El Sol visto desde la Tierra tiene un diámetro de ≈ 30 minutos de arco

La geoda, su forma

La forma de la tierra no es completamente esférica, está ligeramente achatada por los polos, se dice que tiene forma de geoda. El radio polar es 21,4 km menor que el ecuatorial. La ciencia que estudia la forma de la Tierra es la geodesia, desde 1924 se utiliza el elipsoide Hayford como forma de referencia. En la actualidad hay otros modelos, los sistemas basados en el Global Positioning System (GPS) utilizan como elipsoide de referencia el World Global System (WGS84).

Círculo de precesión descrito por el polo norte celeste.

La orientación del eje de giro de la Tierra describe un círculo alrededor del polo norte de la eclíptica, realiza un movimiento similar al de una peonza conocido como precesión de los equinoccios, este es debido precisamente a la forma de geoda, y la atracción del sol sobre los abultamientos ecuatoriales. El periodo de tiempo que toma la Tierra para completar todo el círculo se denomina año Platónico y dura 25.700 años. La atracción de la Luna produce otro movimiento del mismo tipo mucho menor que se conoce como nutación, una elipse cuyo eje mayor mide 18 segundos de arco y se completa en 18,6 años.

Los polos desciben una senoide debida a la nutación cuya linea media es el círculo de precesión.

Los polos geográficos vienen determinados por el eje de giro de la Tierra y este no coincide con el eje de simetría, como consecuencia los polos sufren desplazamientos periódicos de unos 10 a 15 metros a partir de una posición media. El periodo de estas variaciones es de 415 a 433 días, periodo que se conoce como Chandler. La causa de la variación del periodo es el movimiento de masas en el interior de la Tierra.

El interior de la Tierra

La estructura interna de la Tierra está compuesta por capas, la superior es la corteza que tiene un espesor de 35 a 70 km bajo los continentes, que se reduce a 5 km bajo de los océanos. Los movimientos convectivos del manto renuevan el material de la corteza bajo los océanos en las denominadas “dorsales” el movimiento de elevación se convierte en horizontal al llegar a la superficie, que empuja las placas tectónicas en las que se encuentran los continentes separándolas. La deriva de los continentes produce en las líneas de choque entre ellas las montañas, los Alpes tienen 30 millones de años, o depresiones, el mar Mediterráneo sólo 5 millones de años. La corteza se compone principalmente de silicio y aluminio es la capa más ligera. Bajo de la corteza se encuentra el manto que se extiende hasta los 2.800 km, se compone de minerales en los que entran en diferente proporción, hierro, silicio, calcio, magnesio, oxígeno... El manto se divide en tres capas, en el externo la temperatura aumenta hasta 2000 Kelvin³. Después hay una capa de transición seguida del manto interno en el que la temperatura es de 2800 K. La composición del núcleo externo debe ser similar al manto pero modificada por las altas presiones y se diferencia de aquel en que está líquido. El núcleo interno es sólido, está compuesto por níquel y hierro, en el centro se supone que la temperatura es de 3.740 K y la densidad de 17,2 g/cm³.

Esquema del interior de la Tierra y corte vertical de la atmósfera.

La tierra magnética

El campo magnético terrestre se origina principalmente en la zona entre el núcleo y el manto y está sujeto a variaciones de intensidad a largo plazo. Los polos magnéticos no coinciden con los polos geográficos, la distancia entre ambos es notable, el polo magnético norte se encuentra en el norte de Groelandia. La diferencia entre el polo geográfico y el magnético se denomina declinación magnética. La línea de declinación cero, es decir en la que coinciden los polos magnético y geográfico se desplaza hacia el oeste unos 20 kilómetros al año, en la actualidad cruza al oeste de Cuenca, aproximadamente sobre los 2º 30' longitud oeste. Su valor para España se puede consultar en la página del Instituto Geográfico Nacional. La ionosfera también influye, en menor medida, en la formación del campo magnético y está sujeta a la acción del viento solar; a través de la ionosfera la actividad solar influye en el campo magnético, desatando en ocasiones verdaderas tormentas magnéticas. La ionosfera también influye en la propagación de las ondas electromagnéticas, las comunicaciones también se ven influenciadas por las variaciones del viento solar, aunque su manifestación más espectacular son las auroras polares.

Espectacular imagen de una aurora boreal captada por Rosa Mari Mislata desde un fiordo Noruego

Superficie terrestre

Una característica relevante de la Tierra y única en todo el sistema solar, es la existencia de agua en los tres estados: hielo en los polos y glaciares de alta montaña, vapor de agua en la atmósfera donde representa el 0,1% del total de gases y líquida en mares, lagos, ríos. Aproximadamente ¾ partes de la superficie terrestre esta cubierta por agua. La existencia de agua en los tres estados es debida a la temperatura media del planeta, estando por encima del punto de congelación del agua, tiene margen suficiente para que la temperatura varíe entre amplios valores.

La temperatura media del planeta, en su superficie es de 15ºC, sin el efecto invernadero, con la energía recibida del Sol la temperatura media sería de –20ºC. El efecto invernadero está provocado principalmente por el vapor de agua y por el CO₂, estos gases son más transparentes a la radiación procedente del Sol que a los rayos infrarrojos reflejados por la Tierra, como consecuencia la temperatura media del planeta aumenta de  en 35ºC.

La atmósfera

La envolvente gaseosa está compuesta por nitrógeno 78%, oxígeno 21%, Ar 0,9%, H₂O 0,1% CO₂ 0,03% y cantidades menores de He, H, Ne y otros. La capa inferior es la Troposfera, se eleva hasta 11 km, en ella se producen la mayoría de los fenómenos meteorológicos y nubes. Es la zona más densa, en la parte superior la presión es de 400 milibares. La estratosfera es mucho más estable, en ella se encuentra la capa de ozono que bloquea la mayor parte de los rayos ultravioleta. La ionosfera es una capa ionizada, con exceso de electrones, en parte del viento solar, rayos X y ultravioleta procedentes del Sol. Es una capa eléctricamente cargada por lo que participa de forma activa en la transmisión de ondas cortas de longitudes entre 10 a 100 metros. Las ondas procedentes de la tierra son reflejadas de nuevo hacia la misma, de esta manera avanzan realizando reflexiones tierra – capa ionizada – tierra. Las condiciones de propagación dependen de la longitud de onda, la hora del día y en definitiva de la actividad magnética del sol. En ella se forman las auroras polares. En la supraesfera el gas está muy rarificado, la densidad es menor de 10^-6 bares. La Estación Espacial Internacional o el telescopio Hubble orbitan en esta parte de la atmósfera.

Cinturones de radiación

En el exterior de la atmósfera se encuentran los cinturones de radiación, conocidos como de Van Allen. Fueron descubiertos en 1958 con los primeras sondas espaciales. Los científicos se encontraron con una concentración inesperada de partículas cargadas eléctricamente. La forma general sigue las líneas del campo magnético de la Tierra. El cinturón más intenso se extiende desde los 2.400 km hasta los 5.600 km, otro de menor intensidad se encuentra entre los 12.000 y 20.000 kilómetros, aun un tercero entre 50.000 y 60.000 kilómetros. La intensidad y las dimensiones varían en función de las partículas que hayan quedado atrapadas en ellos. Por encima se encuentra la magnetopausa. Cuando el viento solar, que está compuesto por partículas con cargas eléctricas se acerca a la Tierra, al alcanzar la magnetopausa son obligados a desviarse por la acción de la carga eléctrica de los cinturones. Las partículas que penetran la magnetopausa siguen las líneas del campo magnético incorporándose a los cinturones. El campo magnético se deforma alargándose en dirección contraria al sol formando la cola magnética. Los cinturones de radiación representan un magnífico escudo frente a las peligrosas radiaciones de alta frecuencia y partículas energéticas procedentes del Sol, su existencia es primordial para la vida.

Resumen

• En su superficie se encuentra agua en los tres estados, sólido, líquido, gaseoso.
• Tres cuartas partes de su superficie están cubiertas de agua líquida.
• La temperatura media es de 15 grados, si bien en los dos tercios de su historia ha sido un planeta mucho más cálido y libre de hielo.
• El planeta está dividido en franjas climáticas.
• La inclinación del eje de rotación es la causa de las estaciones climáticas.
• La presión atmosférica en la superficie del planeta es de 1 bar, su composición es: 78% nitrógeno, 21% oxígeno, 1% H2O, CO2, Ar, He, Ne...
• Es el único planeta interior con un campo magnético significativo.
• El diámetro ecuatorial es ≈ 22 km mayor que el polar.
• El abultamiento del ecuador es responsable del movimiento de precesión, según el cual el eje terrestre describe un círculo alrededor del polo norte de la eclíptica en 25.800 años. Este periodo se denomina año platónico.
• La tierra está estratificada en capas, la más interior y más densa es el núcleo compuesto por hierro y níquel, hacia el exterior el manto y la corteza.
• La densidad en el núcleo es de 17.200 kg/m3 y temperatura 3.740 K

Notas

(1) No tiene sentido por que se conoce como periodo sinódico al tiempo que transcurre entre dos oposiciones o conjunciones de un planeta con la tierra.

(2) No tiene sentido por que el plano de giro de la Tierra entorno al sol se conoce como la eclíptica, sirve como plano de refencia para medir las inclinaciones de los astros del sistema solar.

(3) La escala de temperatura absoluta pone el cero en los -273,3ºC, donde cesan los movimientos vibratorios de las moléculas. No puede haber una temperatura inferior. Se expresa en grados Kelvin mediante una K. Para pasar grados absolutos a centígrados o Celsius basta con restarle 273,3º.