Información sobre recursos terrestres
La Tierra es uno de los nueve planetas del sistema solar, y el tercer planeta más grande en orden de distancia al sol. Tiene un satélite natural: la luna. La Tierra tiene aproximadamente 4.600 millones de años. Desde la formación de la Tierra, ya sea la Tierra en su conjunto, su atmósfera, océanos, corteza o interior, siempre ha estado en constante cambio y movimiento.
La Tierra tarda aproximadamente 23 horas, 56 minutos y 4 segundos en girar una vez, con una velocidad lineal de 465 metros por segundo en el ecuador terrestre. La órbita de la Tierra alrededor del Sol es elíptica, con una distancia media al Sol de 149,573 millones de kilómetros. Se necesitan 365,25 días para completar una revolución y la velocidad de rotación promedio es de 29,79 kilómetros por segundo. El ángulo entre la eclíptica y el ecuador es de 23 grados 27 minutos. Debido a este ángulo, la combinación de rotación y revolución produce cinco zonas en la Tierra (zona tropical, zona templada norte y sur, y zona fría norte y sur) con alternancia. día y noche, diferentes duraciones y cuatro estaciones distintas. La velocidad de rotación de la Tierra es desigual, con cambios estacionales e irregulares a largo plazo. Al mismo tiempo, debido a los efectos gravitacionales del Sol, la Luna y los planetas, así como a los diversos efectos de la atmósfera, los océanos y los materiales internos de la Tierra, el eje de rotación de la Tierra cambia en cierta medida en el espacio y la dirección. del cuerpo terrestre.
El radio ecuatorial de la Tierra es de 6378140 metros, su radio polar es de 6357 kilómetros y su circunferencia ecuatorial es de 40076 kilómetros. La Tierra no es una esfera, sino un esferoide achatado, más parecido a un cuerpo giratorio en forma de pera. Las observaciones de la Tierra artificial por satélite muestran que el ecuador de la Tierra también es una elipse. La fuerza centrífuga de inercia generada por la rotación de la Tierra hace que la Tierra esférica se expanda gradualmente desde los polos hasta el ecuador, adoptando la forma actual de un elipsoide ligeramente aplanado. El radio es aproximadamente 21 veces más corto que el radio ecuatorial. La distribución desigual de la materia dentro de la Tierra provoca además irregularidades en la forma de la superficie terrestre. La atracción gravitacional del Sol y la Luna sobre la Tierra provoca mareas en los océanos y la atmósfera terrestre.
La Tierra tiene una masa de 5,976 x 1027 gramos (o unas 6 x 1021 toneladas) y una densidad media de 5,52 gramos por centímetro cúbico. Cualquier masa en la tierra se verá afectada por la gravedad terrestre y la fuerza centrífuga de inercia. El resultado de estas dos fuerzas es la gravedad. La gravedad disminuye con la altitud y cambia con la latitud. También aparecerán anomalías de gravedad en algunos lugares, reflejando la distribución desigual de la materia dentro de la Tierra. Debido a las fuerzas de marea gravitacionales del Sol y la Luna, la aceleración gravitacional de la Tierra también cambiará en pequeños ciclos.
Se puede pensar que la Tierra está formada por una serie de capas concéntricas. En el interior de la Tierra hay estructuras de núcleo, manto y corteza. Fuera de la Tierra, se encuentran la hidrosfera, la atmósfera y la magnetosfera. La magnetosfera y la atmósfera bloquean el bombardeo directo de rayos ultravioleta, rayos X, partículas de alta energía y una gran cantidad de meteoros desde el espacio sobre la Tierra.
La superficie de la Tierra es de unos 596 millones de kilómetros cuadrados, más de siete décimas partes de los cuales están cubiertos por océanos azules. Los lagos y ríos sólo representan una pequeña parte de las aguas superficiales de la Tierra. La capa de agua líquida de la superficie de la Tierra, conocida como hidrosfera, tiene al menos 3 mil millones de años. La superficie de la tierra está compuesta de diversas rocas y suelos. El suelo es accidentado y las partes bajas están sumergidas por el agua y se convierten en océanos y lagos. Hay llanuras y montañas en la tierra sobre el agua. La longitud total del relieve vertical en la superficie sólida de la Tierra es de unos 20 kilómetros, la diferencia de altura entre la cima del Monte Everest y la Fosa de las Marianas, y más de la mitad del espesor medio de la corteza continental. El fondo del océano no es tan plano ni tan tranquilo como la tierra. Las rocas del fondo del océano son mucho más jóvenes que las de la tierra. La mayoría de las rocas terrestres tienen menos de 2 mil millones de años. Se encuentran rocas sedimentarias por toda la tierra, lo que sugiere que estas áreas pueden haber sido océanos en la antigüedad. Aunque hay una pequeña cantidad de cráteres en la superficie terrestre, es difícil encontrar tantos cráteres como la Luna, Marte y Mercurio, porque la superficie terrestre se ve afectada por fuerzas externas (agua y atmósfera) e internas (terremotos y volcanes). ), y está constantemente erosionado, erosionado y El resultado de la desintegración.
No sólo hay movimiento vertical en la parte superior de la tierra, sino también un mayor movimiento horizontal. Las posiciones relativas de océanos y continentes también cambian con los cambios en el tiempo geológico. Algunos científicos creen que en la Tierra primitiva había dos continentes antiguos: Gondwana en el hemisferio sur y Laurasia en el hemisferio norte.
Posteriormente, los bloques continentales originales fueron destrozados por la inmensa fuerza del movimiento de las placas, provocando que cada fragmento se desplazara gradualmente hasta su ubicación actual. Los científicos han llegado a creer que la tectónica global es un resultado directo de la expansión del fondo marino.
La capa superior de la Tierra, que tiene un espesor de unas decenas de kilómetros, es una litosfera muy sólida. La capa inferior, que tiene un espesor de varios cientos de kilómetros, es la astenosfera, que es menos fuerte. Por la acción del estrés a largo plazo, esta capa de Materia es maleable. La litosfera flota sobre la troposfera blanda. En el proceso de liberación de energía (calor original y calor emitido) desde el interior de la Tierra, la distribución desigual de la temperatura y la densidad dentro de la Tierra provoca movimientos convectivos del material del manto. El material convectivo del manto se mueve en dos direcciones a lo largo de las grietas de la dorsal oceánica del fondo oceánico, formando constantemente nuevos fondos oceánicos. Además, los antiguos fondos oceánicos continúan expandiéndose hacia afuera cuando se acercan al margen continental, se insertan bajo la corteza continental bajo la fuerza de arrastre descendente de la convección del manto, provocando una serie de movimientos tectónicos en la litosfera. Esta convección permite que todo el fondo del océano se renueve en unos 300 millones de años. La litosfera está dividida por zonas tectónicas activas en unidades discretas llamadas placas continentales. Los ejemplos incluyen la Placa Euroasiática, la Placa Americana, la Placa Africana, la Placa del Pacífico, la Placa Australiana y la Placa Antártica. La expansión del fondo marino hace que las placas continentales se muevan. La compresión mutua de las placas ha creado enormes sistemas montañosos. Este es el caso de los sistemas montañosos desde los Alpes hasta Turquía, el Cáucaso y finalmente hasta el Himalaya. También hay lugares donde las rocas de las dos placas se hunden. al mismo tiempo, creando abismos submarinos; además, el movimiento de las placas tectónicas provoca volcanes y terremotos.
La investigación científica sistemática sobre el origen y la evolución de la Tierra se inició a mediados del siglo XVIII, y hasta el momento se han propuesto diversas teorías. La opinión predominante es que la Tierra, como planeta, se originó en la nebulosa solar primordial hace más de 4.600 millones de años. Como otros planetas, también ha experimentado una serie de procesos de evolución física como acreción y colisión. Al comienzo de la formación del núcleo terrestre, la temperatura era muy baja y no había una estructura en capas. Solo debido al bombardeo de materiales de meteoritos, el calor de la desintegración radiactiva y la contracción de la gravedad terrestre original, la temperatura de la tierra gradualmente. aumentó. A medida que aumenta la temperatura, la plasticidad de los materiales internos de la Tierra se vuelve cada vez más fuerte y se produce una fusión local. En este momento, la materia comienza a diferenciarse bajo la acción de la gravedad. La materia más pesada cerca de la superficie se hunde gradualmente, la materia más ligera de la Tierra se eleva gradualmente y algunos elementos pesados (como el hierro líquido) se hunden hasta el centro de la Tierra. formando un núcleo más denso (las observaciones de ondas sísmicas indican que el núcleo externo de la Tierra es líquido). La convección de material estuvo acompañada de una separación química a gran escala y, finalmente, la Tierra evolucionó hasta convertirse en la corteza, el manto y las capas centrales actuales.
Al principio de la evolución de la Tierra, la atmósfera original se escapó. Con la reorganización y diferenciación de la materia, varios gases que originalmente se encontraban en el interior de la tierra subieron a la superficie y se convirtieron en la atmósfera de segunda generación; más tarde, debido a la fotosíntesis de las plantas verdes, se desarrollaron aún más hasta convertirse en la atmósfera moderna; Por otro lado, la temperatura en el interior de la tierra aumenta y el agua cristalina del interior se evapora. A medida que las temperaturas de la superficie disminuyen gradualmente, el agua gaseosa forma la hidrosfera a través de la condensación y la lluvia. Hace unos 3 o 4 mil millones de años, la vida unicelular comenzó a aparecer en la Tierra y luego evolucionó gradualmente hasta convertirse en una variedad de organismos hasta que organismos avanzados, como los humanos, formaron la biosfera.
Bajo la influencia de la gravedad terrestre, una gran cantidad de gas se acumula alrededor de la Tierra para formar una envoltura llamada atmósfera. La atmósfera se mueve con la Tierra; la atracción gravitacional del Sol y la Luna también ejerce sobre ella un efecto de marea. La atmósfera tiene una influencia decisiva en las condiciones físicas y el entorno ecológico del suelo. La masa de la atmósfera terrestre es aproximadamente una millonésima parte de la masa total de la Tierra. La densidad de la atmósfera disminuye con la altitud, con el 90% de la masa total de la atmósfera concentrada dentro de los 15 kilómetros de la superficie de la Tierra y el 99,9% concentrada dentro de los 50 kilómetros. En altitudes superiores a los 2.000 km, la atmósfera es extremadamente delgada y pasa gradualmente al espacio interplanetario sin un límite superior discernible.
La densidad, temperatura, presión y composición química de la atmósfera terrestre cambian con la altitud. La atmósfera terrestre se puede estratificar según diferentes parámetros, como la distribución de temperatura, el estado de composición y el grado de ionización.
La distribución de la temperatura atmosférica con la altura se puede dividir en:
Troposfera: Capa inferior de la atmósfera cercana a la superficie terrestre, con importante movimiento convectivo.
Su espesor varía según la latitud, la estación y otras condiciones. Es de unos 16 a 18 kilómetros en la región ecuatorial, de 10 a 12 kilómetros en las latitudes medias y de 7 a 8 kilómetros en la región polar. En general, es más espesa en verano y más fina en invierno. La troposfera tiene la conexión más cercana con la superficie y es la más afectada por las condiciones de la superficie. La mayor parte del vapor de agua de la atmósfera se concentra en esta capa, formando nubes y precipitaciones. La parte superior de la troposfera se llama "tropopausa" y su espesor varía desde unos pocos cientos de metros hasta 1 o 2 kilómetros. La temperatura en la troposfera disminuye casi linealmente con la altura, alcanzando alrededor de -50 grados Celsius en la tropopausa.
Estratosfera: (También conocida como estratosfera) Es la capa que va desde la tropopausa hasta una altitud de 50 kilómetros sobre la superficie. La atmósfera es principalmente estratosférica. La temperatura de esta capa aumenta ligeramente con la altura, alcanzando un valor extremo (entre -10 y -20 grados Celsius) a una altitud de unos 50 kilómetros.
Capa media: (también llamada exosfera) se sitúa a una altura de 50 a 85 kilómetros sobre el suelo La temperatura disminuye al aumentar la altura. En la parte superior de la capa media a una altura de 85 kilómetros. Por encima del suelo, la temperatura está cerca de El valor más bajo es de aproximadamente menos grados Celsius.
Termosfera: Capa situada encima de la mesosfera donde la temperatura aumenta con la altitud, alcanzando unos 1100 grados centígrados a 500 kilómetros de altura, la parte superior de la termosfera. La temperatura de esta capa aumenta porque la atmósfera absorbe una gran cantidad de radiación ultravioleta del sol. Por encima de la parte superior de la termosfera se encuentra la atmósfera exterior. La atmósfera aquí ya es muy tenue.
La atmósfera se puede dividir en dos capas en función de su composición: una capa homogénea a unos 100 kilómetros por debajo de la superficie (la atmósfera está compuesta por una mezcla de gases y una capa heterogénea por encima); La capa de ozono se forma por los efectos fotoquímicos de la radiación ultravioleta del sol, produciendo ozono en una capa homogénea de 10 a 50 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, aproximadamente tan alta como la estratosfera. Las concentraciones de ozono son mayores entre 20 y 30 kilómetros sobre la superficie, aunque la cantidad de ozono en esta parte de la atmósfera es menos de una centésima parte de la de esta capa, y todavía se considera que los gases están mezclados uniformemente. La capa de ozono absorbe la radiación ultravioleta del sol que amenaza la vida, impidiendo que llegue a la superficie.
Según el grado de ionización de la atmósfera, la atmósfera se puede dividir en dos capas: desde la superficie de la tierra hasta una capa a 80 kilómetros de la superficie se encuentran las moléculas y los átomos de la atmósfera. en un estado neutro, llamado capa neutra. Desde la capa de 80 a 1.000 kilómetros sobre la superficie terrestre, los átomos de la atmósfera son ionizados por la radiación solar (principalmente radiación ultravioleta) y se convierten en una gran cantidad de iones positivos y electrones, formando la ionosfera. La ionosfera está dividida en cuatro capas, las alturas y grados de ionización de estas capas varían según la hora del día, la estación del año y el grado de actividad solar. En la ionosfera se producen muchos fenómenos astronómicos interesantes, como auroras y meteoros. La ionosfera también puede reflejar ondas de radio de onda corta, lo que permite las comunicaciones por radio de onda corta en tierra.
En la atmósfera cercana a la superficie, el 78% es nitrógeno, el 21% es oxígeno y otros incluyen componentes gaseosos como dióxido de carbono, argón y vapor de agua. El vapor de agua es el componente más inestable de la atmósfera. Durante los veranos calurosos y húmedos, la cantidad de vapor de agua en la atmósfera puede llegar a 4, mientras que durante los inviernos secos y fríos puede descender a 0,01. Además del vapor de agua, hay partículas como polvo, polen, cenizas volcánicas y polvo de meteoritos a menos de 3 kilómetros de la superficie de la Tierra. La atmósfera original de cuando se formó la Tierra ya no existe y toda o la mayor parte de ella se ha dispersado en el espacio. Posteriormente, la Tierra estuvo en fase de fusión debido a la desintegración de elementos radiactivos y al llamado "calentamiento gravitacional", que aceleró el escape de gases del interior de la Tierra. La gravedad de la Tierra hace que estas atmósferas que se escapan se acumulen gradualmente alrededor de la Tierra. Esta segunda generación de la atmósfera terrestre carece de oxígeno y está compuesta principalmente de dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano y amoníaco, y se denomina atmósfera reductora. Posteriormente, la fotosíntesis, principalmente de las plantas verdes, y en menor medida la radiación del sol, descomponen el agua en oxígeno libre, transformando así la atmósfera reductora en una atmósfera oxidante dominada por nitrógeno y oxígeno. Algunos científicos han llegado a la conclusión, analizando sedimentos de hematita, de que el oxígeno ha estado presente durante al menos 2.500 millones de años. Desde entonces, la atmósfera es rica en oxígeno libre.
La Tierra es un cuerpo heterogéneo con una estructura interna estratificada. Cada capa de material tiene diferente composición, densidad y temperatura.
La gente estudia principalmente la estructura interna de la tierra a través de ondas sísmicas. La velocidad de propagación de las ondas sísmicas está estrechamente relacionada con la densidad y las propiedades del material dentro de la tierra. En medios con diferentes propiedades y estados, la velocidad de propagación de las ondas sísmicas cambia significativamente. A partir de la información sobre la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en diferentes partes del interior de la Tierra, se puede analizar la estructura del interior de la Tierra. El análisis muestra que hay dos discontinuidades en el interior de la Tierra, que dividen el interior de la Tierra en tres capas concéntricas: corteza, manto y núcleo.
La corteza también se llama capa A y su espesor es desigual. El espesor promedio de la corteza continental es de unos 30 kilómetros (el espesor de la corteza en la meseta Qinghai-Tíbet en mi país puede alcanzar). más de 65 kilómetros), mientras que la corteza oceánica mide sólo entre 5 y 8 kilómetros. La composición de la corteza continental superior es aproximadamente entre granodiorita y diorita, y las rocas inferiores pueden ser biotita y diorita. La corteza oceánica es peridotita. Hasta donde se sabe, la mayoría de las rocas de la corteza terrestre tienen menos de 2 mil millones de años. Esto significa que las rocas de la corteza terrestre actuales no eran la corteza original de la Tierra, sino que se formaron posteriormente a partir de material dentro de la Tierra a través de la actividad volcánica y la formación de montañas.
La densidad del material en el manto aumenta de 3,3 gramos por centímetro cúbico cerca de la corteza a 5,6 gramos por centímetro cúbico cerca del núcleo, y la velocidad de propagación de las ondas sísmicas también aumenta. El manto se divide en tres capas, la capa B y la capa C se denominan manto superior. Las capas B y C se llaman manto superior, y la capa 2.900 kilómetros más abajo se llama capa D, manto inferior. El componente principal del material del manto puede ser una roca ultrabásica similar a la peridotita.
El núcleo de la Tierra también está dividido en tres capas: La capa E es el núcleo externo, que puede ser líquido. La capa G es el núcleo interno, que puede ser sólido. Aunque el núcleo de la Tierra sólo representa el 16,2% del volumen de la Tierra, debido a su densidad bastante alta (la densidad del material en el centro del núcleo de la Tierra alcanza los 13 gramos por centímetro cúbico y la presión puede superar los 3,7 millones de atmósferas), según Según cálculos de algunos estudiosos, su masa supera la de toda la Tierra. Calidad 31. El núcleo de la Tierra está compuesto principalmente de materiales metálicos como el hierro y el níquel.
La temperatura del interior de la Tierra aumenta con la profundidad. Por la propagación de las ondas sísmicas se sabe que el manto se encuentra en estado sólido, con temperaturas que alcanzan los 1.300 grados centígrados a una profundidad de 100 kilómetros y los 2.000 grados centígrados a una profundidad de 300 kilómetros. Según estimaciones recientes, la temperatura en el borde del núcleo de la Tierra es de unos 4.000 grados Celsius, y la temperatura dentro del núcleo es de 5.500 a 6.000 grados Celsius. Debido a que la superficie de la Tierra es un mal conductor del calor, sólo una pequeña fracción del tremendo calor del sol penetra en el suelo muy poco profundo. Por lo tanto, el calor en el interior de la Tierra probablemente proviene principalmente de la propia Tierra, de la desintegración de elementos radiactivos naturales.
La aceleración gravitacional de la Tierra también cambia con la profundidad. Generalmente se cree que desde la superficie de la Tierra hasta una profundidad de 2.900 kilómetros bajo tierra, la gravedad aumenta aproximadamente con la profundidad, alcanzando el valor más alto a 2.900 kilómetros. Desde aquí hasta el centro de la Tierra, la gravedad cae bruscamente, llegando a cero. el centro de la tierra.
La tierra gira alrededor de su eje de rotación de oeste a este. El fenómeno de varios cuerpos celestes saliendo por el este y poniéndose por el oeste es un reflejo de la revolución terrestre. La rotación de la Tierra se utilizó por primera vez como base para medir el tiempo (ver Tiempo y su medición), y esto dio lugar a la unidad de tiempo comúnmente utilizada, el día. Desde el siglo XX, un descubrimiento importante en astronomía ha sido la confirmación de que la velocidad de rotación de la Tierra no es uniforme, sacudiendo así el concepto tradicional de la rotación de la Tierra como medida del tiempo, y dando origen al tiempo de almanaque y al tiempo atómico. . Hasta ahora se han encontrado tres tipos de cambios en la velocidad de rotación de la Tierra: desaceleraciones a largo plazo, cambios irregulares y cambios periódicos.
La desaceleración a largo plazo en la tasa de rotación de la Tierra ha aumentado la duración del día entre 1 y 2 milisegundos en un siglo, y durante los últimos 2.000 años, el tiempo en términos del período de rotación de la Tierra ha aumentado. ralentizado en un acumulado de dos milisegundos. Muchas horas. La desaceleración a largo plazo de la rotación de la Tierra puede confirmarse analizando las observaciones de la Luna, el Sol y los planetas, así como información sobre antiguos eclipses solares y lunares. Al estudiar las líneas de crecimiento de los antiguos fósiles de coral, podemos comprender la rotación de la Tierra durante el tiempo geológico. Por ejemplo, el estudio encontró que durante el período Devónico medio, hace 370 millones de años, había alrededor de 400 días por año, lo que coincide con los argumentos astronómicos a favor de una desaceleración a largo plazo en la rotación de la Tierra. La principal causa de la desaceleración a largo plazo de la rotación de la Tierra puede ser la fricción de las mareas.
La fricción de las mareas hace que el momento angular de rotación de la Tierra disminuya y, al mismo tiempo, hace que la Luna se aleje cada vez más de la Tierra, lo que a su vez hace que el período orbital de la Luna alrededor de la Tierra se alargue. Esta fricción de marea se produce principalmente en zonas oceánicas poco profundas. Además, la expansión y contracción del radio de la Tierra, la proliferación del núcleo de la Tierra y el acoplamiento entre el núcleo y el manto también pueden causar cambios a largo plazo en la rotación de la Tierra.
Además de la ralentización a largo plazo de la velocidad de rotación de la Tierra, también se producen cambios irregulares que a veces se aceleran y otras se ralentizan. Esta variación irregular también puede confirmarse mediante observaciones lunares, solares y planetarias, así como mediante mediciones astronómicas del tiempo. Según los diferentes cambios, se pueden dividir aproximadamente en tres categorías: cambios relativos en décadas o más; cambios relativos de varios años a más de diez años y cambios relativos de semanas a meses; Los dos primeros tipos de cambios son relativamente suaves, mientras que el último tipo de cambios es bastante dramático. Los mecanismos que producen estos cambios irregulares aún no están claros. Los cambios suaves pueden ser causados por el intercambio de momento angular entre el manto y el núcleo o cambios en el nivel del mar y los glaciares, mientras que los cambios más dramáticos pueden ser causados por la acción del viento;
En la década de 1930, la gente descubrió cambios estacionales en la tasa de rotación de la Tierra. Además de los cambios anuales de desaceleración en primavera y aceleración en otoño, también hay cambios en el ciclo semestral. Relativamente hablando, la amplitud y fase de estos cambios son relativamente estables. También se han estudiado y acordado los mecanismos físicos correspondientes. La variación anual tiene una amplitud de unos 20 a 25 milisegundos y está causada principalmente por cambios estacionales en los vientos. La amplitud de la variación semestral es de unos 9 milisegundos y está causada principalmente por las mareas solares. Debido a la mejora continua de la precisión de la medición del tiempo astronómico, a finales de la década de 1960, se encontraron algunos pequeños cambios de período corto en la velocidad de rotación de la Tierra a partir de datos de observación. Los períodos fueron principalmente de un mes y medio mes, y la amplitud fue solo de aproximadamente. 1 milisegundo. Esto se debe principalmente a las mareas lunares.