La Estructura de la tierra - Capas exteriores
Como capas externas se entiende:
- Magnetosfera (campo magnético de la tierra)
- Atmósfera (capa compuestas por diferentes gases)
- Hidrosfera (capa de agua)
Según criterio aplicado, la biósfera, como capa de la vida orgánica de la tierra, puede ser entendida como otra capa externa más.
Magnetosfera
La magnetosfera -el campo magnético de la tierra- se genera en respuesta al movimiento rotatorio del núcleo exterior de la tierra, la composición química interna (núcleo de hierro y níquel) y las altas temperaturas en el interior de la tierra (alrededor de 5000 °C).
En campo magnético se asemeja a un campo de un dipolo con polo magnético norte y sur y líneas del campo magnético que unen los polos magnéticos norte y sur, bordeando al planeta.
Su extensión es de aproximadamente 60.000 km en la dirección tierra-sol. En la dirección opuesta la extensión es mucho mayor debido al "viento solar" (partículas ionizadas que vienen del espacio y que deforman el campo magnético). La interacción entre magnetosfera y viento solar causa en las regiones polares el fenómeno de la aurora polar (boreal en el norte, austral en el sur).
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Parte de las partículas ionizadas del espacio quedan atrapadas en dos cinturones de radiación conocidos como "Anillos de van Allen" (según su descubridor, quién los detectó en 1958). El más cercano de estos anillos es formado por protones y se encuentra a una distancia entre 700 y 6.000 km desde la superficie de la tierra. El más alejado es formado por electrones y se encuentra a una distancia entre 15.000 y 25.000 km. (en 2013, noticias en los medios de comunicación indicaron que mediante sondas se descubrió un tercer anillo de existencia periódica). Sin este efecto "escudo protector" del campo magnético contra la radiación cósmica, la vida sobre la tierra sin duda sería muy diferente a la que existe.
El campo magnético demuestra variaciones notables de potencia, polaridad y posición a lo largo del tiempo.
La orientación del campo magnético se invierte cada 250.000 años en promedio (la última inversión ocurrió hace 780.000 años). En minerales con contenido de hierro se puede conservar y estudiar la orientación del campo magnético en el pasado. Estos estudios contribuyeron de forma esencial al desarrollo del modelo de la tectónica de placas.
La ubicación de los polos magnéticos coincide solamente de forma aproximada con los polos geográficos de la tierra. En la actualidad, el campo magnético de la tierra se encuentra inclinado con aproximadamente 11° con respecto al eje de la tierra. Los polos magnéticos se encuentran actualmente fuera del continente antártico y en el norte de Canadá, respectivamente.
Como "polo magnético" se entiene los dos puntos donde las líneas de fuerza del campo magnético entran en forma vertical hacía la tierra. El "polo geomagnético", en cambio, es el polo calculado teóricamente como el eje de un hipotético dipolo que se ajusta de mejor manera a la forma real del campo magnético.
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Migración del polo magnético norte hasta el año 2001
Atmósfera
El límite entre atmósfera y espacio abierto no se puede determinar con exactitud. Según una definición de la Federación Internacional de Aeronáutica, el límite entre atmósfera y espacio se ubica a 100 km sobre superficie, según una definición de la NASA a 50 millas (aprox. 80 km). Esto corresponde aproximadamente al límite entre la Termosfera y la Mesosfera (ambos son capas de la Atmósfera en un sentido más amplio). A aprox. 350 km de altura se encuentra la órbita de la Estación Espacial Internacional (ISS).
En detalle, se puede diferenciar las siguientes capas:
- Exosfera (> 500 km). Muy poco densa, compuesta por Helio y Hidrógeno. Capa de transición hacía el espacio abierto.
- Termosfera (~ Ionosfera) (500 - 80 km). Los gases que la componen son ionizadas por la radiación cósmica. La temperatura alcanza los 1600 ºC. Sin embargo, debido a la muy baja concentración de átomos, la temperatura en práctica no es "perceptible" y se manifiesta solamente en la alta velocidad de los iones. Un termómetro marcaría una temperatura bajo 0 ºC.
- Mesosfera (50 - 80 km). Temperaturas bajas (alrededor de -70 ºC)
- Estratosfera (11 - 50 km). Temperaturas cerca de 0 ºC. La radiación ultravioleta actúa sobre el oxigeno formando O3 (capa de ozono) causando además un aumento de la temperatura.
- Troposfera (0 - 11 km). En la troposfera ocurren los fenómenos climáticos (nubosidad, lluvia, viento etc.). La temperatura disminuye con la altitud, porque la radiación reflejada de la superficie de la tierra no alcanza alturas mayores. A la altura de vuelo de un avión comercial (aprox. 10.000 m) la temperatura tiene un rango alrededor de -60 ºC.
La composición de la troposfera (= el aire que respiramos) es aproximadamente la siguiente:
| N2 | 78 % |
| O2 | 21 % |
| Ar (y otros gases nobles) | 0,7 % |
| CO2 | 0,03 % |
| además otros gases en menor proporción | |
La relación entre estos gases se mantiene igual en toda la troposfera, pera la densidad (la cantidad de moléculas) disminuye, con el efecto que a mayor altura (sobre los 2.500 m) el cuerpo de una persona recibe menos oxigeno que a alturas más bajas. La mayoría de las personas siente síntomas de la falta de oxigeno a partir de los 3.000 m (malestar general, dolor de cabeza, etc.). El cuerpo humano tiene cierta capacidad de adaptación hasta aproximadamente 5.500 m. En niveles más altos se puede permanecer solamente temporalmente (semanas o meses).
Hidrosfera
La capa de agua de la tierra comprende los océanos, aguas dulces superficiales y subterráneas, glaciares y el vapor de agua presente en la atmósfera. El agua de la tierra se distribuye de la siguiente manera (todos los valores en %):
- Océanos : 97, 2
- Glaciares : 2,15
- Aguas subterráneas : 0,63
- Aguas superficiales : 0,0175
- Vapor atmosférico : 0,0010
- Biosfera : 0,0005
Las aguas de la tierra circulan permanentemente mediante un conjunto de procesos (precipitación, evaporación, escorrentía superficial y subterránea), lo que se conoce como el ciclo del agua (=ciclo hidrológico).
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En promedio mundial se cuenta con las siguientes cantidades del agua en circulación:
- Evaporación de océanos 351000 km3
- Evaporación de continentes 74000 km3
- Precipitación sobre océanos 324000 km3
- Precipitación sobre continentes 101000 km3
- Escorrentía hacía los océanos 27000 km3