Referencia R pida al Curso El Ser Humano y Su Medio Ambiente

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Referencia Rápida al Curso El Ser Humano y Su
Medio Ambiente

• Susana M. Rivera Colón
• El Ser Humano y Su Medio Ambiente
• Escuela de Artes Plásticas

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Introducción

• El presente módulo ofrece una referencia rápida a
  algunos de los conceptos fundamentales para el
  entendimiento de los componentes, fenómenos y
  procesos que conforman nuestro entorno medio
  ambiental. Siguiendo la estructura del curso de
  El Ser Humano y Su Medio Ambiente, los mismos
  serán presentados según su pertinencia a las
  unidades temáticas del curso.
• Por razón de espacio, este módulo trabajará
  específicamente con las primeras dos unidades del
  curso
• Unidad I Génesis Introducción a las teorías
  de los orígenes del Universo y la vida en la
  Tierra
• Unidad II Tierra, Aire, Agua y Fuego
  Principios de las Ciencias Terrestres.
• Las definiciones y conceptos a tratar en la
  primera unidad proveerán un marco de referencia
  para temas relacionados a los orígenes del
  universo y cosmología en general. Entre estos
  figuran principios básicos de la física
  relativista y el mundo subatómico.
• El recorrido conceptual referente a la Unidad II
  del curso presentará algunos de los fundamentos
  más básicos de las ciencias atmosféricas y
  terrestres, incluyendo, entre estos últimos
  oceanografía.

Índice
3
Índice

• Introducción
• Objetivos
• Pre Prueba
• Sobre la Luz
• Sobre el Mundo Subatómico
• Sobre el Sol
• Sobre la Tierra
• Sobre la Luna
• Sobre el Sistema Solar
• Sobre las Estrellas

• Sobre la Vía Láctea
• Sobre el Destino del Universo
• La Tabla Periódica
• La Atmósfera
• El patrón global de vientos
• El Océano
• Actividades
• Post Prueba
• Referencias
• Enlaces

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Objetivos

• Definir los conceptos básicos como base para el
  entendimiento de las teorías, modelos, procesos y
  fenómenos naturales presentados en el curso a
  través de sus primeras dos unidades.
• Identificar una referencia rápida a temas y
  conceptos específicos que se deseen repasar.
• Utilizar enlaces a documentos electrónicos como
  opción para un estudio más detallado de los
  conceptos presentados.
• Analizar los conceptos presentados y su
  pertinencia a nuestra experiencia y cotidianidad.
  
• Interpretar en forma abstracta los conceptos
  presentados.

Índice
5
Pre Prueba

• Cierto o Falso
• La naturaleza física de la luz es descrita,
  únicamente, como constituida por partículas
  masivas llamadas fotones.
• Representando parte del espectro
  electromagnético, las ondas de radio pueden
  llegar a medir tanto como 1 km de longitud.
• La cualidad de una partícula, como la del
  neutrino, de no interaccionar con la materia,
  quiere decir que puede traspasar ésta con
  relativa facilidad.
• Según la masa total de nuestro Sol, se espera que
  dentro de algunos cuantos billones de años, este
  sobrelleve un colapso catastrófico en forma de
  explosión de supernova.
• La Tierra permanece siempre a la misma distancia
  del Sol según orbita en torno a éste a través del
  año.

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Pre Prueba

• Cierto o Falso
• Nuestro Sistema Solar se ubica dentro del área
  central de la Vía Láctea.
• Según los modelos de la estructura interna de
  nuestro Planeta, el mayor porcentaje de su
  volumen / masa está constituido por su manto.
• La formación de las montanas de los Himalayas es
  consecuencia de la convergencia de dos masas
  continentales, la placa de la India con la placa
  de Asia en un proceso de colisión tectónica.
• El fenómeno del viento pudiera describirse
  simplificadamente como masas de aire que se
  mueven de áreas de alta presión hacia áreas de
  baja presión.
• Aún a 4,000 metros de profundidad en el océano,
  en total oscuridad, a temperaturas cercanas a las
  de congelamiento, con poco oxígeno disuelto y a
  presiones equivalentes a cientos de veces la de
  nuestra atmósfera, es posible encontrar formas de
  vida.

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7
Sobre la Luz

• Luz - Fenómeno electromagnético que presenta una
  naturaleza dual, mostrando características tanto
  de ondas (electromagnéticas) y como de
  partículas. Esta ultimas se denominan fotones,
  carecen de masa y se mueven a la velocidad de la
  luz.
• Velocidad de la luz - Velocidad a la que se
  propagan las ondas electromagnéticas o fotones en
  el vacío. Su valor es de aproximadamente 186,291
  millas/sg o casi 3 millones m/sg. Esta velocidad
  representa una constante universal (en el vació)
  y un limite físico para toda la materia en el
  Universo. Ninguna otra partícula o cuerpo en el
  Universo, a excepción de la luz misma, puede
  moverse a esta o mayor velocidad.
• 1 año luz - Distancia que recorre un fotón en un
  año moviéndose a la velocidad de la luz en el
  vacío. Se calcula multiplicando los segundos de
  un año por la velocidad de la luz. Su valor es de
  aproximadamente 5.88 trillones de millas. Esta
  distancia, avanzando a 55 millas/hr, tomaría 12
  millones de años en poderse atravesar.

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8
Sobre la Luz

• El espectro electromagnético representa la suma
  de todas las frecuencias de energía y longitudes
  de ondas que componen la luz.
• Efecto Doppler - Se refiere a la compresión o
  dilación de las ondas (de luz o sonido) emitidas
  por un objeto cuando éste se acerca o aleja,
  respectivamente, de un observador. En el caso de
  la luz, cuando el objeto se aleja del observador,
  el mismo presenta un desfase de su espectro hacia
  el color rojo o hacia longitudes de ondas más
  largas dentro del espectro, denominándosele red
  shift.
• Este tipo de fenómeno, observado en la luz de las
  galaxias más lejanas, permitió a los científicos
  concluir que las mismas se alejan de nosotros y
  que el espacio, por tanto, se encuentra en un
  proceso de expansión.

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Sobre el Mundo Subatómico

• Un átomo está constituido por un núcleo de
  protones / neutrones y una nube de electrones. Su
  tamaño es de aproximadamente unas diez
  billonésimas de un metro, o 10(-9)m, unidad que
  equivale a 1 angstrom. Un angstrom puede ser
  visualizado como el cambio en el nivel del agua
  de una piscina de 66 x 164 pies al aterrizar una
  mosca en su superficie.
• Todo en el Universo se compone de átomos. La
  mayor parte de estos, sin embargo, consiste de
  espacio vacío, concentrándose 99.9 de su masa en
  el núcleo. De hecho, si el núcleo del átomo fuera
  del tamaño de una pelota de béisbol, sus
  electrones se encontrarían a ½ milla de
  distancia.
• Tiempo de Planck 10(-47) segundos. La fracción
  de tiempo más pequeña dentro de la cual las leyes
  de la física pueden operar. Se define como el
  tiempo que le tomaría a un fotón recorrer un
  diámetro 10(-20) veces más pequeño que el de un
  protón.

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Sobre el Mundo Subatómico

• Quarks Partículas fundamentales que constituyen,
  a su vez, a los protones y neutrones,
  consistiendo estos últimos de combinaciones de
  tres quarks.
• Los quarks presentan cualidades tan excéntricas
  que las mismas, por no hallarse comparables, se
  denominan como extrañeza, encanto, belleza,
  color y sabor.
• Neutrino Partícula, presumiblemente sin masa,
  que se genera en el núcleo de las estrellas como
  producto de las reacciones termonucleares. Esta
  partícula raramente interacciona con la materia,
  es decir que a su encuentro, sencillamente la
  traspasa. Se calcula que más de 50 billones de
  ellos nos atraviesan cada segundo y son
  provenientes del Sol. Se necesitaría un lingote
  de plomo de 5.88 trillones de millas de largo (1
  año de luz) para detener a uno.

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11
Sobre el Sol

• El Sol se encuentra a 93 millones de millas de la
  Tierra. Tomarían 175 años, avanzando a 60
  millas/hr, cubrir esa distancia.
• La luz proveniente del Sol cubre esa misma
  distancia en 8 minutos.
• Su diámetro es de 864,000 millas (109 veces el
  diámetro de la Tierra).
• Su temperatura es de 9,932 F en la superficie y
  27 millones F en el núcleo.
• Cada segundo el Sol, a través de reacciones
  termonucleares, fusiona 600 millones de toneladas
  de hidrógeno en helio, liberando más energía de
  la que ha consumido la humanidad en toda su
  historia.
• Esta producción de energía equivaldría a 400
  trillones de trillones (1 20 ceros) de
  watts/seg.

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Sobre la Tierra

• La Tierra tiene un diámetro de 7,918 millas.
• Su temperatura promedio en la superficie de 59F.
• Su velocidad orbital en torno al Sol es de 67,000
  millas/hr (1,000 veces más rápido que un carro) y
  su velocidad rotacional es de 1,000 millas/hr en
  el ecuador.
• A través de su orbita, su distancia al Sol cambia
  de un máximo de 94.5 millones millas durante su
  afelio (en el mes de julio) a un mínimo de 91.4
  en su perihelio (en el mes de enero).

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Sobre la Tierra
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• Otros movimientos de la Tierra en el espacio
• Presesión - Su eje bambolea como un trompo
  completando un circulo cada 25,800 años.
• Inclinación - Su ángulo de inclinación cambia de
  21.1 a 24.5 en ciclos de 42,000 años.
• Excentricidad de la órbita - La forma elíptica de
  la órbita de la Tierra en torno al Sol se hace
  más o menos pronunciada en ciclos de 100,000
  años.

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14
Sobre la Tierra

• El eje rotacional de la Tierra está inclinado por
  23.5 en relación a su plano orbital. Esto
  provoca que, a través de su orbita, el ángulo al
  que incide la radiación solar sobre su superficie
  cambie constantemente, originando de esta manera
  las estaciones.
• El Hemisferio Norte se inclina directamente hacia
  el Sol en el punto orbital que corresponde al mes
  de junio, alcanzando su máxima inclinación el día
  21. Este evento es conocido como el Solsticio de
  Verano y corresponde con la época en la que mayor
  radiación recibe este hemisferio. Este último se
  inclinará en dirección contraria al Sol durante
  el invierno, alcanzando su máximo el día del
  Solsticio de Invierno en diciembre 21, época en
  la que recibe su mínimo de radiación solar.
• Dos veces al año, durante los Equinoccios de
  Primavera y Otoño ( marzo 21 / septiembre 22) la
  Tierra se posiciona de manera tal en su órbita
  que ningún hemisferio se inclina a favor o en
  contra del Sol.
• La trayectoria que describe el Sol en el
  firmamento a través del año, como consecuencia de
  la inclinación del eje de la Tierra, determina la
  extensión de los trópicos hasta las latitudes
  30, al norte y sur del ecuador.

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Sobre la Tierra

• Núcleo Externo - Constituido por hierro y nickel
  en estado liquido. Su movimiento rotacional se
  cree origina el campo magnético de la Tierra.
• Manto - Representa el 84 del volumen de la
  Tierra y 67 de su masa. Consiste mayormente de
  sílica, y otros minerales ricos en metales. Se
  encuentra en estado plástico o semi - sólido. Su
  capa superior es la astenosfera.
• Astenosfera - Según la Teoría de Placas
  Tectónicas, sobre esta capa plástica y maleable
  se desplazan las placas continentales y oceánicas
  a través de poderosas corrientes de convección
  provocadas por el calor mismo de la Tierra.
• Litosfera - Capa externa de la Tierra, incluye
  las cortezas oceánicas y continentales. Su estado
  es sólido. Representa .6 del volumen de la
  Tierra y .4 de su masa. En términos de su
  composición dominan minerales livianos y de baja
  densidad ricos en Si, Ox, Mg, Al, otros.
• Corteza - Capa más superficial. Su espesor varía.
  Bajo los océanos puede llegar entre 3 - 6.8
  millas de profundidad. Bajo los continentes entre
  12 y 40 millas hacia el centro de la Tierra.

Estructura Interna
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• Núcleo Interno - Constituido casi en su totalidad
  por hierro y en menor cantidad de nickel en
  estado sólido. Su temperatura es de
  aproximadamente 9,000F (casi como la superficie
  del Sol). Representa, junto al núcleo externo, el
  15 del volumen de la Tierra y 32 de su masa.
  Las presiones en el núcleo exceden los 3
  millones de atmósferas.

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Sobre la Tierra
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• La interacción entre las placas tectónicas se
  describe principalmente en tres tipos de
  movimientos placas divergentes, placas
  convergentes y placas de transformación.
• Las placas divergentes son aquellas que se
  separan una de la otra. Este movimiento crea y
  ensancha océanos (ej. Océano Atlántico) dando
  origen a las dorsales oceánicas o cadenas
  montañosas submarinas. En tierra, se abren
  fisuras que se transforman en valles profundos
  (ej. Great Rift Valley, en África).
• Las placas convergentes levantan cadenas
  montañosas en un lento proceso de colisión que
  puede extenderse por millones de años (ej.
  Himalayas). Otra posible dinámica envuelve la
  creación de zonas de subducción, áreas en las que
  una placa se hunde bajo la otra, formando fosas o
  trincheras oceánicas (ej. Trinchera de Puerto
  Rico).
• Las placas de transformación friccionan sus
  bordes al moverse en direcciones contrarias (ej.
  Falla de San Andrés, en California), provocando
  con frecuencia poderosos movimientos sísmicos o
  terremotos.

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17
Sobre la Tierra
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• La litosfera de la Tierra se encuentra dividida
  en gigantescas placas que encajan unas con otras
  como si fueran piezas de un gran rompecabezas.
  Estas piezas se conocen como placas tectónicas.
• Las mismas se mueven lentamente (1 plgda/año) e
  interaccionan entre sí llevando consigo océanos y
  continentes.
• A través de los billones de años de existencia de
  la Tierra, el movimiento de las placas ha
  construido, destruido y desplazado continentes y
  océanos a través del globo, ha levantado cadenas
  de montañas y cavado profundas fisuras en tierra
  y océanos.

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18
Sobre la Luna

• Se cree que la Luna se formó hace más de 2
  billones de años como consecuencia de la colisión
  entre la Tierra y un planetesimal. El material
  que a raíz de este evento salió expelido al
  espacio, permaneció en su mayoría orbitando la
  Tierra como un anillo. Eventualmente el mismo,
  por un proceso de acresión, terminó por
  consolidarse como nuestro satélite.
• Esta teoría encuentra apoyo teórico mediante las
  siguiente observaciones
• la colisión explicaría la razón del ángulo de
  inclinación del eje de la Tierra y su gran
  rapidez de rotación,
• la composición de la Luna es virtualmente
  idéntica a la de la Tierra, sino que dominan los
  compuestos más refractarios (los que no se
  hubieran evaporizado al calor de la colisión),
• la Luna se aleja 1 1/2 pulgada cada año de la
  Tierra debido, al parecer, a la permanencia del
  movimiento centrífugo del material que la formó.

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19
Sobre la Luna

• La Luna siempre muestra la misma cara hacia la
  Tierra debido a su rotación síncrona con la
  misma. Es decir, el tiempo que le toma completar
  una rotación sobre su eje, coincide con el tiempo
  que le toma completar una revolución en torno a
  la Tierra.
• La Luna demora 27.32 días terrestres en rotar en
  sí misma, pero 29.53 días en completar un día
  lunar (es decir entre una salida del Sol y la
  otra, vistas desde su superficie). Este mismo
  período le toma completar su ciclo de fases.
• Durante su perigeo, el punto orbital más cercano
  a la Tierra, se encuentra un 10 más cercana a
  nosotros (a 225,744 millas de distancia). Durante
  su apogeo, su punto más alejado, a 251,966 millas.

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20
Sobre el Sistema Solar

• Según la Teoría de los Protoplanetas, el Sol y
  los planetas se formaron a partir del material de
  una nébula en nuestra vecindad espacial.
• El límite externo de nuestro Sistema Solar lo
  demarcan, más allá de la órbita de Plutón, un
  cinturón de escombros rocosos residuales de su
  formación. Se le conoce a éste como el Cinturón
  de Kuiper.
• Rodeando como una gigantesca esfera al Sistema
  Solar y conteniendo el Cinturón de Kuiper, se
  encuentra la Nube de Oort. Ésta, de origen
  similar al Kuiper, también se constituye por
  billones de pequeños pedazos rocosos.
• Si el Sol estuviera a 700 pies de distancia de la
  Tierra, el Cinturón de Kuiper estaría a 70 millas
  de distancia. Si la Tierra fuera del tamaño de un
  chavito prieto, la Nube de Oort sería del
  tamaño esférico de la Tierra misma.

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21
Sobre las Estrellas

• Nébulas - Se constituyen de materia en forma de
  partículas de polvo o nubes de gases producto de
  los procesos estelares. Mediante la acción de la
  fuerza de gravedad dentro de ellas, nacen las
  estrellas.
• Como gigantescas nubes de polvo, se extienden por
  vastas áreas del espacio en el plano galáctico.
  Sus tamaños se miden en cientos de años luz.
• Sus densidades son tan ralas que equivaldrían a
  un vacío creado en un laboratorio en la Tierra,
  pero todavía 1,000 veces más substanciosas que el
  medio interestelar.
• Aun así, al ser tan vastas, contienen suficiente
  materia para la formación de millones de masas
  solares y miles de millones de masas como la
  Tierra.

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22
Sobre las Estrellas

• Focos de materia dentro de las nébulas comienzan
  a acrecentarse debido a la acción de la fuerza de
  gravedad conformando cuerpos proto-estelares.
  Estos, conforme continúan atrayendo materia,
  aumentan la presión y temperatura de su interior
  hasta volverlas lo suficientemente altas como
  para iniciar y sostener reacciones
  termonucleares.
• Estas reacciones conllevan la fusión de átomos de
  materia entre sí para formar elementos más
  pesados, liberando en el proceso enormes
  cantidades de radiación y energía. Esta energía
  sostiene y hace brillar una estrella.
• Durante su vida estelar una estrella pasa por
  diferentes ciclos de reacciones termonucleares,
  fusionando elementos en determinadas secuencias
  hasta llegar a la síntesis nuclear de Fe. Pasada
  esta etapa la estrella carece de los mecanismos
  para fusionar el Fe en átomos más pesados, por lo
  que iniciara su fase final de vida.

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23
Sobre las Estrellas

• Gigantes Rojas - Última fase en la evolución de
  una estrella sostenida por la síntesis de Fe.
  Posteriormente, dependiendo de su masa, la
  estrella se apagará como una enana blanca o
  explotará como una supernova. Nuestro Sol se
  piensa que se convertirá en una de estas
  estrellas, expandiendo su esfera hasta llegar más
  allá de la órbita de la Tierra.
• Enana Blanca - Estrella apagada. Una vez la
  estrella agota su combustible, expele sus capas
  externas como una nébula planetaria y contrae su
  núcleo. Se compacta tanto que solo la fuerza
  repulsiva de los electrones de su propia materia,
  apiñados unos con otros, evitan su colapso. Su
  fuerza de gravedad se vuelve tan poderosa que una
  masa de 130 lb en la Tierra, alcanzaría un peso
  de más de 1 millón lb en la superficie de una de
  una enana blanca.
• Supernovas - Estrellas con masas 8 veces mayores
  que las del Sol están destinadas a desaparecer en
  un último despliegue de gloria cósmica. En un
  segundo la estrella sobrelleva un colapso
  catastrófico compactando su esfera por un factor
  de un millón. En el proceso, desde el interior de
  la estrella, se producirá una onda de choque,
  moviéndose a 45 millones de mph hacia el
  exterior, que desgarrará violentamente las capas
  estelares. Durante el evento, la luminosidad de
  la estrella aumentara por un factor de 100
  millones. El material expelido, equivalente al de
  10 masas solares formará una nébula planetaria en
  torno a la estrella colapsada. Estadísticamente,
  de 1-4 explosiones de supernova ocurren en una
  galaxia cada siglo.

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Pasada su fase de gigante roja, una estrella como
nuestro Sol se desprenderá pacíficamente de sus
capas exteriores antes de establecerse como una
enana blanca. En este proceso la estrella forma
en torno a sí una gigantesca burbuja de gases
conocida como nébula planetaria. Ésta continuará
expandiéndose hasta disiparse eventualmente en el
espacio interestelar. Mostramos aquí la Nébula
Hormiga, que se extiende 1.5 años luz a través
del espacio. Su material se expande a 2.25
millones de mph.
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24
Sobre las Estrellas

• El núcleo de una estrella que sobrelleve una
  explosión de supernova quedará convertido en uno
  de los siguientes objetos estelares
• Estrella de Neutrones - Su materia consiste
  predominantemente de neutrones. El total de su
  masa es equivalente a la del Sol, pero su radio
  no es mayor de 10 millas de diámetro. La materia,
  en estas condiciones, está tan extremadamente
  comprimida que su densidad equivaldría a la
  densidad misma del núcleo de un átomo. Para que
  la Tierra alcanzara ese mismo nivel de densidad,
  habría que comprimirla de manera que se acomodara
  en un estadio de football. Esta densidad es
  también comparable a la de 6 billones de personas
  (la población de la Tierra) comprimidas dentro de
  una latita de sardinas.
• Agujero Negro - Si el remanente de una explosión
  de supernova es equivalente al de tres masas
  solares, no existirá mecanismo que le detenga de
  continuar su colapso hasta un punto de
  singularidad. El espacio a su alrededor quedará
  severamente distorsionado, cerrándose en sí mismo
  del Universo exterior. La fuerza de gravedad que
  genera es tan monstruosa que ni siquiera la luz
  puede escapar de la misma. De ahí, que estos
  cuerpos no irradien luz y se les llame negros.
  Su densidad sería comparable a la de comprimir la
  masa de la Tierra en una esfera de 2 cms de
  diámetro..

Imagen Cogitabundus
La llamada Nébula de Ojo de Gato mostrada aquí,
en una fotografía compuesta que destaca su
compleja estructura y composición de gases, se
encuentra aproximadamente a 3,000 años luz de
distancia. Su ojo central se estima que tiene
½ año luz de diámetro.
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25
Sobre la Vía Láctea
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• Vía Láctea
• Nombre de nuestra propia galaxia. Se calcula que
  tiene un diámetro de 100,000 años luz y más de
  200 billones de estrellas. Tarda 250 millones de
  años en completar una rotación en torno a su
  núcleo central.
• Nuestro Sistema Solar se encuentra en las
  afueras de la galaxia, en el Brazo de Orión,
  lejos de la densamente poblada región central.
  

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26
Sobre el Destino del Universo

• Propuestas teóricas sobre los posibles destinos
  del Universo
• Big Rip- La influencia de la energía oscura
  continuará aumentando y antagonizando la fuerza
  de gravedad hasta que termine dominando sobre la
  misma. No capaces de sostenerse entonces por más
  tiempo, las estrellas se desharán explosivamente.
  Las estructuras galácticas se desbaratarán y se
  desbandarán sus conjuntos y conglomerados.
• Big Chill- La expansión del Universo se
  extenderá indefinidamente a través del tiempo.
  Eventualmente toda la materia - energía alcanzará
  su equilibrio térmico, más allá del cual no será
  posible extraer ningún tipo de energía o detonar
  procesos que generen la misma.
• Big Crunch- La fuerza de gravedad de toda la
  materia contenida en el Universo será suficiente
  para detener la expansión del espacio y revertir
  la misma. El Universo eventualmente colapsara en
  sí mismo, aniquilando el espacio/tiempo en un
  punto de singularidad.

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27
La tabla Periódica

• El evento de la creación del Universo fraguó
  prácticamente todos los átomos de Hidrógeno y
  Helio que existen en el mismo junto a cantidades
  menores de Litio, Berilio y Boro. Estos
  constituyeron la base de materia para la síntesis
  de otros elementos mediante los procesos
  estelares.
• Las reacciones termonucleares, en el núcleo de
  las estrellas, forjaron los elementos que le
  siguen a estos primeros hasta el hierro (Fe).
  Durante su vida estelar una estrella pasa por
  diferentes ciclos de reacciones termonucleares,
  fusionando elementos en las siguientes secuencia
  
• H H gt He, He He gt C, He C gtO Ne Mg,
  C O gt Si Ni Fe.
• Las supernovas, a través de las condiciones
  extremas de temperatura y presión que generan
  durante sus explosiones, son las responsables de
  la síntesis de todo el resto de los elementos de
  la tabla periódica más pesados que el Fe.

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28
La Atmósfera
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• Origen - La envoltura gaseosa de nuestro planeta
  se constituyo originalmente de los gases que
  emanaron desde el interior de la Tierra durante
  su etapa de enfriamiento, luego de su formación.
  Posteriormente la acción biológica de algas
  fotosintéticas transformaron esta atmósfera
  primitiva sumándole cantidades significativas de
  oxígeno molecular. Esta circunstancia permitió la
  emergencia de organismos capaces de utilizar ese
  recurso para el proceso de respiración.
• Composición del aire - 78 Nitrógeno, 21
  Oxígeno, 0.9 Argon, 0.1 (bióxido de carbono,
  Hidrogeno, Helio, Kryton, vapor de agua, metano,
  otros)
• Presión de la Atmósfera - La capa de aire sobre
  la superficie de la Tierra se extiende
  verticalmente hasta unos 1,500 millas de altura.
  Debido a la fuerza de gravedad, sin embargo, el
  75 de su materia gaseosa se concentra en las
  primeras 10 millas. A nivel del mar, esta columna
  gaseosa ejerce una fuerza de 14 ¾ lb / plg2 sobre
  todo objeto, estructura u organismo.
• Función - La atmósfera nos provee la mezcla de
  gases que utilizamos para respirar y regula la
  temperatura de nuestro Planeta. Sus capas
  superiores protegen la superficie de la
  incidencia de radiación de alta energía y del
  impacto de meteoros o chatarra espacial. Los
  meteoritos se incineran por la fricción con las
  moléculas de aire y terminan la mayoría por
  desintegrarse antes de llegar a tierra.

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29
La Atmósfera

• La atmósfera muestra una estructura formada por
  capas que se establecen en función de cambios en
  temperatura a diferentes niveles
• En la capa mas cercana a la superficie, la
  Troposfera, la temperatura (T) disminuye con la
  altura hasta un mínimo de -70 F. La nubes y
  todo fenómeno meteorológico se encuentran en este
  nivel.
• La T en la Estratosfera aumenta con la altura
  hasta llegar a unos 40 F. Esta capa media la
  formación del ozono a través de la absorción de
  rayos UV por las moléculas de oxigeno.
• La Mesosfera presenta una disminución de su T
  con la altura, hasta llegar a unos -130 F.
  Nubes noctilucentes, constituidas por polvo
  meteorítico, se forman en este nivel.
• Caracterizada por la presencia de la ionosfera y
  el fenómeno de la Aura Boreal, la Termosfera
  alcanza Ts de 2,700 F. La ionosfera es
  esencial para las comunicaciones con señales de
  radio a través del Planeta.

• La Exosfera presenta Ts de mas de 3,000 F y
  representa la transición de la atmósfera hacia el
  espacio interplanetario.

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30
La Atmósfera

• Las nubes se forman como resultado de la
  condensación del vapor de agua conforme este va
  ascendiendo por la atmósfera. A una altura
  aproximada de 2,000 m sobre la superficie, la
  temperatura ha disminuido lo suficiente (61 F)
  como para que el agua experimente un cambio de
  fase hacia el estado líquido. Este nivel es
  observado como la base plana de las nubes.
• Cada gota de agua que conforma una nube es
  extremadamente diminuta (20 micrones o .02 mm).
  Las mismas se condensan en torno a partículas
  atmosféricas y permanecen en suspensión por ser
  lo suficientemente livianas.
• Cuando las gotas, según coalescen unas con otras,
  crecen 100 veces su tamaño, es decir a 2,000
  micrones o 2mm de diámetro, entonces se
  precipitan como lluvia. Esto ocurre como
  consecuencia de turbulencias dentro de la nube
  que hacen colisionar a las gotas entre si.
• Las nubes del tipo cumulus nimbus incus, típicas
  de las áreas tropicales y subtropicales, pueden
  crecer verticalmente hasta alturas de 12 millas,
  cubriendo un área de 6 millas cuadradas. Una nube
  de estas puede sostener sobre 275,000 galones de
  agua.

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31
El patrón Global de Vientos

• El Sol calienta la superficie de la Tierra
  desigualmente debido a la curvatura del planeta,
  la cobertura de nubes, su topografía y
  extensiones oceánicas. La atmósfera se calienta,
  consecuentemente, de manera desigual.
• Las masas de aire que se calientan cerca de la
  superficie se vuelven más livianas y ascienden
  verticalmente hacia niveles superiores en la
  atmósfera. Al llegar a lo alto se enfrían, se
  vuelven más densas y comienzan a descender
  nuevamente. Este movimiento crea un circuito que
  se conoce como celda de convección.
• Las áreas en las que las masas de aire suben
  conforman zonas de baja presión. Las áreas en las
  que descienden las columnas de aire conforman
  zonas de alta presión.
• La atmósfera busca equilibrar las diferencias en
  temperatura y presión llevando masas de aire de
  áreas de alta presión a áreas de baja presión.
  Este movimiento es el que percibimos como el
  viento. Esta dinámica es la base de todos los
  fenómenos meteorológicos.

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El proceso de convección descrito se refleja a
gran escala en el modelo del patrón de vientos
global. El movimiento de rotación de la tierra,
por el Efecto Coriolis, desvía los vientos hacia
la derecha de su dirección en el hemisferio norte.
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32
El Océano
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• Origen - Seguramente, parte del material nebular
  que amasó nuestro planeta durante su proceso de
  formación contenía cantidades significativas de
  moléculas de agua. Conforme la Tierra se fue
  enfriando el agua, expelida por acción volcánica
  desde su interior en forma de vapor, comenzó a
  condensarse y precipitarse como lluvia,
  provocando los aguaceros ancestrales que llenaron
  los océanos. Otra teoría propone que impactos de
  cometas, constituidos mayormente por agua,
  representaron un factor más influyente en
  explicar la presencia de este líquido en el
  Planeta.
• Importancia - Según algunas de las teorías más
  aceptadas, la vida se originó en los océanos y ha
  sido fundamental para asegurar la permanencia de
  la misma. El océano funge como un repositorio de
  bióxido de carbono, conteniendo 45 veces más de
  este gas que la misma atmósfera. Es decir, que si
  todo este gas se fuera a liberar al aire, todo
  organismo que necesite de oxígeno para respirar,
  moriría asfixiado. Los océanos cumplen también
  una importante función en la regulación del clima
  global y proveen cerca del 90 del agua que forma
  las nubes.

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33
El Océano

• El agua contenida en los océanos representa cerca
  de un 97 del total de este liquido en el
  Planeta. Su volumen es de 350 millones de millas
  cúbicas.
• Su salinidad varía localmente, pero promedia unos
  35 gramos de sal por litro de agua. Se reconocen
  cerca de 70 elementos químicos disueltos en el
  agua del océano, de entre los cuales el Cloro y
  el Sodio (NaCl) o sal, representan el 86.11
• Bajo su superficie, la presión aumenta
  aproximadamente al equivalente de una atmósfera
  por cada 10 metros de profundidad. A 2 ½ millas
  bajo la superficie, la presión sería igual a la
  de 400 atmósferas.
• La luz se filtra a través de la columna de agua
  conforme la va atravesando, siendo sus longitudes
  de onda más largas las primeras en desaparecer o
  ser absorbidas. Esto significa que los colores
  rojos / anaranjados del espectro desaparecen en
  los primeros 15 metros de profundidad. La mayoría
  de los otros colores resultan absorbidos a los 30
  metros. El color azul, de corta longitud,
  permanece hasta los 45 metros. Un buzo a esta
  profundidad observará un paisaje marino de tonos
  azules apagados. Más allá de esta profundidad, a
  unos 200 m, incluso esta luz ha sido absorbida y
  el océano luce en total y absoluta oscuridad.

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34
El Océano

• La profundidad promedio de los océanos es de 2.5
  millas.
• El segundo punto más profundo en el mundo se
  encuentra en la llamada Fosa de Puerto Rico al
  norte de la Isla con una profundidad de 8,648
  metros (cerca de 5 millas).
• En función de la profundidad y la penetración de
  la luz, podemos distinguir diferentes zonas en el
  océano. Aproximadamente, desde la superficie
  hasta los primeros 200 metros, se encuentra la
  zona epipelágica o eufótica, en la que es
  significativa la cantidad de luz que penetra y
  por tanto la actividad fotosintética. Este factor
  determina que sea esta zona la más densamente
  poblada por organismos marinos.
• Bajo los 200 metros se denomina la zona
  mesopelágica o disfótica, en la que la cantidad
  de luz es muy tenue para estimular la
  fotosíntesis, razón por la cual no se encuentran
  plantas, aunque sí diversos organismos. Bajo los
  1,000 metros ya se denomina la zona batipelágica
  o afótica, en la que no penetra absolutamente
  nada de luz y es habitada por muy pocos
  organismos.
• Bajo los 4,000 metros se encuentran las
  profundidades abismales de los océanos, habitadas
  mayormente por bacterias barofílicas y algunos
  organismos excéntricos asociados a fumarolas
  submarinas. Las zonas hadopelágicas se encuentran
  en las profundidades de las trincheras oceánicas.

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35
El Océano

• Las olas del mar son causadas por la acción del
  viento al empujar el agua a través de su
  superficie. Su tamaño dependerá de la velocidad y
  duración del viento y la extensión del área a
  través de la cual esté soplando.
• El viento transfiere su energía de movimiento al
  mar levantando una onda, la ola. Ésta utilizará
  el medio líquido del océano para propagar su
  movimiento.
• Las olas no mueven agua, sino energía a través de
  la superficie del océano. El agua es solo el
  medio de dispersión de la onda, y permanecerá en
  su sitio una vez pasada la ola.
• La energía de la ola se libera al romperse en la
  costa, transfiriendo la misma al suelo y al aire.
  Parte de su energía se disipa en forma de la
  fuerza mecánica que empuja y arrastra la arena o
  sedimentos, o que erosiona las rocas de los
  acantilados. Otra parte de su energía se
  transforma en sonido.

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36
Actividades

• Investiga de qué manera los cambios cíclicos en
  los movimientos de la Tierra, tanto a través de
  su órbita como en su propio eje, han podido
  influir en los cambios climáticos a través de su
  historia geológica.
• Busca información adicional sobre la Teoría de la
  Colisión acerca de la formación de la Luna y
  representa la misma en una serie de
  ilustraciones.
• Según los procesos de evolución estelar y su
  relación a la síntesis de los elementos que
  constituyen la materia, contesta y argumenta
  Por qué podríamos llamarnos hijos de las
  estrellas?
• Selecciona uno o varios de los términos que se te
  presentarán a continuación y elabora una
  representación (dibujo, pintura, escultura, etc.)
  abstracta acerca del mismo. Explica luego tu obra
  y cómo la misma define para ti el concepto
  representado. ( efecto coriolis, efecto doppler,
  quark, supernova, placa tectónica, nébula,
  presesión, termonuclear, equinoccio )
• Ilustra el proceso de nacimiento, evolución y
  muerte de una estrella con masa equivalente a la
  de nuestro Sol.

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37
Post Prueba

• Cierto o Falso
• La naturaleza física de la luz es descrita,
  únicamente, como constituida por partículas
  masivas llamadas fotones.
• Representando parte del espectro
  electromagnético, las ondas de radio pueden
  llegar a medir tanto como 1 km de longitud.
• La cualidad de una partícula, como la del
  neutrino, de no interaccionar con la materia,
  quiere decir que puede traspasar ésta con
  relativa facilidad.
• Según la masa total de nuestro Sol, se espera que
  dentro de algunos cuantos billones de años, este
  sobrelleve un colapso catastrófico en forma de
  explosión de supernova.
• La Tierra permanece siempre a la misma distancia
  del Sol según orbita en torno a éste a través del
  año.

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38
Post Prueba

• Cierto o Falso
• Nuestro Sistema Solar se ubica dentro del área
  central de la Vía Láctea.
• Según los modelos de la estructura interna de
  nuestro Planeta, el mayor porcentaje de su
  volumen / masa está constituido por su manto.
• La formación de las montanas de los Himalayas es
  consecuencia de la convergencia de dos masas
  continentales, la placa de la India con la placa
  de Asia en un proceso de colisión tectónica.
• El fenómeno del viento pudiera describirse
  simplificadamente como masas de aire que se
  mueven de áreas de alta presión hacia áreas de
  baja presión.
• Aún a 4,000 metros de profundidad en el océano,
  en total oscuridad, a temperaturas cercanas a las
  de congelamiento, con poco oxígeno disuelto y a
  presiones equivalentes a cientos de veces la de
  nuestra atmósfera, es posible encontrar formas de
  vida.

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39
Respuestas

• Falso
• Cierto
• Cierto
• Falso
• Falso

• Falso
• Cierto
• Cierto
• Cierto
• Cierto

Índice
40
Referencias

• Altschuler, Daniel R. Children of the Stars
  2002
• Burroughs, Willian J, Bob Crowder, Ted Robertson,
  Eleanor Vallier Talbot, Richard Whitaker A Guide
  to Weather 1996
• Ferris, Thimothy Galaxies, 1987
• Kaler, James B. Stars, 1992
• Ludlum, David M.National Audubo Society Field
  Guide to North American Weather 1991
• Luhr, James F. Smithsonian EARTH, 2003
• Public Library, New York Science Desk Reference,
  1995
• Rees, Martin Smithsonian UNIVERSE, 2005

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