas se desarrollaron en distintas elevaciones o profundidades de agua , latitudes de temperatura planetaria y en tierra también con diferente humedad . La diversidad de especies y biomasa de la Tierra alcanza un pico en aguas poco profundas y con bosques, particularmente en condiciones ecuatoriales, cálidas y húmedas . Mientras que las regiones polares heladas y las grandes altitudes , o las áreas extremadamente áridas son relativamente estériles de vida vegetal y animal. [244]

La Tierra proporciona agua líquida, un entorno en el que las moléculas orgánicas complejas pueden reunirse e interactuar, y energía suficiente para mantener el metabolismo . [245] Las plantas y otros organismos absorben nutrientes del agua, el suelo y la atmósfera. Estos nutrientes se reciclan constantemente entre las diferentes especies. [246]

Una tormenta en el Alto Desierto de Mojave

Los fenómenos meteorológicos extremos, como los ciclones tropicales (incluidos los huracanes y los tifones ), ocurren en la mayor parte de la superficie de la Tierra y tienen un gran impacto en la vida en esas áreas. De 1980 a 2000, estos eventos causaron un promedio de 11.800 muertes humanas por año. [247] Muchos lugares están sujetos a terremotos, deslizamientos de tierra , tsunamis , erupciones volcánicas, tornados , ventiscas , inundaciones, sequías, incendios forestales y otras calamidades y desastres. [248] El impacto humano se siente en muchas áreas debido a la contaminación del aire y el agua, la lluvia ácida , la pérdida de vegetación ( pastoreo excesivo , deforestación , desertificación ), la pérdida de vida silvestre, la extinción de especies , la degradación del suelo , el agotamiento del suelo y la erosión . [249] Las actividades humanas liberan gases de efecto invernadero a la atmósfera que causan el calentamiento global . [250] Esto está provocando cambios como el derretimiento de los glaciares y las capas de hielo , un aumento global del nivel medio del mar , un mayor riesgo de sequías e incendios forestales y la migración de especies a zonas más frías. [251]

Geografía humana

Una imagen compuesta de emisiones de luz artificial por la noche en un mapa de la Tierra.

Los humanos, que se originaron a partir de primates anteriores en África Oriental  hace 300.000 años, han estado migrando desde entonces y con la llegada de la agricultura en el décimo milenio a. C. se han ido asentando cada vez más en la tierra de la Tierra. [252] En el siglo XX, la Antártida había sido el último continente en ver una primera y hasta hoy limitada presencia humana.

La población humana ha crecido exponencialmente desde el siglo XIX hasta alcanzar siete mil millones a principios de la década de 2010, [253] y se proyecta que alcanzará un máximo de alrededor de diez mil millones en la segunda mitad del siglo XXI. [254] Se espera que la mayor parte del crecimiento tenga lugar en el África subsahariana . [254]

La distribución y densidad de la población humana varía mucho en todo el mundo, la mayoría vive en el sur y este de Asia y el 90% habita solo en el hemisferio norte de la Tierra, [255] en parte debido al predominio hemisférico de la masa terrestre del mundo , con el 68% de la masa terrestre del mundo en el hemisferio norte. [256] Además, desde el siglo XIX, los humanos han convergido cada vez más en áreas urbanas y la mayoría vive en áreas urbanas en el siglo XXI. [257]

Más allá de la superficie de la Tierra, los humanos han vivido de manera temporal, con sólo unas pocas presencias especiales bajo tierra y bajo el agua y unas pocas estaciones espaciales . La población humana permanece prácticamente por completo en la superficie de la Tierra, dependiendo completamente de la Tierra y del medio ambiente que sustenta. Desde la segunda mitad del siglo XX, algunos cientos de humanos han permanecido temporalmente fuera de la Tierra , una pequeña fracción de los cuales ha llegado a otro cuerpo celeste, la Luna. [258] [259]

La Tierra ha estado sujeta a un extenso asentamiento humano, y los seres humanos han desarrollado diversas sociedades y culturas. La mayor parte de la tierra de la Tierra ha sido reclamada territorialmente desde el siglo XIX por estados soberanos (países) separados por fronteras políticas , y hoy existen 205 de esos estados , [260] con solo partes de la Antártida y unas pocas regiones pequeñas que permanecen sin reclamar . [261] La mayoría de estos estados juntos forman las Naciones Unidas , la principal organización intergubernamental mundial , [262] que extiende la gobernanza humana sobre el océano y la Antártida , y por lo tanto, toda la Tierra.

Recursos naturales y uso de la tierra

Uso de la tierra para la agricultura humana en 2019

La Tierra tiene recursos que han sido explotados por los humanos. [263] Aquellos denominados recursos no renovables , como los combustibles fósiles , solo se reponen en escalas de tiempo geológicas. [264] Grandes depósitos de combustibles fósiles se obtienen de la corteza terrestre, que consisten en carbón, petróleo y gas natural. [265] Estos depósitos son utilizados por los humanos tanto para la producción de energía como como materia prima para la producción química. [266] Los cuerpos minerales también se han formado dentro de la corteza a través de un proceso de génesis de minerales , resultante de acciones de magmatismo , erosión y tectónica de placas. [267] Estos metales y otros elementos se extraen mediante la minería, un proceso que a menudo trae daños ambientales y de salud. [268]

La biosfera de la Tierra produce muchos productos biológicos útiles para los seres humanos, incluidos alimentos, madera, productos farmacéuticos , oxígeno y el reciclaje de desechos orgánicos. El ecosistema terrestre depende de la capa superficial del suelo y del agua dulce, y el ecosistema oceánico depende de los nutrientes disueltos que arrastra la tierra. [269] En 2019, 39 millones de km2 ( 15 millones de millas cuadradas) de la superficie terrestre de la Tierra consistían en bosques y zonas boscosas, 12 millones de km2 ( 4,6 millones de millas cuadradas) eran arbustos y pastizales, 40 millones de km2 ( 15 millones de millas cuadradas) se utilizaban para la producción de piensos y pastoreo de animales, y 11 millones de km2 ( 4,2 millones de millas cuadradas) se cultivaban como tierras de cultivo. [270] Del 12-14% de tierra libre de hielo que se utiliza para tierras de cultivo, 2 puntos porcentuales se regaban en 2015. [271] Los seres humanos utilizan materiales de construcción para construir refugios. [272]

Los seres humanos y el medio ambiente

El gráfico de 1880 a 2020 muestra que los conductores naturales exhiben fluctuaciones de aproximadamente 0,3 grados Celsius. Los conductores humanos aumentan de manera constante en 0,3 grados a lo largo de 100 años hasta 1980, y luego de manera abrupta en 0,8 grados más durante los últimos 40 años.
Cambios en la temperatura media del aire en la superficie y factores que provocan ese cambio. La actividad humana ha provocado un aumento de las temperaturas, y las fuerzas naturales han añadido cierta variabilidad. [273]

Las actividades humanas han impactado los ambientes de la Tierra. A través de actividades como la quema de combustibles fósiles, los humanos han estado aumentando la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, alterando el balance energético y el clima de la Tierra . [250] [274] Se estima que las temperaturas globales en el año 2020 fueron 1,2 °C (2,2 °F) más cálidas que la línea de base preindustrial. [275] Este aumento de la temperatura, conocido como calentamiento global , ha contribuido al derretimiento de los glaciares , el aumento del nivel del mar , un mayor riesgo de sequías e incendios forestales y la migración de especies a áreas más frías. [251]

El concepto de límites planetarios se introdujo para cuantificar el impacto de la humanidad en la Tierra. De los nueve límites identificados, se han cruzado cinco: se cree que la integridad de la biosfera , el cambio climático, la contaminación química, la destrucción de hábitats silvestres y el ciclo del nitrógeno han superado el umbral seguro. [276] [277] A partir de 2018, ningún país satisface las necesidades básicas de su población sin transgredir los límites planetarios. Se cree que es posible satisfacer todas las necesidades físicas básicas a nivel mundial dentro de niveles sostenibles de uso de recursos. [278]

Punto de vista cultural e histórico

Mujer viendo la Tierra desde el espacio a través de una ventana
Tracy Caldwell Dyson , astronauta de la NASA , observando la Tierra desde el módulo Cupola de la Estación Espacial Internacional el 11 de septiembre de 2010

Las culturas humanas han desarrollado muchas visiones del planeta. [279] Los símbolos astronómicos estándar de la Tierra son un círculo en cuatro cuartos,🜨, [280] representando los cuatro rincones del mundo , y un globo cruciforme ,♁. La Tierra a veces se personifica como una deidad . En muchas culturas es una diosa madre que también es la deidad primaria de la fertilidad . [281] Los mitos de la creación en muchas religiones involucran la creación de la Tierra por una deidad o deidades sobrenaturales. [281] La hipótesis de Gaia , desarrollada a mediados del siglo XX, comparó los entornos y la vida de la Tierra como un único organismo autorregulado que conduce a una amplia estabilización de las condiciones de habitabilidad. [282] [283] [284]

Las imágenes de la Tierra tomadas desde el espacio , particularmente durante el programa Apolo, han sido acreditadas por alterar la forma en que las personas veían el planeta en el que vivían, llamado el efecto de visión general , enfatizando su belleza, singularidad y aparente fragilidad. [285] [286] En particular, esto provocó una comprensión del alcance de los efectos de la actividad humana en el medio ambiente de la Tierra. Habilitados por la ciencia, particularmente la observación de la Tierra , [287] los humanos han comenzado a tomar medidas sobre problemas ambientales a nivel mundial, [288] reconociendo el impacto de los humanos y la interconexión de los entornos de la Tierra .

La investigación científica ha dado lugar a varios cambios que han transformado la cultura en la visión que la gente tiene del planeta. La creencia inicial en una Tierra plana fue desplazada gradualmente en la Antigua Grecia por la idea de una Tierra esférica , que se atribuyó a los filósofos Pitágoras y Parménides . [289] [290] Se creía generalmente que la Tierra era el centro del universo hasta el siglo XVI, cuando los científicos concluyeron por primera vez que era un objeto en movimiento , uno de los planetas del Sistema Solar. [291]

Fue recién durante el siglo XIX que los geólogos se dieron cuenta de que la edad de la Tierra era de al menos muchos millones de años. [292] Lord Kelvin utilizó la termodinámica para estimar la edad de la Tierra entre 20 millones y 400 millones de años en 1864, lo que desató un vigoroso debate sobre el tema; fue solo cuando se descubrió la radiactividad y la datación radiactiva a fines del siglo XIX y principios del XX que se estableció un mecanismo confiable para determinar la edad de la Tierra, lo que demostró que el planeta tenía miles de millones de años. [293] [294]

Véase también

Notas

  1. ^ Todas las magnitudes astronómicas varían, tanto secularmente como periódicamente . Las magnitudes dadas son los valores en el instante J2000.0 de la variación secular, ignorando todas las variaciones periódicas.
  2. ^ afelio = a × (1 + e ); perihelio = a × (1 – e ), donde a es el semieje mayor y e es la excentricidad. La diferencia entre el perihelio y el afelio de la Tierra es de 5 millones de kilómetros.— Wilkinson, John (2009). Probing the New Solar System . CSIRO Publishing. p. 144. ISBN 978-0-643-09949-4.
  3. ^ La circunferencia de la Tierra es casi exactamente 40.000 km porque el medidor fue calibrado con esta medida, más específicamente, 1/10 millonésima parte de la distancia entre los polos y el ecuador.
  4. ^ Debido a las fluctuaciones naturales, las ambigüedades que rodean a las plataformas de hielo y las convenciones cartográficas para los puntos de referencia verticales , los valores exactos de la cobertura terrestre y oceánica no son significativos. Según los datos de los conjuntos de datos Vector Map y Global Landcover Archivado el 26 de marzo de 2015 en Wayback Machine , los valores extremos de la cobertura de lagos y arroyos son 0,6% y 1,0% de la superficie de la Tierra. Las capas de hielo de la Antártida y Groenlandia se cuentan como tierra, aunque gran parte de la roca que las sostiene se encuentra por debajo del nivel del mar.
  5. ^ Fuente de temperatura superficial mínima, [19] media, [20] y máxima [21]
  6. ^ Si la Tierra se redujera al tamaño de una bola de billar , algunas áreas de la Tierra, como grandes cadenas montañosas y fosas oceánicas, se sentirían como pequeñas imperfecciones, mientras que gran parte del planeta, incluidas las Grandes Llanuras y las llanuras abisales , se sentirían más lisas. [90]
  7. ^ Incluida la placa somalí , que se está formando a partir de la placa africana. Véase: Chorowicz, Jean (octubre de 2005). "El sistema de rift de África oriental". Journal of African Earth Sciences . 43 (1–3): 379–410. Bibcode :2005JAfES..43..379C. doi :10.1016/j.jafrearsci.2005.07.019.
  8. ^ Varía localmente entre5 y 200 km .
  9. ^ Varía localmente entre5 y 70 km .
  10. ^ La fuente última de estas cifras utiliza el término "segundos de UT1" en lugar de "segundos de tiempo solar medio".— Aoki, S.; Kinoshita, H.; Guinot, B.; Kaplan, GH; McCarthy, DD; Seidelmann, PK (1982). "La nueva definición del tiempo universal". Astronomía y Astrofísica . 105 (2): 359–361. Bibcode :1982A&A...105..359A.
  11. ^ Para la Tierra, el radio de Hill es , donde m es la masa de la Tierra, a es una unidad astronómica y M es la masa del Sol. Por lo tanto, el radio en UA es aproximadamente .
  12. ^ El afelio es el 103,4 % de la distancia al perihelio. Debido a la ley del cuadrado inverso, la radiación en el perihelio es aproximadamente el 106,9 % de la energía en el afelio.
  13. ^ Hasta el 4 de enero de 2018, el Comando Estratégico de los Estados Unidos rastreó un total de 18.835 objetos artificiales, en su mayoría desechos. Véase: Anz-Meador, Phillip; Shoots, Debi, eds. (febrero de 2018). «Satellite Box Score» (PDF) . Orbital Debris Quarterly News . 22 (1): 12. Archivado (PDF) del original el 2 de abril de 2019 . Consultado el 18 de abril de 2018 .

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