El documento resume los principales conceptos sobre el universo y la Tierra. Explica que las civilizaciones antiguas como los sumerios y griegos desarrollaron los primeros modelos del universo geocéntrico, hasta que Copérnico, Galileo y Kepler demostraron el modelo heliocéntrico. También describe la teoría del Big Bang sobre el origen del universo, y cómo se formaron las estrellas, galaxias y la Tierra a partir de una nebulosa primordial rotatoria.

1. Tema 1 LA TIERRA EN EL UNIVERSO

2. 1.1 EL UNIVERSO La civilización sumeria fue la primera hacia el 4000 a.C. en observar sistemáticamente los cielos llegando a elaborar un calendario agrícola basado en la regularidad de los movimientos celestes En la Grecia clásica surgió una teoría clásica acerca del ordenamiento y funcionamiento de los astros. Aristóteles planteó un modelo del universo basado en un sistema de 55 esferas , en cuyo centro se situaba la Tierra

3. El universo geocéntrico fue el modelo más ampliamente aceptado y sirvió para que Ptolomeo ( siglo II) realizara un modelo mecánico celeste muy coherente matemáticamente y que se mantuvo durante 14 siglos A principios del siglo XVI Nicolás Copérnico demostró que los movimientos planetarios se explican mejor atribuyendo una posición central al Sol y no a la tierra

4. Tras la invención del telescopio en 1609, Galileo construyó un pequeño telescopio y comenzó a realizar experimentos , demostrando que la Tierra gira alrededor del Sol La obra de Galileo influye en un joven científico alemán, Johannes Kepler , el cual aprovechando las observaciones de Tycho Brahe, elaboró las tres leyes sobre el movimiento planetario aun hoy vigentes

5. Isaac Newton utilizando el método iniciado por Galileo formuló las tres leyes que constituyen el fundamento de la mecánica y posteriormente dedujo la ley de la Gravitación universal En el siglo XX se enuncia la teoría del big-bang o gran explosión acerca del origen y evolución del universo Según esta teoría toda la energía del Universo se hallaba en el origen concentrada en un punto de tamaño infinitesimal que explotó alejándose en todas las direcciones ya a medida que se enfriaba , la energía fur transformándose en materia dando origen a las partículas elementales (Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día)

6. La interacción de dichas partículas produjo los primeros núcleos atómicos( 3 minutos después) y cientos de miles de años más tarde cuando la temperatura era de 3000 K , los núcleos interaccionaron con los electrones para formar átomos. Los átomos más sencillos son el hidrógeno y el helio ( más abundantes del universo)

7. Mientras la expansión proseguía su desarrollo , los átomos atraídos por la fuerza gravitatoria , fueron poco a poco concentrándose , originando nubes de materia más densa de las cuales surgirían las estrellas, las galaxias, los planetas y todos los cuerpos celestes

8. Efecto dopler El efecto Doppler es el cambio de frecuencia de las ondas, ya sean sonoras, luminosas o de cualquier otro tipo, cuando el emisor de las ondas se acerca o se aleja del observador Las ondas de luz emitidas por las galaxias presentan una desviación hacia el rojo, lo que indica que se alejan de nosotros. Las pruebas del “BIG BANG”

9. Enfriamiento del Universo En 1948, Alpert, Herman y Gamow calcularon la temperatura del universo en 3ºK En 1965 Penzias y Wilson descubrieron con una antena, la radiación cósmica de fondo, una radiación electromagnética correspondiente a un cuerpo que se encuentra , precisamente, a 3ºK Esta radiación cósmica de fondo es responsable de la mala recepción en la señal de televisión ocasionalmente.

10. La edad estimada del Universo es de 15000 millones de años.La expansión todavía continúa….. Pero … ¿Hasta cuándo? Densidad del universo mayor que la densidad crítica Durante muchos años, teoría y observación favorecieron el escenario del “Big Crunch” Se trataría de un Big Bang a la inversa Al terminar la época de expansión, el Universo volvería a contraerse y calentarse El Universo se expandirá sin límite, hasta dejar a la Vía Láctea aislada en el centro del Universo observable. Nos quedaremos solos Densidad del universo igual que la densidad crítica

11. El descubrimiento de la aceleración cósmica elimina la posibilidad del Big Crunch El Universo se expandirá sin límite, a mayor velocidad cada vez. Llegaremos al Big Rip Densidad del universo menor que la densidad crítica

12. Se ha demostrado que si sumamos toda la materia existente en el universo no podríamos explicar la teoría del big-bang. De este modo se llegó a la conclusión de que más del 90% de la materia que hay en el universo es materia oscura cuyas características aún no han sido desveladas Además el ritmo de expansión del universo no es constante por tanto debe existir una fuente de esa aceleración a la que se ha denominado energía oscura cuyo origen y naturaleza tampoco ha sido descubierta Se establece entonces que la composición del universo es: - 65% de energía oscura - 30% de materia oscura - 5 % de materia visible ( estrellas planetas…)

13. Cada cuerpo emite una radiación cuya energía depende de su temperatura , por ello los científicos se sirven de diferentes instrumentos para detectar y catalogar los cuerpos estelares: - Radioastronomía : detecta las radiaciones menos energéticas ( mayor longitud de onda). Permite la observación de radiogalaxias( galaxias activas) , púlsares ( estrellas de neutrones) y radiación cósmica de fondo debido a la energía del big-bang)

14. Astronomía infrarroja gracias a las cuales se estudian las regiones de formación de las estrellas, discos protoplanetarios y los núcleos de galaxias activas Astronomía ultravioleta. Se observan, galaxias activas, novas, supernovas y por supuesto el sol. Requiere de satélites Astronomía de rayos X y rayos gamma : son las radiaciones más energéticas y se producen como resultado de procesos muy violentos tales como la formación de agujeros negros o el choque de galaxias

15. 2.-estrellas Son masas de gases, principalmente hidrógeno y helio, que emiten luz. Se encuentran a temperaturas muy elevadas. En su interior hay reacciones nucleares Clasificación Según las dimensiones : Supergigantes, gigantes, medianas, pequeñas y estrellas enanas. Según la temperatura : (De caliente a frío) Azules, blancas, amarillas y rojas. Se nombran combinando las dos: gigantes rojas, enanas blancas, ...

16. Las estrellas nacen de las frías nubes de gas y polvo que se localiza en las galaxias. Dichas nubes están formadas mayoritariamente por hidrógeno Cuando las fuerzas de atracción gravitatoria son mayores que las fuerzas de dispersión la nube sufre un colapso gravitatorio. Desde ese momento se irá acumulando cada vez más materia en el centro de la nube hasta formar un núcleo suficientemente denso y estable como para ser denominado protoestrella . Ësta seguirá acumulando materia y se eleva la presión y la temperatura

17. Debido a la gravedad, los átomos se van acercando cada vez más en el interior de la estrella aumentando el número de choques entre ellos. Llega un momento en el que los núcleos de dos átomos de hidrógeno se unen para formar helio generando luz y calor Cuando el núcleo de la estrella consume el hidrógeno, la gravedad la comprime aumentando su temperatura y haciendo que los núcleos de helio se fusiones para dar carbono. Este proceso puede durar 10000millones de años Si la masa de la estrella es pequeña una vez que la estrella quema todo el helio , no se producirán más reacciones, entonces se enfría y palidece se convierte en una enana negra

18. Si la estrella tiene mucha masa, la inmensa fuerza de atracción gravitatoria será suficiente para que las reacciones de fusión continúen produciendo elemento cada vez más pesados. Cada vez que agota un combustible se produce una nueva contracción que eleva la temperatura lo suficiente para quemar el producto de la fusión anterior y generar otro. El hierro es el producto final ya que la fusión de éste no produce energía sino que absorbe. Como consecuencia el núcleo de la estrella se contrae bruscamente produciéndose el colapso (implosión)

19. 3.- origen del sistema solar El sistema Solar presenta una serie de características bien definidas: Todos los planetas, giran alrededor del Sol aproximadamente en el plano del ecuador solar (eclíptica), en sentido contrario a las agujas del reloj - Todos los planetas y también el Sol realizan un movimiento de rotación en el mismo sentido menos Venus y Urano Los planetas describen órbitas elípticas con poca excentricidad, casi circulares y a distancias uniformemente crecientes Los satélites se comportan de forma similar a los planetas

20. Se distinguen dos tipos de teorías que tratan de explicar el origen del sistema solar: las catastrofistas (proceso violento) y las evolutivas (proceso continuo) - Buffon en 1745 afirma que el Sistema solar era la consecuencia de un choque entre el sol y otro cuerpo parecido al Sol al que llamó cometa A finales de 1796 Laplace propuso la teoría conocida como hipótesis nebular según la cual en el origen existía una nube de gas y polvo en lenta rotación, debido a la fuerza de atracción gravitatoria fue contrayéndose a la vez que aumentaba la velocidad

21. El núcleo central se condenó en un protosol mientras que en las partes exteriores de la nube la velocidad era tan grande que provocó la expulsión de un anillo de gas que continúo girando independientemente. Al proseguir la contracción , el proceso se repitió varias veces emitiendo varios anillos de gas que con el tiempo se condensaron dando lugar a los planetas A finales del siglo XIX un análisis matemático realizado por James Maxwell demuestra que esta teoría no puede ser cierta

22. En 1905 dos científicos estadounidenses, Thomas Chrowder Chamberlin (1843-1928) y Forest Ray Moulton (1872-1952 proponen la hipótesis planetesimal según la cual el paso de una estrella cerca del Sol arrancó parte de la materia que quedo girando alrededor suyo originando con el tiempo masas sólidas (planetesimales) . Nuevamente un análisis matemático de la teoría hizo que ésta fuera rechazada Posteriormente se vuelve a la hipótesis nebular pero asumiendo que las partículas giran según órbitas elípticas con diferente velocidad ( más rápido cuanto más cerca del núcleo) , lo que originaba remolinos y contrarremolinos que sí permitían la condensación de las partículas para formar los planetas Actualmente la teoría ha sido mejorada por Hoyle con la introducción de fuerzas magnéticas y es la más aceptada hoy en día

23. En la nube de gas y polvo en rotación los materiales más densos se acumularon hacia el interior de la nube quedando los más ligeros en el exterior. Por eso los denominados planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Urano, y Neptuno ) son gaseosos y ricos en elementos ligeros mientras que los planetas interiores( Mercurio, Venus , Tierra y Marte) son sólidos Este principio también se aplica a la Tierra en formación; los elementos más pesados ( hierro y niquel ) quedan en el núcleo , en la corteza elemento más ligeros como el silicio y los más ligeros ( gaseosos) en la atmósfera

24. 5.- dinámica terrestre 1.- el interior de la tierra El planeta está estructurado en forma de capas aproximadamente concéntricas Según el criterio utilizado, las zonas de la Tierra se pueden clasificar en : 1.-UNIDADES GEOQUÍMICAS: El criterio utilizado es la composición química de los materiales que las componen En este caso la Tierra se divide en: 1.- CORTEZA : Es la capa más superficial y la menos densa, con una densidad media de 2,7 g/cm3 y una profundidad media de 30 kilómetros ( discontinuidad de Moho) . Presenta una gran variabilidad, desde 5 km bajo los océanos, a los 70 km bajo las grandes cordilleras.

25. 1.1 Corteza oceánica: 0-10 kilómetros. Es más densa y más delgada que la corteza continental, y muestra edades que, en ningún caso, superan los 180 millones de años. Se encuentra en su mayor parte bajo los océanos y manifiesta un origen volcánico 1.2 Corteza Continental: de 0-70 kilómetros. Menos densa y más gruesa que la Corteza Oceánica. Se encuentra en las tierras emergidas y plataformas continentales. Muestra edades mucho más antiguas que la Corteza Oceánica, pudiendo encontrarse rocas que se formaron hace 4000 millones de años. Muy heterogénea en su mitad inferior predominan las rocas metamórficas ( gneis y esquistos), entre ellas se sitúan grandes macizos de granito y en la zona más superficial abundan las rocas sedimentarias

26. 2.- MANTO Zona comprendida entre la discontinuidad de Moho y la de Gutenberg (2900 km) . Constituido fundamentalmente por peridotita Se puede distinguir un manto superior y un manto inferior que se diferencian en el empaquetamiento de sus minerales debido a la presión 3.- NUCLEO : (desde los 2.900 hasta los 6.370 km). La densidad es muy alta, de tal manera que su composición debe ser parecida a los sideritos (meteoritos de hierro). Está constituido en su mayor parte por una aleación de hierro y níquel. El comportamiento de las ondas S nos muestra dos partes muy diferenciadas, separadas hacia los 5.100 kilómetros: núcleo externo y núcleo interno

27. b) UNIDADES DINÁMICAS Se establecen en función de las características físicas de los materiales, como su comportamiento mecánico o su estado físico En esta división la tierra se divide en: a) Litosfera: Es la capa más externa y rígida. Incluye toda la corteza y algo del manto Su grosor varía de unos lugares a otros b) Astenosfera Es la capa plástica que alcanza hasta la discontinuidad de los 670 km . Se encuentra en estado sólido pero sometidos a fuertes corrientes de convección ( su comportamiento es de un fluido de viscosidad muy elevada) c) Mesosfera: También se encuentra sometidas a corrientes de convección, motivadas por las diferencias de temperatura y por tanto de densidad entre las zonas más profundas y las más altas

28. d) Núcleo externo: Se encuentra en estado líquido , agitado por fuertes corrientes de convección y desempeña un papel clave en la creación del campo magnético terrestre e) Núcleo interno. A medida que el núcleo libera calor a través del manto, el hierro cristaliza y se acumula en el fondo. Este hierro sólido es el que forma el núcleo interno. 5.2 teoría de la deriva continental Antecedentes Alexander von Humboltd observó la complementariedad de las costas a uno y otro lado del Atlántico y señaló la continuidad entre algunas formaciones geológicas africanas y suramericanas

29. Antonio Snider-Pellegrini defendió la existencia de un gran continente que englobaría a todos los actuales Frank Taylor expuso una teoría sobre la movilidad continental en 1910 En 1915 Alfred Wegener expone la teoría de la deriva continental b). TEORIA DE LA DERIVA CONTINENTAL Para Wegener todas las tierras emergidas habrían estado formando un gran continente que denominó Pangea

30. Los continentes actuales serían el resultado de la división del Pangea y el desplazamiento de los fragmentos que la integraban Se basa en los siguientes datos: Geográficos: los continentes encajan como las piezas de un puzzle, siendo el encaje más perfecto si se añade la plataforma continental

31. Paleontológicos: Estudiando la distribución de los fósiles, que no podían explicarse su presencia en lugares tan alejados. Animales , aislados en la actualidad por una gran distancia y que comparten un antecesor común ·geológicos: analizando la continuidad de algunas cordilleras y otras formaciones a ambos lados del Atlántico · Paleoclimáticos: existencia de depósitos glaciares en lugares muy alejados

32. Para explicar la causa de los desplazamientos sugirió dos tipos de fuerzas : La fuga polar debido a la rotación de la Tierra Frenado mareal: provocado por la atracción del Sol y la Luna Ninguno de los dos mecanismos es capaz de explicar ese movimiento c) aportaciones posteriores a Wegener 1929 Arthur Holmes indica que el manto terrestre se encuentra agitado por corrientes de convección El estudio de los océanos: Existencia de un gran relieve submarino ( dorsales oceánicas) Ausencia de sedimentos en las dorsales Edad de la corteza oceánica inferior a 185 millones de años

33. d) Hipótesis de la expansión del fondo oceánico La expansión permanente del fondo oceánico hace desplazarse y crecer a las placas situadas a ambos lados de la dorsal. Cada nueva emisión de lavas, al enfriarse, va registrando el campo magnético existente en ese momento. Ese campo magnético sufre inversiones repentinas en intervalos de tiempo variables. Así, al medir el campo magnético de las rocas a ambos lados de una dorsal se aprecia un aspecto de bandeado simétrico.

34. 5.3 .-IDEAS FUNDAMENTALES DE LA TECTONICA DE PLACAS La litosfera está dividida en un conjunto de fragmentos rígidos denominados placas litosféricas. Estas placas son de grosor y extensión variable y la mayoría contiene litosfera continental y oceánica. Existen 7 grandes placas litosféricas: Euroasiática, Africana, Indoaustraliana, Pacífica,Norteamericana, Suramericana y Antártica Los límites o bordes de placa pueden ser de tres tipos a) Dorsales o límites divergentes en los que se genera litosfera oceánica b) Zonas de subducción o límites convergentes en los que se destruye litosfera c) Fallas transformantes: desplazamiento lateral, en los que ni se crea no se destruye litosfera

35. Las placas litosféricas se desplazan sobre los materiales plásticos de la Astenosfera. Al no existir huecos el movimiento de cualquiera de ellas afecta a las demás, por ello son zonas de gran actividad geológica Los desplazamientos de las placas litosféricas son causados por la energía térmica existente en el interior terrestre ayudada por la energía potencial gravitatoria. Esta energía impulsa las corrientes de convección La litosfera oceánica se renueva continuamente, mientras que la continental tiene un carácter más permanente A lo largo de la historia de la Tierra las placas han cambiado de posición, tamaño, forma y número

36. 5.3.1- DORSALES OCEÁNICAS : bordes divergentes Son cadenas montañosas continuas que superan los 65000 Km de longitud. Con una altura de más o menos 3000 metros , en el Atlántico emerge y da lugar a la isla de Islandia La cima tiene forma de rift (por el valle del Rift, en la región de los Grandes lagos africanos) es decir, presentan una depresión en la parte central

37. Los movimientos divergentes producidos por las dorsales, implican una permanente expansión de los fondos oceánicos : La actividad volcánica que se produce en estas zonas, como consecuencia de su divergencia, determina la formación de nueva corteza oceánica y provoca el ensanchamiento de los fondos oceánicos y la separación progresiva de las placas adyacentes. Esta idea nos permite explicar: la distribución y edades de los sedimentos ; en las dorsales las rocas son actuales y su antigüedad se incrementa al distanciarnos, siendo siempre inferior a 180 m.a

38. La forma de las dorsales también se puede explicar ya que la litosfera se enfría progresivamente al alejarse de la dorsal y se hace más gruesa y densa , lo que causa su hundimiento. A esto se le denomina subsidencia térmica 4.- ZONAS DE SUBDUCCIÓN Se denomina subducción al proceso por el que la litosfera se introduce en el interior de la Tierra. Estas zonas se sitúan en los límites convergentes y son límites destructivos porque se destruye litosfera oceánica Existen tres casos de convergencia entre placas

39. 4.1 Convergencia continental – oceánica La litosfera continental es más ligera y gruesa que la oceánica. Por esta razón si convergen ; la oceánica subduce bajo la continental Entre ambas placas se forma un surco alargado y profundo que denominamos fosas oceánicas Los sedimentos que transporta la litosfera oceánica son apilados y deformados originado lo que se denomina prisma de acreción

40. El calor generado por la fricción entre las dos placas, junto con la presencia de agua en la litosfera oceánica subducida , favorecerá la fusión parcial de las rocas. El magma así originado asciende ; una parte alcanza la superficie y origina erupciones volcánicas y otra queda en el interior de la corteza donde al enfriarse contribuye al engrosamiento de la corteza Da lugar a lo que se conoce como orógenos andinos es decir cordilleras que bordean la costa como los Andes o Sierra Madre 4.2 Convergencia oceánica- oceánica Se produce entre dos placas oceánicas que debido a su diferente densidad ( mayor o menor cantidad de sedimentos) pueden subducir. La subducción se produce con un ángulo de gran inclinación; el acoplamiento es débil por lo que los sedimentos también subducen por tanto no se forman prismas de acreción

41. Da lugar a fosas muy profundas ( islas Marianas) El magmatismo asociado origina archipiélagos de islas en forma de arco ( arcos –islas) Ejemplo: Filipinas, Japón… 4.3 .- Convergencia continental-continental Cuando se encuentra dos zonas de placas continentales ( oceánica ha subducido) se habla de colisión

42. Tras la colisión se produce el cabalgamiento de un continente sobre el otro. Se produce cadenas montañosas como los Alpes o el Himalaya ( orogénesis alpina) 5.- FALLAS TRANSFORMANTES En ellas se produce un desplazamiento lateral de las placas. No se crea ni se destruye litosfera por lo que se les llama bordes pasivos o conservativos Dos tipos: a) Las que cortan transversalmente una dorsal b) Las que conectan dos límites de placas ( falla de San Andrés) No tienen vulcanismo asociado sin embargo los terremotos son frecuentes

43. 6- CAUSAS DEL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS Para explicar la causa de este proceso se han propuesto varios modelos 1.- La interpretación clásica del movimiento de las placas sostenía que se movían por los movimientos de convección de la astenosfera ( en forma de celdillas) Las placas se deslizarían sobre ellas como si fuera una cinta transportadora 2.- Arrastre de las placas,. La corteza oceánica recién formada presenta una temperatura elevada y por tanto de una densidad menor. Al alejarse se va enfriando y aumentando de densidad hasta llegar a un límite ( densidad mayor que en la astenosfera)en que se produce su hundimiento

44. 3.- Empuje de placas: La gravedad y el empuje de la nueva corteza que se va formando originan el desplazamiento de éstas