T3.1 Forma i moviments de la Terra PDF

Preview

Summary

Apunts de geologia...

Description

TEMA 3. 1: FORMA   I  MOVIMENTS   DE   LA   TERRA  FORMA I MOVIMENTS DE LA TERRA

1

FORMA DE LA TERRA

1

MOVIMENTS DE LA TERRA

3

MOVIMENT DE ROTACIÓ

3

MOVIMENT DE TRANSLACIÓ

5

MOVIMENTS ORBITALS

5

MOVIMENT DE PRECESSIÓ

8

MOVIMENT DE NUTACIÓ

9

ELS CICLES DE MILANKOVITCH

9

ORIGEN DE LA INFORMACIÓ DE LA TERRA

9

LES ONES SÍSMIQUES. DISCONTINUÏTATS SÍSMIQUES

10

METEORITS

12

CAPES QUE FORMEN LA TERRA

13

NUCLI

13

MANTELL

13

ESCORÇA

14

1.

FORMA I MOVIMENTS DE LA TERRA 1.1.

FORMA DE LA TERRA

Antigament es pensava que la Terra era plana i en els seus límits queies en el no res. I fins i tot, es relacionaven els terratrèmols amb el fet d’estar sobre la closca d’una tortuga. O altres idees com:

Alguns que es fixaven amb la manera que marxaven i desapareixien els vaixells van descobrir que la Terra era esfèrica.

En la Biblioteca d’Alexandre en un dels llibres es van trobar uns escrits de Eratòstenes de Cirene (270-194 aC) que explicaven el següent: “en l'hemisferi Sud hi ha un pou (Solstici d’estiu) on el sol toca verticalment, però en la biblioteca es produïa una sombra de xº”. Amb aquesta informació i algunes dades va poder obtenir de manera aproximada el perímetre de la Terra.

1

Però la Terra no és completament esfèrica, s’assimila més a un elipsoide (xafat pels pols → roca fosa a una rotació). Tot i que, la real (simplificada) és el geoide. -

Elipsoide: Figura geomètrica regular que més s’assembla a la forma del planeta.

-

Geoide: Figura continua equipotencial, la superfície de la qual correspon al nivell mitjà dels oceans del planeta i que s’estén de manera imaginària per l’interior dels continents, sempre perpendicular a la força de la gravetat.

Principals característiques del planeta Terra Diàmetre equatorial = 12.756 km Diàmetre polar = 12.714 km Diferència = 42 km Superfície total =510.100.000 km2 Volum =1.083.319 · 106 Km3 Massa planetària = 5,975 · 1024 kg Densitat mitjana = 5,52 g/cm3 Densitat de les roques de la superfície: -

Granit = 2,7 g/cm3

-

Basalt = 3,0 g/cm3

-

Peridotita = 3,3 g/cm3

Densitat entre 500 Km i 2900 Km de fondària = 4,0-5,8 g/cm3 Densitat entre 2900 Km i 6371 Km de fondària = 5,8-11,8 g/c 2

1.2.

MOVIMENTS DE LA TERRA

1.2.1.

MOVIMENT DE ROTACIÓ

Moviment de rotació al voltant d’un eix que coincideix amb l’eix menor de l’el·lipsoide de revolució. Els punts d’intersecció d’aquest eix amb la superfície terrestre corresponen al pol nord i pol sud geogràfics. El sentit de rotació de la Terra pot considerar-se com contrari al de les agulles de rellotge (nord), o bé cap a l’est  (equador). L’eix de rotació de la Terra actualment es troba inclinat 23,4º respecte a la seva òrbita de translació. La inclinació de l'eix terrestre de rotació varia amb una periodicitat d’uns 41000 anys. Quan el valor és alt, la diferència d’insolació estacional és gran i viceversa (si l’angle fos zero no hi hauria estacions a latituds mitjanes). Una volta sencera, en relació a les estrelles fixes dura 23 hores, 56 minuts i 4 segons.

La velocitat de rotació de la Terra és màxima a l’equador (1670 km/h, 465,11 m/s). En el paral·lel  60, aquesta velocitat quedaria reduïda a la meitat (850 km/h). En els pols,  la velocitat és nul·la. La Terra perd velocitat. La seva velocitat de rotació sobre el seu eix manté una tendència a la desacceleració que, encara que sigui irregular i impredictible, és constant i perceptible gràcies a les observacions dels astrònoms i els càlculs matemàtics.

3

Les causes de la variació de la velocitat angular de la Terra poden ser regulars, irregulars i periòdiques. -

Regulars: A causa de les marees  provocades pel Sol i la Lluna, la superfície del mar adopta la forma d’un el·lipsoide de revolució d’eix major dirigit cap al nostre satèl·lit. El fregament causat per les aigües genera una força que origina un moment que tendeix a oposar-se a la rotació de la Terra.

-

Irregulars: a causa de canvis  bruscos i imprevisibles en la distribució de masses de l’interior de la Terra fan que es provoqui una variació.

-

Periòdiques: Són degudes a variacions  periòdiques d’origen estacional del moment d’inèrcia de la Terra.

La disminució de la velocitat de rotació de la Terra determina que la durada del dia sigui cada vegada més gran. Algunes investigacions paleontològiques sobre les làmines de creixement de corals fòssils, permeten afirmar que fa 541 milions d’anys (al començament del Cambrià), el dia era tan sols de 20,8 hores.

1.2.2.

MOVIMENT DE TRANSLACIÓ

Moviment de la Terra en la seva òrbita (el·líptica) al voltant del Sol. L’òrbita terrestre té un perímetre de 930 milions km. La translació es du a terme en sentit contrari a les agulles del rellotge i a la velocitat mitjana de 107280 km/h, equivalent a 29,76  km/s. L’òrbita de la Terra és una el·lipse d’excentricitat variable, des de gairebé circular a marcadament el·líptica, en periodicitats d’uns 100000 anys.

4

La distància al Sol en cada època de l’any és diferent i variable, a causa d’aquesta ecentricitat. Període de translació: 365 dies 5h 48min 45,68º

-

Periheli (prop del Sol) és la distància mínima entre el Sol i la Terra. Actualment és de 147·106 Km i té lloc el 2-3 de gener.

-

Afeli (lluny del Sol) és la distància màxima entre el Sol i la Terra. Actualment, és de (152·106 Km) i té lloc el 6-7 de juliol.

Aquestes diferències determinen canvis en la quantitat d’energia solar rebuda pel planeta, però no són les responsables de l’aparició de les estacions.

1.2.3.

MOVIMENTS ORBITALS

EQUIMOCCIS: (del llatí “nit igual”) → l’eix queda vertical per un dia Moments de l’any en què el Sol està situat en el pla de l’equador celeste. Aquest dia, si un observador es posa en l’equador terrestre, el Sol aconsegueix el zenit (sobre el cap d’un observador, és a dir, a 90º). L’eix de la Terra forma un angle recte respecte a l’eclíptica. Hi ha dues equinoccis cada any: - 20 o 21 de març → inici primavera - 22 o 23 de setembre → inici tardor En aquests moments el dia té una durada aproximadament igual a la de la nit en tots els llocs de la Terra (12h +12h).

5

SOLSTICIS: (del llatí “sol quiet”) Moments de l’any en què el Sol aconsegueix la seva major o menor alçada aparent en el cel, i la durada del dia o de la nit són les màximes de l'any, respectivament. En el solstici d’estiu de l’hemisferi nord el Sol aconsegueix el zenit al migdia sobre el tròpic de Càncer i en el solstici d’hivern arriba el zenit al migdia sobre el tròpic de Capricorn.

Ocorre dues vegades cada any: - 20 o el 21 de juny → estiu - 21 o el 22 de desembre → hivern Solstici d’estiu de l’hemisferi nord (20/21 de juny) L’eix de la Terra es troba inclinat 23,4º cap el Sol, de manera que tot el cercle polar àrtic, fins al pol nord queda il·luminat (dia de 24 hores). I El cercle polar antàrtic fins el pol sud queda a les fosques (nit de 24 hores). Els raigs del Sol incideixen perpendicularment en el Tròpic de Càncer (23,5º N). Solstici d’hivern de l’hemisferi nord (21 o 22 de desembre) L’eix de la Terra es troba inclinat 23,4º en direcció contraria al Sol, de manera que tot el cercle polar antàrtic, fins al pol sud queda il·luminat (dia de 24 hores). I el cercle polar àrtic fins el pol nord queda a les fosques (nit de 24 hores). Els raigs del Sol incideixen perpendicularment en el Tròpic de Capricorn (23,5º S).

6

ANY: - Any sideral: període necessari perquè la Terra completi la seva òrbita al voltant del Sol i es troba en la mateixa posició respecte a algunes estrelles llunyanes → 365,25636 dies. -

Any tròpic: període necessari perquè la Terra completi la seva òrbita al voltant del Sol i es trobi en la mateixa posició el dia de l’equinocci de primavera (punt Àries) → 365,242199 dies.

-

Any anomalístic: temps que triga la Terra en passar dues vegades exactes pel seu periheli → 365,25964 dies.

CALENDARIS: -

Calendari Caldeu (Babilonia): la lluna va conviant, dividint-ho en 7 dies, dies de la setmana (planetes).

-

Calendari Egipci Calendari Xinès Calendari Asteca o Maya

-

Calendaris Romans: comecen l’any al març i cada mes era dedicat a una divinitat (4 divinitats - nombres o emperadors). Van fer que cada mes tingués entre 30 i 31 dies, i els sobrants als altres. Cada cert temps anaven posant un dia més al Febrer. Ianuari → inici Julis i Augustus → emperadors

-

Calendari Georgia (emeprador gregori): Per estabilitzar els decimals van proposar que després del dia 4 d’octubre seriem 15 d’octubre (disputes taxes i collites). I un dia més de Febrer cada 4 anys. Els que no eren cristians, no estaven d’acord! (rusos)

7

1.2.4.

MOVIMENT DE PRECESSIÓ

Moviment que efectua l’eix de rotació de la Terra, seguint una superfície cònica com si fos una baldufa, és a dir, l’eix de rotació descriu un moviment cònic, el vèrtex del qual es troba al centre de la Terra. Aquest moviment de precessió es duu a terme en sentit contrari al de rotació de la Terra, és a dir, en el sentit  de les agulles del rellotge, amb una periodicitat de 25790 anys. L’origen d’aquest moviment és l’acció gravitatòria, per una banda del Sol i la Lluna (sobre tot la Lluna), i per altra banda de la resta de planetes.

1.2.5.

MOVIMENT DE NUTACIÓ

Moviment sinuós, de caràcter periòdic, que fa que l’eix de la Terra, oscil·li per damunt i per sota de la seva posició mitja, ondulant el con de precessió. Aquest moviment té una oscil·lació de 18  anys i 7 mesos. Es produeix com a conseqüència de que l’òrbita de la lluna oscil·la en aquest mateix període, canviant l’atracció que exerceix sobre la Terra.

8

1.2.6.

2.

ELS CICLES DE MILANKOVITCH

-

Variacions en l’excentricitat de l'òrbita (cada 100000 anys).

-

Canvis en l’obliqüitat de l’eix (cada 42000 anys).

-

Fuctuacions de l’eix (precessió) (cada 25000 anys).

ORIGEN DE LA INFORMACIÓ DE LA TERRA

Diàmetre: 12.756 km Radi: 6.378 km Perímetre: 40.000 km

Pes: 5.876 1018 t Volum: 1.086 109 km3

Densitat mitjana de la Terra: 5,52 g/cm3 Densitat mitjana de les roques de la superfície de la Terra: 2,7 g/cm3 → Hi ha d’haver materials molt més densos a l’interior del planeta. La informació de l’interior terrestre prové de: -

Perforacions d’investigació profundes → +profunda, Rúsia (Kola), 1970

-

Perforacions mineres → Cel obert, Rúsia a 500m i Sud Àfrica 3t de diamant

-

Mètodes indirectes: ○ Estudi de xenòlits profunds (roques del mantell) ○ Estudi de meteorits ○ Estudi de les ones sísmiques

L’estructura interna terrestre es coneix a partir de l’estudi de les ones sísmiques, ja que la seva velocitat depèn de la densitat i l'elasticitat dels materials. En profunditat, la velocitat de les ones augmenta degut a la compacitat del material (efecte pressió). I al canviar de materials, les ones es refracten.

9

3.

LES ONES SÍSMIQUES. DISCONTINUÏTATS SÍSMIQUES

Tipus d’ones sísmiques (ones de cos): -

Les ones P, compressives, vibren longitudinalment → primàries

-

Les ones S, de “cisalla”, vibren perpendicularment a la direcció del moviment → secundàries (Vs < VP)

Tipus d’ones sísmiques (ones de superfície): Love i Rayleigh

En un material homogeni que, simplement, augmentés de densitat en fondària, a causa de l’increment de pressió, les ones sísmiques també augmentarien la velocitat, seguint trajectòries corbes cap a la superfície. La realitat, però, és molt més complexa. L’estructura interior de la Terra es diposa en “capes” de composició, densitat i estat físic canviant des de la superfície del planeta fins el seu centre a 6378 Km de fondària.

10

El límit escorça-mantell: Mohorovicic (1909) Mohorovicic es va adonar que les ones P rebudes en estacions sísmiques situades a més de 200 Km de l’epicentre arribaven abans que en algunes estacions més pròximes. La única explicació possible era que aquestes viatgessin per un medi de característiques diferents que permetés a les ones assolir una major velocitat.

El límit mantell-nucli: Gutenberg (1914) Les ones S no pasen per una zona de l’interior ja que és líquida.

El límit nucli extern-nucli intern: Lehman (1936) Les ones P feien un salp disminuint la velocitat.

11

4.

METEORITS

Molts d’ells provenen del cinturó d'asteroides (troços de planetes). Hi ha més percentatge de meteorits a l’Antàrtica o al Sahara perquè són llocs pràcticament àrids i són més fàcils de trobar. Van trobar un amb sal. Hi ha dos tipus de meteorits: -

-

No diferenciats (procedents de petits cossos): asteroides, cometes, planetesimals) No han tingut una diferenciació química. ➔ Condrites (85,7%): Les còndrules són esferes submil·limètriques compostes per diferents minerals. Algunes hipòtesis proposen que la seva formació es degué a la calor generada per l'ona de xoc produïda per una inestabilitat gravitacional al disc protoplanetari. Aquesta calor va actuar sobre la pols còsmica tot fonent-la, i es van formar gotes que en solidificar van formar les còndrules. silicatades. Diferenciats (procedents de cossos planetaris: que han tingut una diferenciació química): ◆ Acondrites (7,1%): Les acondrites són meteorits rocallosos. Es caracteritzen per haver patit processos de fusió i diferenciació al planeta o asteroide del qual procedeixen... ● Asteroidals ● Lunars ● Marcianes ◆ Metal·lorocallosos (litosiderits) (1,5%): Els litosiderits, o meteorits mixtos, són un tipus de meteorits que tenen la mateixa proporció de metall de ferro (Fe) i níquel (Ni) i de roques silicatades ◆ Metàl·lics (5,7%): Els també coneguts com a siderits, meteorits fèrrics o meteorits ferrosos, són un tipus de meteorits que es caracteritzen per estar compostos majoritàriament per ferro (Fe) i níquel (Ni)..

MIRA ESQUEMA PWP!

5.

CAPES QUE FORMEN LA TERRA

12

5.1.

NUCLI

És l’esfera central que constitueix la capa més profunda del planeta. S’estén des de la discontinuïtat de Gutenberg fins al centre de la Terra. Amb un radi de 3470 Km, representa el 16% del volum planetari i un 32% de la seva massa. El nucli extern s’estén des dels 2980  km fins als 4980 Km. El comportament de les ones sísmiques permet afirmar que es comporta com un líquid. Els moviments dels minerals fèrricsen el si del nucli extern originarien el camp magnètic terrestre i determinen la seva evolució. Una zona de transició entre els 4980  i els 5120 km separa  el nucli extern de l’intern. El nucli  intern s’estés des dels 5120 km fins als 6378 km. És una esfera totalment sòlida.

5.2.

MANTELL

És la capa terrestre que s’estén des de la base de l’escorça fins la discontinuïtat de Wiechert-Gutenberg. El seu nom va ser proposat per Emil Wiechert per refermar la idea que embolcallava al nucli. El seu gruix aproximat és d’uns 2.885 Km. Representa el 82% del volum planetari i un 68% de la seva massa. La transmissió del calor i els moviments convectius des de la base del mantell fins la seva superfície podrien ser els causants de la dinàmica interna del planeta i el motor de la tectònica de plaques.

5.3.

ESCORÇA

És la capa més externa de la Terra. S’estén des de la seva superfície  fins la discontinuïtat de Mohorovicic. El seu gruix mitjà és d’uns 32-35  Km. A nivell planetari el seu volum i la seva massa són “despreciables”. Tanmateix, tots els processos que afecten a la dinàmica del planeta es produeixen en aquesta “capa”. Escorça oceànica: L’escorça oceànica té una estructura força homogènia. El seu gruix és més regular que a l’escorça continental i oscil·la entre els 6 i els 12 Km. Està formada per roques “relativament joves” des d’un punt de vista geològic (amb edats inferiors als 180 milions d’anys).

13

L’escorça continental: L’escorça continental és molt més complexa que la oceànica. El seu gruix oscil·la entre els 25 i els 70 Km (per sota d’algunes serralades). Està formada per materials d’edats molt contrastades que van des dels sediments més recents fins a roques que superen els 3.800 milions d’anys.

La litosfera és la capa rígida més externa del planeta. Inclou l’escorça  terrestre i una part del mantell superior, fins una fondària mitjana d’uns 150  km. Tot i això, el gruix de la litosfera només arriba a uns 10 km per sota de les dorsals oceàniques. Es pensa que, per sota de la litosfera, existeix un tram més o menys continu del mantell que presenta un de comportament plàstic. És l’anomenada “astenosfera”. Aquest nivell permetria explicar el moviment de les plaques litosfèriques.

14...