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Tierra

La Tierra es el tercer planeta desde el Sol y el único objeto astronómico que se sabe que alberga vida. Esto es posible porque la Tierra es un mundo acuático , el único en el Sistema Solar que sostiene agua superficial líquida . 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 de un hemisferio , el hemisferio terrestre de la Tierra . La mayor parte de la tierra de la Tierra es algo húmeda y está cubierta por 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 combinados. 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 mayoría de los destructivos vientos solares y la radiación cósmica .

La Tierra tiene una atmósfera dinámica , que sostiene las condiciones de la superficie de la Tierra y la protege de la mayoría de los meteoroides y de la luz ultravioleta en su entrada . 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 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 mediante la captura de energía de la luz del Sol . Este proceso mantiene la temperatura superficial media actual de 14,76 °C, a la que el agua es líquida bajo presión atmosférica. Las diferencias en la cantidad de energía capturada entre regiones geográficas (como ocurre con 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 variedad de fenómenos meteorológicos como precipitaciones , permitiendo que componentes como el nitrógeno ciclen .

La Tierra está redondeada formando un elipsoide 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 de distancia del Sol y lo orbita , tardando un año (unos 365,25 días) en completar una revolución. La Tierra gira alrededor de su propio eje en algo 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, provoca mareas y ralentiza gradualmente la rotación de la Tierra . El bloqueo de las mareas ha hecho que la Luna siempre mire a la Tierra del 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 en el Sistema Solar temprano . Durante los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra , se formó el océano y luego se desarrolló la vida en su interior. La vida se extendió por todo el mundo y ha estado alterando la atmósfera y la superficie de la Tierra, lo que provocó el 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 con excepción de la Antártida . Los seres 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 seres humanos y muchas otras formas de vida y provoca extinciones generalizadas . [23]

Etimología

La palabra inglesa moderna 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 ha sido reconstruida como *erþō. En sus primeros testimonios, la palabra eorðe se utilizaba para traducir los múltiples sentidos del latín terra y del griego γῆ gē : la tierra, su suelo , la tierra seca, el mundo humano, la superficie del mundo (incluido el mar) y el globo. sí mismo. Al igual que la Terra romana /Tellūs y la 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 en 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 , las mayúsculas de los sustantivos comenzaron a prevalecer , y la tierra también se escribía como la Tierra , particularmente cuando se hacía referencia junto con otros cuerpos celestes. Más recientemente, el nombre a veces se da simplemente como Tierra , por analogía con los nombres de otros planetas , aunque "tierra" y 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, siendo la forma en mayúscula una variante aceptable. Otra convención escribe "Tierra" con mayúscula cuando aparece como un nombre, como en una descripción de la "atmósfera de la Tierra", pero emplea minúsculas cuando va precedido de "el", 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 / ocasionalmente se usa en escritos científicos y especialmente en ciencia ficción para distinguir el planeta habitado de la humanidad de otros, [27] mientras que en poesía Tellus / ˈ t ɛ l ə s / se ha usado para denotar la personificación de la tierra. [28] Terra es también el nombre del planeta en algunas lenguas romances , lenguas 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 grafías ligeramente alteradas, como el español Tierra y el francés. Tierra . La forma latina Gæa o Gaea ( inglés: / ˈ dʒ iː . ə / ) del nombre poético griego Gaia ( Γαῖα ; griego antiguo : [ɡâi̯.a] o [ɡâj.ja] ) es rara, aunque la ortografía alternativa Gaia tiene volverse común debido a la hipótesis de Gaia , en cuyo caso su pronunciación es / ˈɡ aɪ . ə / en lugar del inglés más clásico / ˈ ɡ eɪ . ə / . [29]

Hay una serie de adjetivos para el planeta Tierra. La palabra "terrenal" se deriva de "Tierra". Del latín Terra viene terran / ˈ t ɛr ə n / , [30] terrestre / t ə ˈ r ɛ s t r i ə l / , [31] y (vía francés) terrene / t ə ˈ r iː n / , [32] y del latín Tellus proviene telúrico / t ɛ ˈ l ʊər i ə n / [33] y telúrico . [34]

Historia Natural

Formación

Una impresión artística de 2012 del disco protoplanetario del Sistema Solar temprano 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 se había formado la Tierra primordial. [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 mediante un colapso gravitacional, que comienza a girar y aplanarse formando un disco circunestelar , y luego los planetas crecen a partir de ese disco con el Sol. Una nebulosa contiene gas, granos de hielo y polvo (incluidos 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 oscilan entre 4,5 Ga y significativamente más joven. [38] Una hipótesis principal es que se formó por acreción de material liberado de la Tierra después de que un objeto del tamaño de Marte con aproximadamente el 10% de la masa de la Tierra, llamado Theia , colisionara con la Tierra. [39] Golpeó la Tierra con un golpe indirecto y parte de su masa se fusionó con la Tierra. [40] [41] Entre aproximadamente 4,1 y3,8 Ga , numerosos impactos de asteroides durante el Bombardeo Intenso Tardío provocaron cambios significativos en el entorno superficial mayor de la Luna y, por inferencia, en el de la Tierra. [42]

Después de la formación

Punto naranja pálido , una impresión artística de la Tierra primitiva , que presenta su atmósfera temprana teñida de naranja rica en metano [43]

La atmósfera y los océanos de la Tierra se formaron por la actividad volcánica y la desgasificación . [44] El vapor de agua de estas fuentes se condensó en los océanos, aumentado por agua y hielo de asteroides, protoplanetas y cometas . [45] Es posible que haya habido en la Tierra suficiente agua para llenar los océanos desde su formación. [46] 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 . [47] Por3,5 Ga se estableció el campo magnético de la Tierra , lo que ayudó a evitar que el viento solar destruyera la atmósfera . [48]

A medida que la capa exterior fundida de la Tierra se enfrió, se formó la primera corteza sólida , que se cree que fue de composición máfica . La primera corteza continental , de composición más félsica , se formó por el derretimiento parcial de esta corteza máfica. [49] La presencia de granos del mineral circón de la era Hadeana en rocas sedimentarias del Eoarqueo sugiere que al menos algo de corteza félsica existió ya en4,4 Ga , sólo140  Ma después de la formación de la Tierra. [50] Hay dos modelos principales de cómo este pequeño volumen inicial de corteza continental evolucionó hasta 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 existe ahora, [53] [54] que está respaldado por evidencia isotópica del 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 desde el interior de la Tierra. A lo largo de cientos de millones de años, las fuerzas tectónicas han provocado que áreas de la corteza continental se agruparan para formar supercontinentes que posteriormente se fragmentaron. Aproximadamente a750 Ma , uno de los primeros supercontinentes conocidos, Rodinia , comenzó a fragmentarse. Posteriormente los continentes se recombinaron para formar Pannotia en600–540 Ma , y 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] Desde entonces, las regiones de latitudes altas y medias han sufrido repetidos ciclos de glaciación y deshielo, que se repiten aproximadamente cada 21.000, 41.000 y 100.000 años. [59] El Último Período Glacial , coloquialmente llamado "última edad de hielo", cubrió gran parte de los continentes, hasta las latitudes medias, en hielo y terminó hace unos 11.700 años. [60]

Origen de la vida y evolución.

Una impresión artística del Arcaico , el eón posterior a la formación de la Tierra, que presenta estromatolitos redondos , que son formas de vida tempranas productoras de oxígeno de hace miles de millones de años. Después del intenso bombardeo tardío , la corteza terrestre se había enfriado, su superficie árida y rica en agua está marcada por continentes y volcanes , y la Luna todavía orbita la Tierra a la mitad de su distancia actual, pareciendo 2,8 veces más grande y produciendo fuertes mareas . [61]

Las reacciones químicas condujeron 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 . [62] La evolución de la fotosíntesis permitió que la energía del Sol fuera recolectada directamente por 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. [63] La incorporación de células más pequeñas dentro de otras más grandes dio como resultado el desarrollo de células complejas llamadas eucariotas . [64] Los verdaderos organismos multicelulares formados como células dentro de colonias se volvieron cada vez más especializados. Con la ayuda de la absorción de la dañina radiación ultravioleta por la capa de ozono, la vida colonizó la superficie de la Tierra. [65] Entre las primeras evidencias fósiles de vida se encuentran los fósiles de tapete microbiano encontrados en arenisca de 3,48 mil millones de años en Australia Occidental , [66] el grafito biogénico encontrado en rocas metasedimentarias de 3,7 mil millones de años en el oeste de Groenlandia , [67] y Restos de material biótico encontrados en rocas de 4.100 millones de años en Australia Occidental. [68] [69] La evidencia directa más antigua de vida en la Tierra está contenida en rocas australianas de 3,45 mil millones de años que muestran fósiles de microorganismos . [70] [71]

Durante el Neoproterozoico ,Entre 1000 y 539 Ma , gran parte de la Tierra podría haber estado cubierta de hielo. Esta hipótesis ha sido denominada " Tierra bola de nieve " y es de particular interés porque precedió a la explosión del Cámbrico , cuando las formas de vida multicelulares aumentaron significativamente en complejidad. [72] [73] Después de la explosión del Cámbrico,535 Ma , ha habido al menos cinco extinciones masivas importantes y muchas extinciones menores. [74] Aparte del actual evento de extinción del Holoceno propuesto , el más reciente fue66 Ma , cuando el impacto de un asteroide provocó la extinción de los dinosaurios no aviares y otros grandes reptiles, pero evitó en gran medida a los animales pequeños como insectos, mamíferos , lagartos y aves. La vida de los mamíferos se ha diversificado en el pasado.66 Mys , y hace varios millones de años, una especie de simio africano adquirió la capacidad de mantenerse erguido. [75] [ se necesita mejor fuente ] Esto facilitó el uso de herramientas y fomentó la comunicación que proporcionó la nutrición y 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. [76]

Futuro

Una esfera gris oscuro y roja que representa la Tierra se encuentra sobre un fondo negro a la derecha de un objeto circular naranja que representa el Sol.
Ilustración conjeturada de la Tierra quemada después de que el Sol haya entrado en la fase de gigante roja , dentro de unos 5.000 a 7.000 millones de años.

El futuro esperado a largo plazo de la Tierra está ligado al del Sol. Durante el proximo1.100 millones de años , la luminosidad solar aumentará un 10%, y en los próximos3.500 millones de años en un 40%. [77] El aumento de la temperatura de la superficie de la Tierra acelerará el ciclo del carbono inorgánico , reduciendo la concentración de CO 2 a niveles letalmente bajos para las plantas (10  ppm para la fotosíntesis C4 ) en aproximadamente100 a 900 millones de años . [78] [79] La falta de vegetación provocará la pérdida de oxígeno en la atmósfera, haciendo imposible la vida animal. [80] 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 galopante , en un plazo estimado. 1,6 a 3 mil millones de años. [81] Incluso si el Sol fuera estable, una fracción del agua de los océanos modernos descendería al manto , debido a la reducción de la salida de vapor de las dorsales oceánicas. [81] [82]

El Sol evolucionará hasta convertirse en una gigante roja en aproximadamente5 mil millones de años . Los modelos predicen que el Sol se expandirá aproximadamente a 1  UA (150 millones de kilómetros; 93 millones de millas), aproximadamente 250 veces su radio actual. [77] [83] 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 AU (250 millones de kilómetros; 160 millones de millas) del Sol cuando la estrella alcance su radio máximo. de lo contrario, con efectos de marea, podría entrar en la atmósfera del Sol y vaporizarse. [77]

Características físicas

Tamaño y forma

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

La Tierra tiene una forma redondeada , a través del equilibrio hidrostático , [84] con un diámetro promedio de 12.742 kilómetros (7.918 millas), lo que la convierte en el quinto objeto terrestre más grande y de mayor tamaño planetario del Sistema Solar . [85]

Debido a la rotación de la Tierra tiene forma de elipsoide , abultado en su Ecuador ; su diámetro es 43 kilómetros (27 millas) más largo allí que en sus polos . [86] [87] Además, la forma de la Tierra tiene variaciones topográficas locales . Aunque las mayores variaciones locales, como la Fosa de las Marianas (10.925 metros o 35.843 pies bajo el nivel del mar local), [88] sólo 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 local del mar) lo alarga en sólo el 0,14%. [n 5] [90] Dado que la superficie de la Tierra está más alejada del centro de masa de la Tierra en su protuberancia ecuatorial, la cumbre del volcán Chimborazo en Ecuador (6.384,4 km o 3.967,1 millas) es su punto más lejano. [91] [92] Paralelamente a la rígida topografía terrestre, el Océano exhibe una topografía más dinámica . [93]

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 de geoide se obtiene si se idealiza el océano, cubriendo la Tierra por completo y sin perturbaciones como mareas y vientos. El resultado es una superficie geoide irregular, suave pero gravitacional, que proporciona un nivel medio del mar (MSL) como nivel de referencia para mediciones topográficas. [94]

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 la Océano Antártico o Austral y la capa de hielo antártico (blanca) que cubre la Antártida .
Relieve de la corteza terrestre

La superficie de la Tierra es el límite entre la atmósfera y la Tierra sólida y los océanos. Definida de esta manera, la forma de la Tierra es la de un esferoide idealizado (una esfera aplastada) con una superficie de aproximadamente 510 millones de kilómetros cuadrados (197 millones de millas cuadradas). [12] La Tierra se puede dividir en dos hemisferios : por latitud en los hemisferios polares norte y sur ; o por longitud en los hemisferios continental oriental y occidental .

La mayor parte de la superficie de la Tierra es agua de océano: 70,8% o 361 millones de km 2 (139 millones de millas cuadradas). [95] Esta vasta piscina de agua salada a menudo se llama océano mundial , [96] [97] y hace de la Tierra con su hidrosfera dinámica un mundo acuático [98] [99] o mundo oceánico . [100] [101] De hecho, en la historia temprana de la Tierra, el océano puede haber cubierto la Tierra por completo. [102] 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 mayor a menor. El océano cubre la corteza oceánica de la Tierra , pero en menor medida con mares de plataforma también plataformas de la corteza continental . La corteza oceánica forma grandes cuencas oceánicas con características como llanuras abisales , montes submarinos , volcanes submarinos , [86] fosas oceánicas , cañones submarinos , mesetas oceánicas y un sistema de dorsales oceánicas que se extiende por todo el mundo .

En las regiones polares de la Tierra , la superficie del océano está cubierta por cantidades variables estacionalmente de hielo marino que a menudo se conecta con la tierra polar, el permafrost y las capas de hielo , formando casquetes polares .

La superficie terrestre cubre el 29,2%, o 149 millones de km 2 (58 millones de millas cuadradas) de la superficie terrestre. La superficie terrestre incluye muchas islas alrededor del mundo, pero la mayor parte de la superficie terrestre está ocupada por las cuatro masas continentales , que son (en orden descendente): África-Eurasia , América (masa terrestre) , Antártida y Australia (masa terrestre) . [103] [104] [105] Estas masas de tierra se dividen y agrupan en continentes . El relieve de la superficie terrestre varía mucho y se compone 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 8.848 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 (2615 pies). [106]

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, [107] pero las capas de hielo (10%, [108] sin incluir la tierra igualmente grande bajo el permafrost ) [109] o los desiertos fríos y calientes (33%) [110] también ocupan cantidades considerables. de ello.

La pedosfera es la capa más externa de la superficie terrestre de la Tierra y está compuesta de suelo y sujeta a procesos de formación del suelo . El suelo es crucial para que la tierra sea cultivable. La tierra cultivable total de la Tierra es el 10,7% de la superficie terrestre, y el 1,3% es tierra de cultivo permanente. [111] [112] Se estima que la Tierra tiene 16,7 millones de km 2 (6,4 millones de millas cuadradas) de tierras de cultivo y 33,5 millones de km 2 (12,9 millones de millas cuadradas) de pastizales. [113]

La superficie terrestre y el fondo del océano forman la parte superior de la corteza terrestre , que junto con partes del manto superior forman la litosfera terrestre . La corteza terrestre se puede dividir en corteza oceánica y 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. [114] Casi el 75% de las superficies continentales están cubiertas por rocas sedimentarias, aunque forman alrededor del 5% de la masa de la corteza. [115]

La topografía de la superficie terrestre comprende tanto la topografía de la superficie del océano como la forma de la superficie terrestre de la Tierra. 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 internas, incluidos terremotos y vulcanismo ; por la meteorización y la erosión provocadas 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 . [116] [117]

Placas tectonicas

Muestra la extensión y los límites de las placas tectónicas, con contornos superpuestos de los continentes que sostienen.
Las placas principales de la Tierra , que son: [118]

La capa exterior mecánicamente rígida de la corteza terrestre y el manto superior de la Tierra , 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 límites convergentes , dos placas se juntan; en límites divergentes , dos placas se separan; y en los límites de transformación , 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 . [119] 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. [120]

A medida que las placas tectónicas migran, la corteza oceánica se subduce debajo de los bordes de ataque de las placas en los límites convergentes. Al mismo tiempo, el afloramiento de material del manto en límites divergentes crea dorsales en medio del océano. La combinación de estos procesos recicla la corteza oceánica nuevamente hacia el manto. Debido a este reciclaje, la mayor parte del fondo del océano tiene menos de100 Ma de antigüedad. La corteza oceánica más antigua se encuentra en el Pacífico occidental y se estima que es200 Ma de antigüedad. [121] [122] En comparación, la corteza continental más antigua datada es4.030 Ma , [123] aunque se han encontrado circones preservados como clastos dentro de rocas sedimentarias del Eoarqueo que dan edades de hasta4.400 Ma , lo que indica que en esa época existía al menos algo de corteza continental. [50]

Las siete placas principales son la del Pacífico , la de América del Norte , la de Eurasia , la de África , la de la Antártida , la de la Indoaustraliana y la de América del Sur . Otras placas notables incluyen la Placa Arábiga , la Placa del Caribe , la Placa de Nazca frente a la costa occidental de América del Sur y la Placa de Scotia en el Océano Atlántico sur. La Placa Australiana se fusionó con la Placa India entre50 y 55 Ma . Las placas que se mueven más rápido son las placas oceánicas, con la Placa de Cocos avanzando a una velocidad de 75 mm/a (3,0 pulgadas/año) [124] y la Placa del Pacífico moviéndose 52 a 69 mm/a (2,0 a 2,7 pulgadas/año). ). En el otro extremo, la placa de movimiento más lento es la Placa Sudamericana, que avanza a un ritmo típico de 10,6 mm/a (0,42 pulgadas/año). [125]

Estructura interna

El interior de la Tierra, como 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 , sobre la que se encuentra un manto sólido altamente viscoso . La corteza está separada del manto por la discontinuidad de Mohorovičić . [128] El espesor de la corteza varía desde aproximadamente 6 kilómetros (3,7 millas) bajo los océanos hasta 30 a 50 km (19 a 31 millas) para los continentes. La corteza y la parte superior fría y rígida del manto superior se conocen colectivamente como litosfera, que se divide en placas tectónicas que se mueven independientemente. [129]

Debajo de la litosfera se encuentra la astenosfera , una capa de viscosidad relativamente baja sobre la que se desplaza la litosfera. Se producen cambios importantes en la estructura cristalina dentro del manto a 410 y 660 km (250 y 410 millas) debajo de la superficie, abarcando una zona de transición que separa el manto superior e inferior. Debajo del manto, un núcleo externo líquido de viscosidad extremadamente baja se encuentra sobre un núcleo interno sólido . [130] El núcleo interno de la Tierra puede estar girando a una velocidad angular ligeramente mayor que el resto del planeta, avanzando entre 0,1 y 0,5° por año, aunque también se han propuesto tasas algo mayores y mucho menores. [131] El radio del núcleo interno es aproximadamente una quinta parte del de la Tierra.La densidad aumenta con la profundidad, como se describe en la tabla de la derecha.

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 (5970 Yg ). Está compuesto principalmente por 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 por elementos más densos: hierro (88,8%), con menores cantidades de níquel (5,8%), azufre (4,5%) y menos del 1% de oligoelementos. [132] [49] Los constituyentes de roca más comunes de la corteza son los óxidos . Más del 99% de la corteza está compuesta por diversos óxidos de once elementos, principalmente óxidos que contienen silicio (los minerales de silicato ), aluminio, hierro, calcio, magnesio, potasio o sodio. [133] [132]

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 . [134] En el centro, la temperatura puede ser de hasta 6.000 °C (10.830 °F), [135] y la presión podría alcanzar 360  GPa (52 millones  de psi ). [136] Debido a que gran parte del calor proviene de la desintegración radiactiva, los científicos postulan que a principios de 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. Aproximadamente a3  Gyr , se habría producido el doble del calor actual, aumentando las tasas de convección del manto y de la tectónica de placas, y permitiendo la producción de rocas ígneas poco comunes, como las komatiitas , que rara vez se forman en la actualidad. [137] [138]

La pérdida media de calor de la Tierra es87 mW m −2 , para una pérdida de calor global de4,42 × 10 13  W . [139] Una parte de la energía térmica del núcleo es transportada hacia la corteza mediante plumas del manto , una forma de convección que consiste en afloramientos de rocas de mayor temperatura. Estas columnas pueden producir puntos críticos y basaltos de inundación . [140] Una mayor parte del calor en la Tierra se pierde a través de la tectónica de placas, por el afloramiento del manto asociado con las dorsales oceánicas . El último modo importante 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 porque la corteza allí es mucho más delgada que la de los continentes. [141]

Campo gravitacional

La gravedad de la Tierra es la aceleración que se imparte a los objetos debido a la distribución de masa dentro de la Tierra. Cerca de la superficie de la Tierra, la aceleración gravitacional es de aproximadamente 9,8 m/s 2 (32 pies/s 2 ). Las diferencias locales en topografía, geología y estructuras tectónicas más profundas causan diferencias locales y regionales amplias en el campo gravitacional de la Tierra, conocidas como anomalías de gravedad . [142]

Campo magnético

Diagrama que muestra las líneas del campo magnético de la magnetosfera de la Tierra. Las líneas son arrastradas hacia atrás 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 lugar de un proceso de dinamo que convierte la energía cinética de la convección impulsada térmica y composicionalmente en energía de campo eléctrico y 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 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 todavía sigue siendo más fuerte que su promedio de largo plazo). [143]Los movimientos de convección en el núcleo son caóticos; los polos magnéticos se desplazan y cambian periódicamente de alineación. Esto provocauna variación seculardel campo principal yreversiones del campoa intervalos irregulares con un promedio de unas pocas veces cada millón de años. La inversión más reciente ocurrió hace aproximadamente 700.000 años. [144][145]

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 aproximadamente 10 radios terrestres, y extiende la magnetosfera del lado nocturno formando una larga cola. [146] 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 arco de choque supersónico precede a la magnetosfera diurna dentro del viento solar. [147] Las partículas cargadas están contenidas dentro de la magnetosfera; La plasmasfera está definida por partículas de baja energía que esencialmente siguen las líneas del campo magnético a medida que la Tierra gira. [148] [149] La corriente del anillo está definida por partículas de energía media que se desplazan en relación con el campo geomagnético, pero con trayectorias que todavía están dominadas por el campo magnético, [150] y los cinturones de radiación de Van Allen están formados por partículas de alta energía . Partículas de energía cuyo movimiento es esencialmente aleatorio, pero contenidas en la magnetosfera. [151] [152]

Durante las tormentas y subtormentas magnéticas , las partículas cargadas pueden ser desviadas de la magnetosfera exterior y especialmente de la cola magnética, dirigidas a lo largo de líneas de campo hacia la ionosfera de la Tierra, donde los átomos atmosféricos pueden excitarse e ionizarse, provocando la aurora . [153]

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 ). [154] Debido a que el día solar de la Tierra es ahora un poco más largo que durante el siglo XIX debido a la desaceleración de las mareas , cada día varía entre 0 y 2 ms más que el día solar medio. [155] [156]

El período de rotación de la Tierra en relación con las estrellas fijas , llamado día estelar por el Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra (IERS), es de 86.164,0989 segundos de tiempo solar medio ( UT1 ), o 23 h 56 m 4,0989 s . [2] [n 9] El período de rotación de la Tierra en relación con el equinoccio medio de marzo , en precesión o movimiento (cuando el Sol está a 90° en el ecuador), es de 86.164,0905 segundos de tiempo solar medio (UT1) (23 h 56 m 4,0905 s ). . [2] Así, el día sidéreo es más corto que el día estelar en aproximadamente 8,4 ms. [157]

Aparte de los meteoros dentro de 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 de la Luna cada dos minutos; Desde la superficie de la Tierra, los tamaños aparentes del Sol y la Luna son aproximadamente iguales. [158] [159]

Orbita

Ilustración exagerada de la órbita elíptica de la Tierra alrededor del Sol, marcando 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 kilómetros (93 millones de millas), que es la base de la Unidad Astronómica y equivale aproximadamente a 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 sidéreo . 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 de la Luna cada 12 horas. Debido a este movimiento, la Tierra tarda en promedio 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 tiene un promedio de aproximadamente 29,78 km/s (107.200 km/h; 66.600 mph), que es lo suficientemente rápida como para viajar una distancia igual al diámetro de la Tierra, aproximadamente 12.742 km (7.918 mi), en siete minutos, y la distancia a la Luna, 384.000 km (239.000 millas), 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 del 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 contrario a las agujas del reloj . Vista desde un punto de vista estratégico sobre el 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 desde la perpendicular al plano Tierra-Sol (la eclíptica ), y el plano Tierra-Luna está inclinado hasta ±5,1 grados contra el plano Tierra-Sol. . Sin esta inclinación, habría un eclipse cada dos semanas, alternando entre eclipses lunares y eclipses solares . [3] [160]

La esfera de Hill , o esfera de influencia gravitacional , de la Tierra tiene aproximadamente 1,5 millones de kilómetros (930.000 millas) de radio. [161] [n 10] Esta es la distancia máxima a la que la influencia gravitacional 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 gravitacional del Sol. [161] La Tierra, junto con el Sistema Solar, está situada en la Vía Láctea y orbita a unos 28.000  años luz de su centro. Se encuentra a unos 20 años luz sobre el plano galáctico en el Brazo de Orión . [162]

Inclinación axial y estaciones.

La inclinación del eje 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 del eje 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: el verano en el hemisferio norte ocurre cuando el trópico de Cáncer está frente al Sol, y en el hemisferio sur cuando el trópico de Capricornio está frente al Sol. En cada caso, el invierno ocurre simultáneamente en el hemisferio opuesto.

Durante el verano, el día dura más y el sol sube más alto en el cielo. En invierno, el clima se vuelve más fresco y los días más cortos. [163] Por encima del Círculo Polar Ártico y por debajo del Círculo Antártico no hay luz diurna 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. [164] [165]

Por convención astronómica, las cuatro estaciones pueden ser determinadas por los solsticios (los puntos en la órbita de máxima inclinación axial hacia o lejos del 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 ocurre cerca del 21 de junio, el equinoccio de primavera es alrededor del 20 de marzo y el equinoccio de otoño es aproximadamente el 22 o 23 de septiembre. En el hemisferio sur, la situación se invierte: se intercambian los solsticios de verano e invierno y se intercambian las fechas de los equinoccios de primavera y otoño. [166]

El ángulo de inclinación axial de la Tierra es relativamente estable durante largos períodos de tiempo. Su inclinación axial sufre nutación ; un movimiento leve e irregular con un período principal de 18,6 años. [167] La ​​orientación (en lugar del ángulo) del eje de la Tierra también cambia con el tiempo, precediendo en un círculo completo durante cada ciclo de 25.800 años; esta precesión es la razón de la diferencia entre un año sidéreo y un año tropical . Ambos movimientos son causados ​​por la atracción variable del Sol y la Luna sobre 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 en conjunto se denominan movimiento cuasiperiódico . Además de un componente anual de este movimiento, hay un ciclo de 14 meses llamado oscilación de Chandler . La velocidad de rotación de la Tierra también varía en un fenómeno conocido como variación de la duración del día. [168]

En los 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 otros factores orbitales, que siguen patrones cíclicos conocidos como ciclos de Milankovitch . La distancia cambiante entre la Tierra y el Sol provoca un aumento de aproximadamente un 6,8% en la energía solar que llega a la Tierra en el perihelio en relación con el afelio. [169] [n 11] Debido a que el hemisferio sur está inclinado hacia el Sol aproximadamente al mismo tiempo que la Tierra alcanza su máxima aproximación al Sol, el hemisferio sur recibe un poco más de energía del Sol que el norte en el transcurso de un año. Este efecto es mucho menos significativo que el cambio total de energía debido a la inclinación del eje, y la mayor parte del exceso de energía es absorbido por la mayor proporción de agua en el hemisferio sur. [170]

Sistema Tierra-Luna

Luna

La Tierra y la Luna vistas desde Marte por el Mars Reconnaissance Orbiter
Vista de la Tierra desde la Luna por el Lunar Reconnaissance Orbiter

La Luna es un satélite natural relativamente grande, terrestre , parecido 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 . [171] [172] Los satélites naturales de otros planetas también se conocen como "lunas", en honor a la Tierra. [173] La teoría más ampliamente 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]

La atracción gravitacional entre la Tierra y la Luna provoca mareas en la Tierra. [174] 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. [175] A medida que la Luna orbita la Tierra, diferentes partes de su cara son iluminadas por el Sol, lo que lleva a las fases lunares . [176] Debido a su interacción de mareas, la Luna se aleja de la Tierra a un ritmo 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) suman cambios significativos. [177] Durante el período de Ediacara , por ejemplo, (aproximadamente620 Ma ) había 400 ± 7 días en un año, y cada día duraba 21,9 ± 0,4 horas. [178]

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 mareas con la Luna. [179] 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 cuestionado. [180] [181]

Vista desde la Tierra, la Luna está lo suficientemente lejos como para tener casi el mismo disco de tamaño aparente que el Sol. El tamaño angular (o ángulo sólido ) de estos dos cuerpos coincide porque, aunque el diámetro del Sol es unas 400 veces mayor que el de la Luna, también está 400 veces más distante. [159] Esto permite que se produzcan eclipses solares totales y anulares en la Tierra. [182]

El 1 de noviembre de 2023, los científicos informaron que, según simulaciones por computadora, en el interior de la Tierra podrían estar restos de un protoplaneta , llamado Theia , restos de una colisión con la Tierra en la antigüedad y que luego se convertiría en la Luna . [183] ​​[184]

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 terrestre geosincrónica y baja.

La población de asteroides coorbitales de la Tierra está formada por cuasi satélites , objetos con órbita de herradura y troyanos . Hay al menos cinco cuasi satélites, incluido 469219 Kamoʻoalewa . [185] [186] Un asteroide troyano compañero, 2010 TK 7 , está librando alrededor del punto triangular principal de Lagrange , L4, en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. [187] El pequeño asteroide cercano a la Tierra 2006 RH 120 se acerca al sistema Tierra-Luna aproximadamente cada veinte años. Durante estos acercamientos, puede orbitar la Tierra durante breves períodos de tiempo. [188]

En septiembre de 2021 , hay 4.550 satélites operativos creados por el hombre orbitando la Tierra. [189] 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 12] El satélite artificial más grande de la Tierra es la Estación Espacial Internacional . [190]

Hidrosfera

Una vista de la Tierra con su océano global y su capa 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 capa 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 agua en la atmósfera y en la tierra, incluidas nubes, mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas hasta una profundidad de 2000 m (6600 pies).

La masa de los océanos es 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 km 2 (139,7 millones de millas cuadradas) con una profundidad media de 3.682 m (12.080 pies), lo que resulta en un volumen estimado de 1.332 millones de km 3 (320 millones de millas cúbicas). [191] Si toda la superficie de la corteza terrestre estuviera a la misma elevación que una esfera lisa, la profundidad del océano mundial resultante sería de 2,7 a 2,8 km (1,68 a 1,74 millas). [192] Aproximadamente el 97,5% del agua es salina ; el 2,5% restante es agua dulce . [193] [194] La mayor parte del agua dulce, alrededor del 68,7%, está presente en forma de hielo en casquetes polares y glaciares . [195] El 30% restante es agua subterránea , 1% agua superficial (que cubre sólo el 2,8% de la superficie terrestre) [196] y otras pequeñas formas de depósitos de agua dulce como el permafrost , el vapor de agua en la atmósfera, la unión biológica, etc. . [197] [198]

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 , cuerpos 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 vastas capas de hielo sobre la tierra. El flujo de glaciares erosiona la superficie cambiándola drásticamente, con la formación de valles en forma de U y otros accidentes geográficos. [199] El hielo marino en el Ártico cubre un área aproximadamente tan grande como los Estados Unidos, aunque se está retirando rápidamente como consecuencia del cambio climático. [200]

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). [201] La mayor parte de esta sal se liberó de la actividad volcánica o se extrajo de rocas ígneas frías. [202] Los océanos también son un depósito de gases atmosféricos disueltos, que son esenciales para la supervivencia de muchas formas de vida acuática. [203] El agua de mar tiene una influencia importante en el clima mundial, y los océanos actúan como una gran reserva de calor . [204] Los cambios en la distribución de la temperatura oceánica pueden causar cambios climáticos significativos, como El Niño-Oscilación del Sur . [205]

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 en parte vapor de agua atmosférico, pero carecen de condiciones superficiales para agua superficial estable. [206] A pesar de que algunas lunas muestran signos de grandes reservas de agua líquida extraterrestre , posiblemente incluso con más volumen que el océano de la Tierra, todas ellas son grandes masas de agua bajo una capa superficial congelada de kilómetros de espesor. [207]

Atmósfera

Una vista de la Tierra con diferentes capas de su atmósfera visibles: la troposfera con sus nubes proyectando sombras, una banda de cielo azul estratosférico en el horizonte y una línea de brillo 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 tiene un promedio de 101,325 kPa (14,696 psi), [208] con una altura de escala de aproximadamente 8,5 km (5,3 millas). [3] Una atmósfera seca está compuesta de 78,084% de nitrógeno , 20,946% de oxígeno, 0,934% de argón y trazas de dióxido de carbono y otras moléculas gaseosas. [208] El contenido de vapor de agua varía entre 0,01% y 4% [208] pero tiene un promedio de 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. [209] La altura de la troposfera varía con la latitud, oscilando entre 8 km (5 millas) en los polos y 17 km (11 millas) en el ecuador, con algunas variaciones resultantes del clima y factores estacionales. [210]

La biosfera de la Tierra ha alterado significativamente su atmósfera . La fotosíntesis oxigénica evolucionó.2,7 Gya , formando la atmósfera actual principalmente de nitrógeno y oxígeno. [63] 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 , permitiendo la vida en la tierra. [211] Otras funciones atmosféricas importantes para la vida incluyen el transporte de vapor de agua, el suministro de gases útiles, la combustión de pequeños meteoros antes de golpear la superficie y la moderación de la temperatura. [212] Este último fenómeno es el efecto invernadero : las trazas de moléculas dentro de la atmósfera sirven para capturar la energía térmica emitida desde la superficie, elevando así 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 en la atmósfera. Sin este efecto de retención de calor, la temperatura media de la superficie sería de -18 °C (0 °F), en contraste con la actual +15 °C (59 °F), [213] y la vida en la Tierra probablemente no existiría en su forma actual. [214]

Tiempo y clima

La atmósfera de la Tierra no tiene límites definidos, se vuelve gradualmente más delgada y se desvanece en el espacio exterior. [215] Tres cuartas partes de la masa de la atmósfera están contenidas dentro de los primeros 11 km (6,8 millas) de la superficie; esta capa más baja se llama troposfera. [216] La energía del Sol calienta esta capa y la superficie inferior, provocando la expansión del aire. Este aire de menor densidad luego asciende y es reemplazado por aire más frío y de mayor densidad. El resultado es la circulación atmosférica que impulsa el tiempo y el clima mediante la redistribución de la energía térmica. [217]

Las bandas de circulación atmosférica primaria 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°. [218] El contenido de calor del océano y las corrientes también son factores importantes para determinar el clima, particularmente la circulación termohalina que distribuye energía térmica desde los océanos ecuatoriales a las regiones polares. [219]

La Tierra recibe 1361 W/m 2 de  irradiancia solar . [220] [221] La cantidad de energía solar que llega a la superficie de la Tierra disminuye al aumentar la latitud. En latitudes más altas, la luz del sol llega a la superficie en ángulos más bajos y debe atravesar columnas más gruesas de la atmósfera. Como resultado, la temperatura media anual del aire al nivel del mar disminuye aproximadamente 0,4 °C (0,7 °F) por grado de latitud desde el ecuador. [222] La superficie de la Tierra se puede subdividir en cinturones latitudinales específicos de clima aproximadamente homogéneo. Desde el ecuador hasta las regiones polares, se encuentran los climas tropicales (o ecuatoriales), subtropicales , templados y polares . [223]

Otros factores que afectan el clima de un lugar son su proximidad a los océanos , la circulación oceánica y atmosférica y la topología. [224] Los lugares cercanos a los océanos suelen tener veranos más fríos e inviernos más cálidos, debido al hecho de que los océanos pueden almacenar grandes cantidades de calor. El viento transporta el frío o el calor del océano a la tierra. [225] 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 del viento predominante es de mar a tierra. [226] Finalmente, las temperaturas disminuyen con la altura, lo que hace que las áreas montañosas sean más frías que las áreas bajas. [227]

El vapor de agua generado a través de la evaporación superficial es transportado mediante patrones circulatorios en la atmósfera. Cuando las condiciones atmosféricas permiten la elevación de aire cálido y húmedo, esta agua se condensa y cae a la superficie en forma de precipitación . [217] La ​​mayor parte del agua es luego transportada a elevaciones más bajas por 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 principal en la erosión de las características de la superficie durante los 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. [228]

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. [218] El sistema de Köppen clasifica las regiones según la temperatura y la precipitación observadas. [229] La temperatura del aire en la superficie puede aumentar hasta alrededor de 55 °C (131 °F) en desiertos cálidos , como el Valle de la Muerte , y puede descender hasta -89 °C (-128 °F) en la Antártida . [230] [231]

Atmósfera superior

La atmósfera de la Tierra tal como aparece desde el espacio, como bandas de diferentes colores en el horizonte. Desde abajo, el resplandor ilumina la troposfera en naranja con siluetas de nubes, y la estratosfera en blanco y azul. A continuación, la mesosfera (área rosa) se extiende justo debajo del borde del espacio a cien kilómetros y la línea rosa de brillo del aire de la termosfera inferior (invisible), que alberga auroras verdes y rojas a lo largo de varios cientos de kilómetros.

La atmósfera superior, la atmósfera por encima de la troposfera, [232] suele dividirse en estratosfera , mesosfera y termosfera . [212] Cada capa tiene una tasa de caída diferente, que define la tasa de cambio de temperatura con la altura. Más allá de estos, la exosfera se adelgaza hacia la magnetosfera, donde los campos geomagnéticos interactúan con el viento solar. [233] 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 millas) sobre la superficie de la Tierra, es una definición práctica para el límite entre la atmósfera y el espacio exterior . [234]

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 una velocidad de escape más fácilmente y se filtra al espacio exterior a un ritmo mayor que otros gases. [235] 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 actual estado oxidante. La fotosíntesis proporcionó una fuente de oxígeno libre, pero se cree que la pérdida de agentes reductores como el hidrógeno fue una condición previa necesaria para la acumulación generalizada de oxígeno en la atmósfera. [236] 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. [237] 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 del metano en la atmósfera superior. [238]

Vida en la Tierra

Una animación de la densidad cambiante de la vegetación productiva en la tierra (baja en marrón; pesada en verde oscuro) y del 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 las primeras masas de agua de la Tierra unos cien millones de años después de que se formara la Tierra.

La vida en la Tierra ha estado dando forma y habitando muchos ecosistemas particulares en la Tierra y eventualmente se ha expandido globalmente formando una biosfera global. [239] Por lo tanto, la vida ha impactado la Tierra, alterando significativamente la atmósfera y la superficie de la Tierra durante largos períodos de tiempo, provocando cambios como el Gran Evento de Oxidación . [240]

La vida en la Tierra se ha diversificado enormemente con el tiempo, lo que ha permitido que la biosfera tenga diferentes biomas , que están habitados por plantas y animales comparativamente similares. [241] 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 la biomasa de la Tierra alcanza su punto máximo 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 zonas extremadamente áridas, son relativamente desprovistas de vida vegetal y animal. [242]

La Tierra proporciona agua líquida, un entorno donde las moléculas orgánicas complejas pueden ensamblarse e interactuar, y suficiente energía para sostener el metabolismo . [243] Las plantas y otros organismos absorben nutrientes del agua, los suelos y la atmósfera. Estos nutrientes se reciclan constantemente entre diferentes especies. [244]

El clima extremo, como los ciclones tropicales (incluidos huracanes y tifones ), ocurre en la mayor parte de la superficie de la Tierra y tiene un gran impacto en la vida en esas áreas. De 1980 a 2000, estos fenómenos provocaron una media de 11.800 muertes humanas al año. [245] Muchos lugares están sujetos a terremotos, deslizamientos de tierra , tsunamis , erupciones volcánicas, tornados , tormentas de nieve , inundaciones, sequías, incendios forestales y otras calamidades y desastres. [246] El impacto humano se siente en muchas áreas debido a la contaminación del aire y del 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 . [247] Las actividades humanas liberan gases de efecto invernadero a la atmósfera que causan el calentamiento global . [248] Esto está impulsando cambios como el derretimiento de glaciares y capas de hielo , un aumento global en el nivel promedio del mar , un mayor riesgo de sequías e incendios forestales y la migración de especies a áreas más frías. [249]

Geografía Humana

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

Originarios de primates anteriores en África Oriental hace 300.000 años, los humanos han estado migrando desde entonces y con el advenimiento de la agricultura en el décimo milenio antes de Cristo se han asentado cada vez más en la Tierra. [250] En el siglo XX, la Antártida había sido el último continente en ver una primera y hasta hoy limitada presencia humana.

Desde el siglo XIX, la población humana ha crecido exponencialmente hasta alcanzar los siete mil millones a principios de la década de 2010, [251] y se prevé que alcance un máximo de alrededor de diez mil millones en la segunda mitad del siglo XXI. [252] Se espera que la mayor parte del crecimiento tenga lugar en el África subsahariana . [252]

La distribución y densidad de la población humana varía mucho en todo el mundo; la mayoría vive en el sur y el este de Asia y el 90% habita solo el hemisferio norte de la Tierra, [253] en parte debido al predominio hemisférico de la masa terrestre del mundo , con el 68% de La masa terrestre del mundo se encuentra en el hemisferio norte. [254] Además, desde el siglo XIX los seres humanos han convergido cada vez más en áreas urbanas y en el siglo XXI la mayoría vive en áreas urbanas. [255]

Más allá de la superficie de la Tierra, los seres humanos han vivido de forma temporal, con sólo una presencia subterránea y submarina para fines especiales , y unas pocas estaciones espaciales . La población humana permanece prácticamente por completo en la superficie de la Tierra, dependiendo totalmente de la Tierra y del medio ambiente que sustenta. Desde la segunda mitad del siglo XX, unos cientos de seres humanos han permanecido temporalmente fuera de la Tierra, una pequeña fracción de los cuales ha llegado a otro cuerpo celeste, la Luna. [256] [257]

La Tierra ha estado sujeta a extensos asentamientos humanos y los 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 (países) soberanos separados por fronteras políticas , y hoy existen 205 de esos estados , [258] y sólo partes de la Antártida y unas pocas regiones pequeñas permanecen sin reclamar . [259] La mayoría de estos estados juntos forman las Naciones Unidas, la principal organización intergubernamental mundial , [260] que extiende la gobernanza humana sobre el océano y la Antártida , y por lo tanto sobre toda la Tierra.

Recursos naturales y uso de la tierra.

El uso de la tierra de la Tierra para la agricultura humana

La Tierra tiene recursos que han sido explotados por los humanos. [261] Los denominados recursos no renovables , como los combustibles fósiles , sólo se reponen en escalas de tiempo geológicas. [262] De la corteza terrestre se obtienen grandes depósitos de combustibles fósiles, compuestos por carbón, petróleo y gas natural. [263] Estos depósitos son utilizados por los humanos tanto para la producción de energía como como materia prima para la producción química. [264] Los cuerpos minerales también se han formado dentro de la corteza a través de un proceso de génesis del mineral , como resultado de acciones de magmatismo , erosión y tectónica de placas. [265] Estos metales y otros elementos se extraen mediante minería, proceso que muchas veces trae consigo daños ambientales y de salud. [266]

La biosfera de la Tierra produce muchos productos biológicos útiles para los humanos, incluidos alimentos, madera, productos farmacéuticos , oxígeno y el reciclaje de desechos orgánicos. El ecosistema terrestre depende de la capa superficial del suelo y el agua dulce, y el ecosistema oceánico depende de los nutrientes disueltos arrastrados desde la tierra. [267] En 2019, 39 millones de km 2 (15 millones de millas cuadradas) de la superficie terrestre de la Tierra consistían en bosques y zonas arboladas, 12 millones de km 2 (4,6 millones de millas cuadradas) eran arbustos y pastizales, 40 millones de km 2 (15 millones de millas cuadradas) eran ) se utilizaron para la producción de piensos y pastoreo, y 11 millones de km 2 (4,2 millones de millas cuadradas) se cultivaron como tierras de cultivo. [268] Del 12% al 14% de la tierra libre de hielo que se utiliza para tierras de cultivo, 2 puntos porcentuales fueron irrigados en 2015. [269] Los seres humanos utilizan materiales de construcción para construir refugios. [270]

Los seres humanos y el medio ambiente.

El gráfico de 1880 a 2020 muestra los impulsores naturales que exhiben fluctuaciones de aproximadamente 0,3 grados Celsius. Los conductores humanos aumentan constantemente en 0,3 grados a lo largo de 100 años hasta 1980, y luego de manera pronunciada en 0,8 grados más en los últimos 40 años.
Cambio en la temperatura promedio del aire en superficie y factores que impulsan ese cambio. La actividad humana ha provocado un aumento de las temperaturas, y las fuerzas naturales han añadido cierta variabilidad. [271]

Las actividades humanas han impactado el medio ambiente de la Tierra. A través de actividades como la quema de combustibles fósiles, los humanos han aumentado la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, alterando el presupuesto energético y el clima de la Tierra . [248] [272] 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. [273] Este aumento de temperatura, conocido como calentamiento global , ha contribuido al derretimiento de los glaciares , al aumento del nivel del mar , al aumento del riesgo de sequías e incendios forestales y a la migración de especies a zonas más frías. [249]

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. [274] [275] 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. [276]

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. [277] Los símbolos astronómicos estándar de la Tierra son un cuarto de círculo,🜨, [278] que representa los cuatro rincones del mundo , y un globo cruciger ,♁. A veces la Tierra es personificada como una deidad . En muchas culturas es una diosa madre que también es la deidad principal de la fertilidad . [279] Los mitos de la creación en muchas religiones implican la creación de la Tierra por una deidad o deidades sobrenaturales. [279] La hipótesis Gaia , desarrollada a mediados del siglo XX, comparaba los entornos y la vida de la Tierra como un único organismo autorregulador que conduce a una amplia estabilización de las condiciones de habitabilidad. [280] [281] [282]

A las imágenes de la Tierra tomadas desde el espacio , particularmente durante el programa Apolo, se les atribuye haber alterado la forma en que las personas veían el planeta en el que vivían, llamado efecto de visión general , enfatizando su belleza, singularidad y aparente fragilidad. [283] [284] En particular, esto provocó la comprensión del alcance de los efectos de la actividad humana en el medio ambiente de la Tierra. Gracias a la ciencia, en particular a la observación de la Tierra , [285] los humanos han comenzado a tomar medidas sobre cuestiones ambientales a nivel mundial, [286] reconociendo el impacto de los humanos y la interconexión de los entornos de la Tierra .

La investigación científica ha dado lugar a varios cambios culturalmente transformadores en la visión que la gente tiene del planeta. La creencia inicial en una Tierra plana fue gradualmente desplazada en la Antigua Grecia por la idea de una Tierra esférica , que se atribuyó tanto a los filósofos Pitágoras como a Parménides . [287] [288] En general, se creía 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. [289]

Sólo durante el siglo XIX los geólogos se dieron cuenta de que la edad de la Tierra era de al menos muchos millones de años. [290] Lord Kelvin utilizó la termodinámica para estimar la edad de la Tierra entre 20 y 400 millones de años en 1864, lo que provocó un vigoroso debate sobre el tema; Sólo cuando se descubrieron la radiactividad y la datación radiactiva a finales del siglo XIX y principios del XX se estableció un mecanismo confiable para determinar la edad de la Tierra, demostrando que el planeta tenía miles de millones de años. [291] [292]

Ver también

Notas

  1. ^ Todas las cantidades astronómicas varían, tanto de forma secular como periódica . Las cantidades 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). Sondeando el nuevo sistema solar . Editorial CSIRO. pag. 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 las plataformas de hielo y las convenciones cartográficas para datos verticales , los valores exactos de la cobertura terrestre y oceánica no son significativos. Según datos de Vector Map and Global Landcover Archivado el 26 de marzo de 2015 en los conjuntos de datos de Wayback Machine , los valores extremos para 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 debajo del nivel del mar.
  5. ^ Si la Tierra se redujera al tamaño de una bola de billar , algunas áreas de la Tierra, como las grandes cadenas montañosas y las fosas oceánicas, se sentirían como pequeñas imperfecciones, mientras que gran parte del planeta, incluidas las Grandes Llanuras y las llanuras abisales , se sentiría más suave. [89]
  6. ^ Incluida la Placa Somalí , que se está formando a partir de la Placa Africana. Ver: Chorowicz, Jean (octubre de 2005). "El sistema de ruptura de África Oriental". Revista de Ciencias de la Tierra Africanas . 43 (1–3): 379–410. Código Bib : 2005JAfES..43..379C. doi :10.1016/j.jafrearsci.2005.07.019.
  7. ^ Varía localmente entre5 y 200 kilómetros .
  8. ^ Varía localmente entre5 y 70 kilómetros .
  9. ^ La fuente última de estas cifras utiliza el término "segundos de UT1" en lugar de "segundos del 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. Código bibliográfico : 1982A y A...105..359A.
  10. ^ 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. Entonces el radio en AU es aproximadamente .
  11. ^ 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.
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