Geociencias

Las ciencias de la tierra o geociencias incluyen todos los campos de las ciencias naturales relacionados con el planeta Tierra. Esta es una rama de la ciencia que se ocupa de las constituciones complejas físicas, químicas y biológicas y los vínculos sinérgicos de las cuatro esferas de la Tierra, a saber, la biosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la geosfera. Las ciencias de la tierra pueden considerarse una rama de las ciencias planetarias, pero con una historia mucho más antigua. Las ciencias de la tierra abarcan cuatro ramas principales de estudio, la litosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera, cada una de las cuales se divide en campos más especializados.

Existen enfoques tanto reduccionistas como holísticos de las ciencias de la Tierra. También es el estudio de la Tierra y sus vecinos en el espacio. Algunos científicos de la Tierra utilizan su conocimiento del planeta para localizar y desarrollar recursos energéticos y minerales. Otros estudian el impacto de la actividad humana en el medio ambiente de la Tierra y diseñan métodos para proteger el planeta. Algunos utilizan su conocimiento sobre los procesos de la Tierra, como volcanes, terremotos y huracanes, para planificar comunidades que no expongan a las personas a estos eventos peligrosos.

Las ciencias de la tierra pueden incluir el estudio de la geología, la litosfera y la estructura a gran escala del interior de la Tierra, así como la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. Por lo general, los científicos de la Tierra usan herramientas de geología, cronología, física, química, geografía, biología y matemáticas para desarrollar una comprensión cuantitativa de cómo funciona y evoluciona la Tierra. Por ejemplo, los meteorólogos estudian el clima y están atentos a tormentas peligrosas. Los hidrólogos examinan el agua y advierten sobre inundaciones. Los sismólogos estudian los terremotos y tratan de entender dónde ocurrirán. Los geólogos estudian rocas y ayudan a localizar minerales útiles. Los científicos de la tierra a menudo trabajan en el campo, tal vez escalando montañas, explorando el lecho marino, arrastrándose por cuevas o vadeando pantanos. Miden y recogen muestras (como rocas o agua de río),

Campos de estudio

Los siguientes campos de la ciencia generalmente se clasifican dentro de las ciencias de la Tierra:

• La geología describe las partes rocosas de la corteza terrestre (o litosfera) y su desarrollo histórico. Las principales subdisciplinas son mineralogía y petrología, geomorfología, paleontología, estratigrafía, geología estructural, ingeniería geológica y sedimentología.
• La geografía física se centra en la geografía como ciencia de la Tierra. La geografía física es el estudio de las estaciones, el clima, la atmósfera, el suelo, los arroyos, los accidentes geográficos y los océanos de la Tierra. La geografía física se puede dividir en varias ramas o campos relacionados, como sigue: geomorfología, biogeografía, geografía ambiental, paleogeografía, climatología, meteorología, geografía costera, hidrología, ecología, glaciología.
• La geofísica y la geodesia investigan la forma de la Tierra, su reacción a las fuerzas y sus campos magnéticos y de gravedad. Los geofísicos exploran el núcleo y el manto de la Tierra, así como la actividad tectónica y sísmica de la litosfera. La geofísica se usa comúnmente para complementar el trabajo de los geólogos en el desarrollo de una comprensión integral de la geología de la corteza, particularmente en la exploración de minerales y petróleo. Los sismólogos utilizan la geofísica para comprender el desplazamiento de las placas tectónicas, así como para predecir la actividad sísmica.
• La geoquímica se define como el estudio de los procesos que controlan la abundancia, composición y distribución de compuestos químicos e isótopos en ambientes geológicos. Los geoquímicos utilizan las herramientas y los principios de la química para estudiar la composición, la estructura, los procesos y otros aspectos físicos de la Tierra. Las principales subdisciplinas son la geoquímica acuosa, la cosmoquímica, la geoquímica isotópica y la biogeoquímica.
• La ciencia del suelo cubre la capa más externa de la corteza terrestre que está sujeta a los procesos de formación del suelo (o pedosfera). Las principales subdivisiones en este campo de estudio incluyen edafología y pedología.
• La ecología cubre las interacciones entre los organismos y su medio ambiente. Este campo de estudio diferencia el estudio de la Tierra del estudio de otros planetas del Sistema Solar, siendo la Tierra su único planeta lleno de vida.
• La hidrología, la oceanografía y la limnología son estudios que se centran en el movimiento, la distribución y la calidad del agua e involucran todos los componentes del ciclo hidrológico de la Tierra y su atmósfera (o hidrosfera). "Las subdisciplinas de la hidrología incluyen hidrometeorología, hidrología de aguas superficiales, hidrogeología, ciencia de cuencas hidrográficas, hidrología forestal y química del agua".
• La glaciología cubre las partes heladas de la Tierra (o criosfera).
• Las ciencias atmosféricas cubren las partes gaseosas de la Tierra (o atmósfera) entre la superficie y la exosfera (alrededor de 1000 km). Las principales subdisciplinas incluyen meteorología, climatología, química atmosférica y física atmosférica.

Interior de la tierra

La tectónica de placas, las cadenas montañosas, los volcanes y los terremotos son fenómenos geológicos que pueden explicarse en términos de procesos físicos y químicos en la corteza terrestre.

Debajo de la corteza terrestre se encuentra el manto que es calentado por la desintegración radiactiva de los elementos pesados. El manto no es del todo sólido y consiste en magma que se encuentra en un estado de convección semiperpetua. Este proceso de convección hace que las placas litosféricas se muevan, aunque lentamente. El proceso resultante se conoce como tectónica de placas.

Se podría pensar en la tectónica de placas como el proceso por el cual la Tierra vuelve a emerger. Como resultado de la expansión del lecho marino, se crea nueva corteza y litosfera por el flujo de magma desde el manto hasta la superficie cercana, a través de fisuras, donde se enfría y solidifica. A través de la subducción, la corteza oceánica y la litosfera regresan al manto de convección.

Las áreas de la corteza donde se crea nueva corteza se denominan límites divergentes, aquellas en las que regresa a la Tierra son límites convergentes y aquellas en las que las placas se deslizan entre sí, pero no se crea ni destruye nuevo material litosférico, se denominan transformadas. Límites (o conservadores) Los terremotos son el resultado del movimiento de las placas litosféricas y, a menudo, ocurren cerca de los límites convergentes donde partes de la corteza son forzadas a entrar en la tierra como parte de la subducción.

Los volcanes resultan principalmente del derretimiento del material de la corteza subducida. El material de la corteza que es forzado a entrar en la astenosfera se derrite, y una parte del material derretido se vuelve lo suficientemente liviano como para subir a la superficie, dando lugar a volcanes.

Atmósfera terrestre

La troposfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera y la exosfera son las cinco capas que componen la atmósfera terrestre. El 75% de los gases de la atmósfera se encuentran dentro de la troposfera, la capa más baja. En total, la atmósfera se compone de aproximadamente un 78,0 % de nitrógeno, un 20,9 % de oxígeno y un 0,92 % de argón, y pequeñas cantidades de otros gases, como CO ₂ y vapor de agua. El vapor de agua y el CO ₂ permiten que la atmósfera de la Tierra atrape y retenga la energía del Sol a través del efecto invernadero. Esto permite que la superficie de la Tierra se caliente lo suficiente como para tener agua líquida y albergar vida. Además de almacenar calor, la atmósfera también protege a los organismos vivos al proteger la superficie de la Tierra de los rayos cósmicos, que a menudo se piensa incorrectamente que son desviados por el campo magnético.El campo magnético, creado por los movimientos internos del núcleo, produce la magnetosfera que protege la atmósfera de la Tierra del viento solar. Como la Tierra tiene 4.500 millones de años, ya habría perdido su atmósfera si no hubiera una magnetosfera protectora.

Campo magnético de la tierra

Un electroimán es un imán que es creado por una corriente eléctrica. La Tierra tiene un núcleo interno de hierro sólido rodeado por un núcleo externo fluido que hace convección; por lo tanto, la Tierra es un electroimán. El movimiento de convección de fluidos sostiene el campo magnético de la Tierra.

El campo magnético también es muy importante porque algunas aves e insectos lo utilizan para navegar largas distancias, utilizando los cristales de hierro magnetizados que se encuentran en su piel. La función más importante del campo magnético de la Tierra es proteger a sus organismos. Los protones de alta energía se desvían junto con los electrones en el viento solar. Si los organismos estuvieran expuestos directamente a estas partículas, sería letal. Para que la consistencia de un campo magnético permanezca constante, debe haber un campo magnético atractivo. Si el movimiento de un campo magnético cambia, todos sus aspectos también lo hacen. Indica una fuerza que es proporcional a la velocidad de una carga en movimiento.

La densidad de flujo magnético generalmente se mide en teslas. Otra unidad que se utiliza a veces es el gauss (G). 1 G es equivalente a 10 T (o 1 mG = 0,1 µT).

La ley de la fuerza de Lorentz

La fuerza ejercida por un campo magnético sobre un objeto se puede definir mediante la Ley de Lorentz.

{displaystyle {ce {mathbf {F} =q(mathbf {E} +mathbf {v} times mathbf {B} )}}}

donde

• F es la fuerza
• q es la carga eléctrica del objeto
• E es el campo eléctrico
• v es la velocidad del objeto
• B es la fuerza del campo magnético.

La fuerza electromagnética mantiene unidos a los átomos y las moléculas. De hecho, a esta escala, las fuerzas de atracción y repulsión eléctricas de las cargas eléctricas son tan dominantes sobre las otras tres fuerzas fundamentales que pueden considerarse insignificantes como determinantes de la estructura atómica y molecular.

La Ley de Fuerza de Lorentz lleva el nombre del físico holandés Hendrik Antoon Lorentz. Fue el primero en formular esta ecuación. Lorentz teorizó que los átomos podrían consistir en partículas cargadas y sugirió que las oscilaciones de estas partículas cargadas eran la fuente de luz.

Metodología

Las metodologías varían según la naturaleza de los temas que se estudian. Los estudios generalmente se dividen en una de tres categorías: observacionales, experimentales o teóricos. Los científicos de la tierra a menudo realizan análisis informáticos sofisticados o visitan un lugar interesante para estudiar fenómenos terrestres (por ejemplo, la Antártida o cadenas de islas de puntos calientes).

Una idea fundamental en las ciencias de la Tierra es la noción de uniformismo, que establece que "las características geológicas antiguas se interpretan al comprender los procesos activos que se observan fácilmente". En otras palabras, cualquier proceso geológico en el trabajo en el presente ha operado de la misma manera a lo largo del tiempo geológico. Esto permite a aquellos que estudian la historia de la Tierra aplicar el conocimiento de cómo operan los procesos de la Tierra en el presente para obtener una idea de cómo ha evolucionado y cambiado el planeta a lo largo de la historia.

Esferas de la tierra

Cronología de la naturaleza
Esta caja: vistahablareditar
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(hace mil millones de años)

Las ciencias de la tierra generalmente reconocen cuatro esferas, la litosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera; estos corresponden a rocas, agua, aire y vida. Algunos también incluyen la criosfera (correspondiente al hielo) como una porción distinta de la hidrosfera y la pedosfera (correspondiente al suelo) como una esfera activa y entremezclada.

Ruptura de ciencias de la tierra

Atmósfera

• química atmosférica
• Geografía
  • Climatología
  • Meteorología
• hidrometeorología
• paleoclimatología

Biosfera

• Biogeoquímica
• Biogeografía
• Ecología
  • Ecología del paisaje
• Geoarqueología
• Geomicrobiología
• Paleontología
  • palinología
  • Micropaleontología

Hidrosfera

• Hidrología
  • hidrogeología
• Limnología (ciencia del agua dulce)
• Oceanografía (ciencias marinas)
  • Oceanografía química
  • Oceanografía física
  • Oceanografía biológica (biología marina)
  • Oceanografía geológica (geología marina)
    • paleoceanografía

Litosfera (geosfera)

• Geología
  • geología económica
  • Ingeniería Geológica
  • Geología ambiental
  • Geología histórica
    • Geología cuaternaria
  • Geología planetaria y geografía planetaria
  • sedimentología
  • Estratigrafía
  • Geología estructural
• Geografía
  • Geografía Humana
  • Geografía Física
• Geoquímica
• Geomorfología
• Geofísica
  • Geocronología
  • Geodinámica (ver también Tectónica)
  • Geomagnetismo
  • Gravimetría (también parte de Geodesia)
  • Sismología
• Glaciología
• hidrogeología
• Mineralogía
  • Cristalografía
  • Gemología
• Petrología
  • Petrofísica
• Espeleología
• Vulcanología

pedosfera

• Geografía
• ciencia del suelo
  • Edafología
  • Pedología

Sistemas

• ciencia del sistema terrestre
• Ciencia medioambiental
• Geografía
  • Geografía Humana
  • Geografía Física
• Hipótesis de Gaia
• Ecología de sistemas
• Geología de sistemas

Otros

• Geografía
  • Cartografía
  • Geoinformática (GIScience)
  • Geoestadística
  • Geodesia y Topografía
  • Sensores remotos
• Nanogeociencia