UNIDAD #1 LAS DIMENSIONES DE LA TIERRA

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1 UNIDAD #1 LAS DIMENSIONES DE LA TIERRA VOCABULARIO Oblate spheroid En capas Meridiano principal? Isobara Altura Zonas Línea internacional Isotermos del dia Latitud Troposfera GMT (Hora del Superficie iso? meridiano de Greenwich) Gravedad Estratosfera GPS (Sistema de Gradiente Posición Global) Efecto centrífugo Mesosfera Modelos Líneas de contorno (topográficas) Coordenadas Termosfera Isolines Polaris (La estrella del norte) Ejes Tropopausa Paralelos Meridianos Hidrosfera Litosfera Para poder entender bien como funciona la Tierra y sus sistemas es importante conocer su forma, sus propiedades y características. A. La Forma de la Tierra La Tierra tiende a parecerse a una esfera (redonda en su circunferencia) cuando es observada desde el espacio o cuando se construye un modelo de ella, como los que se encuentran en los salones de las escuelas y colegios. En realidad la Tierra no es una esfera perfecta. Ella tiene una forma oblate? con una circunferencia más grande alrededor de la línea Ecuatorial (latitud cero) que en los polos (grados de latitud) La circunferencia de la Tierra medida en la línea ecuatorial es de 40,076 kilómetros. El diámetro en la línea Ecuatorial es 12,757 kilómetros. La circunferencia de la Tierra en los polos es de 40,008 kilómetros y el diámetro polar es de 12,714 kilómetros. Por eso decimos que la Tierra tiene una protuberancia. A nivel del Ecuador y un poco achatada en los polos. En base a esto, la verdadera forma de la Tierra se define mejor como un oblate spheroid?. 1

2 LA ESTRELLA POLAR (POLARIS) COMO EVIDENCIA Observaciones del la Estrella Polar. Si pasase una línea recta a través del centro de la Tierra empezando en el Polo Sur y siguiendo hacia el Polo Norte y si esa línea continuara hacia el espacio, la línea pasaría a través de la Estrella Polar (Polares). Esta estrella tambien se conoce con el nombre de Estrella del Norte ya que esta localizada sobre el Polo Norte de la Tierra. Para poder entender como usar esta estrella para ayudarnos a determinar la forma de la Tierra, necesitamos primero entender la geometría de una esfera y los términos latitud y longitud. Cuando sé esta observando un objeto en la atmósfera o el espacio, la altitud del objeto se define como su posición (medida en grados) sobre la línea del horizonte. Cuando estamos localizando un punto sobre la superficie de la Tierra, el termino latitud describe su posición (medida en grados como si fuese un ángulo) hacia el norte o hacia el sur de la línea del Ecuatorial. De a cuerdo al principio de la geometría de una esfera a medida que la esfera rota, el ángulo de un punto fijo localizado fuera de la esfera (no en la superficie de la esfera) es igual al ángulo de rotación de la esfera. Por eso, si la esfera es rotada 45 grados, un punto fijo fuera de ella estará tambien a un ángulo de 45 grados de su punto original. (Consulte la ilustración del libro en la pagina 20) Si consideramos la Estrella polar como un punto fijo sobre el polo norte, su ángulo (altitud) con respecto al eje polar de la Tierra debe ser igual al ángulo de inclinación de la Tierra con respecto al mismo eje. Por ello, la altitud de la Estrella Polar corresponde muy de cerca con la latitud en la cual esta localizada la persona haciendo la observación. Cuando los ángulos son medidos con instrumentos bien precisos, la medida correcta de la altitud de la Estrella polar no es exactamente la misma que la latitud del observador sobre la Tierra. Con esto, la Estrella Polar nos presenta evidencia que la tierra no es perfectamente redonda, sino que es un poco achatada, o ablate? FOTOGRAFIAS DE LA TIERRA DESDE EL ESPACIO. La exploración del espacio nos ha permitido tomar fotografías de la Tierra a grandes distancias bastante grandes. Cuando estas fotos son medidas, de manera correcta y precisa, ellas muestran que la Tierra es más grande en Ecuador que en los Polos. Las fotos también muestran que la Tierra es algo achatada en sus extremos (polos). Aunque esto se sabe cuando se hace un trazado a escala de, la forma de nuestro planeta tiende a parecerse como un círculo redondo. 2

3 MEDIDAS DE GRAVEDAD. La gravedad es la fuerza de atracción entre dos objetos. Como la Tierra, tiene una gran masa, objetos pequeños que tienen menos masa son atraídos (empujados) hacia la Tierra. Si la Tierra fuera una esfera perfecta, se esperaría que su fuerza gravitacional hacia otros objetos fuese la misma sin importar si en que parte de la superficie, o por encima de ella, estuviesen localizados los objetos. La ley gravitacional dice que la fuerza gravitacional es proporcional al cuadrado de la distancia entre los centros de los dos cuerpos que están siendo atraídos. En otras palabras, la fuerza sobre un cuerpo que es movido a cualquier parte de la Tierra debe ser la misma en todos los lugares. Pero, medidas precisas hechas han demostrado que objetos pesan un poco más en los polos que sobre la línea del Ecuador. Si se toma en cuenta el efecto centrífugo producido por la rotación de la Tierra, se encuentra que de nuevo que existe una fuerza gravitacional mayor en los polos que en el Ecuador. B. Las Esferas de la Tierra LA ATMÓSFERA La atmósfera de la Tierra esta compuesta de materiales (sólidos, líquidos y gases) que forman una capa delgada que la rodean y que se mantienen en su posición debido a la fuerza gravitacional. Estos materiales también siguen en rotación continua con la Tierra. La atmósfera se extiende varios kilómetros hacia el espacio. De las 3 capas que rodean la Tierra, la atmósfera es la menos densa. Las capas se llaman: atmósfera, hidrosfera y la litosfera. La atmósfera a su vez tiene varias capas llamadas zonas. Cada una de estas zonas tiene distintas características como son los rangos de temperatura y presión, composición y su efecto sobre la superficie de la Tierra. Estas zonas son (empezando desde la superficie de la Tierra hacia el espacio): Troposfera. La región más baja de la atmósfera. Esta localizada entre la superficie de la Tierra y la Tropopausa. Esta zona se caracteriza por su temperatura decreciente a medida que aumenta la altura. Estratosfera. La región que esta más allá de la troposfera y debajo de la mesosfera. En esta zona la temperatura sube con la altitud debido a la presencia de osono. Mesosfera La porción de la atmósfera desde los 30 kilómetros hasta los 80 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Esta zona se caracteriza porque su temperatura baja (10 grados centígrados a 90 grados centígrados) a medida que aumenta la altura. Termosfera La capa externa. Esta localizada entre la Mesosfera y el espacio. En esta zona la temperatura sube a medida que sube la altura. 3

4 HIDROSFERA Casi unas tres cuartas partes (71%) de la superficie de la Tierra esta cubierta por una capa relativamente delgada de agua. Comparada con las otras zonas de la Tierra, esta es bien delgada con un promedio de solamente 3.5 a 4.0 kilómetros de espesor, algo así como la cáscara de una manzana. La hidrosfera incluye todos los cuerpos de agua que existen: agua salada (mares y océanos) y agua dulce (ríos y lagos). LITOSFERA La parte mas solida de la Tierra es la capa de rocas que esta cerca de la superficie. Esta es una capa solida y protectora que esta usualmente por debajo de la hidrosfera. Esta capa es la que se ve en las partes que están sumergidas por el agua, las montanas, los valles y el piso del océano. C. Las Posiciones de la Tierra SISTEMAS DE COORDENADAS Existen muchos sistemas para poder determinar la posición de un objeto en la Tierra. Uno de ellos utiliza un grid? de líneas imaginarias y dos puntos que se llaman coordenadas para localizar la posición de un punto sobre la Tierra. Un punto fijo puede ser localizado en un grafico identificando los ejes (el punto de intersección de dos líneas) LATITUD Y LONGITUD SISTEMA DE COORDENADAS El sistema de coordenadas mas utilizado para localizar puntos y objetos en la Tierra es el Sistema de Latitud y Longitud. Este sistema es basado en observaciones del Sol y otras estrellas. Aunque le principio que se usa para localizar el punto fijo de un objeto es el mismo, en el caso de la Tierra se usan un par de ejes imaginarios que rodean la Tierra. Estos ejes son llamados paralelos y meridanos. PARALELOS DE LATITUD La rotación de la Tierra determina la posición de los polos geográficos. El Ecuador (0 grados de latitud) se encuentra localizado en el punto medio entre el Polo Norte (90 grados N de latitud) y el Polo Sur (90 grados S de latitud) MERIDIANOS DE LONGITUD 4

5 Las líneas que van a lo largo del Polo Norte y el Polo Sur son llamadas meridianos. El meridiano principal pasa a través de Greenwich en Inglaterra y tiene una longitud de 0 grados. Longitud es medida usando los meridianos hacia el Este o el Oeste del meridiano principal (0 grados) hasta un máximo de 180 grados (la línea internacional del día) MEDIDAS DE LATITUD Y LONGITUD Tanto la latitud como la longitud son medidas en grados. Latitud es la distancia medida en grados norte o sur desde el Ecuador. (0 grados a 90 grados Norte y de 0 grados a 90 grados Sur). Longitud es la distancia medida en grados hacia el este o el oeste del meridiano principal (o grados a 180 grados del meridiano). Latitud. La altura de la Estrella Polar sobre el horizonte es usada muy a menudo para determinar una posición de latitud en el Hemisferio Norte. En el Hemisferio Sur son otras estrellas las que se utilizan. Las tablas astronómicas se utilizan mucho ya es necesario de tener mediciones exactas para poder viajar al espacio, por aire o por el mar. (Estas tablas se encuentran en el Almanaque Reed s). Las tablas muestran las variaciones en la posición de objetos celestiales basados en la hora del día y la fecha. Longitud. La Tierra rota en dirección del Oeste al Este 360 grados cada 24 horas, o el equivalente de 15 grados cada hora. Si compara la hora en el lugar en el cual reside con la hora en Greenwich, Inglaterra (0 grados) usted puede determinar su longitud. Por cada hora de diferencia entre la hora marcada en el sitio donde se hacen las observaciones y la Hora de Greenwich (GMT) o la hora universal (UT), el observador se encuentra a 15 grados del meridiano principal. Cuando el Sol se encuentra sobre el meridiano principal, son las 12 del mediodía en Greenwich, Inglaterra. Como la Tierra rota de Oeste a Este, el Sol no ha llegado aun a su punto máximo al Oeste de Greenwich, por eso es más temprano en el Oeste. Pero al Este de Greenwich, el sol ya ha alcanzado su punto más alto, entonces es mas tarde en esa parte de la Tierra. Por ejemplo, un barco que esta viajando en el Océano Atlántico mantiene un reloj (cronometro) con la hora del meridiano principal. Si se compara el tiempo cuando el Sol esta en su punto mas alto sobre el Barco (el mediodía en el barco) y se encuentra que hay 3 horas de diferencia (es mas temprano en el barco) con Greenwich, entonces se puede concluir que el barco esta a 45 grados de longitud oeste (3 x 15 = 45) Técnicas modernas de navegación como lo es el GPS (Sistema de Posicionamiento Global) que esta siendo usado en la tierra, el aire y el agua usa señales desde la Tierra y Satélites en el espacio para poder establecer la posición de un objeto. D. Características de una posición 5

6 CAMPOS Un campo es un espacio que puede ser medido en todos sus puntos. Por ejemplo, cada punto en una región tiene su propia temperatura. Otros ejemplos de campos son: un campo gravitacional, un campo magnético, la humedad relativa y la presión atmosférica. ISOLINEAS Para poder visualizar un campo es necesario crear modelos cuantificables. Modelos son representaciones de los objetos, estructuras o sistemas. Modelos pueden ser usados para analizar, explicar, interpretar o diseñar. Un tipo de modelo es un mapa que utilice isolineas. Isolineas conectan puntos que tienen el mismo valor en el campo. Modelos que usan isolineas representan las características del campo en dos dimensiones. Modelos que muestran la elevación, forma y inclinación de la Tierra pueden ser creados usando isolineas llamadas líneas de contorno. Líneas de contorno conectan lugares que estén a la misma altura. Un modelo tridimensional de una montana podría ser preparado usando un mapa (de dos dimensiones) de isolineas de la superficie del terreno. Ese mismo modelo podría a su vez usarse para construir un perfil de la superficie del terreno que se va a interpretar. Hay varias clases de isolineas que pueden usarse en la construcción de modelos. Isolineas siempre conectan lugares o puntos que tengan el mismo valor. Las isolineas que conectan dos puntos que tengan la misma presión de aire en un mapa metereologico se llaman isobaras. A su vez las líneas que conectan dos puntos que tienen la misma temperatura se llaman isotérmicas. ISO-SUPERFICIES Isolineas están limitadas a mostrar cantidades en una superficie de dos dimensiones, pero las iso superficies son modelos que pueden representar las características de un espacio en tres dimensiones como es un campo magnético o el contorno de un mapa que tenga varias elevaciones, temperaturas, o presiones. Recuerde que todos los puntos sobre la iso superficie tienen el mismo valor. CAMBIOS DE CAMPO Los campos no son estáticos (sin cambio). Los campos tienden a tener características dinámicas. Los campos cambian con el pasar del tiempo. Por ejemplo, la temperatura y presión del aire sobre la superficie de la Tierra están en un estado de cambio constante. Por eso, un mapa metereologico solo nos puede mostrar las 6

7 condiciones climáticas en un momento específico de tiempo y espacio. También, el mapa de un terreno que se ha hecho hace unos anos puede ser puesto al día haciendo revisiones periódicas. Esto se hace necesario ya que este terreno pudo haber cambiado de forma por acción de las fuerzas de la naturaleza. GRADIENTE La gradiente o la inclinación promedia dentro del campo representa la cantidad de rata de cambio de un espacio cuando se va de un lugar a otro. La formula que se usa para determinar la rata de cambio es: Gradiente = cambio de valor de campo cambio de distancia Ejemplo: Si un mapa climático muestra un cambio en presión atmosférica de 996mb a 1004mb entre dos pueblos que están a 400 kilómetros de distancia, entonces la rata de cambio (gradiente) es 8mb por 400 kilómetros o al simplificar el numero tenemos 0.02 mb/km PROBLEMAS DE MUESTRA 1. Un arroyo que esta en el Estado de Nueva York empieza en un sitio localizado a 350 metros de altura sobre el nivel del mar. Dicho arroyo termina en un pantano que esta a 225 metros sobre el nivel del mar. El largo del arroyo es de 25 kilómetros. Cual es su gradiente? 2. Un mapa de contorno muestra dos puntos, X y Y, que están a 5 kilómetros el uno del otro. La elevación del punto X es de 800 metros sobre el; nivel del mar y la elevación del punto Y es de 600 metros. Cual es la gradiente entre estos dos puntos? MAPA DE CONTORNO (TOPOGRAFICO) Una gran ventaja que tiene un mapa topográfico sobre un mapa simple es su habilidad de mostrar las variaciones del terreno usando isolineas. Estas líneas, que son llamadas líneas de contorno conectan todos los puntos que estén en una misma elevación (usualmente medida por su altura al nivel del mar). La quinta línea es conocida como la línea de contorno index?. Esta línea se reconoce porque generalmente es más oscura y es interrumpida para poder escribir la elevación que representa. La diferencia en elevación entre dos líneas consecutivas se llama intervalo de contorno. Es común encontrar intervalos de 5, 10, 20, 50 y 100 metros. Si existen depresiones en el 7

8 terreno, estas son representadas con un símbolo que se parece a una T. (TTTTT con la parte baja de la T indicando que la pendiente es negativa) El mapa claramente muestra la escala usada entre las distancias y una lista de claves y símbolos que se utilizan para identificar ciudades, caminos, edificios, pantanos y bosques. Si llegase a comparar mapas topográficos de la superficie de la Tierra se pueden observar cambios ocurridos en ella. PERFIL Un perfil permite mostrar a dos puntos que se encuentran en un mapa topográfico. El perfil se construye tomando un corte vertical del mapa topográfico de la y se sigue el siguiente procedimiento: Se coloca un extremo recto de un pedazo de papel entre dos de los puntos del mapa. Una vez colocado, se procede a marcar en el papel todos los puntos donde la línea de contorno toca al papel. Se toma nota de la elevación de los puntos. Cuando se tengan marcados todos los puntos, se toma una escala vertical y trasa las alturas. Ultimo paso es unir los puntos con una línea. La línea resulta de este proceso es la línea que representa el perfil de terreno. 8