Ciencias de la naturaleza 1 ESO El libro Ciencias de la naturaleza para 1.º de ESO es una obra colectiva concebida, diseñada y creada en el departamento de Ediciones Educativas de Santillana Educación, S. L., dirigido por Enrique Juan Redal. En su realización ha participado el siguiente equipo: Ignacio Meléndez Hevia Miguel Ángel Madrid Rangel Margarita Montes Aguilera Susana Lobo Fernández Marcos Blanco Kroeger Eduardo Vidal-Abarca REVISIÓN CIENTÍFICA
Julio Pérez Márquez Ignacio Meléndez Hevia Miguel Ángel Madrid Rangel EDICIÓN
Susana Lobo Fernández Pilar de Luis Villota DIRECCIÓN DEL PROYECTO
Antonio Brandi Fernández
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Esquema de la unidad
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«Para elaborar el alfajor prepararás lo que voy a decir: una azumbre de miel blanca. Tres medios de avellanas y una libra de almendras, todo ello tostado y tronzado. Onza y media de canela en polvo. Dos onzas de matalauva, cuatro adarmes de clavo y cuatro de cilantro, todo ello tostado y molido. Una libra de ajonjolí tostado. Ocho libras de polvo de moler, sacado de rosquillos de pan sin sal ni levaduras, muy cocidos en el horno. Con media libra de azúcar harás almíbar, luego agregarás la miel, y cuando esté subida de punto, le echas los avíos, tres puñados de harina cernida y polvo de moler. Muélelo para que todo quede bien mezclado.»
La materia y sus propiedades
Este texto corresponde a un fragmento de una receta árabe de la Edad Media, que siguen empleando todavía los reposteros en Medina Sidonia (Cádiz) para elaborar alfajores. Aunque hoy día no utilizamos libras ni onzas para medir la masa, ni azumbres para medir el volumen, antiguamente el uso de estas y otras unidades, como el quintal y la fanega, era muy habitual. En la actualidad existe un Sistema Internacional de unidades que comparten casi todos los países.
Introducción a la unidad El texto de introducción cuenta un hecho histórico relacionado con los contenidos. La sección Plan de trabajo presenta todos aquellos puntos sobre los que se va a trabajar a lo largo de la unidad.
PLAN DE TRABAJO
En la sección Recuerda y contesta se formulan algunas preguntas. Para contestarlas deberás recordar lo que ya sabes sobre el tema.
En esta unidad… r Conocerás cuáles son las propiedades de la materia.
RECUERDA Y CONTESTA
r Reconocerás las magnitudes fundamentales más usuales: longitud, masa, tiempo y temperatura.
1. ¿Cuál es la unidad de medida que utilizamos actualmente para medir la masa? ¿Y para medir el volumen?
r Identificarás algunas magnitudes derivadas, como la superficie, el volumen y la densidad.
2. Nombra algunas sustancias que conozcas, ¿dónde se encuentran en la naturaleza?
r Aprenderás a realizar medidas y a expresarlas correctamente.
3. ¿Qué instrumento utilizarías para medir la longitud de los lados del patio? ¿En qué unidades darías el resultado?
r Comprenderás la necesidad de definir un Sistema Internacional de unidades.
4. ¿Qué te daría más idea de lo grande que es el patio del colegio? a) Medir la longitud de un lado. b) Calcular la superficie.
r Conocerás las unidades de uso más común. r Aprenderás a realizar cambios de unidades.
La contestación a Busca la respuesta la encontrarás a lo largo de la unidad.
Busca la respuesta ¿Qué magnitud puedes medir con una probeta?
r Aprenderás los pasos a seguir para realizar una representación gráfica.
Ingredientes para preparar alfajores.
1 Composición del aire Nitrógeno: 78 %
La atmósfera terrestre. Composición del aire
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Casi todos los planetas del Sistema Solar tienen una atmósfera formada por diferentes gases. La atmósfera es la envoltura gaseosa que envuelve un planeta. En la Tierra está compuesta por una mezcla de gases llamada aire.
Páginas de epígrafes
La estructura de la atmósfera
Las características de la atmósfera varían en función de la altitud. Desde la superficie terrestre se pueden diferenciar cuatro capas en la atmósfera: troposfera, estratosfera, mesosfera e ionosfera.
Los contenidos se desarrollan en una o dos páginas, de forma muy estructurada y con abundante apoyo de imágenes.
500 km
Podemos apreciar la existencia del aire cuando sopla el viento o cuando hay contaminación y el aire pierde su transparencia. Composición del aire Oxígeno: 21 %
Otros gases: 1 %
Los gases que forman el aire se encuentran en diferentes proporciones:
El nitrógeno y el oxígeno forman el 99 % de la composición de la atmósfera.
400 km
t &MOJUSØHFOP (N2) es un gas incoloro e inodoro. Constituye el 78 % del aire, casi cuatro quintas partes. Es un gas inerte, que no reacciona químicamente con otras sustancias. t & M PYÓHFOP (O2) también es un gas incoloro, y forma el 21 % del aire. Oxida con facilidad muchas sustancias y es imprescindible para la respiración de todos los seres vivos.
La mesosfera tiene un espesor de unos 40 km. Su límite superior es la mesopausa. Desde la zona más interna hacia la más externa, la temperatura va descendiendo hasta menos de 100 °C bajo cero en la mesopausa. Estratopausa
50 km
200 km
t &MEJØYJEPEFDBSCPOP (CO2) es un gas incoloro e inerte, que forma el 0,03 % del aire. Es importante por dos razones: – Es necesario para producir materia orgánica mediante la fotosíntesis. – Es responsable del FGFDUPJOWFSOBEFSP.
Las ideas fundamentales aparecen sobre fondo verde y ciertas palabras importantes se destacan en negrita.
Mesopausa
80 km
300 km
t &MBSHØO (Ar) es un gas inerte que forma el 0,9 % del aire. t &MP[POP (O3) es un derivado del oxígeno que se encuentra en proporciones muy pequeñas. Es venenoso, por lo que es un peligroso contaminante. Sin embargo, en las capas altas de la atmósfera, filtra las radiaciones ultravioleta del Sol, que resultan dañinas para los seres vivos.
La ionosfera es la capa externa. Las radiaciones solares calientan su parte superior, por lo que la temperatura es mayor con la altitud. La parte superior se denomina exosfera. No tiene un límite superior definido, cada vez hay menos aire, hasta que, a unos 500 km de altitud, ya se encuentra el vacío del espacio. A esa altitud se desplazan algunos satélites artificiales. En ella se producen las estrellas fugaces y las auroras polares.
Ozonosfera
La estratosfera tiene un espesor de entre 35 y 40 km. Su límite superior es la estratopausa. En la parte alta, los rayos ultravioleta del Sol chocan con las moléculas de oxígeno (O2) y originan el gas ozono (O3). La reacción produce calor, por lo que en la parte superior hay unos 17 °C sobre cero. Además, se encuentra una zona rica en ozono, la ozonosfera. 10 km
Las actividades te permitirán repasar los contenidos desarrollados en la página. El símbolo en algunas de ellas indica que tienes que buscar la información en los conceptos clave.
Tropopausa
100 km
EN PROFUNDIDAD
80 km
El efecto invernadero
50 km
Un invernadero es una construcción de cristal (o plástico) en la que puede entrar la luz del sol, calentando el suelo y el aire interior. Las paredes de cristal impiden que la mayor parte del aire caliente escape, lo que mantiene una temperatura interior elevada.
10 km 0 km
El dióxido de carbono de la atmósfera realiza una función comparable a la del cristal, impidiendo que escape parte del calor que emite la Tierra calentada por el Sol, y manteniendo la temperatura media terrestre en unos 15 °C. Por eso, al efecto que produce este gas en la atmósfera se le llama efecto invernadero.
La troposfera es la capa en contacto con el suelo. Tiene un espesor de unos 10 km. Su límite superior se llama tropopausa. A medida que ascendemos, la temperatura desciende hasta los 55 °C bajo cero. En esta capa está aproximadamente el 90 % del aire de la atmósfera.
ACTIVIDADES 1. Venus tiene atmósfera, pero no tiene aire. Razona por qué no podemos llamar aire a la mezcla de gases de la atmósfera venusiana.
Dentro de algunos epígrafes encontrarás contenidos desarrollados en profundidad.
2. En la atmósfera hay dos capas que están más calientes por su parte inferior que por su parte superior, y otras dos que están en cambio más calientes por arriba que por abajo. Identifica cuáles son cada una de ellas.
Explica cuál es el resultado de un aumento del efecto invernadero. ¿Por qué la actividad humana puede aumentar el efecto invernadero?
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Ciencia en tus manos
EN PROFUNDIDAD
Tipos de insectos
Elaboración y observación de un modelo experimental
Dentro del reino animal, los insectos constituyen el grupo con mayor número de especies y de individuos. Se conocen alrededor de 1 000 000 de especies diferentes de insectos. La variedad de tamaños y formas que
presentan se debe principalmente a las adaptaciones a los distintos ambientes en los que viven. Toda esta variedad hace que los insectos se clasifiquen en varios grupos, entre los que destacan los siguientes:
Los insectos poseen un esqueleto externo formado por quitina, que a su vez está recubierta por una fina capa de cera o grasa que la impermeabiliza. Esta impermeabilización es de vital importancia, especialmente para los insectos que viven en contacto con el agua, como el zapatero (Gerris lacustris). Aparentemente, la razón de que el zapatero no se hunda en el agua podría residir en que son animales muy livianos, pero la realidad es que, para un animal del tamaño de un zapatero, el agua es muy peligrosa, ya que si el insecto llegara a mojarse no podría despegarse del agua.
Los insectos zapateros pueden caminar sobre el agua sin hundirse.
Un modelo nos permitirá observar la diferencia entre un zapatero con las patas impermeabilizadas, y otro cuyas patas no lo están.
Para saber más y prácticas de laboratorio
Preparamos los modelos para observar su comportamiento Himenópteros. Hormigas, abejas, etc.
Dípteros. Moscas y mosquitos.
Coleópteros. Escarabajos.
Poseen dos pares de alas membranosas, aunque a veces faltan. Aparato bucal adaptado para lamer, morder y chupar líquidos. Viven en sociedades organizadas.
Tienen un par de alas membranosas. Las posteriores están reducidas a órganos que mantienen el equilibrio en el vuelo, llamados balancines. Aparato bucal chupador.
Presentan dos pares de alas. Las alas anteriores son gruesas, duras y opacas, y las posteriores, membranosas, plegadas en reposo bajo las primeras. Aparato bucal mordedor y masticador.
1. Recortamos dos figuras iguales de cartulina, como las de la fotografía,
que representarán dos insectos. Su cuerpo es un rectángulo de 4 3 6 cm, y sus patas tienen una longitud de unos 5 cm. A continuación doblamos sus patas para que el «animal» se sostenga sobre ellas.
2. Con la cera de una vela, cubrimos las patas de uno de ellos hasta la mitad de su altura, mientras que las del otro zapatero las dejamos sin encerar.
3. Ponemos ambos modelos de zapatero con las patas apoyadas sobre el agua, y esperamos diez minutos. Anotaremos el comportamiento de ambos «animales» antes de ponerlos sobre el agua, al principio, después de dos minutos y pasados diez minutos.
Figura con cera
Figura sin cera
Algunos de los contenidos de la unidad se desarrollan en la sección En profundidad en una página completa.
Observamos y anotamos el comportamiento de los modelos Dermápteros. Tijeretas.
Ortópteros. Saltamontes y grillos.
Hemípteros. Chinches.
Tienen las alas anteriores muy cortas, y las posteriores muy grandes y membranosas, plegadas en reposo bajo las primeras. Aparato bucal masticador.
Presentan dos pares de alas, las anteriores endurecidas, y las posteriores plegadas por debajo de las primeras. Aparato bucal masticador.
Poseen dos pares de alas. Las anteriores tienen una parte engrosada, y las posteriores son membranosas. Boca adaptada a perforar y chupar.
Se mantiene sobre sus patas
Flota al principio
Flota después de dos minutos
Ciencia en tus manos te propone experiencias explicadas de forma muy clara y que se pueden realizar fácilmente.
Flota después de diez minutos
Modelo con las patas sin encerar Modelo con las patas enceradas
Interpretamos las diferencias observadas Es fácil comprobar la diferencia entre uno y otro. La cera impermeabiliza el papel, del mismo modo que impermeabiliza el cuerpo de los insectos.
ACTIVIDADES 21. ¿Qué podría ocurrirle a los insectos como los zapateros, si perdieran su capa impermeabilizante? Lepidópteros. Mariposas y polillas.
Odonatos. Libélulas.
Sifonápteros. Pulgas.
Tienen dos pares de alas membranosas con escamas. Aparato bucal chupador, enrollado si está en reposo.
Poseen dos pares de alas estrechas, grandes y membranosas. Aparato bucal masticador.
No presentan alas. Las patas están adaptadas para el salto. Boca chupadora y adaptada para perforar la piel.
22. ¿Qué factor permite a los zapateros apoyarse y caminar sobre el agua? 23. Las arañas pueden recorrer su tela sin quedarse pegadas en ella. Lo que has observado en tu modelo experimental ¿te permite elaborar alguna hipótesis para explicar este hecho?
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Actividades 24. ● Copia en tu cuaderno el dibujo de la esponja y señala mediante flechas el recorrido que realiza la corriente de agua desde que entra hasta que sale.
29. ●● La tenia o solitaria es un gusano platelminto con forma de cinta que puede alcanzar los cuatro metros de longitud. En la parte anterior de su cuerpo presenta una protuberancia denominada escólex o cabeza, provista de cuatro ventosas y una corona de garfios puntiagudos. A continuación posee una porción delgada, llamada cuello, así como numerosos segmentos, cuyo tamaño y edad aumentan a medida que nos alejamos del escólex.
32. ●● El nautilus es un molusco que se aloja en una concha enrollada en espiral. El interior de la concha está dividido en compartimentos por tabiques. Estos compartimentos están llenos de gas y le sirven para flotar. El animal habita solamente en la última cámara. Cámara en la que habita el animal
Ventosa Cuello
35. ●● El siguiente dibujo representa una estrella de mar.
Las actividades finales están planteadas para que puedas comprobar lo que has aprendido en la unidad, relacionando e integrando unos contenidos con otros. En cada actividad se indica su nivel de dificultad:
a) Cópialo y señala las siguientes partes: brazos, aparato y pies ambulacrales. b) ¿De qué se alimentan las estrellas de mar? ¿Qué mecanismos utilizan?
Escólex
25. ●● En el siguiente dibujo se pueden observar diferentes poríferos y celentéreos.
Actividades finales
34. ●●● ¿A qué grupo de artrópodos pertenece la cochinilla de la humedad? ¿Qué características te permiten incluirlo en ese grupo? ¿Es acuática o terrestre?
Garfios
a) ¿En qué grupo de moluscos se incluye al nautilus? ¿Por qué? b) ¿Cuál es la principal diferencia entre un nautilus y un pulpo?
36. ●● Identifica a qué grupo de invertebrados pertenecen los animales representados. A
B
C
D
33. ● Indica a qué grupo de artrópodos corresponden las siguientes descripciones.
Segmentos
a) ¿Para qué utiliza la tenia las ventosas y los garfios? b) Investiga cómo se reproduce la tenia y cómo es su ciclo vital.
a) Poseen dos pares de antenas.
E
F
G
H
b) Tienen cuatro pares de patas. c) Presentan tres pares de patas articuladas.
a) Identifica los poríferos y los celentéreos. b) De los celentéreos identificados señala cuáles presentan forma de pólipo y cuáles de medusa.
30. ●● Identifica a qué grupo de moluscos pertenecen los siguientes animales. A
B
28. ● Las siguientes fotografías son de un anélido y una oruga. A
B
C
D
31. ● Los mejillones, las almejas y las ostras son bivalvos, también conocidos como pelecípodos. a) Busca en los conceptos clave el significado de «pelecípodo» y explica por qué se denominan así. b) ¿En qué se diferencian los bivalvos de los gasterópodos?
a) Identifica cuál es cada uno. b) ¿En qué se parecen y en qué se diferencian?
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UN ANÁLISIS CIENTÍFICO
Las sociedades de insectos
26. ●●● Algunas anémonas viven fijadas a la concha ocupada por cangrejos ermitaños. La relación que se establece es beneficiosa para ambas especies, ¿podrías explicar por qué? 27. ●● Los anélidos son un grupo de invertebrados que solo pueden vivir en medios acuáticos o terrestres muy húmedos. Justifica a qué crees que es debido.
d) Su cuerpo está dividido en cabeza y tronco.
c) ¿Qué estructuras características rodean la boca de los moluscos cefalópodos?
Las abejas son insectos sociales que viven en comunidades de más de 70 000 individuos. Hay tres tipos de abejas: la reina, solo hay una en cada colmena, su misión es poner huevos; los zánganos, encargados de fecundar a la reina, y las obreras, que son la mayoría y se encargan de construir las celdas, cuidan las larvas, recogen el néctar y el polen, fabrican la miel, etc. 37. ● ¿Cuáles de los siguientes animales también son considerados insectos sociales? a) Termitas, hormigas y avispas. b) Mariposas, polillas y escarabajos. c) Chinches, piojos y pulgas.
Obrera Reina
Zángano
Cepillo plumoso
39. ●●● En las abejas obreras, el tercer par de patas está modificado a modo de cepillo plumoso. ¿Cuál crees que puede ser la finalidad de esta estructura? 40. ●● En una colmena, aproximadamente el 99 % de las abejas son obreras. a) Si la colmena está formada por 70 000 abejas. ¿cuántas de ellas serán obreras? b) ¿Cuántos serán zánganos? ¿Qué porcentaje suponen?
d) Langostas, pulgones y cucarachas. 38. ● ¿Qué características de los artrópodos puedes reconocer en las abejas?
41. ●● ¿Qué papel desempeñan en la colmena las tres clases de abejas que la forman? ¿Hay alguna que sea más necesaria que otra?
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● Sencillas ● ● Medias ● ● ● Complicadas Con Un análisis científico podrás examinar un tema concreto o aplicar tus conocimientos a un caso particular de la vida cotidiana. En este apartado se plantean cuestiones con las que podrás trabajar y desarrollar tu competencia científica.
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Poríferos
Celentéreos
Las trampas de las arañas
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Terminadas las uvas me tumbé boca abajo y con el mentón entre las manos, me puse a examinar el terreno circundante. Un diminuto saltamontes verde de cara larga y melancólica se frotaba nervioso las patas traseras. Sobre una ramita de musgo, un frágil caracol meditaba en espera del rocío vespertino. Un obeso gorgojo escarlata, del tamaño de una cabeza de fósforo, se arrastraba cual rechoncho cazador bajo el bosque de musgo. Era todo un mundo microscópico, lleno de vida fascinante. Mientras seguía el lento avance del gorgojo noté una cosa curiosa. Diseminadas aquí y allá sobre el verde peluche del musgo aparecían unas tenues señales redondas, del diámetro de un chelín. Eran tan débiles que solo se las distinguía desde un cierto ángulo. Me recordaban el perfil de la luna llena visto a través de un nubarrón, el sutil círculo que parece moverse y cambiar. Distraídamente me pregunté cuál sería su origen. Eran demasiado irregulares, demasiado desordenadas para ser la huella de algún animal, y ¿qué animal podía andar por una ladera casi vertical y con paso tan
r 4POBOJNBMFTGJMUSBEPSFTRVFWJWFOGJKPTBMTVTUSBUP$BSFDFO EFÓSHBOPTZBQBSBUPT5JFOFOHSBOQPEFSEFSFHFOFSBDJÓO r 5JFOFOFMDVFSQPCMBOEPZDPOUFOUÃDVMPT1VFEFOQSFTFOUBSEPT GPSNBTQÓMJQP GJKPBMTVTUSBUP ZNFEVTB WJEBMJCSF
INVERTEBRADOS
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Platelmintos, nematodos y anélidos
r 5JFOFOFMDVFSQPCMBOEPDPOGPSNBDJMÎOESJDBZTJOFTRVFMFUP m -PTQMBUFMNJOUPTUJFOFOFMDVFSQPQMBOPEJWJEJEPFOTFHNFOUPT m -PTOFNBUPEPTUJFOFOFMDVFSQPDJMÎOESJDPTJOEJWJTJPOFT m -PTBOÊMJEPTQPTFFOVODVFSQPDJMÎOESJDPEJWJEJEPFOBOJMMPT
Moluscos
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Artrópodos
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Equinodermos
EL RINCÓN DE LA LECTURA
Resumen
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Gerald Durrell nació en 1925, en la India, aunque vivió hasta 1939 en la isla de Corfú donde se interesó mucho por la Zoología. Con 20 años se unió al personal del parque Whipsnade como estudiante y cuidador de animales. Desde entonces dedicó toda su vida a los animales, su mayor afición. Organizó expediciones y viajó por todo el mundo, desde Paraguay hasta Madagascar, recolectando
errabundo? Además no estaban en hueco. Con un tallo de hierba presioné sobre el borde de uno de los círculos. No cedió. Empecé a creer que las marcas se debían a alguna misteriosa forma de crecer el musgo. Presioné de nuevo con más fuerza, y el estómago me dio un vuelco de tremenda emoción. Era como si el palito hubiera dado con un resorte oculto, porque el círculo entero se levantó como una trampilla. Mirando, vi con asombro que era en efecto una trampilla, forrada de seda, y con un borde biselado que encajaba perfectamente en la boca de un túnel recubierto del mismo material. El borde de la puerta iba unido al del túnel mediante un pegote de seda que hacía las veces de gozne. Absorto ante esta magnífica muestra de artesanía, me pregunté quién diablos podía ser su autor.
COMPRENDO LO QUE LEO 46. ¿Qué llamó la atención del protagonista del relato mientras observaba el gorgojo? ¿Qué pregunta se hizo? 47. ¿Qué era demasiado irregular y desordenado? ¿Por qué no podían ser las huellas de un animal? 48. ¿Cómo son las trampas de las arañas que se describen en el texto? 49. ¿Para qué crees que las arañas utilizarán las trampas?
GERALD DURRELL, Mi familia y otros animales. Alianza Editorial
ACTIVIDADES
especies animales. Cumpliendo un sueño que tenía de niño, fundó su propio zoológico en la isla de Jersey, que se inauguró en 1959. Cinco años después fundó la Organización Jersey para la Conservación de la Vida Salvaje. Ha escrito una gran cantidad de libros en los que narra sus viajes y sus aventuras, así como los cuidados de los animales exóticos que encontró y recolectó.
Resumen y lectura El resumen está estructurado de forma muy esquemática, para que tengas en una sola página lo esencial de la unidad. Las actividades te invitan a trabajar sobre él o elaborar el tuyo propio. El rincón de la lectura. Recoge una selección de textos donde podrás leer algunos fragmentos interesantes, además de datos biográficos y otras informaciones.
NO TE LO PIERDAS
42. Realiza en tu cuaderno un resumen con la clasificación de los moluscos, los artrópodos y los equinodermos, e indica las características más importantes de cada uno de los grupos. 43. Indica qué tipo de respiración tienen los siguientes grupos de invertebrados. B &RVJOPEFSNPT C 1MBUFMNJOUPT
Libros:
En la pantalla:
Insectos que viven en familia MARÍA FERRÉ. Ed. Altea .VFTUSBMBTDBSBDUFSÎTUJDBTEFMBTTPDJFEBEFTGPSNBEBTQPS JOTFDUPT
Animales y plantas. Insectos y reptiles. Vol. II 6OJWFSTPFYUSBPSEJOBSJP
E *OTFDUPT F $SVTUÃDFPT
En la red: www.urbanext.uiuc.edu/insects_sp/ 1ÃHJOBEFMB6OJWFSTJEBEEF*MMJOPJTDPONVDIBJOGPSNBDJÓO TPCSFJOTFDUPT
Las hormigas BERNARD WERBER. Ed. Plaza y Janes &MNBDIPQSFTFODJBMBFYUSBÒBNVFSUFEFTVTDPNQBÒFSBTZCVTDBBMHÙOBMJBEPRVFMFBZVEF
44. ¿Qué invertebrados pueden experimentar metamorfosis? 45. ¿Qué grupo de invertebrados presenta un sistema de locomoción único? ¿Cómo se llama este sistema? ¿En qué otra función interviene?
Unas cuestiones te permitirán desarrollar la comprensión lectora.
Microcosmos )JTUPSJBEFMPTQFRVFÒPTIBCJUBOUFTEFMDBNQP
Me pregunto por qué las arañas tejen telas AMANDA O’NEILL. Ed. Everest 3FTQVFTUBT EJWFSUJEBT B QSFHVOUBT DPNQMJDBEBT TPCSF FM NVOEPEFMPTJOTFDUPT
D #JWBMWPT
www.unex.es/edafo/ECAP/ECAL/Fauna.htm 1ÃHJOB EF MB 6OJWFSTJEBE EF &YUSFNBEVSB FTQFDJBMNFOUF EFEJDBEBBMBGBVOBEFMTVFMP
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Para terminar te recomendamos algunos libros, películas, direcciones de internet, etcétera.
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Anexos Evaluación de competencias Pon en práctica tus capacidades 3. ● El dióxido de carbono no se considera un contaminante, ya que forma parte de la composición del aire. Sin embargo, su acumulación en la atmósfera produce un incremento del efecto invernadero, que genera efectos negativos sobre el clima y los intereses humanos. Indica si las siguientes acciones resultarían útiles para comprender la relación que hay entre las actividades humanas, el dióxido de carbono, el efecto invernadero y el cambio climático.
Mantener la calidad del aire que respiramos El autobús de Calidad del Aire del Plan Azul ya está en Valdemorillo Con el doble objetivo de servir como laboratorio móvil e instrumento para labores de divulgación, el autobús de la Calidad del Aire del Plan Azul comienza hoy a prestar su servicio en Valdemorillo. La posibilidad de concienciar a la población de la Comunidad de Madrid de la importancia de colaborar para evitar la contaminación atmosférica, conociendo las oportunas medidas preventivas, destaca entre las funciones de este autobús, en el que se informa a los ciudadanos del estado de la calidad del aire.
Estas labores se ven reforzadas con visitas guiadas para estudiantes y otros colectivos, para despertar una mayor conciencia social sobre esta materia. Esta unidad móvil puede medir la calidad del aire, analizando concentraciones de contaminantes como el dióxido de azufre, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, ozono troposférico, hidrocarburos y partículas en suspensión.
Participar en un chat de internet en el que cada persona cuente lo que opina. Buscar información en internet sobre los elementos mencionados. Buscar en libros información, diagramas y dibujos explicativos sobre el efecto invernadero. Buscar en la prensa noticias que hablen sobre el cambio climático. Buscar noticias sobre los daños producidos por ciclones, temporales… Preguntar en clase de Ciencias sobre ese asunto.
www.diariodelasierra.es, 11 de noviembre de 2009
El este del continente antártico también se funde El casquete glaciar de la parte oriental del continente antártico también se está fundiendo como la parte occidental, según un estudio publicado el domingo en la revista especializada Nature Geoscience. Los casquetes glaciares retienen enormes cantidades de agua en forma de hielo. El deshielo total
del casquete de Groenlandia provocaría una subida del nivel de los mares de unos siete metros y la desaparición del casquete antártico una subida superior a 70 metros.
Sí
No
Sí
No
Sí
No
Sí
No
Sí
No
Sí
No
5. ●●● El diagrama adjunto muestra las proporciones relativas de los tres principales componentes del aire atmosférico. Indica a cuál corresponde cada letra.
A
B
C
6. ●●● Ordena los siguientes recuadros, de manera que cada uno sea la causa del siguiente y escribe el resultado en tu cuaderno. La temperatura de la atmósfera aumenta
La actividad humana produce dióxido de carbono
El hielo de los casquetes glaciares se funde
El nivel del mar asciende
La atmósfera retiene una proporción mayor del calor que emite el suelo (efecto invernadero)
La proporción de dióxido de carbono aumenta en la atmósfera
4. ●●● El dibujo adjunto es una explicación esquemática del efecto invernadero. Indica cuáles de los rótulos inferiores se corresponden con los cuatro números del dibujo. 2
Agencia AFP, 23 de noviembre de 2009
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DEBES RECORDAR
7. ●● Los consumidores podemos adoptar diferentes hábitos para reducir la emisión de contaminantes a la atmósfera. Enumera qué medidas se pueden adoptar en la vida diaria para: a) Reducir la cantidad de agua caliente que consumes.
Composición del aire. Efecto invernadero (unidad 3).
Los impactos de las actividades humanas y la corrección de esos impactos (unidad 3).
Humedad, nubes y precipitaciones (unidad 3).
El ciclo del agua (unidad 4).
b) Ahorrar electricidad.
2. ●● Con respecto a las medidas preventivas que se mencionan en la primera noticia, indica qué frase es correcta: a) Las medidas preventivas son las que se adoptan cuando la contaminación atmosférica es muy alta. b) Las medidas preventivas, como utilizar el autobús en vez del coche, están destinadas a evitar la contaminación atmosférica. c) Medir los niveles de contaminación del aire es una medida preventiva.
El autobús está equipado con instrumentos para medir la concentración de contaminantes del aire. En el autobús se investiga cuáles son las sustancias contaminantes del aire. Está previsto que estudiantes y otros colectivos realicen visitas para entender el funcionamiento del autobús. Una de las funciones del autobús es que los ciudadanos adopten medidas para evitar la contaminación del aire. El autobús cumple una doble función, como laboratorio de análisis y como aula de divulgación.
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Sí
No
Sí
No
Sí
No
Sí
No
Sí
No
Competencia en comunicación lingüística
c) Utilizar menos el coche o la moto en tus actividades diarias. Rótulo
1. ●● Señala si cada una de las frases de la tabla situada a la derecha expresa correctamente o no el contenido de la primera noticia.
A partir de una selección de diferentes noticias reales, se te plantean distintas cuestiones para que puedas poner en práctica las capacidadees que has ido aprendiendo y desarrollando a lo largo de las unidades del libro. Esta sección te permitirá evaluar el desarrollo de las diferentes competencias básicas.
d) Ahorrar calefacción.
Número
a) El calor emitido por el suelo puede reflejarse en las nubes y volver al suelo. b) La contaminación atmosférica calienta el aire. c) La radiación solar calienta el suelo, por lo que este puede emitir calor en forma de radiación infrarroja. d) Los gases de efecto invernadero que hay en el aire, como el CO2, absorben parte del calor emitido por el suelo. e) Las actividades humanas producen un aumento de la nubosidad. f) El calor emitido por el suelo puede atravesar la atmósfera y escapar al espacio.
Competencia matemática
Explica por qué estas medidas disminuyen la emisión de sustancias contaminantes a la atmósfera. 8. ● Diseña un anuncio, que consista en un dibujo y un eslogan, para una campaña de concienciación dirigida a los ciudadanos con la finalidad de que en los desplazamientos por la ciudad utilicen el transporte público en vez del coche particular. 9. ●● En muchas ciudades españolas se está implantando el «carril bici», y con frecuencia se desata una polémica entre los ciudadanos partidarios de esta medida y los que la consideran inoperante y perjudicial, ya que reduce el espacio destinado a la circulación y al aparcamiento de coches, con lo que aumentan los atascos de tráfico. Explica cuál es tu opinión al respecto.
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Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico Tratamiento de la información y competencia digital
Competencia social y ciudadana Competencia cultural y artística Competencia para aprender a aprender Autonomía e iniciativa personal
Animales a es representativos ep ese tat os de España spa a Se calcula que en España habitan alrededor de 100 especies de mamíferos, 460 de aves, 83 de reptiles, 28 de anfibios y 70 de peces de aguas continentales. Esta diversidad de animales vertebrados también se encuentra en los animales invertebrados, con más de 50 000 especies. Muchas de estas especies son endémicas, es decir, pueden habitar solo en áreas y zonas muy concretas, y no pueden encontrarse en otras partes del mundo. El lince ibérico, el lobo ibérico, el oso pardo, el urogallo, el sapillo balear, el lagarto de El Hierro, la hubara canaria, el samaruc o la mariposa isabelina son ejemplos de endemismos de España. También hay muchas especies que están en peligro de extinción, como la cigüeña negra, el águila imperial y el lince ibérico.
Lince ibérico (Lynx pardina)
Jabalí (Sus scrofa)
Nutria (Lutra lutra)
El lince es un felino de aspecto robusto. Su cola termina en una borla negra y sus orejas están rematadas con unos pelos rígidos. El color de su pelaje varía entre pardo y gris con moteado negro. Es un animal carnívoro cuya dieta está basada casi por completo en el conejo. El lince ibérico se encuentra solo en determinadas zonas de España y Portugal. Habita en los bosques mediterráneos bien conservados y aislados de la actividad humana, como los de Doñana, Sierra Morena y Montes de Toledo.
El jabalí tiene el aspecto de un cerdo salvaje. Es de gran corpulencia y su pelaje está formado por cerdas duras de color casi negro. Las patas son cortas y fuertes y acaban en una pezuña. Los machos presentan unos potentes colmillos que utiliza para defenderse.
La nutria es un mamífero de hábitos acuáticos. Tiene un pelaje denso e impermeable y su cuerpo es robusto y alargado. El hocico y las orejas son pequeños; las patas, cortas, y los dedos están unidos por una membrana que facilita la natación.
El jabalí es omnívoro; se alimenta de todo tipo de materia vegetal: frutos, tubérculos, ramas…, así como de hongos, larvas, insectos, pequeños mamíferos, huevos, etc.
La nutria es un animal carnívoro que se alimenta principalmente de peces, crustáceos, pequeños moluscos, ratas de agua, culebras, ranas, etc.
Es un animal típico del bosque mediterráneo y zonas boscosas. En la Península se encuentra principalmente en las zonas del centro, norte de Andalucía y Cataluña que presentan estos hábitats.
Suele vivir en las orillas de los ríos que atraviesan zonas boscosas, donde construye sus madrigueras. Su distribución en la Península es muy irregular y prácticamente ha quedado relegado a zonas de montaña con aguas limpias.
Águila imperial ibérica (Aquila adalberti)
Cigüeña (Ciconia ciconia)
El águila imperial es una rapaz de gran tamaño cuyas alas tienen una envergadura de 1,80 metros. El plumaje es de color pardo, posee un fuerte pico curvado hacia abajo con el extremo afilado y garras fuertes.
La cigüeña es un ave zancuda de plumaje blanco con el extremo de las alas de color negro, largas patas rosadas y pico alargado y puntiagudo de color rojo.
Oso pardo ibérico (Ursus arctos pyrenaicus)
Lobo ibérico (Canis lupus signatus)
Es el animal más grande de toda la Península Ibérica. Su cuerpo es robusto, tiene un pelaje espeso de color pardo, casi negro en las patas, y una cola pequeña.
El lobo pertenece a la familia de los cánidos, como los perros y los coyotes. Es un depredador de fuertes mandíbulas con un cerebro muy desarrollado y que vive en manadas.
Su dieta es prácticamente vegetariana y depende en gran parte de los frutos, tubérculos y brotes presentes en la zona donde vive, que tiene que ser amplia y contar con refugios donde poder hibernar.
La mayor parte de su dieta consiste en los mamíferos que caza, aunque también puede consumir frutos silvestres si las presas escasean.
Ese hábitat se encuentra principalmente en los bosques caducifolios de la Cordillera Cantábrica y Pirineos, que son los lugares donde vive el oso pardo ibérico.
En los últimos años, las medidas de protección de este animal en España han hecho que aumente su número. Las poblaciones se distribuyen principalmente por el cuadrante noroccidental de la Península.
Cabra montés (Capra pyrenaica)
Zorro (Vulpes vulpes)
La cabra montés es un animal corpulento y robusto, con un pelaje de color pardo grisáceo que varía ligeramente con las estaciones. Los machos presentan una gran cornamenta que se curva hacia atrás. Su dieta está basada en vegetales: hojas de arbustos, frutos, pasto, raíces, cortezas… Habita en bosques y en zonas de relieve abrupto, ya que puede caminar con gran facilidad entre rocas y por paredes prácticamente verticales evitando así a los depredadores. Su distribución en la Península es muy amplia, pudiendo encontrarla prácticamente en todas las zonas de monte y alta montaña, principalmente en la zona de la sierra de Gredos, sierra de Madrid, Sierra Nevada y Cazorla.
Es un cánido de tamaño no muy grande que tiene un espeso pelaje donde predomina el color pardo, con zonas blancas y rojizas. Sus orejas son pequeñas, y su hocico, alargado; además tiene una larga y espesa cola con la punta blanca muy característica. La dieta del zorro es muy variada; incluye materia vegetal como brotes tiernos y frutos, y animales como ratones, que caza principalmente de noche, insectos, moluscos, larvas, etc. Su hábitat es amplio; se le puede encontrar en zonas de bosque bajo y en entornos de alta montaña de prácticamente toda la Península. También es común verlo en las inmediaciones de zonas rurales, donde consume restos de alimentos de manera oportunista.
Su dieta se basa principalmente en mamíferos de pequeño tamaño, como ardillas y liebres que caza en el suelo. Es un ave casi exclusiva de la Península Ibérica que está en grave peligro de extinción. Se encuentra en las zonas del centro y sur con bosque mediterráneo donde abunda el matorral.
Su dieta es muy variada. Puede consumir insectos, crustáceos, moluscos, lombrices, peces, saltamontes, pequeños anfibios y reptiles… También es frecuente verla en basureros rebuscando comida con su pico entre los restos. Vive en zonas abiertas húmedas e inundables. Es un ave migratoria que pasa los inviernos en el norte de África, aunque últimamente es habitual que permanezca en zonas de nidificación de la Península durante todo el año.
Buitre leonado (Gyps fulvus)
Urogallo (Tetrao urogallus)
La envergadura de las alas de esta ave carroñera puede superar los dos metros y medio. Su cuello largo y curvado está cubierto de plumón blanco, con un característico collar de plumas pardas en la base. Su plumaje es de color pardo y su pico es fuerte y grueso. Utiliza las corrientes térmicas para planear sin batir las alas.
Una característica diferencial del urogallo es que posee tres dedos en cada pata. La hembra es de color pardo; el macho, sin embargo, presenta una coloración variada, donde predomina el gris oscuro mezclado con plumaje verde, azul, rojo, blanco y marrón. En época de celo, durante el cortejo, el macho se sitúa en el suelo y mueve su cola abierta en abanico de una manera muy característica.
El buitre leonado no es cazador, se alimenta de carroña, muchas veces en estado de descomposición, alrededor de la cual se agrupan un gran número de individuos.
Su dieta está basada en hojas, hierbas y frutos de los vegetales presentes en los bosques donde vive.
Animales, árboles, rocas y minerales representativos de España En estas páginas podrás encontrar información general sobre las especies de animales y de árboles más representativas de España, así como de algunas de las rocas y minerales más importantes desde el punto de vista de los recursos mineros.
La distribución del urogallo en España está muy restringida a bosques de hayas, robles y abedules situados por encima de los 800 m de la Cordillera Cantábrica y ciertas zonas de los Pirineos.
Suele habitar en zonas de acantilados y roquedales elevados. Está presente en prácticamente toda la Península, exceptuando ciertas zonas de la cornisa cantábrica y del levante.
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Conceptos clave A dherencia Capacidad de un material para pegarse a otro. Aplicado a los líquidos se refiere a su capacidad para humedecer el recipiente que los contiene o los objetos sumergidos en él. ADN Sustancia orgánica de la célula que contiene la información hereditaria y que se transmite de generación en generación. Aire Mezcla de gases que forma la atmósfera de la Tierra. Algas Grupo de protoctistas unicelulares o pluricelulares cuyas células no forman tejidos. Vive en el agua y es capaz de realizar la fotosíntesis. Anélidos Grupo de animales invertebrados, con el cuerpo alargado y blando, dividido en segmentos o anillos, como la lombriz de tierra. Del latín, annellus: pequeño anillo. Angiospermas Grupo de plantas con flores y semillas encerradas en un fruto, como el manzano o la amapola. Del griego, angeion: vaso o receptáculo, y sperma: semilla. Antera Parte del estambre que contiene los granos de polen. Corola (pétalos)
Cáliz (sépalos) Antera
Anticiclón Masa de aire en la que la presión atmosférica es más alta que en sus alrededores.
Bipartición Proceso de reproducción por el cual una célula o un organismo se divide en dos partes.
Año-luz Distancia que recorre la luz en un año. Equivale a unos 9,5 billones de kilómetros.
Bípedo Animal que tiene dos pies o dos patas.
Artrópodos Grupo de animales invertebrados que están recubiertos de un exoesqueleto y que tienen el cuerpo segmentado y provisto de patas articuladas, como el escarabajo o la hormiga. Del griego, arthron: articulado, y podo: pie. Asteroide Cuerpo rocoso o metálico de pequeño tamaño, que se encuentra en el espacio y que no presenta un núcleo diferenciado. Astro Cualquier objeto natural que se encuentre en el espacio y que emita, absorba o refleje luz, de forma que pueda ser captado por un instrumento de observación. Atmósfera Capa de gases que envuelve un planeta. La atmósfera terrestre está formada por aire. Del griego, atmós: vapor, y sphâira: esfera. Átomo Partícula más pequeña que puede existir de un elemento. Del griego, átomos: indivisible. Autótrofo Organismo que puede producir sustancias orgánicas por sí mismo, utilizando una fuente de energía, como la luz, y tomando del medio sustancias inorgánicas como el agua y las sales minerales. Del griego, auto: uno mismo, y trophós: comer. B iosfera Conjunto de todos los seres vivos que habitan la Tierra. Del griego, bios: vida, y sphâira: esfera.
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Bivalvos Grupo de animales invertebrados que tienen una concha con dos valvas o piezas articuladas que encajan una en la otra, como las almejas o los berberechos. Del latín, bi: dos, y valva: puerta. Bomba volcánica Bloque de lava de gran tamaño lanzado al aire durante una erupción volcánica. Borrasca Masa de aire en la que la presión atmosférica es menor que en sus alrededores. C aducifolio Vegetal que pierde las hojas al comenzar la estación desfavorable, como el chopo. Cáliz Parte exterior de la flor, formada por hojas generalmente verdes llamadas sépalos. Calor específico Cantidad de energía calorífica que se necesita para aumentar un grado centígrado la temperatura de un kilogramo de una sustancia. Cápsida Envoltura de proteínas que rodea el material genético de los virus. Carbonatos Sales formadas por carbono. Derivan del ácido carbónico. Carnívoro Referido a un animal, que se alimenta de otros animales, como el león o el tigre. Referido a una planta, que se nutre de insectos, como la Venus atrapamoscas. Del latín, caro: carne, y vorare: comer.
D ensidad Magnitud que expresa la relación entre la masa de un cuerpo, o de una sustancia, y su volumen.
Carroñero Animal que se alimenta de restos de animales muertos, como el buitre. Cefalópodos Grupo de animales invertebrados que tienen la cabeza rodeada de tentáculos y que generalmente carecen de concha, como el pulpo. Del griego, kephalé: cabeza, y podo: pie. Ceniza volcánica Roca triturada en fragmentos pequeños, del tamaño de granos de arena, que es lanzada al exterior durante una erupción volcánica. Cigoto Célula huevo procedente de la unión de un óvulo y un espermatozoide. A partir del cigoto se desarrolla un individuo. Citoplasma En una célula, región situada entre la membrana plasmática y el núcleo, donde se encuentran los diferentes orgánulos celulares. Clima Conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan una zona, durante un largo período de tiempo. Clitelo Zona engrosada, a modo de silla de montar, relacionada con la función reproductiva, que aparece en el centro del cuerpo de muchos anélidos, como la lombriz de tierra. Clorofila Sustancia de color verde que utilizan las plantas, las algas y algunas bacterias autótrofas para realizar la fotosíntesis. Cloroplasto Orgánulo exclusivo de las células vegetales, donde se realiza la fotosíntesis. Posee un pigmento de color verde llamado clorofila. Columna magmática Magma contenido en la chimenea volcánica que durante una erupción asciende hacia la superficie, a la vez que pierde los gases que tiene disueltos.
Cefalópodo.
Combustión Reacción química en la que un combustible reacciona con el oxígeno y se produce desprendimiento de energía que se manifiesta habitualmente por incandescencia o llama. Compuesto químico Sustancia pura formada por átomos diferentes, que se puede descomponer en otras sustancias distintas por métodos químicos. Coníferas Grupo de plantas gimnospermas, con flores pequeñas y poco vistosas en forma de cono, como los pinos y los abetos. Córneo De cuerno o con las características de este. Corola Parte de la flor que protege los órganos sexuales, formada por hojas coloreadas y llamativas denominadas pétalos. Corteza Capa rocosa más superficial de la Tierra, formada fundamentalmente por granito y basalto. Cristal Sustancia, mineral u orgánica, cuyos componentes están dispuestos ordenadamente. Puede mostrar o no un aspecto externo con caras planas. Crustáceos Grupo de animales artrópodos, casi todos marinos, con dos pares de antenas en la cabeza y generalmente cinco pares de patas, como el langostino o el cangrejo de río.
Desgasificación Separación del gas disuelto en un líquido o embebido en la porosidad de una materia sólida. Diatomeas Grupo de algas microscópicas y unicelulares planctónicas, que poseen un caparazón silíceo con dos valvas de distinto tamaño que encajan entre sí. Dilatación Aumento de volumen que experimenta una sustancia al aumentar su temperatura. Dimorfismo sexual Presencia de dos formas o dos aspectos distintos en la forma masculina y femenina en los individuos de una especie. Disolución Mezcla homogénea que resulta de disolver dos o más sustancias en un líquido. Disolvente Sustancia capaz de contener a otra en proporciones variables, con la que forma una mezcla homogénea. E clipse Situación que se produce cuando la Luna proyecta su sombra sobre la Tierra, o la Tierra proyecta la suya sobre la Luna. Eclíptica Plano imaginario sobre el cual la Tierra traza su órbita alrededor del Sol.
Conceptos clave Los conceptos clave recogen una relación de conceptos importantes que han sido tratados a lo largo de las unidades. Cada concepto está definido y explicado de forma sencilla para que puedas entenderlo fácilmente. Se trata de un elemento de consulta que utilizarás a lo largo de todo el curso.
Embrión En los animales, primeras etapas del desarrollo de un individuo. En las plantas fanerógamas, el esbozo de la nueva planta que se encuentra contenido en la semilla.
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Índice VOLUMEN 1. LA TIERRA 1. El Universo y el Sistema Solar 1. El Universo. Ideas antiguas y actuales ..................................... 2. Componentes y origen del Universo ....................................... 3. Tamaños y distancias en el Universo ....................................... 4. El Sistema Solar ...................................................................... 5. Los planetas interiores ............................................................ 6. Los planetas exteriores ............................................................ 7. Los asteroides y los cometas .................................................... 8. Conocimiento histórico del Universo ...................................... En profundidad. Lo que vemos en el cielo nocturno ................. Ciencia en tus manos. Tamaño y distancias en el Universo ...... Un análisis científico. La superficie de la Luna ......................... El rincón de la lectura. El Universo en una cáscara de nuez .....
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 21
2. El planeta Tierra 1. El planeta Tierra ..................................................................... 2. Los movimientos de la Tierra .................................................. 3. Las estaciones .......................................................................... 4. La Tierra y la Luna .................................................................. 5. Las capas de la Tierra. La geosfera ........................................... 6. Atmósfera, hidrosfera y biosfera .............................................. 7. Dos medios para la biosfera .................................................... En profundidad. Meridianos, paralelos y husos horarios ........... Ciencia en tus manos. Análisis de un texto científico ................ Un análisis científico. La rigidez del manto terrestre ................ El rincón de la lectura. Aventura al centro de la Tierra .............
24 25 26 28 30 32 33 34 35 37 39
4. La hidrosfera terrestre 1. El agua de la Tierra ................................................................. 2. El agua de los océanos ............................................................. 3. El agua de los continentes ....................................................... 4. El ciclo del agua ...................................................................... 5. El agua que necesitamos ......................................................... 6. El agua potable ........................................................................ 7. La calidad del agua .................................................................. En profundidad. Cuando la hidrosfera se convierte en amenaza Ciencia en tus manos. La formación de nubes .......................... Un análisis científico. El uso del agua ....................................... El rincón de la lectura. Sobre el agua ........................................
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5. Los minerales 1. Los materiales de la geosfera ................................................... 76 2. La clasificación y el origen de los minerales ............................ 78 3. Las propiedades de los minerales ............................................ 80 4. Importancia y utilidad de los minerales .................................. 81 En profundidad. Explotaciones mineras e impactos ambientales 82 Ciencia en tus manos. Observación de características de los minerales .......................................................................... 83 Un análisis científico. Las actividades mineras ......................... 85 El rincón de la lectura. El médico ............................................. 87
3. La atmósfera terrestre 1. La atmósfera terrestre. Composición del aire ........................... 2. La estructura de la atmósfera ................................................... 3. El origen de la atmósfera ......................................................... 4. La presión atmosférica y el viento ............................................ 5. La humedad y las nubes .......................................................... 6. Las precipitaciones .................................................................. 7. El estado de la atmósfera. La meteorología .............................. 8. Las previsiones meteorológicas y el clima ................................ 9. El impacto de las actividades humanas .................................... 10. La corrección del impacto sobre la atmósfera ........................ En profundidad. Observación del cielo ...................................... Ciencia en tus manos. Toma de datos ....................................... Un análisis científico. El mal de altura y el entrenamiento en altitud ..................................................................................... El rincón de la lectura. Viaje de un naturalista alrededor del mundo ...................................................................................
42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 55 57
6. Las rocas 1. Las rocas están formadas por minerales .................................. 90 2. Las rocas sedimentarias ........................................................... 91 3. Las rocas magmáticas .............................................................. 94 4. Las rocas metamórficas ........................................................... 95 5. El ciclo de las rocas ................................................................. 96 6. Los usos de las rocas ................................................................ 97 En profundidad. Los fósiles ....................................................... 98 Ciencia en tus manos. Estudio de la velocidad de cristalización 99 Un análisis científico. Combustibles fósiles e impacto ambiental. 101 El rincón de la lectura. Los refugios de piedra .......................... 103
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VOLUMEN 2. LA BIOSFERA
11. Los seres vivos más sencillos
7. Los seres vivos 1. Características de los seres vivos ............................................. 2. La composición química de los seres vivos ............................. 3. La célula .................................................................................. 4. La célula animal y la vegetal .................................................... 5. Los organismos unicelulares y los pluricelulares ..................... 6. La clasificación de los seres vivos ............................................ 7. Los cinco reinos ...................................................................... 8. Las especies ............................................................................. 9. La historia de la vida ............................................................... 10. La biodiversidad ................................................................... En profundidad. El microscopio ................................................ Ciencia en tus manos. Observación de células al microscopio .. Un análisis científico. Las colonias de diatomeas ...................... El rincón de la lectura. La biodiversidad de las praderas ..........
110 111 112 113 114 115 116 117 118 120 122 123 125 127
8. Los animales vertebrados 1. El reino Animales .................................................................... 2. Características de los vertebrados ............................................ 3. Los mamíferos ......................................................................... 4. Las aves ................................................................................... 5. Los reptiles .............................................................................. 6. Los anfibios ............................................................................. 7. Los peces ................................................................................. En profundidad. La especie humana .......................................... Ciencia en tus manos. Realización de un esquema científico .... Un análisis científico. Huevos de aves y huevos de reptiles ...... El rincón de la lectura. Vivir entre chimpancés ........................
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1. El reino Protoctistas ................................................................. 2. El reino Moneras ..................................................................... 3. Los virus .................................................................................. 4. Los microorganismos y su papel en la biosfera ........................ 5. Las enfermedades producidas por microorganismos ............... 6. La lucha contra las enfermedades infecciosas .......................... En profundidad. Los líquenes .................................................... Ciencia en tus manos. Observación de microorganismos ......... Un análisis científico. El crecimiento de las bacterias ............... El rincón de la lectura. El bacilo robado ...................................
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VOLUMEN 3. LA MATERIA 12. La materia y sus propiedades 1. La materia ............................................................................... 2. La medida ............................................................................... 3. La longitud .............................................................................. 4. La superficie ............................................................................ 5. El volumen .............................................................................. 6. La masa ................................................................................... 7. La densidad ............................................................................. 8. Otras magnitudes fundamentales ............................................ En profundidad. El error en las medidas ................................... Ciencia en tus manos. Representaciones gráficas ...................... Un análisis científico. La medida y la historia ........................... El rincón de la lectura. La naturaleza de los cuerpos ................
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13. La materia y su diversidad 9. Los animales invertebrados 1. Los poríferos y los celentéreos ................................................. 2. Los gusanos ............................................................................. 3. Los moluscos ........................................................................... 4. Los artrópodos ......................................................................... 5. Los equinodermos ................................................................... En profundidad. Tipos de insectos ............................................ Ciencia en tus manos. Elaboración de un modelo experimental .. Un análisis científico. Las sociedades de insectos ..................... El rincón de la lectura. Las trampas de las arañas .....................
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10. Las plantas y los hongos 1. El reino Plantas ....................................................................... 2. Las plantas sin flores ............................................................... 3. Las plantas con flores .............................................................. 4. Las hojas, el tallo y la raíz ....................................................... 5. La nutrición de las plantas ...................................................... 6. La relación de las plantas ........................................................ 7. La reproducción de las plantas ................................................ 8. El reino Hongos ...................................................................... Ciencia en tus manos. Estudio de hojas .................................... Un análisis científico. La nutrición de las plantas ..................... El rincón de la lectura. El bosque animado ...............................
1. Los estados de la materia ......................................................... 2. Los cambios de estado ............................................................. 3. Las mezclas ............................................................................. 4. Las sustancias puras. Compuestos y elementos ....................... 5. Materiales sintéticos ................................................................ 6. Los residuos y el reciclado ....................................................... Ciencia en tus manos. Interpretación de resultados y obtención de conclusiones de un experimento ......................... Un análisis científico. El enigma de las llaves ........................... El rincón de la lectura. La fabricación de Cavorita ....................
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14. La composición de la materia 162 163 164 165 166 167 168 170 171 173 175
1. La materia está formada por átomos ........................................ 2. Los elementos químicos .......................................................... 3. Átomos, moléculas y cristales .................................................. 4. Las sustancias y las fórmulas ................................................... 5. Los elementos en la naturaleza (I) ........................................... 6. Los elementos en la naturaleza (II) .......................................... En profundidad. Hidrógeno y oxígeno unidos. El agua ............. Ciencia en tus manos. Elaboración de un informe científico ..... Un análisis científico. El aire: un bien común en peligro .......... El rincón de la lectura. El mundo al final del tiempo ................
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PON EN PRÁCTICA TUS CAPACIDADES ............................. ANIMALES REPRESENTATIVOS DE ESPAÑA ..................... ÁRBOLES REPRESENTATIVOS DE ESPAÑA ........................ ROCAS Y MINERALES DE ESPAÑA ....................................... CONCEPTOS CLAVE ...............................................................
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El Universo y el Sistema Solar
PLAN DE TRABAJO
En esta unidad… • Conocerás cómo es y cómo se originó el Universo y sus principales componentes. • Aprenderás a manejar las enormes distancias del Universo y a realizar sencillos cálculos con ellas. • Te familiarizarás con los componentes del Sistema Solar, sus características y sus movimientos. • Desarrollarás tu capacidad de observación del cielo nocturno, reconociendo en él diferentes objetos. • Adquirirás habilidades para comparar los tamaños del Sol y los planetas con objetos cotidianos.
Edwin Aldrin.
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En el año 1865 Julio Verne escribió De la Tierra a la Luna, una novela en la que describía un fantástico viaje a nuestro satélite.
Módulo lunar.
Pero la Luna no fue pisada por el ser humano hasta un siglo más tarde, concretamente el 20 de julio de 1969. Ese día, el módulo lunar de la nave Apollo 11 se posó en la superficie lunar con los astronautas Neil Armstrong y Edwin Aldrin, que fueron las primeras personas que pisaron nuestro satélite. En el viaje también iba el astronauta Michael Collins, que permaneció en órbita lunar. Cuando Armstrong puso su pie en la Luna exclamó: «Ese es un pequeño paso para un hombre pero un gran salto para la humanidad». Desde entonces se ha visitado la Luna en otras cinco ocasiones.
RECUERDA Y CONTESTA 1. Antiguamente los astrónomos observaban el cielo a simple vista. ¿Qué aparatos se utilizan actualmente para observar las estrellas y otros astros? 2. La Luna es el satélite de la Tierra. ¿Sabes qué es un satélite? 3. ¿Recuerdas los nombres de los planetas del Sistema Solar? 4. ¿Sabes qué es un cometa? a) b) c) d)
Una estrella que se desplaza. Un planeta. Un meteorito. Una masa de hielo y fragmentos de roca que gira alrededor del Sol. Busca la respuesta ¿Tienen satélites todos los planetas del Sistema Solar?
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El Universo. Ideas antiguas y actuales
Cuando contemplamos el cielo en una noche clara, sabemos que los astros cuya luz vemos parpadear sobre el cielo oscuro son estrellas parecidas a nuestro Sol, que están a una enorme distancia. Apenas hace ciento cincuenta años que el ser humano dispone de instrumentos para explorar el Universo. Anteriormente, las teorías que trataban de explicar cómo es el Universo se basaban en observaciones realizadas a simple vista, que resultaban muy incompletas. Entre ellas destacan:
Interpretación geocéntrica del Universo.
• La teoría geocéntrica. Propuesta por los antiguos griegos, afirmaba que la Tierra permanecía quieta en el centro del Universo, y que las estrellas, el Sol, los planetas y la Luna giraban a su alrededor. • La teoría heliocéntrica. Enunciada hace quinientos años por el astrónomo Nicolás Copérnico, proponía que el Sol permanecía quieto y que los planetas, entre ellos la Tierra, giraban a su alrededor. Esta teoría fue muy discutida, hasta que en el año 1610 Galileo Galilei inventó el telescopio y observó el movimiento de los planetas y sus lunas, dando la razón a Copérnico. Hoy día sabemos que ninguna de ambas teorías es correcta. El Sol es una pequeña estrella que forma parte de una de las muchas galaxias que hay en el Universo, y no existe un lugar que se pueda considerar su centro. Constelaciones y dioses de la Antigüedad Hace más de tres mil años los seres humanos observaron que, vistas desde la Tierra, las estrellas parecían formar figuras caprichosas, a las que llamaron constelaciones.
Interpretación heliocéntrica del Universo.
Cada cultura las interpretó de diferentes formas, imaginando animales fabulosos, héroes y dioses. Las historias asociadas a cada constelación forman parte de la mitología. Tienen valor histórico y cultural, pero no se pueden tomar como una explicación del origen de las estrellas.
EN PROFUNDIDAD
Superstición y ciencia. Astrología y astronomía En la Antigüedad, los astrólogos observaban las estrellas, y en su imaginación, decían ver una conexión entre estas y los asuntos humanos, y así elaboraban horóscopos para predecir el futuro. Actualmente todavía muchas personas creen que existe tal relación. Pero todas las investigaciones científicas sobre este asunto indican que no es así. La astrología no tiene ningún fundamento científico, y no debe confundirse con la astronomía, que es la ciencia que estudia los astros y el Universo. ¿Crees que los horóscopos tienen alguna base científica?
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Componentes y origen del Universo
Gracias a las investigaciones de los astrónomos, podemos saber qué componentes tiene el Universo, incluso cómo y cuándo se formó. • El Universo está formado por galaxias, separadas entre sí por enormes distancias. El espacio que hay entre ellas está vacío. Las galaxias no están repartidas uniformemente en el Universo, sino que forman grupos llamados cúmulos de galaxias. Nuestra galaxia es la Vía Láctea, y forma parte del cúmulo de galaxias de Virgo. • Las galaxias están formadas por estrellas. Una galaxia puede contener entre cien mil y quinientos mil millones de estrellas, entre las cuales hay enormes nubes de polvo y gas llamadas nebulosas. La altísima temperatura a la que se encuentra el interior de las estrellas las hace brillar, emitiendo luz y calor. Nuestra estrella es el Sol, y se encuentra en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea. • Muchas estrellas poseen planetas que giran a su alrededor formando sistemas planetarios. El nuestro es el Sistema Solar. • Algunos planetas poseen satélites que giran a su alrededor. El satélite de la Tierra es la Luna.
Cúmulo de galaxias.
El Universo está formado por galaxias, en las que hay estrellas que pueden tener sistemas planetarios formados por planetas y satélites. Vía Láctea.
Origen del Universo En 1929, el astrónomo Edwin Hubble demostró que el Universo contenía millones de galaxias que se alejan unas de otras a enormes velocidades, como si fueran los fragmentos de una explosión. Esto implica que el Universo aumenta de tamaño con el tiempo en un proceso de expansión. El comienzo de esta expansión debió de ser una gigantesca explosión. Los astrónomos la llaman la gran explosión, y calculan que ocurrió hace unos quince mil millones de años.
Sistema Solar.
ACTIVIDADES 1. Busca en los conceptos clave el significado de «astro». 2. ¿Qué son las constelaciones? ¿Y la mitología? ¿Qué relación hay entre las constelaciones y los horóscopos? 3. ¿Cuál es la diferencia entre la astrología y la astronomía? ¿Cuál de las dos es una ciencia? 4. Indica cuál es el cúmulo de galaxias, la galaxia y el sistema planetario a los que pertenece la Tierra.
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Tamaños y distancias en el Universo
La Tierra nos parece muy grande; sin embargo, en comparación con el Sol es diminuta. El Sol a su vez no es más que una de las muchísimas estrellas que forman la Vía Láctea. Se calcula que en nuestra galaxia hay más de cien mil millones de estrellas, separadas unas de otras por distancias enormes. Si redujéramos el Sol al tamaño de un garbanzo, la estrella más cercana sería otro garbanzo situado a 540 kilómetros. La Tierra no podríamos distinguirla a simple vista, sería una mota de polvo situada a más de dos metros de nuestro «garbanzo». La Vía Láctea estaría formada por unos cien mil millones de garbanzos repartidos en un círculo de siete millones de kilómetros de radio, algo difícil de imaginar. Unidades en astronomía Para poder manejar estas distancias tan gigantescas, los astrónomos utilizan principalmente dos unidades:
El Sol tiene un radio 109 veces mayor que el de la Tierra.
• La unidad astronómica. Es la distancia de la Tierra al Sol, unos 150 millones de kilómetros. Mercurio está a 0,4 unidades astronómicas del Sol; Marte está aproximadamente a 1,5 unidades astronómicas del Sol, y Plutón, a 39,4 unidades astronómicas del Sol. • El año-luz. Es la distancia que recorre la luz en un año. Como la luz recorre 300 000 kilómetros en un segundo, en un año recorre unos nueve billones y medio de kilómetros. La luz del Sol tarda tan solo ocho minutos y veinte segundos en recorrer los casi 150 millones de kilómetros de espacio vacío que nos separan. La estrella más próxima al Sol, Alfa Centauro, está situada a unos cuatro años-luz. Betelgeuse es una estrella que se encuentra a más de 500 años-luz de nosotros.
ACTIVIDADES 5. Sabiendo que la distancia entre el Sol y la Tierra es de una unidad astronómica y desde el Sol hasta Plutón hay 39,4 unidades astronómicas, calcula a cuántos kilómetros está Plutón de la Tierra. 6. Imagina que hoy por la noche, al observar el cielo, presenciáramos la explosión de la estrella Betelgeuse. ¿En qué año se habría producido realmente esa explosión?
EN PROFUNDIDAD
El tiempo en el espacio Nuestra galaxia tiene unos 100 000 años-luz de diámetro; la luz tarda en cruzarla cien mil años. Puede que alguna de las estrellas que vemos ahora ya no exista, pero no podremos saberlo hasta que nos llegue la luz de su explosión. En el año 1054 el astrónomo chino Yang Wei-te Nebulosa del cangrejo. observó la explosión de una estrella. Hoy sabemos que esa estrella, de la que ahora solo queda una nube de polvo y gas llamada la nebulosa del cangrejo, estaba a 2 000 años-luz. ¿En qué año hizo realmente explosión esa estrella?
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El Sistema Solar
Nuestro sistema planetario se formó hace unos cinco mil millones de años a partir del gas y el polvo de una nebulosa. En su centro se encuentra el Sol, la estrella que da nombre al sistema. Está formado fundamentalmente por dos gases: hidrógeno y helio. Los demás astros del Sistema Solar se clasifican actualmente en: • Planetas. Son cuerpos con forma esférica, que giran alrededor del Sol y cuyo tamaño es mucho mayor que el de otros astros de su órbita. Los planetas pueden ser rocosos o principalmente gaseosos. Mercurio, Venus, la Tierra y Marte son los planetas rocosos. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno son los planetas gigantes gaseosos. • Planetas enanos. Son cuerpos con forma esférica, que giran alrededor del Sol y en cuya órbita hay otros astros con tamaños similares. Entre ellos destaca Plutón, el más alejado del Sol, y considerado como un planeta hasta el año 2006. • Cuerpos pequeños. En esta categoría se incluyen el resto de astros que giran alrededor del Sol. Entre ellos destacan: asteroides y cometas.
En el interior del Sol se producen reacciones nucleares. Su superficie está a unos seis mil grados centígrados. Esto hace que el Sol emita luz y calor.
• Satélites. Son cuerpos rocosos que giran alrededor de un planeta o de un planeta enano. El satélite de la Tierra es la Luna; el satélite de Plutón es Caronte. Movimientos de rotación y traslación Los astros poseen dos tipos de movimientos: • Movimiento de rotación. Es el giro de un astro sobre sí mismo. La línea imaginaria alrededor de la que se produce el giro se denomina eje de rotación. • Movimiento de traslación. Es el desplazamiento de un astro que da vueltas alrededor de otro. El recorrido que sigue se denomina órbita. El plano imaginario en el que se encuentra la órbita de la Tierra recibe el nombre de eclíptica o plano de la eclíptica.
ACTIVIDADES 7. Sabiendo que el Sol, y todo el Sistema Solar, tiene un movimiento de traslación alrededor del centro de la galaxia, describe todos los movimientos que posee un satélite. 8. ¿A qué se denomina órbita? 9. ¿Cómo se llama el plano imaginario en el que se encuentra la órbita terrestre?
Plano de la eclíptica
Eje de rotación de la Luna
Órb ita te rrestre Eje de rotación de la Tierra
ar Órbita lun
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Mercurio Diámetro: 4 880 km
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Venus Diámetro: 12 104 km
Tierra Diámetro: 12 756 km
Marte Diámetro: 6 787 km
Los planetas interiores
Mercurio, Venus, la Tierra y Marte son los cuatro planetas más próximos al Sol, por lo que se denominan planetas interiores.
Su superficie es rocosa, poseen una corteza y un manto formados por rocas, y en su centro, un núcleo metálico. • Mercurio. Su radio es casi tres veces menor que el de la Tierra. No tiene satélites y no posee atmósfera. Las temperaturas en su superficie son muy extremas, en la parte iluminada se alcanzan los 425 °C, mientras que en la zona no iluminada la temperatura desciende hasta los 2170 °C. • Venus. Su tamaño es parecido al de la Tierra. No tiene satélites. Su atmósfera está compuesta principalmente por dióxido de carbono, y la temperatura en su superficie es muy alta, de unos 480 °C. Presenta una característica curiosa: gira sobre sí mismo en sentido contrario a como lo hacen los demás planetas del Sistema Solar. • Tierra. Su atmósfera está compuesta principalmente por nitrógeno y oxígeno. Tiene un satélite, la Luna. Por lo que sabemos hasta ahora, es el único planeta con vida. • Marte. Su tamaño es aproximadamente la mitad que el de la Tierra. Tiene dos satélites, llamados Deimos y Fobos. Su atmósfera es muy escasa y está compuesta principalmente por dióxido de carbono. En su superficie las temperaturas son muy bajas, alrededor de 250 °C. ACTIVIDADES 10. Enumera los cuatro planetas interiores e indica qué características presentan en común. En agosto de 2008 la sonda Phoenix aterrizó en Marte y confirmó la existencia de agua helada en el subsuelo, a pocos centímetros de profundidad.
11. Busca información sobre qué planeta fue visitado y fotografiado por las sondas espaciales Spirit y Opportunity. 12. ¿Qué planeta gira en sentido contrario a como lo hacen los demás?
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Júpiter Diámetro: 143 800 km
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Saturno Diámetro: 120660 km
Urano Diámetro: 51 120 km
Los planetas exteriores
Los cuatro planetas más alejados del Sol son: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, y se denominan planetas exteriores. Son de gran tamaño y están formados principalmente por gas, por lo que se conocen como gigantes gaseosos. • Júpiter. Es el planeta más grande del Sistema Solar. Su radio es más de once veces mayor que el de la Tierra. Tiene más de 60 satélites. Los cuatro más grandes son Ío, Calisto, Ganimedes y Europa, y los descubrió Galileo Galilei en el año 1610. • Saturno. Es el segundo planeta más grande del Sistema Solar. Su radio es casi diez veces mayor que el de la Tierra. Tiene más de 30 satélites, el mayor de los cuales es Titán. Presenta, además, un sistema de anillos muy vistoso, formado por polvo y fragmentos de rocas. • Urano. Su tamaño es unas cuatro veces mayor que el de la Tierra. Tiene más de 25 pequeños satélites y también posee un sistema de anillos. Su eje de rotación está casi horizontal con respecto a su órbita. • Neptuno. Es de un tamaño algo menor que Urano. Tiene más de 10 pequeños satélites.
Neptuno Diámetro: 49 560 km
ACTIVIDADES 13. ¿Qué planetas se denominan gigantes gaseosos? ¿Por qué reciben ese nombre?
EN PROFUNDIDAD
El caso de Plutón y otros planetas enanos Hasta agosto de 2006, Plutón había sido considerado como el planeta más externo y pequeño (2 300 km de diámetro) de nuestro Sistema Solar. En ese año, la Unión Astronómica Internacional (IAU) lo clasificó como planeta enano, debido a sus particulares características, entre ellas el hecho de orbitar conjuntamente con otro astro, Caronte.
Existen otros astros que tienen las características de planetas enanos. Entre ellos: Ceres, un pequeño astro de 980 km de diámetro, situado entre Marte y Júpiter. Fue descubierto en 1868 y considerado un planeta, hasta que en 1929 se calificó como asteroide. Eris fue descubierto en el año 2005, más allá de Plutón, y posee un satélite llamado Disnomia.
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Plutón Marte
Mercurio
Tierra Cometa
Neptuno
Júpiter
Saturno
Venus
Urano
Cinturón de Kuiper Cinturón de asteroides
Nube de Oort
Las órbitas de los planetas son casi circulares y están situadas sobre planos casi paralelos a la eclíptica. Plutón es un planeta enano con una órbita más excéntrica y altamente inclinada.
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Los asteroides y los cometas
Dentro de la categoría de «cuerpos pequeños del Sistema Solar» destacan:
Cometa Halley
Cometa Hale-Boop El cometa Halley fue visto por última vez en el año 1986. Su próxima aparición se calcula que tendrá lugar en 2061. El cometa Hale-Boop pudo verse en el año 1997. Este cometa, con dos colas y especialmente brillante, es el último que ha podido observarse desde la Tierra. Se calcula que su próxima aparición será dentro de unos 2 500 años.
• Los asteroides. Son cuerpos rocosos de diversos tamaños. Se encuentran formando dos cinturones alrededor del Sol. – El cinturón de asteroides. Se halla situado entre la órbita de Marte y la de Júpiter. El tamaño de estos asteroides es muy variado. La mayoría tiene unos pocos metros de diámetro. – El cinturón de Kuiper. Se encuentra más allá de la órbita de Neptuno. En este cinturón hay asteroides mucho mayores. • Los cometas. Son cuerpos formados de hielo mezclado con fragmentos de roca. Tienen tamaños muy variados, y forman un tercer cinturón, más allá de la órbita de Plutón. Este tercer cinturón se llama Nube de Oort y se encuentra a unas 60 000 unidades astronómicas del Sol. En ocasiones, uno de estos cometas es expulsado de la Nube de Oort hacia el interior del Sistema Solar. A medida que se aproxima al Sol, se va calentando y el hielo se vaporiza. El cometa pasa a estar formado entonces por un núcleo de hielo y rocas, y una cola, que es un larguísimo rastro de vapor y partículas de hielo que reflejan vivamente la luz del Sol. Los cometas pueden verse en el cielo nocturno cuando están cerca de la órbita de Marte.
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Conocimiento histórico del Universo
Actualmente podemos ver fotografías de la superficie de Marte, de galaxias lejanas, mapas de la Luna, etc. Disponemos de información muy detallada del Sistema Solar, e incluso de estrellas de otras galaxias. Pero hasta el siglo XVI el conocimiento del Sistema Solar era muy escaso, y la observación estaba mezclada con la fantasía. Se pensaba que la Tierra se encontraba en el centro del Universo, que la Luna era de cristal puro, y muchas otras ideas que hoy pueden parecernos absurdas. En 1543, Nicolás Copérnico propuso la teoría heliocéntrica. Desde ese momento cambió la imagen que el ser humano tenía del Universo. • A finales del siglo XVI, el astrónomo Tycho Brahe realizó observaciones detalladas del movimiento de los planetas, y durante años anotó diariamente sus posiciones. Con estos valiosos datos, el matemático Johannes Kepler pudo calcular las órbitas planetarias, desterrando la teoría geocéntrica.
Galileo fue el primero que observó los cráteres de la Luna con su telescopio.
• A principios del siglo XVII, Galileo Galilei fue el primero que usó un telescopio y descubrió que en la Luna había profundos valles y agudas crestas montañosas, y que Júpiter tenía satélites. • Tras el descubrimiento de Urano en el siglo XVIII y gracias a los datos aportados por Kepler, se predijo matemáticamente la presencia de un planeta más allá de Urano. La existencia del planeta Neptuno fue comprobada por el astrónomo alemán Johann Galle en 1846. • En el siglo XX, la observación astronómica avanzó mucho gracias a los radiotelescopios. También se empezaron a enviar sondas espaciales a otros planetas, que nos proporcionaron muchas fotografías y datos muy valiosos. En 1969, el ser humano llegó a la Luna.
ACTIVIDADES
• En la actualidad, los telescopios situados en órbita alrededor de la Tierra, como el Hubble, han permitido observar el Sistema Solar y el Universo con un asombroso grado de detalle.
15. Busca en los conceptos clave el significado de «excéntrico».
14. ¿Qué es la cola de un cometa? ¿Tienen cola los cometas que están en la Nube de Oort?
EN PROFUNDIDAD
Un mensaje de paz hacia las estrellas En 1972 se lanzó la sonda espacial Pioneer 10, y un año más tarde, la Pioneer 11. Ambas llevaban a bordo una placa metálica, diseñada por el astrónomo Carl Sagan, en la que se especifica la posición del Sol en la Vía Láctea y la posición de la Tierra en el Sistema Solar. Se indicaban además la forma y el tamaño de los seres humanos mediante figuras inspiradas en dibujos de Leonardo da Vinci. Imagina que tienes que diseñar la placa que viajará a bordo de una nave. ¿Cómo sería el mensaje que dirigirías a una posible civilización extraterrestre?
Placa de las naves Pioneer.
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EN PROFUNDIDAD
Lo que vemos en el cielo nocturno Algunas estrellas, vistas desde la Tierra, parecen formar agrupaciones de diferentes aspectos que reciben el nombre de constelaciones.
Osa Menor
Una de las constelaciones más fáciles de localizar y reconocer en el cielo es la Osa Mayor. Está hacia el norte, y tiene el aspecto de un carro cuya caja la forman cuatro estrellas, y cuya lanza la constituyen otras tres que trazan un arco hacia la izquierda.
Estrella Polar
Osa Mayor
Si unimos con una línea las últimas dos estrellas del carro y la prolongamos cinco veces, podemos localizar la Estrella Polar, que forma la punta de la lanza de otra constelación más pequeña, llamada Osa Menor. La Estrella Polar marca la dirección del norte, y puede servir para orientarnos de noche. En ocasiones, podemos ver planetas. Su brillo es más intenso y no parpadean. El nombre de planeta se lo dieron los griegos, y significa «vagabundo» porque, al contrario que las estrellas, varían su posición en el cielo con respecto a los demás astros.
Venus (2). Es llamado el lucero del alba. Aparece al atardecer, cuando las estrellas aún no pueden verse, o justo antes de amanecer, cuando la claridad del Sol ya no deja ver las estrellas.
Júpiter (1). Es el planeta más grande del Sistema Solar, por lo que cuando se ve en el cielo se le reconoce fácilmente por su intenso brillo y su tamaño mayor que cualquier estrella o planeta.
Marte (3). Se ve con un color rojizo. Se puede identificar por su pequeño tamaño, su débil brillo y la falta de parpadeo. Su color rojo como la sangre hizo que los romanos le dieran el nombre del dios de la guerra.
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Satélites artificiales (4). Aunque reflejan muy débilmente la luz del Sol, pueden reconocerse porque se mueven lentamente y siempre en dirección norte-sur.
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Estrellas fugaces (5). Son pequeños fragmentos de roca que caen a la Tierra. El rozamiento con el aire los pone incandescentes y brillan, dejando una estela luminosa.
Aviones (6). Algunos vuelan tan alto que no oímos sus motores, pero podemos reconocerlos por sus luces parpadeantes y su rápido desplazamiento.
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Ciencia en tus manos Identificación de un problema científico. Tamaños y distancias en el Universo Los científicos buscan la solución a problemas concretos. Las preguntas que se hacen solo pueden responderse cuando son correctamente formuladas. Al intentar responderlas, se encuentran dificultades concretas. Estas dificultades son los problemas que el científico trata de resolver. La pregunta: ¿cómo es el Sistema Solar? Es una pregunta científica, y tenemos muchos datos para
poder responderla, pero es muy ambigua; es necesario concretarla más y formularla correctamente. Podemos preguntarnos: ¿qué dimensiones y qué aspecto tiene el Sistema Solar visto desde fuera? Esta es una pregunta clara, un problema científico, y podemos responderla. Se trata de elaborar una imagen de cómo es el Sistema Solar.
1. Reunimos los datos necesarios.
2. Planteamos las preguntas de la manera más concreta posible.
Radio del Sol: 695 000 km. Radio de la Tierra: 6 378 km.
Si el radio del Sistema Solar fuera 6 cm, ¿qué espesor tendría?, ¿qué tamaño tendría entonces el Sol?, ¿y la Tierra?
Radio de la órbita de Neptuno (planeta más alejado del Sol): 4 500 000 000 km.
3. Realizamos los cálculos para apreciar los tamaños relativos.
«Espesor» del Sistema Solar: Si no tenemos en cuenta las órbitas de los planetas enanos, tales como Plutón, la inclinación de las órbitas de los ocho planetas del Sistema Solar no se aparta más de 2º del plano de la eclíptica. Esto hace que el «espesor» del sistema sea de aproximadamente 1,3 unidades astronómicas por arriba y por debajo de la eclíptica.
Dividimos por el mismo número las dos medidas que queremos comparar, utilizando las mismas unidades. Por ejemplo: Radio real de la órbita de Neptuno
Tamaño reducido
Hemos dividido entre
450 000 000 000 000 cm
6 cm
75 000 000 000 000
Aplicando la misma división al radio del Sol, nos queda: Real 5 69 500 000 000 cm
Reducido 5 0,000 926 cm
El Sol tendría unas 9 milésimas de milímetro de radio.
4. Realizamos esquemas o maquetas, a partir de los resultados obtenidos. Una vez realizados los cálculos, tenemos las respuestas que nos permiten hacernos una idea de cómo es el Sistema Solar: • Si el radio del Sistema Solar fuera de 6 cm (como el de un CD), el Sol tendría un radio de 0,000 926 cm; es decir, unas 9 milésimas de milímetro. Necesitaríamos un microscopio para verlo. La Tierra no podríamos verla ni siquiera al microscopio. • El espesor del Sistema Solar sería entonces de unos 0,39 cm. Resulta que un CD es una imagen bastante aproximada de cómo es el Sistema Solar. Pero a esa escala no distinguiríamos ninguno de sus componentes.
ACTIVIDADES 16. La Vía Láctea tiene un diámetro de 100 000 años-luz. ¿Qué tamaño tendría el Sistema Solar si el diámetro de la Galaxia fuera de 100 cm (1 m)? 17. Si el diámetro del Sol fuera de unos 7 cm (similar al de una pelota de tenis), ¿qué tamaño tendría la Tierra?
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Actividades 18. ● Indica qué teorías sobre el Universo se corresponden con cada uno de los siguientes esquemas, y quién propuso cada una de ellas. A
B
22. ●●● El diámetro del Sistema Solar es de unas 20 000 unidades astronómicas. Calcula a qué distancia se encontraría la Tierra del Sol si hiciéramos una maqueta del Sistema Solar de 50 cm de diámetro. Recuerda que la Tierra está a una unidad astronómica del Sol. 23. ●● Calcula cuántas unidades astronómicas tiene un año-luz.
19. ● En la antigua Grecia se contaba la historia de Orión el cazador, un gigante enorme capaz de abatir cualquier animal. Por su carácter sanguinario fue castigado por la diosa Gea, su madre, quien le envió un escorpión cuya picadura le causó la muerte. El dios Zeus colocó en el cielo a Orión y al escorpión, pero los situó donde no pudieran volver a encontrarse, por eso Orión aparece en el cielo durante el invierno, y Escorpio, en el verano.
24. ● ¿Qué dos movimientos presentan todos los planetas? 25. ●● Describe cómo es nuestra estrella, el Sol, en los siguientes aspectos: su composición, su tamaño y su temperatura. 26. ● El siguiente dibujo representa el Sistema Solar.
a) ¿Cómo se llama el conjunto de estas historias que hablan de los dioses? ¿Se pueden considerar una buena explicación del origen de las estrellas? b) ¿Cómo se llama el conjunto de estrellas que componen estas figuras? ¿Se encuentran realmente agrupadas así, o solo cuando se ven desde la Tierra? 20. ●●● En 1961, el astrónomo Frank Drake calculó que aproximadamente la mitad de las estrellas de nuestra galaxia deben tener sistemas planetarios. a) Se calcula que en la Vía Láctea hay cerca de 100 000 millones de estrellas. ¿Cuántos sistemas planetarios puede haber en ella?
Cópialo en tu cuaderno y señala en él: el Sol, los planetas interiores, los planetas exteriores, Plutón, el cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper y la Nube de Oort. 27. ●● Identifica cada planeta, y numéralos según su distancia al Sol, empezando por el más cercano. B
b) Si uno de cada cien de esos sistemas tuviera un planeta de un tamaño similar a la Tierra y a una distancia parecida a su estrella, ¿cuántos planetas parecidos a la Tierra habría en nuestra galaxia? 21. ● Hace menos de un siglo aún se pensaba que la Vía Láctea era la única galaxia del Universo. ¿Qué científico y en qué año demostró que había en el Universo muchas galaxias? ¿Qué otra cosa descubrió respecto a las galaxias y al Universo?
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28. ● Indica a qué planeta corresponde cada frase.
30. ●●● El siguiente dibujo representa varias posiciones de un cometa en su órbita.
a) Tiene el mayor número de satélites. b) Es el más cercano al Sol. c) Tiene seres vivos. d) Es el más grande del Sistema Solar. e) Gira sobre sí mismo en sentido contrario a como lo hacen los demás. 29. ● En una noche clara, observando el cielo durante un buen rato, y también con un poco de suerte, puedes ver tres tipos de objetos luminosos moverse: las estrellas fugaces, los satélites artificiales y los aviones. Explica cómo reconocerías cada uno.
¿Por qué cuando los cometas se acercan al Sol presentan una cola y los asteroides no? ¿Por qué la cola siempre está en la posición opuesta al Sol?
UN ANÁLISIS CIENTÍFICO
La superficie de la Luna La superficie lunar se caracteriza por estar llena de cráteres producidos por impactos de meteoritos. Al carecer de atmósfera, esta no frena las rocas que caen hacia su superficie, por lo que hasta los fragmentos más diminutos producen pequeños cráteres. El resultado de estos impactos es que la superficie lunar está cubierta de una fina arenilla de roca triturada que recibe el nombre de regolito. 31. ● ¿Por qué hay tantos cráteres en la superficie de la Luna? 32. ●●● En la Luna hay cráteres de gran tamaño, lo que significa que han impactado asteroides grandes. En la superficie terrestre también debería haber entonces cráteres grandes, ya que la atmósfera no puede desintegrar rocas tan grandes, y sin embargo en la Tierra estos cráteres son muy escasos. ¿Por qué puede ser eso? a) Porque la atmósfera frena esas rocas impidiéndoles llegar a la superficie. b) Porque es más fácil que caigan en la Luna que en la Tierra. c) Porque en la Tierra la erosión del agua y el viento ha borrado los cráteres.
33. ●● ¿Qué es el regolito lunar? ¿Cómo se ha formado? 34. ●●● ¿Pueden verse estrellas fugaces en la Luna? ¿Por qué? 35. ●●● Cuando dos cráteres se superponen, es fácil saber cuál es más antiguo y cuál es posterior. ¿Se te ocurre cómo puede saberse? 36. ●●● En la superficie de la Tierra se han recogido muchos meteoritos, algunos de los cuales proceden de la Luna. Intenta explicar cómo puede haber llegado hasta la superficie de la Tierra una roca procedente de la Luna.
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Resumen Ideas antiguas
• Teoría geocéntrica. La Tierra está en el centro del Universo y el Sol, la Luna, las estrellas y los planetas giran a su alrededor. • Teoría heliocéntrica. El Sol está en el centro del Universo y la Tierra, los planetas y las estrellas giran a su alrededor. • Cúmulos de galaxias. Formados por agrupaciones de galaxias. • Galaxias. Formadas por miles de millones de estrellas.
Componentes
Unidades de medida
• Estrellas. Son masas de gases incandescentes. Algunas poseen sistemas planetarios, formados por planetas, satélites, asteroides y cometas. • Unidad astronómica. Es la distancia de la Tierra al Sol: unos 150 millones de kilómetros. • Año-luz. Es la distancia que recorre la luz en un año: unos 9,5 billones de kilómetros. Es el sistema planetario de la estrella Sol. Está formado por:
EL UNIVERSO
• El Sol. Es una estrella de tamaño medio que se encuentra en la Vía Láctea. • Planetas: – Interiores: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Son rocosos. – Exteriores: Júpiter, Saturno, Urano, y Neptuno. Son gaseosos. • Planetas enanos, como Plutón. • Satélites que giran alrededor de los planetas y de los planetas enanos. • Cuerpos pequeños, como:
El Sistema Solar
– Asteroides. Son pequeños cuerpos rocosos que giran alrededor del Sol. Forman dos cinturones: a) Cinturón de asteroides. Entre las órbitas de Marte y Júpiter. b) Cinturón de Kuiper. Más allá de la órbita de Neptuno. – Cometas. Masas de hielo y rocas situados más allá de Plutón.
ACTIVIDADES 37. Haz un dibujo esquemático del Sistema Solar visto «desde arriba», sitúa sus componentes y señala con flechas los movimientos de cada uno. 38. Copia en tu cuaderno esta frase y complétala, para situar la Luna en el Universo: La Luna es el satélite del planeta La estrella de este sistema planetario es el vez forma parte del cúmulo de galaxias de
, que pertenece al sistema planetario llamado , y pertenece a la galaxia llamada .
. , que a su
39. Realiza un resumen con las principales características de todos los componentes del Sistema Solar, detallando las correspondientes a cada uno de los planetas.
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EL RINCÓN DE LA LECTURA
El Universo en una cáscara de nuez Según las ideas actuales, tendremos que explorar la galaxia de una manera lenta y aburrida, utilizando naves espaciales que viajan con velocidad menor que la de la luz, pero como todavía no tenemos una teoría unificada completa, no podemos desechar completamente los viajes por atajos del espacio-tiempo. […] Suponiendo que no nos autodestruyamos en los próximos siglos, es probable que nos diseminemos primero por los planetas del Sistema Solar y a continuación por los de las estrellas próximas, pero no pasará como en Star Trek o Babilón 5, en que hay una nueva raza de seres casi humanos en casi cada sistema estelar. La especie humana ha tenido su forma actual durante unos dos millones de los 15 000 millones de años, aproximadamente, transcurridos desde la gran explosión inicial. Por lo tanto, incluso si se llega a desarrollar vida en otros sistemas estelares, las posibilidades de encontrarla en un estadio reconociblemente humano son muy pequeñas. Es probable
que cualquier vida extraterrestre que podamos hallar sea mucho más primitiva o mucho más avanzada. Si es más avanzada, ¿por qué no se ha diseminado por la galaxia y ha visitado la Tierra? STEPHEN HAWKING, El Universo en una cáscara de nuez. Ed. Planeta
Stephen Hawking nació el 8 de enero de 1942 en Oxford. Su carrera como c ientífico empezó en la Universidad de Cambridge. A la edad de 21 años se le diagnosticó una enfermedad degenerativa de las neuronas motoras conocida como esclerosis lateral amiotrófica (ELA), lo que le ha llevado a pasar la mayor parte de su vida confinado en una silla de ruedas. Su enfermedad, sin embargo, no ha impedido que continúe su desarrollo científico. Ha publicado obras de divulgación científica, como Historia del tiempo, que han alcanzado un éxito mundial. En 1989 fue galardonado con el premio Príncipe de Asturias de la
Concordia por su trascendental labor investigadora sobre los fundamentos del tiempo y el espacio, acercando al conocimiento de todas las personas las últimas aportaciones científicas sobre el origen y destino del Universo. Es considerado por muchos como el mayor genio del si-
glo XX después de Einstein y es ya un mito por su brillante contribución a la física teórica y al desarrollo de las leyes que gobiernan el Universo. Pero su fama también se debe a la valentía con que lucha para superar las dificultades que le plantea diariamente la enfermedad que padece.
COMPRENDO LO QUE LEO 40. ¿Qué lugares del espacio es más probable que explore antes el ser humano? 41. ¿Qué ventajas tendrían los viajes a través del espacio-tiempo? 42. ¿Cuál ha sido la principal contribución de Stephen Hawking al conocimiento científico? 43. ¿Tiene necesariamente limitado el desarrollo de su inteligencia una persona con una enfermedad neurológica grave? 44. ¿Se muestra optimista el autor respecto a la posibilidad de encontrar vida en otros planetas? ¿Por qué?
NO TE LO PIERDAS
Libros:
En la pantalla:
Historia del tiempo STEPHEN HAWKING. Ed. Planeta Explica con sencillez las leyes fundamentales para comprender el cosmos.
Cosmos. Carl Sagan. RBA Editores.
Espacio JAMES A. MICHENER. Ed. Plaza y Janes Novela sobre las exploraciones y los descubrimientos estadounidenses en el espacio. La conexión cósmica CARL SAGAN. Ediciones Orbis Un libro acerca de la exploración del espacio, el Sistema Solar y la vida extraterrestre.
Las claves del Universo. Discovery Chanel.
En la red: www.lanasa.net Página oficial de la Agencia Espacial Norteamericana. www.planetmad.es Página del Planetario de Madrid. www.windows.ucar.edu/spanish.html Página de la Universidad de Michigan con mucha información sobre el Universo.
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El planeta Tierra
PLAN DE TRABAJO
En esta unidad… • Conocerás las características que diferencian nuestro planeta de los otros planetas rocosos. • Aprenderás las formas de relieve características de los continentes y de los fondos oceánicos. • Comprenderás la relación que hay entre el movimiento orbital de la Tierra, la inclinación de su eje de rotación y la sucesión de las estaciones. • Estudiarás los procesos que ocurren debido a los movimientos de la Luna: las fases lunares, las mareas y los eclipses. • Conocerás las capas que forman el planeta Tierra, su composición y su importancia. • Aprenderás a obtener información analizando un texto científico. Pingüino emperador en la Antártida.
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Roald Amundsen.
En junio de 1910, el médico y explorador noruego Roald Amundsen, junto con Bjaaland, Wisting, Hassel y Hanssen, zarparon en dirección a la Antártida. Su objetivo era alcanzar el Polo Sur terrestre. Robert Scott.
Tras meses de navegación llegaron a este continente en enero de 1911, y prepararon un campamento desde el que realizar la travesía de 1 450 km que les separaba del Polo Sur geográfico. Mientras tanto, el capitán de la armada británica Robert Scott instalaba en otro punto de la Antártida su campamento con la intención de llegar al Polo Sur antes que Amundsen. Ambas expediciones iniciaron su marcha en octubre de 1911, con la llegada de la primavera antártica. Siguieron distintos caminos y utilizaron estrategias muy diferentes, pero ambas tuvieron que pasar enormes dificultades. El 14 de diciembre de 1911, la expedición de Amundsen llegó al Polo Sur. «Tenemos el Polo Sur a la vista; casi podemos oír cómo rechina el eje terrestre», escribió Bjaaland en su diario. El 17 de enero de 1912, la expedición de Scott llegó al Polo Sur, solo para encontrar que Amundsen se les había adelantado. Una tienda de campaña y una bandera noruega marcaban el punto de latitud 90° sur.
RECUERDA Y CONTESTA 1. La hidrosfera es el conjunto de toda el agua que hay en la superficie terrestre. ¿Sabes cómo se llama el conjunto de todos los seres vivos? 2. ¿Cómo se llaman los movimientos que realiza la Tierra al girar sobre sí misma y al seguir su órbita? 3. ¿Qué tipo de planeta es la Tierra? a) Un planeta exterior rocoso. b) Un gigante gaseoso. c) Un planeta interior. d) Un planeta atmosférico. Busca la respuesta ¿En qué fecha se produce la noche más larga en el hemisferio norte? ¿Y en el hemisferio sur?
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El planeta Tierra
En la actualidad disponemos de mucha información sobre nuestro planeta, que procede de exploraciones como la de Amundsen, de investigaciones científicas, de imágenes obtenidas desde satélites, etc. Características de la Tierra La Tierra es un planeta especial, y no solo porque vivamos en él. La Tierra es el único planeta del Sistema Solar que, además de un campo magnético, posee atmósfera con oxígeno, una temperatura media de 15 ºC, un ciclo del agua y es el único en el que se ha desarrollado la vida.
Imagen de la Tierra y la Luna tomada desde un satélite.
• Su campo magnético nos protege de algunas radiaciones solares muy peligrosas. • La atmósfera está formada principalmente por nitrógeno y oxígeno. El oxígeno es indispensable para la respiración de todos los seres vivos. • La distancia al Sol y la composición de la atmósfera permiten que en la superficie terrestre se mantenga una temperatura media de unos 15 °C, con variaciones relativamente suaves. • Esta temperatura y sus ligeras variaciones permiten la existencia de agua en sus tres estados, que hacen posible el ciclo del agua. • Tiene un satélite relativamente grande, la Luna, responsable de las mareas en los océanos. • Es un planeta con una gran actividad geológica, que se manifiesta en terremotos, volcanes, levantamiento de relieves, erosión, etc. • En él se ha desarrollado la vida, que ha evolucionado a lo largo de miles de millones de años hasta originar la variedad de especies que existen actualmente, incluida la especie humana. Todas estas características hacen de la Tierra un planeta único en el Sistema Solar.
ACTIVIDADES 1. Escribe en tu cuaderno las características que hacen de la Tierra un planeta único en el Sistema Solar. 2. ¿Cuáles de estas características son indispensables para la vida tal como existe en la Tierra? 3. Menciona algunos ejemplos de la actividad geológica de nuestro planeta. Nuestro planeta tiene una intensa actividad geológica.
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Los movimientos de la Tierra
El paso de los días y las noches y la sucesión de las estaciones a lo largo del año son consecuencias directas de los dos movimientos de nuestro planeta: la rotación y la traslación.
Todos los planetas, los satélites y también el Sol presentan un movimiento de rotación alrededor de un eje. El eje de rotación terrestre es una línea imaginaria que pasa por el Polo Norte y por el Polo Sur y que atraviesa el planeta por su centro.
La Tierra gira hacia el este sobre su eje de rotación, por lo que vista desde el Polo Norte gira en sentido contrario a las agujas del reloj. En realizar un giro completo tarda 24 horas. Este período es un día. El eje de rotación de la Tierra está inclinado unos 23,5° con respecto al plano de la eclíptica. Esto hace que la duración relativa del día y la noche varíe a lo largo del año.
Eje de rotación
he oc N
Movimiento de rotación
Día
Se nt ido de giro
Ecuador
Plano ecuatorial
A lo largo de 24 horas, un punto de la superficie terrestre pasa por una zona iluminada por el Sol, decimos que es de día, y por una zona oscura, decimos que es de noche.
Si cortásemos la Tierra en dos mitades iguales con un plano perpendicular al eje de rotación (plano ecuatorial), obtendríamos dos hemisferios: el hemisferio norte y el hemisferio sur. El ecuador es la línea imaginaria, trazada sobre la superficie terrestre, que separa ambos hemisferios. Movimiento de traslación Mientras la Tierra gira sobre sí misma, realiza una traslación alrededor del Sol, describiendo una órbita cada 365 días, lo que representa un año terrestre. En este movimiento, nuestro planeta permanece sobre el plano imaginario de la eclíptica. Si la eclíptica fuera un gigantesco papel, la órbita sería el rastro dejado por la Tierra en su traslación sobre este plano. La órbita es casi circular, por lo que la Tierra mantiene durante todo el año una distancia al Sol de unos 150 millones de kilómetros. Si observásemos el movimiento de traslación por encima del Polo Norte, veríamos que el desplazamiento se realiza en sentido contrario a las agujas del reloj. Plano de la eclíptica
G
00 150 000 0
km
F
Órbita terrestre
ACTIVIDADES 4. ¿En qué sentido gira la Tierra: hacia el este o hacia el oeste? ¿Por dónde sale el Sol y por dónde se produce el ocaso? 5. ¿Dónde habrá más diferencia en la duración del día y la noche a lo largo del año, en un país situado cerca del polo o en otro próximo al ecuador? Razona tu respuesta. 6. Si mirásemos la órbita terrestre desde una posición inferior al plano de la eclíptica, es decir, desde el Polo Sur terrestre, ¿veríamos la Tierra girar alrededor del Sol en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario?
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Las estaciones
La inclinación del eje de rotación de la Tierra es la causa de una serie de variaciones a lo largo del año. Entre ellas, diferencias en las temperaturas y en la duración del día y la noche. Según estas diferencias, a lo largo del año se suceden cuatro estaciones: primavera, verano, otoño e invierno.
Las fechas de paso de una estación a otra se conocen como: • Equinoccios. Son los días de paso de verano a otoño y de invierno a primavera. Corresponden a las fechas en las que el día y la noche tienen la misma duración. Aunque la fecha exacta varía ligeramente, se producen hacia el 22 de septiembre y el 21 de marzo. • Solsticios. Son los días de paso de otoño a invierno y de primavera a verano. Corresponden a las fechas en las que la duración del día y la noche alcanza su máxima diferencia. Aunque las fechas varían ligeramente, se producen hacia el 22 de diciembre y el 21 de junio. Estaciones en el hemisferio norte Primavera. Los días se van haciendo más largos, y las noches, más cortas. Hasta el día 21 de junio, que es el más largo del año.
21 de marzo Equinoccio de primavera
21 de junio Solsticio de verano
Invierno. Los días van siendo más largos, y las noches, más cortas. Hasta el 21 de marzo, cuando día y noche duran lo mismo.
22 de diciembre Solsticio de invierno
Verano. Los días se van haciendo más cortos, y las noches, más largas. Hasta el 22 de septiembre, en que la noche y el día duran lo mismo.
22 de septiembre Equinoccio de otoño
Otoño. Los días se van haciendo más cortos, y las noches, más largas. Hasta el 22 de diciembre, que es el día más corto del año.
Estaciones en el hemisferio sur Invierno. Los días se van haciendo más largos, y las noches, más cortas. Hasta el 22 de septiembre, en que la noche y el día duran lo mismo.
22 de septiembre Equinoccio de primavera
22 de diciembre Solsticio de verano
21 de junio Solsticio de invierno
Otoño. Los días se van haciendo más cortos, y las noches, más largas. Hasta el 21 de junio, que es el día más corto del año.
Primavera. Los días se van haciendo más largos, y las noches, más cortas. Hasta el día 22 de diciembre, que es el día más largo del año.
21 de marzo Equinoccio de otoño
Verano. Los días se van acortando y las noches alargando. Hasta el 21 de marzo, en que día y noche duran lo mismo.
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Un recorrido aparente
Mediodía solar
Desde la superficie de nuestro planeta parece que el Sol gira alrededor de la Tierra describiendo un arco en el cielo que comienza al amanecer y termina al anochecer. En zonas como España, situadas en latitudes medias, el recorrido que realiza el Sol sobre el horizonte varía con las estaciones, y dura más tiempo en verano que en invierno. Es nuestra forma de percibir que, en verano, España pasa más tiempo en la zona iluminada por el Sol que en la zona oscura. También observamos que el Sol alcanza su máxima altura sobre el horizonte en verano. Por eso, la sombra de un poste a mediodía es más pequeña en verano y más larga en invierno. Así apreciamos que los rayos del Sol nos llegan más perpendiculares en verano que en invierno. Recorridos aparentes del Sol Verano
E N S O
A mediodía, el Sol se encuentra en el sur, y nuestra sombra apunta al norte. A la derecha queda el este, por donde sale el Sol, y a la izquierda, el oeste.
Otoño y primavera 1
2
3
Norte
Sur
Invierno
1 En el solsticio de verano, en su recorrido el Sol se eleva más sobre el horizonte y permanece en el cielo durante más de 15 horas. 2 En los equinoccios de otoño y primavera, el Sol se levanta menos sobre el horizonte y permanece unas 12 horas en el cielo. 3 En el solsticio de invierno, el Sol se eleva aún menos sobre el horizonte. Los días son más cortos y tienen unas 9 horas de luz.
ACTIVIDADES
Distribución de los rayos solares
8. Busca en los conceptos clave el significado del término «equinoccio».
Si nos fijamos en la Península Ibérica en ambos solsticios, podemos apreciar dos circunstancias muy diferentes. Solsticio de verano
Los rayos solares llegan de forma muy perpendicular, por lo que se concentran en una zona más pequeña que se calienta más. Además, calientan durante más tiempo, ya que la Península Ibérica está más horas en la zona iluminada.
7. Si el eje de rotación fuera perfectamente perpendicular a la eclíptica, ¿existirían estaciones? Razona la respuesta.
Solsticio de invierno
Los rayos solares llegan oblicuos, atraviesan un espesor de atmósfera mayor y se reparten por una zona más amplia que se calienta menos. Además, calientan durante menos tiempo, ya que la Península Ibérica está menos horas en la zona iluminada.
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La Tierra y la Luna
La Luna es nuestro satélite. Sus fases y los eclipses son fenómenos que se deben a su tamaño relativamente grande y a ciertas particularidades de sus movimientos. Movimientos de la Luna Nuestro satélite tiene dos movimientos propios: • Rotación. La Luna tarda 28 días en dar un giro completo sobre sí misma. • Traslación. La Luna describe una órbita alrededor de la Tierra, que se encuentra inclinada 5° con respecto al plano de la eclíptica. En realizar una vuelta completa tarda también 28 días. Este tiempo recibe el nombre de mes lunar. La Luna siempre muestra la misma cara hacia la Tierra. El punto marcado en rojo se encuentra en la cara oculta de la Luna, de forma que desde la Tierra no puede verse.
Vistos por encima del Polo Norte, ambos movimientos se producen en sentido contrario a las agujas del reloj. La coincidencia de los períodos de rotación y traslación hace que la Luna permanezca siempre con la misma cara enfrentada a la Tierra. Por eso, hasta que en 1959 la nave soviética Luna 3 sobrevoló la superficie de nuestro satélite y obtuvo las primeras fotografías, no se sabía qué aspecto tenía la cara oculta de la Luna. Las fases de la Luna
Luna nueva
Cuarto menguante
Cuando el Sol, la Luna y la Tierra están casi en línea recta, con la Luna situada en medio, desde la Tierra se ve la parte de la Luna que está en sombra, su lado nocturno.
Cuando la Luna está a medio camino entre la fase de luna llena y la de luna nueva, vemos iluminado su lado izquierdo, y la Luna tiene forma de C.
Cuarto creciente
Luna llena
Cuando la Luna está a medio camino entre la fase de luna nueva y la de luna llena, vemos iluminado su lado derecho. La Luna tiene forma de D.
Cuando el Sol, la Tierra y la Luna están casi en línea recta, con la Tierra situada en medio, desde nuestro planeta vemos la parte iluminada de la Luna.
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Eclipses Un eclipse es la ocultación, total o parcial, de un astro por otro.
Esta situación se produce cuando tres astros se encuentran en línea. La Tierra, el Sol y la Luna pueden dar lugar a dos tipos de eclipses: • Eclipse de Sol. Se produce cuando la Luna está entre el Sol y la Tierra. En esta posición, la Luna proyecta su sombra sobre la Tierra, y observamos cómo nuestro satélite tapa el Sol. • Eclipse de Luna. Se origina cuando la Tierra está entre el Sol y la Luna. En esta posición podemos ver la sombra de nuestro planeta proyectada sobre la luna llena. La inclinación del plano de la órbita lunar hace que la Luna, al recorrer su órbita, cruce el plano de la eclíptica en dos puntos, los nodos. Eclipse de Sol
Eclipse de Luna
Eclipse de Sol
Nodos
Los eclipses se producen únicamente cuando la Luna está en uno de sus nodos y, además, el Sol, la Tierra y la Luna forman una línea recta.
Eclipse de Luna
Zona de eclipse total
Zona de eclipse total
Zona de eclipse parcial
Zona de eclipse parcial
Eclipse total de Sol.
Eclipse parcial de Sol.
Eclipse total de Luna.
Eclipse parcial de Luna.
Mareas La Tierra y la Luna se atraen mutuamente debido a la fuerza de la gravedad. Esta fuerza se puede apreciar en los océanos, cuya agua se desplaza debido a la atracción que ejerce la Luna sobre ella. El nivel del agua sube en la zona terrestre más próxima a la Luna y en la situada en la parte opuesta. En estos puntos en los que el nivel del agua sube, se produce la marea alta, mientras que en las zonas en las que el agua es desplazada y baja su nivel, tiene lugar la marea baja. Marea alta en España
Marea baja en España
Marea baja en México
Marea alta en México
ACTIVIDADES 9. Explica qué son los nodos de la órbita lunar, y por qué solo puede producirse un eclipse cuando la Luna está en uno de sus nodos. 10. La Tierra da un giro completo sobre su eje cada 24 horas. ¿Cuántas mareas altas y cuántas mareas bajas tendrá un punto de la costa en ese tiempo? 11. ¿Por qué crees que no debe mirarse directamente al Sol, ni siquiera durante un eclipse?
Localización de las mareas tras una rotación de la Tierra de 90°.
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Las capas de la Tierra. La geosfera
El planeta Tierra es el único conocido en el que, además de una esfera rocosa y una envoltura gaseosa, hay agua y seres vivos. La geosfera es el componente rocoso; la atmósfera, la envoltura gaseosa; la hidrosfera, el componente acuoso, y la biosfera, el conjunto de los seres vivos. En la superficie estos componentes interactúan intensamente entre sí. Geosfera
G
70 km
G F 10 km
F
La geosfera es la parte rocosa de la Tierra. Tiene un radio de 6 378 km y está formada por tres capas.
Corteza continental
Corteza oceánica
Manto Núcleo externo Núcleo interno
6 378 5 150 km 2 900 km
0 km
• La corteza. Es la capa más externa y está constituida por rocas. La corteza terrestre es de dos tipos: – Corteza continental. Su espesor es de unos 70 km. Forma los continentes y en ella la roca más abundante es el granito. – Corteza oceánica. Su espesor es de unos 10 km. Forma los fondos oceánicos. La roca más abundante es el basalto, que es una roca volcánica. La corteza oceánica se origina por la intensa actividad volcánica de unas cordilleras submarinas, llamadas dorsales oceánicas. • El manto. Se encuentra bajo la corteza, y llega hasta los 2 900 km de profundidad. Está formado por rocas que se encuentran en estado sólido a una temperatura de entre 1 000 y 4 000 °C. • El núcleo. Está situado bajo el manto. Su componente principal es el hierro, y se encuentra a una temperatura de más de 4 000 °C. Tiene dos partes: – El núcleo externo. Es líquido y está agitado por violentas corrientes en su interior. – El núcleo interno. Es sólido. La separación entre ambos núcleos se encuentra a los 5 150 km de profundidad.
ACTIVIDADES 12. Haz en tu cuaderno un dibujo esquemático con la estructura en capas de la geosfera, indicando los nombres de las capas, su composición, su temperatura y su estado. Señala también los dos tipos de corteza.
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Plataforma continental
Cordillera Dorsal oceánica
Fosa oceánica
Volcanes submarinos
Escudo Llanura abisal
El relieve de la superficie terrestre En las imágenes tomadas desde el espacio, vemos nuestro planeta de un color azulado por las extensas masas de agua de su superficie. Sobre ese fondo azul destaca el perfil de los continentes. Si el agua de los océanos se volviera totalmente transparente, veríamos que la superficie terrestre presenta dos niveles bien diferenciados: • Los continentes. Tienen una altitud media de unos 600 metros sobre el nivel del mar. En ellos destacan tres formas de relieve: – Cordilleras. Son alineaciones montañosas que en algunos casos alcanzan grandes altitudes, como la cordillera del Himalaya en Asia o los Andes en Sudamérica. En España tenemos algunas cordilleras, como las Béticas, los Pirineos o la Cordillera Cantábrica. – Grandes llanuras. También llamadas escudos, son grandes extensiones prácticamente horizontales, como la llanura del río Amazonas en Sudamérica o la del Sahara en África. – Plataformas continentales. Abarcan desde la línea de costa hasta unos kilómetros mar adentro. Aunque están bajo el agua, forman el borde de los continentes. Su profundidad máxima es de unos 300 m. • Los fondos oceánicos. Su profundidad media es de unos 4 500 m por debajo del nivel del mar. En ellos destacan: – Cordilleras oceánicas. También llamadas dorsales oceánicas, como la que discurre por el océano Atlántico en dirección nortesur. En ellas hay una intensa actividad volcánica. – Fosas oceánicas. Son las zonas más profundas de los océanos, como la fosa de las Marianas, con 11 034 m de profundidad, o la fosa de Japón, con más de 10 500 m de profundidad. – Llanuras abisales. Son las llanuras más extensas del planeta, situadas a una profundidad media de unos 4 000 o 4 500 m. – Volcanes submarinos. Son enormes relieves aislados, que en algunos casos sobresalen de la superficie del océano originando archipiélagos volcánicos, como las Hawai o las Canarias.
En los continentes se distinguen las áreas más áridas en marrón, y las zonas con vegetación, en verde.
ACTIVIDADES 13. En algunos libros se estudian las plataformas continentales en los océanos, mientras que en otros se incluyen en los continentes. Menciona una razón para incluirlas en los continentes, y una para estudiarlas en los océanos. 14. ¿Qué formas del relieve de los fondos oceánicos están relacionadas con la actividad volcánica?
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Atmósfera, hidrosfera y biosfera
Atmósfera La atmósfera es la capa de aire que envuelve la Tierra.
El aire es una mezcla de gases cuyos componentes más abundantes son: el nitrógeno, que constituye casi las cuatro quintas partes de la mezcla, y el oxígeno, que forma una quinta parte. El oxígeno de la atmósfera es indispensable para la mayoría de los organismos. También hay una pequeña proporción de dióxido de carbono (CO2) y de otros gases. Hidrosfera La hidrosfera está formada por toda el agua que existe en la Tierra. La atmósfera de Venus está formada por dióxido de carbono, y tiene una espesa capa de nubes de ácido sulfúrico. En la Luna y en Mercurio, debido a su pequeño tamaño, la atmósfera no existe, ya que los gases escapan a su débil atracción gravitatoria.
Los océanos están formados por agua en la que hay disuelta gran cantidad de sales, por lo que se la llama agua salada. El agua de los ríos y lagos contiene sales disueltas, pero en muy poca cantidad, por lo que se llama agua dulce. Las precipitaciones son prácticamente agua pura. El calor del Sol y la fuerza de la gravedad ponen en movimiento el agua de la Tierra. El agua se evapora, se condensa en las nubes, forma precipitaciones, discurre por la superficie, se infiltra en el suelo y es utilizada por los seres vivos. Todos estos procesos forman el ciclo del agua. Biosfera La biosfera es el conjunto de todos los seres vivos que habitan en la Tierra.
La biosfera influye mucho sobre los otros componentes de la Tierra: • Sobre la corteza terrestre. Algunos seres vivos alteran las rocas con su actividad. Los corales forman grandes estructuras rocosas, muchos animales viven dentro del suelo, y los vegetales toman de él sales minerales. • Sobre la atmósfera. El nitrógeno procede de la actividad de unos microorganismos que viven en el suelo, y el oxígeno se produce en la fotosíntesis que realizan las plantas, las algas y algunas bacterias. Además, muchos seres vivos evaporan gran cantidad de agua, lo que proporciona humedad al aire. • Sobre la hidrosfera. Los seres vivos contienen gran cantidad de agua, las plantas toman agua del suelo, y muchos organismos viven en medios acuáticos. Los corales producen un exoesqueleto que puede dar lugar a grandes acumulaciones de materiales rocosos. La gran barrera de coral, en Australia, es una formación orgánica tan grande que puede ser vista desde el espacio.
ACTIVIDADES 15. Define cada una de las distintas capas que forman la Tierra y explica cómo influye cada una de ellas sobre las otras tres.
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Dos medios para la biosfera
Los seres vivos se distribuyen en un gran número de ambientes, como los desiertos, las selvas, los mares o los lagos. Todos estos ambientes, a pesar de ser muy diferentes entre sí, se pueden agrupar en dos medios: el medio acuático, rodeado de agua, y el medio terrestre, rodeado de aire. Las características de estos dos medios determinan la forma y el tipo de organismos que habitan en cada uno de ellos. El medio acuático
El medio terrestre
Es más extenso que el medio terrestre. Sus características más relevantes son:
Es más reducido que el medio acuático. Sus características más relevantes son:
• Abundancia de agua. Ello permite a los organismos que habitan en este medio disponer en todo momento del agua que necesiten.
• Escasez de agua. Muchos seres vivos han desarrollado mecanismos específicos para conseguirla, como las raíces de las plantas.
• Temperaturas casi constantes. Aunque hay pequeñas variaciones con la profundidad y la distancia a la costa.
• Fuertes variaciones de temperatura. Los seres vivos desarrollan mecanismos termorreguladores, como el sudor o el letargo.
• Escasez de luz con la profundidad. Los organismos fotosintéticos necesitan luz, por lo que a medida que esta disminuye, estos seres vivos van escaseando en zonas profundas.
• Abundancia de luz. La atmósfera favorece la propagación de la luz. Sin embargo, cuando la cubierta vegetal es espesa, cerca del suelo la luz puede escasear.
• Mayor densidad del agua. Al tener mayor flotabilidad, los organismos no precisan sistemas de sostén. Pero el agua ofrece mayor resistencia al movimiento, por lo que muchos animales que se desplazan en el agua tienen el cuerpo alargado (forma hidrodinámica).
• Menor densidad del aire. Por ello, muchos animales se desplazan por el suelo, ya sea caminando, corriendo o saltando. Los organismos voladores han desarrollado sistemas que aligeran su cuerpo, lo que facilita su mantenimiento en el aire.
• Escasez de oxígeno disuelto. Los organismos toman el oxígeno disuelto en el agua por medio de estructuras muy eficaces, como las branquias de los peces.
• Abundancia de oxígeno. Los organismos terrestres han desarrollado complejas estructuras internas que les permiten tomar el oxígeno del aire, como las tráqueas de insectos o los pulmones de vertebrados.
ACTIVIDADES 16. A medida que alcanzamos más profundidad en el medio acuático, hay menos plantas y menos algas. ¿A qué se debe? ¿Cómo afecta esto a la distribución de los animales?
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EN PROFUNDIDAD Meridiano de Greenwich
Meridianos, paralelos y husos horarios Los meridianos y los paralelos son líneas imaginarias perpendiculares que se pueden representar sobre un mapa de la Tierra y permiten, a través de un sistema de coordenadas geográficas, ubicar de manera exacta un punto sobre la esfera terrestre.
Latitud
Los meridianos son líneas que van de polo a polo, y los paralelos son círculos que se trazan de este a oeste, siendo el ecuador el círculo máximo, cuyo centro es el centro de la Tierra. Los meridianos y paralelos establecen dos distancias que se miden en grados. La longitud, que es la distancia entre dos meridianos y la latitud, que es la distancia entre dos paralelos.
Ecuador
Longitud
¿Cómo se estableció un horario internacional? Antiguamente, para establecer la hora en las distintas zonas del planeta se utilizaba la hora solar, por lo que cada lugar tenía su horario local. En 1859, el matemático italiano Giuseppe Barilli, más conocido por el seudónimo de Quirico Filopanti, publicó un sistema de husos horarios para establecer las horas en las distintas zonas del planeta. Para ello tuvo en cuenta las 24 horas que tarda la Tierra en dar una vuelta completa sobre sí misma y los 360º que tiene un círculo. Obtuvo así 24 sectores, como los gajos de una naranja, cada uno de los cuales abarcaba una banda de 15º entre dos meridianos. A cada uno de estos sectores lo llamó huso horario y le asignó una hora.
Con este sistema se podía establecer un horario internacional, ya que todos los territorios comprendidos dentro de un determinado huso horario tendrían la misma hora. Como había que fijar un meridiano de referencia a partir del cual comenzar a contar, en 1884 se determinó mediante un acuerdo internacional, que este fuera el meridiano que pasa por el antiguo real observatorio astronómico de Greenwich, al oeste de la ciudad de Londres. Esta línea imaginaria también se estableció como el meridiano de origen para medir la longitud, tomándolo como meridiano 0. Así el mundo quedaba dividido en una mitad oriental y otra occidental.
Las zonas horarias
de
ch
2h
3h
4h
5h
6h
7 h 8 h 9 h 10 h 11 h 12 h 13 h 14 h 15 h 16 h 17 h 18 h 19 h 20 h
21 h
22 h
23 h
24 h
-9 -5
-7
cam
1h
2h
3h
+13
a
-3 -2
-8
+10
-1 +1 0
+5 +4 +3
-4
-9
+8
0
+2
+3
Países con horario oficial par.
Meridiano de Greenwich
Ecuador
-3
+9
+3:30 +4:30 +5 +5:30
+1
-10
-4
Lín ea cam bio
+8
+6
+1
-6
+7
+11+12
cha
-5
+6
de fe
-8 -7 -6
+9
+9 +8
+8 +9:30 +10
+2
Países con horario oficial impar.
+9 +10
+12
Dom in Lunego s
ea Lín bio
1h
fe
de
Algunos países establecen zonas horarias, que no coinciden exactamente con los husos horarios. Hoy día, además, los países y regiones establecen un horario civil que puede variar en relación con los husos horarios. Esto ocurre, por ejemplo en la Península Ibérica y Baleares, que aunque se encuentran sobre el meridiano de Greenwich, no se rigen por ese huso horario, sino que suman una hora más adaptándose al horario centroeuropeo y otra hora más durante el periodo de verano, que abarca desde finales de marzo hasta finales de octubre.
24 h
23 h
de
Como la Tierra rota hacia el este, al pasar de un huso horario al siguiente en esta dirección hay que sumar una hora, y si se hace en dirección contraria, es decir, hacia el oeste, hay que restar una hora.
Países con media hora de diferencia sobre la oficial.
ACTIVIDADES 17. ¿Por qué entre las ciudades de Londres y Madrid hay una hora de diferencia si ambas están en el mismo huso horario? 18. Investiga por qué en Canarias hay una hora menos respecto a la hora peninsular.
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Búsqueda de información. Análisis de un texto científico Una vez identificado un problema científico, uno de los siguientes pasos es buscar y recoger información sobre él. En las revistas científicas, en los libros de divulgación, en Internet y en los mismos libros de texto podemos encontrar mucha información.
A continuación se reproduce un extracto de un artículo científico sobre la actividad del volcán Etna, situado en la isla de Sicilia (Italia).
La clase de actividad [volcánica] que prevalece en el Etna depende del nivel de magma en el interior de sus conductos. La baja presión en la parte superior de la columna magmática permite que los gases disueltos (en su mayor parte [vapor de] agua y dióxido de carbono) puedan escapar. Las burbujas resultantes ascienden dentro de la columna de magma y explotan en su superficie, expeliendo fragmentos líquidos y sólidos. Cuando […] la columna magmática está situada a bastante profundidad dentro del volcán, solo los gases y las partículas finas de ceniza alcanzan el borde del cráter. Cuando se halla más cerca de la superficie, se lanzan también fragmentos mayores (lapilli y bombas). En los casos infrecuentes en que la columna magmática misma alcanza el borde del cráter, el magma en proceso de desgasificación se desborda por el cráter […] y forma una colada de lava. TOM PFEIFFER, Futuro del Etna. Investigación y Ciencia, junio 2003
El procedimiento para el análisis de un texto como el anterior consta de los siguientes pasos:
1. Leemos atentamente el texto entero para saber
3. Anotamos las palabras que no comprendemos,
2. Hacemos una segunda lectura más detenida,
4. Resumimos la información que buscábamos,
cuál es la idea general sobre la que trata.
2h
3h
subrayando las ideas fundamentales relacionadas con el fenómeno que se explica.
y buscamos su significado en un diccionario.
ya sea elaborando una tabla de datos, una lista de conceptos o un breve texto explicativo.
a
de
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+12
ACTIVIDADES Dom in Lunego s
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Ciencia en tus manos
hora de oficial.
19. Busca en un diccionario el significado de: «magma», «lava», «columna magmática», «ceniza volcánica», «lapilli», «bomba volcánica», «expeler» y «desgasificación». 20. ¿Qué dos gases son muy abundantes en el magma y se expulsan durante una erupción? 21. Copia en tu cuaderno la siguiente tabla y complétala relacionando la profundidad a la que se encuentra la columna de magma dentro del volcán y el tipo de productos que son expulsados. Profundidad de la columna magmática
Productos expelidos por el volcán
Bastante profundidad Más cerca de la superficie Borde del cráter
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Actividades 22. ● Haz en tu cuaderno un dibujo esquemático del planeta Tierra visto desde el Polo Norte.
27. ●●● La eclíptica es un plano imaginario que pasa por el centro de la Tierra y por el centro del Sol.
a) Dibuja la luz del Sol iluminando la mitad del planeta.
a) ¿Pasa también por el centro de la Luna? b) ¿Pasa solo a veces? ¿Cuántas veces y cuándo?
b) Pinta una flecha que indique el sentido de giro de la Tierra. c) ¿Dónde amanece antes: en la costa mediterránea o en la costa atlántica española? 23. ●● Haz un dibujo esquemático en tu cuaderno con cuatro posiciones de la Tierra al recorrer su órbita. a) Señala los solsticios y los equinoccios. b) Pinta con cuatro colores diferentes la parte de la órbita correspondiente a cada estación en el hemisferio norte. Fíjate, por ejemplo, en que el verano comienza el día del solsticio de verano y finaliza en el equinoccio de otoño. 24. ●● ¿Puedes explicar por qué a mediodía el Sol se encuentra más alto sobre el horizonte en verano que en invierno? ¿Ocurre esto a la vez en ambos hemisferios?
a) ¿Qué estación será en el hemisferio norte si en el sur es verano? ¿Y si en el sur es primavera? b) Explica a qué se debe este desfase en las estaciones. 26. ●● Relaciona cada una de estas imágenes de la Luna con la posición correspondiente de su órbita.
E
B
C
F
D
G
Píntala en las cuatro posiciones correspondientes a luna nueva, cuarto creciente, luna llena y cuarto menguante. Representa también la Luna vista desde la Tierra en cada una de esas posiciones. 29. ●●● La existencia de la cara oculta de la Luna se debe a que tarda lo mismo en dar una vuelta alrededor de la Tierra que en dar un giro sobre sí misma, 28 días. ¿Cómo podrías representar, con ayuda de un compañero, el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra, para comprobar que cada vez que completa una vuelta a la Tierra también ha realizado un giro completo sobre sí misma? 30. ● ¿Cuáles son los cuatro componentes de la Tierra? Explica brevemente de qué está compuesto cada uno de ellos.
25. ●● Cuando en el hemisferio norte es verano, en el sur es invierno, y cuando en el norte es primavera, en el sur es otoño.
A
28. ●● Dibuja en tu cuaderno la Luna girando alrededor de la Tierra y la luz del Sol llegando desde la izquierda.
31. ● Explica qué diferencias importantes hay entre la corteza continental y la corteza oceánica. 32. ●● Utilizando los datos del texto calcula qué espesor tienen el manto y el núcleo externo, y qué radio tiene el núcleo interno. 33. ●● Calcula qué desnivel medio hay entre los océanos y los continentes, tomando como referencia la altitud media de los escudos continentales y de las llanuras abisales. 34. ●● Identifica en el dibujo las siguientes formas del relieve: cordillera, fosa oceánica, volcán submarino y plataforma continental.
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35. ●●● En la Cordillera Cantábrica, en la provincia de León, hay unas montañas formadas por la acumulación de arrecifes de coral que vivieron allí hace unos 400 millones de años, cuando aquella zona era el fondo de un mar cálido. Escribe en tu cuaderno una explicación de por qué están allí esos fósiles. ¿Cómo influye la biosfera en la geosfera?
36. ●●● Los fondos oceánicos ocupan aproximadamente el 70 % de la superficie de la Tierra, los continentes ocupan el 30 %. Sabiendo que el radio de la Tierra es de 6 378 km y que la superficie de una esfera es su radio al cuadrado multiplicado por 12,6 (superficie de la esfera 5 4 ? p · r 2 ), calcula cuántos kilómetros cuadrados ocupan los continentes y cuántos los océanos.
UN ANÁLISIS CIENTÍFICO
La rigidez del manto terrestre Las rocas son un símbolo de algo sólido y rígido; sabemos que pueden romperse si se golpean con fuerza, pero nos cuesta concebir que una roca como el granito pueda deformarse como si fuera arcilla blanda. Sin embargo, así es como se comportan las rocas en el interior del manto terrestre, debido a las altísimas presiones y temperaturas que allí reinan. En la base del manto terrestre se originan corrientes de roca fundida que ascienden hacia la superficie atravesando las rocas del manto como si estas fueran un material plástico y viscoso. Algunos volcanes, como los de Hawai, expulsan estas rocas fundidas procedentes de las zonas más profundas del manto, formando extensas coladas de lava.
40. ● Indica el lugar de la geosfera (la superficie o el interior del manto) en que ocurren los siguientes fenómenos. Fenómeno
37. ●● Agrupa las seis palabras que aparecen abajo, por parejas de antónimos, de forma que cada pareja exprese significados contrapuestos. Utiliza el diccionario para buscar las que no conozcas. Sólido, plástico, fluido, frágil, rígido y tenaz. a) ¿Qué tres características de las mencionadas se pueden atribuir al vidrio? b) ¿Qué dos se pueden atribuir a la arcilla de modelar? c) ¿Cuál es la única que se puede atribuir a un líquido como el agua o la cera fundida? 38. ● ¿Qué factores son los que hacen que las rocas, en el manto terrestre, se comporten de forma plástica en vez de rígida? 39. ● ¿Dónde se forman las corrientes de roca fundida que pueden llegar hasta la superficie terrestre?
Superficie terrestre/ interior del manto
Las rocas tienen un comportamiento plástico Las rocas son sólidas y rígidas Ascienden corrientes de roca fundida Se forman coladas de lava
41. ●● Las rocas al fundirse tienen un comportamiento parecido al de la cera, o la miel espesa. ¿Te parece que será más fluida una lava a muy alta temperatura o una lava que está más fría? Razona tu respuesta. 42. ●● ¿Puede entrar en erupción un volcán debajo del agua? ¿Puedes citar algún ejemplo de actividad volcánica submarina?
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Resumen • Intenso campo magnético. • Atmósfera con nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono. • Temperatura media de 15 ºC.
Características especiales
• Agua en forma sólida, líquida y gaseosa que forma el ciclo del agua. • Un satélite grande, la Luna. • Intensa actividad geológica. • Existencia de seres vivos. • Rotación. Alrededor de un eje que está inclinado 23,5º con respecto a la eclíptica. Origen de la sucesión de los días y las noches.
Movimientos
• Traslación. Alrededor del Sol. Describe una órbita prácticamente circular que define la eclíptica.
LA TIERRA
Ambos movimientos y la inclinación del eje producen la sucesión de las estaciones: primavera, verano, otoño e invierno, con diferencias en la duración de los días y las noches y en la inclinación de los rayos solares. Sus movimientos de rotación y traslación duran 28 días. Por lo que siempre vemos la misma cara.
Su satélite, la Luna
Presenta fases: luna nueva, cuarto creciente, luna llena y cuarto menguante. Su movimiento de traslación da lugar a eclipses: • De Sol: la Luna tapa el Sol. • De Luna: la Tierra proyecta su sombra sobre la Luna. Su atracción gravitatoria deforma la hidrosfera produciendo las mareas. Geosfera. Parte rocosa. Está formada por: • Corteza. Capa exterior. En su superficie se encuentran relieves, que pueden ser: continentales (cordilleras, llanuras y plataformas continentales) y oceánicos (dorsales, fosas, llanuras y volcanes). • Manto. Capa intermedia, formada por rocas.
Componentes
• Núcleo. Capa interna, formada por metales. Hay un núcleo externo (líquido) y un núcleo interno (sólido). Atmósfera. Parte gaseosa. Formada por una mezcla de gases, llamada aire. Hidrosfera. Parte acuosa. Formada por agua salada y agua dulce. Biosfera. Son los seres vivos del planeta. Pueden vivir en dos medios: acuático y terrestre.
ACTIVIDADES 43. Haz en tu cuaderno dos dibujos: uno explicativo de las posiciones relativas del Sol, la Tierra y la Luna durante un eclipse de Sol y durante un eclipse de Luna y otro de las posiciones relativas del Sol, la Luna y la Tierra que explique las fases lunares. 44. Escribe en tu cuaderno un resumen con los tipos de corteza terrestre que hay, y con sus características. 45. ¿Qué son los solsticios y los equinoccios? ¿Cuántos hay a lo largo del año? ¿Qué relación tienen con el hecho de que el eje de rotación de la Tierra esté inclinado?
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EL RINCÓN DE LA LECTURA
Aventura al centro de la Tierra Fue entonces cuando Perry me interesó en su invento. Era un hombre viejo que había dedicado la mayor parte de su larga vida a perfeccionar una excavadora subterránea mecánica. En sus momentos de ocio estudiaba paleontología. Revisé sus planos, escuché sus argumentos, inspeccioné el modelo armado y luego, convencido, puse a su disposición los fondos necesarios para construir una excavadora funcional de tamaño natural. No entraré en los detalles de la construcción del aparato, que ahora está allí afuera, en el desierto, a unas dos millas de aquí. Mañana, tal vez tenga usted interés en ir a verlo. Se trata, aproximadamente, de un cilindro de acero de treinta metros de longitud, ensamblado de tal modo que puede girar y retorcerse a través de la roca sólida si es necesario. En un extremo hay un poderoso taladro impulsado por un motor que, según Perry, genera más potencia por centímetro cúbico que los demás por metro. Recuerdo que él solía afirmar que ese invento por sí solo podía hacernos fabulosamente ricos. Íbamos a dar a conocer el artefacto públicamente
después del resultado exitoso de nuestra primera prueba secreta, pero Perry jamás retornó de ese viaje de prueba, y yo acabo de volver después de diez años. Miré el termómetro. Marcaba 43 grados. Mientras hablábamos, el gran topo de hierro había taladrado más de una milla de roca de la corteza terrestre. –Continuemos, entonces –dije–. A este paso pronto habrá terminado todo. Nunca insinuaste que esta cosa alcanzaría semejante velocidad, Perry. ¿No lo sabías? –No –contestó–. No pude calcular con exactitud la velocidad, pues no tenía instrumentos para medir la inmensa potencia de mi generador. Estimé, sin embargo, que debía de andar a unos quinientos metros por hora. –Y estamos yendo a doce kilómetros por hora –concluí, con la mirada fija en el cuentakilómetros–. ¿Qué espesor tiene la corteza terrestre, Perry? –pregunté. –Hay casi tantas conjeturas al respecto como geólogos –fue la respuesta–. Hay quienes lo calculan en alrededor de cuarenta y ocho kilómetros, porque el calor interno, que aproxima-
damente aumenta a razón de medio grado cada veinte o veinticinco metros de profundidad, sería suficiente como para fundir aun la más refractaria de las sustancias a esa distancia. Otros afirman que, dados los fenómenos de precesión y rotación, la Tierra, si no totalmente
sólida, debe de tener al menos una cáscara de no menos de mil trescientos o mil seiscientos kilómetros de espesor. Allí tienes tu respuesta. Puedes elegir. EDGAR RICE BURROUGHS, Aventura en el centro de la Tierra. Editorial Intersea
COMPRENDO LO QUE LEO 46. Describe dos características del aparato que construyó Perry. 47. ¿Marchaba la excavadora a la velocidad que esperaba su constructor? ¿Por qué? 48. ¿Cuál de los siguientes títulos te parece mejor para el fragmento? «El interesante invento de Perry» o «Viaje al Interior de la tierra» ¿Por qué? 49. ¿La temperatura a 500 metros de profundidad es la misma que a 2 000 metros? ¿Por qué?
NO TE LO PIERDAS
Libros:
Revistas:
El Mundo Perdido ARTHUR CONAN DOYLE. Ed. Anaya Trata sobre la expedición de unos científicos en busca de criaturas prehistóricas ocultas en la Amazonia.
Especial «Historia de la Tierra» Muy Interesante, primavera 2005, n.o 69.
Viaje al centro de la Tierra JULIO VERNE. Ed. Orbis Un grupo de exploradores viaja al interior del planeta.
www.solarviews.com/span/earth.htm Mucha información y muchas fotografías de la Tierra.
Guía de la Tierra y el Espacio ISAAC ASIMOV. Ed. Ariel Libro con 111 preguntas de carácter astronómico que son contestadas por el autor.
En la red:
tierra.rediris.es/ Red Temática de Ciencias de la Tierra de España. www.astromia.com/solar/rocosos.htm Página de Astronomía Educativa. La Tierra, el Sistema Solar y el Universo.
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La atmósfera terrestre
PLAN DE TRABAJO
En esta unidad… • Conocerás la composición, la estructura y el origen de la atmósfera. • Averiguarás cómo influyen los seres vivos en la composición del aire. • Aprenderás los fundamentos de la meteorología y del estudio del clima. • Comprenderás cómo se forman los vientos, las nubes y las precipitaciones. • Entenderás cómo influye la actividad humana en la atmósfera y el clima. • Podrás aprender qué medidas tomar para evitar la contaminación de la atmósfera. • Aprenderás los pasos para tomar datos correctamente en una investigación científica.
Everest.
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Hasta 1953 se habían realizado dieciséis expediciones a la cima del Everest. Ninguna de ellas logró alcanzarla, y en los intentos perdieron la vida trece escaladores.
Tenzing Norgay y Edmund Hillary.
El 29 de mayo de ese año, el escalador Edmund Hillary y el sherpa Tenzing Norgay coronaron su cima. Necesitaron utilizar botellas con oxígeno, ya que a esas altitudes el aire es tan tenue que la respiración es muy dificultosa. Hillary relata así el momento de la llegada: «Miré a Tenzing, y a pesar del pasamontañas, gafas y careta de oxígeno, todos incrustados de largos carámbanos de hielo, no podía ocultar su contagiosa sonrisa de puro gozo al mirar alrededor. Nos estrechamos las manos y luego Tenzing me echó los brazos al cuello y nos golpeamos uno a otro en la espalda hasta quedar casi sin aliento».
RECUERDA Y CONTESTA 1. El aire es una mezcla de gases. ¿Sabes cuál es el principal componente de esta mezcla? 2. La composición del aire es la misma al nivel del mar que en lo alto del Everest. ¿Por qué, entonces, es necesario utilizar oxígeno en la cumbre de la montaña? 3. ¿De qué están hechas las nubes? a) De vapor de agua. b) De gotitas microscópicas de agua. c) De aire más caliente que el de su alrededor. d) De aire con más oxígeno que el de su alrededor. Busca la respuesta ¿De qué depende la fuerza del viento?
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1 Composición del aire Nitrógeno: 78 %
La atmósfera terrestre. Composición del aire
Casi todos los planetas del Sistema Solar tienen una atmósfera formada por diferentes gases. La atmósfera es la envoltura gaseosa que envuelve un planeta. En la Tierra está compuesta por una mezcla de gases llamada aire.
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Podemos apreciar la existencia del aire cuando sopla el viento o cuando hay contaminación y el aire pierde su transparencia. Composición del aire Oxígeno: 21 %
Otros gases: 1 %
El nitrógeno y el oxígeno forman el 99 % de la composición de la atmósfera.
Los gases que forman el aire se encuentran en diferentes proporciones:
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• El nitrógeno (N2) es un gas incoloro e inodoro. Constituye el 78 % del aire, casi cuatro quintas partes. Es un gas inerte, que no reacciona químicamente con otras sustancias. • El oxígeno (O2) también es un gas incoloro, y forma el 21 % del aire. Oxida con facilidad muchas sustancias y es imprescindible para la respiración de todos los seres vivos.
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• El argón (Ar) es un gas inerte que forma el 0,9 % del aire. • El ozono (O3) es un derivado del oxígeno que se encuentra en proporciones muy pequeñas. Es venenoso, por lo que es un peligroso contaminante. Sin embargo, en las capas altas de la atmósfera, filtra las radiaciones ultravioleta del Sol, que resultan dañinas para los seres vivos.
2
• El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro e inerte, que forma el 0,03 % del aire. Es importante por dos razones: – Es necesario para producir materia orgánica mediante la fotosíntesis. – Es responsable del efecto invernadero.
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EN PROFUNDIDAD
El efecto invernadero Un invernadero es una construcción de cristal (o plástico) en la que puede entrar la luz del sol, calentando el suelo y el aire interior. Las paredes de cristal impiden que la mayor parte del aire caliente escape, lo que mantiene una temperatura interior elevada. El dióxido de carbono de la atmósfera realiza una función comparable a la del cristal, impidiendo que escape parte del calor que emite la Tierra calentada por el Sol, y manteniendo la temperatura media terrestre en unos 15 °C. Por eso, al efecto que produce este gas en la atmósfera se le llama efecto invernadero. Explica cuál es el resultado de un aumento del efecto invernadero. ¿Por qué la actividad humana puede aumentar el efecto invernadero?
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2
La estructura de la atmósfera
Las características de la atmósfera varían en función de la altitud. Desde la superficie terrestre se pueden diferenciar cuatro capas en la atmósfera: troposfera, estratosfera, mesosfera e ionosfera. 500 km
400 km
La ionosfera es la capa externa. Las radiaciones solares calientan su parte superior, por lo que la temperatura es mayor con la altitud. La parte superior se denomina exosfera. No tiene un límite superior definido, cada vez hay menos aire, hasta que, a unos 500 km de altitud, ya se encuentra el vacío del espacio. A esa altitud se desplazan algunos satélites artificiales. En ella se producen las estrellas fugaces y las auroras polares. 80 km
300 km
La mesosfera tiene un espesor de unos 40 km. Su límite superior es la mesopausa. Desde la zona más interna hacia la más externa, la temperatura va descendiendo hasta menos de 100 °C bajo cero en la mesopausa. 50 km
200 km
Mesopausa
Estratopausa Ozonosfera
La estratosfera tiene un espesor de entre 35 y 40 km. Su límite superior es la estratopausa. En la parte alta, los rayos ultravioleta del Sol chocan con las moléculas de oxígeno (O2) y originan el gas ozono (O3). La reacción produce calor, por lo que en la parte superior hay unos 17 °C sobre cero. Además, se encuentra una zona rica en ozono, la ozonosfera. 10 km
Tropopausa
100 km 80 km 50 km
10 km 0 km
La troposfera es la capa en contacto con el suelo. Tiene un espesor de unos 10 km. Su límite superior se llama tropopausa. A medida que ascendemos, la temperatura desciende hasta los 55 °C bajo cero. En esta capa está aproximadamente el 90 % del aire de la atmósfera.
ACTIVIDADES 1. Venus tiene atmósfera, pero no tiene aire. Razona por qué no podemos llamar aire a la mezcla de gases de la atmósfera venusiana. 2. En la atmósfera hay dos capas que están más calientes por su parte inferior que por su parte superior, y otras dos que están en cambio más calientes por arriba que por abajo. Identifica cuáles son cada una de ellas.
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El origen de la atmósfera
Cuando vemos las imágenes de una erupción volcánica, consideramos que los gases expulsados son nocivos para los seres vivos. Sin embargo, esta actividad volcánica es la que dio origen a nuestra atmósfera. La atmósfera primitiva Hace 4 500 millones de años la actividad volcánica en la Tierra era muy intensa. Aquellos volcanes, igual que los actuales, dejaban escapar gases procedentes de las rocas del interior terrestre: dióxido de carbono, vapor de agua, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y argón. La primitiva atmósfera terrestre estaba compuesta principalmente de dos gases: dióxido de carbono y vapor de agua.
Cambios en la atmósfera La atmósfera terrestre se formó a partir de los gases emitidos por los volcanes.
ACTIVIDADES 3. ¿Qué gas del aire debe su presencia a la actividad fotosintética? ¿Y qué otro gas escasea precisamente por la misma razón? 4. Venus, la Tierra y Marte tienen una proporción de gas argón muy similar en sus atmósferas. ¿Qué significado tiene este dato?
El vapor de agua se fue condensando y cayendo en forma de precipitaciones, lo que originó la hidrosfera. El dióxido de carbono, que formaba alrededor del 95 % de la atmósfera, empezó a reducir su concentración debido a dos procesos: • La actividad fotosintética de las plantas y las algas, que lo utilizan para producir materia orgánica. • La formación de rocas, como las calizas, que contienen mucho carbono. Los óxidos de azufre y de nitrógeno se disolvieron en los océanos. El azufre formó rocas, como los yesos. El nitrógeno fue utilizado por los organismos fotosintéticos para fabricar su materia orgánica. El oxígeno apareció como resultado de la fotosíntesis, y su concentración fue aumentando hasta estabilizarse en el 21 %. La atmósfera actual está formada en su mayor parte por nitrógeno y oxígeno, hay poco dióxido de carbono y la proporción de argón prácticamente no ha cambiado.
EN PROFUNDIDAD
La atmósfera de Venus Venus es una muestra de cómo sería la Tierra si no se hubiera desarrollado la vida. Su atmósfera contiene un 98 % de dióxido de carbono. Esto produce un efecto invernadero tan intenso que la temperatura en la superficie es de unos 480 °C. A esta temperatura el agua se combina con los óxidos de azufre, formando nubes de ácido sulfúrico. La cantidad de argón es similar a la de la Tierra, alrededor del 1 %, lo que indica que ambas atmósferas tienen un origen volcánico.
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La presión atmosférica y el viento
Al sumergirnos en el mar o en una piscina notamos en nuestros oídos la presión del agua. Esa presión se debe al fluido que nos rodea, y es comparable a la que realiza el aire de la atmósfera. La atracción de la gravedad mantiene el aire sobre la superficie del planeta y es la responsable de la presión atmosférica. La presión atmosférica es ejercida por el aire y se debe a la atracción de la gravedad.
La presión atmosférica se mide en milibares (mb). En condiciones normales, a nivel del mar la presión es de 1 024 milibares. En los mapas se representa con líneas curvas, llamadas isobaras, que unen puntos con la misma presión. Estas líneas se representan cada cuatro milibares.
Los globos aerostáticos suben gracias a que están llenos de aire caliente, más ligero que el aire exterior.
El aire se mueve El aire caliente es más ligero que el aire frío, por lo que tiende a subir. Cuando el Sol calienta el suelo, el aire en contacto con él se calienta y asciende; ese lugar es ocupado por el aire más frío que está alrededor. En las zonas donde el aire caliente asciende, la presión atmosférica es menor; mientras que en las zonas donde el aire frío desciende, la presión es mayor. Las zonas en que la presión atmosférica es mayor que en las áreas de su alrededor reciben el nombre de anticiclones, y aquellas en que la presión atmosférica es menor que en sus proximidades se llaman borrascas. El aire se mueve desde las zonas de alta presión hacia las de baja, por lo que tiende a ir desde los anticiclones hacia las borrascas. Cuanto mayor sea el número de isobaras que hay entre un anticiclón y una borrasca y más próximas estén, mayor es la diferencia de presión entre ambos, y, por tanto, más fuertes son los vientos. 1008
A
996
B
988 980 984
996
0 1 00
A
992
10 04 1 000
12 10
1 016
B
Debido al giro de la Tierra, el aire es desviado y describe trayectorias espirales.
5. ¿En cuál de las dos situaciones meteorológicas que aparecen en el margen derecho habrá vientos más fuertes en la Península Ibérica?
B 1 01 2
ACTIVIDADES
6. Copia en tu cuaderno ambos mapas, completa las presiones de las isobaras que faltan e indica con flechas la dirección de los vientos.
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La humedad y las nubes
El aire suele contener siempre algo de humedad en forma de vapor de agua. Esta humedad se mide en gramos de agua por cada kilogramo de aire seco, y procede de dos fuentes: • La evaporación producida en mares y océanos, en las aguas continentales y sobre el suelo húmedo. • La actividad de los seres vivos. La transpiración de plantas y animales y el vapor de agua expulsado durante la respiración pulmonar.
La niebla son nubes que se forman sobre el suelo.
El aire caliente puede contener más vapor de agua que el aire frío. Si una masa de aire cálido con bastante humedad se enfría, contendrá más agua de la que puede mantener en forma de vapor, y parte de ese vapor se condensará en forma de gotitas. Estas gotas se pueden manifestar de dos formas: • Rocío, si la humedad se condensa sobre los objetos expuestos al aire. Cuando las superficies están a temperaturas bajo cero, al condensarse la humedad se congela y forma la escarcha. • Nubes, que son masas formadas por pequeñas gotitas de agua, suspendidas en el aire. Formas básicas de las nubes
ACTIVIDADES
Cirros. Nubes altas blancas con aspecto fibroso, que pueden aparecer como bandas o elementos separados.
Altoestratos. Nubes planas o grumosas en largas bandas paralelas que cubren gran parte del cielo.
Cúmulos. Nubes densas de aspecto algodonoso. Su parte superior es brillante y la inferior suele ser oscura.
Nimbostratos. Nubes que forman capas grisáceas de aspecto difuso debido a las precipitaciones.
7. Muchas personas creen que las nubes están hechas de vapor de agua. ¿De qué están formadas en realidad las nubes? 8. Busca en los conceptos clave el significado de «transpiración». 9. Explica de qué depende que se forme rocío o escarcha. ¿Se podrá producir alguno de ambos fenómenos si el aire está muy seco? Razona la respuesta.
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ACTIVIDADES
Las precipitaciones
10. Las nubes que originan lluvia y nieve se llaman nimbostratos. ¿De qué depende que den lugar a uno u otro tipo de precipitaciones?
Las gotitas de agua que forman las nubes son microscópicas. En ocasiones, cuando el aire se enfría, la condensación es intensa, las gotas se hacen demasiado grandes y caen produciendo precipitaciones. Precipitaciones de lluvia, nieve y granizo
Las precipitaciones de lluvia se originan cuando el aire que contiene mucha humedad se enfría. La condensación hace que se formen gotas grandes, que pesan mucho y no pueden permanecer en el aire, por lo que caen.
Las precipitaciones de nieve se producen cuando la temperatura de la atmósfera está bajo cero. El vapor de agua se congela inmediatamente. Los cristales de hielo se adhieren entre sí y crecen poco a poco formando copos de nieve.
El granizo se produce cuando el agua se congela. Las esferas de hielo son arrastradas arriba y abajo, se mojan, quedan recubiertas de más hielo y caen. Cuando son de gran tamaño, reciben el nombre de pedrisco.
EN PROFUNDIDAD
La lluvia horizontal En las Islas Canarias, las precipitaciones son muy escasas, pero en los relieves más altos ocurre algo curioso. Los vientos húmedos del nordeste procedentes del océano Atlántico, llamados alisios, remontan las montañas, se enfrían y pierden gran parte de su humedad. Esto forma una neblina permanente y, a veces, un auténtico mar de nubes. La humedad no suele provocar lluvia, pero humedece tanto las plantas que estas gotean agua constantemente. A este fenómeno se le llama «lluvia horizontal», y es la causa de que en algunas zonas de Canarias se desarrolle una selva tropical, que recibe el nombre de laurisilva. ¿Por qué los vientos alisios que llegan a Canarias tienen tanta humedad? ¿En qué vertiente de los relieves se desarrollará la laurisilva, en la norte o en la sur? Razona tus respuestas.
Mar de nubes.
Laurisilva.
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El estado de la atmósfera. La meteorología
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Las previsiones meteorológicas nos informan de si lloverá o no, si hará frío o calor, si habrá nubes o lucirá el sol, etc. Muchas de estas previsiones muestran fotografías obtenidas por satélites meteorológicos, como el Meteosat; mapas meteorológicos, con la situación de anticiclones y borrascas, y mapas significativos, que mediante símbolos indican las previsiones del tiempo.
1 016 1 008 1 016
1 02 4
Fotografía obtenida por el Meteosat.
B
Mapa meteorológico.
Mapa significativo.
La meteorología estudia el comportamiento de la atmósfera. Para ello, los meteorólogos obtienen datos sobre temperatura, precipitaciones, humedad del aire, presión atmosférica y nubosidad. Se llama tiempo meteorológico al estado de la atmósfera en un momento y lugar determinados.
Los instrumentos meteorológicos se utilizan para tomar datos sobre la atmósfera. El termómetro sirve para medir las temperaturas.
ACTIVIDADES 11. ¿Qué estudia la meteorología? ¿Qué instrumentos científicos utiliza para tomar datos y qué información obtiene con esos instrumentos? 12. Después de una intensa tormenta escuchas en la radio la noticia de que se han registrado vientos de 95 km/h y se han recogido 200 litros de agua por metro cuadrado. ¿Qué instrumentos son los que han permitido obtener esos datos?
Este termómetro mide las temperaturas máximas y mínimas que se alcanzan durante el día.
El pluviómetro mide el volumen de agua caído por metro cuadrado durante las precipitaciones. Debe situarse cerca del suelo para evitar la influencia del viento y no tener obstáculos por encima que puedan modificar la entrada de agua.
El anemómetro sirve para medir la velocidad del viento en km/h, m/s o nudos.
El barómetro mide la presión atmosférica. Su aumento o descenso indica un cambio de tiempo.
La veleta sirve para determinar la dirección en la que sopla el viento.
El higrómetro mide el grado de humedad del aire, es decir, el contenido de vapor de agua que presenta la atmósfera.
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Las previsiones meteorológicas y el clima
Con los datos que se recogen sobre el estado de la atmósfera se pueden realizar previsiones meteorológicas. • En una borrasca, la presión atmosférica es baja. El viento va hacia su interior, llevando humedad; se formarán nubes y se producirán precipitaciones. • En un anticiclón, la presión atmosférica es alta. El viento va hacia el exterior, no habrá nubosidad y lucirá el sol. • Sobre la Península Ibérica las borrascas suelen desplazarse de oeste a este, es decir, desde el Atlántico hacia el Mediterráneo. Si una borrasca está produciendo precipitaciones en Extremadura y Galicia, es probable que al día siguiente llueva en la costa mediterránea. Tiempo meteorológico y clima Diariamente, en muchos lugares, se toman datos sobre precipitaciones, temperatura, humedad, presión atmosférica, etc. Por lo que en un año se dispone de abundante información.
ACTIVIDADES
El tiempo meteorológico se refiere al estado de la atmósfera en un lugar y momentos concretos. En cambio, el clima es algo más general.
13. Si una borrasca procedente del Atlántico está produciendo precipitaciones en Galicia y Portugal, ¿crees que al día siguiente en Guadalajara y Soria hará tiempo lluvioso? Razona tu respuesta.
El clima es una síntesis del tiempo meteorológico a lo largo de un período muy largo de tiempo. Para definirlo se utilizan los valores de las temperaturas (medias, máximas y mínimas) y de la pluviosidad (cantidad de agua caída).
Temperatura en °C
EN PROFUNDIDAD
Precipitaciones en mm 200
Los climogramas
180
45
160
40
140
35
120
30
100
25
80
20
60
15
¿Cuál es el mes más frío? ¿Y el más caluroso?
40
10
¿Qué diferencia de temperaturas hay entre ambos? ¿Te parece una diferencia acusada o moderada?
20
5
Un climograma es una representación gráfica de las temperaturas medias y las precipitaciones totales de cada mes, que se dan en una zona determinada a lo largo de un año. Observa que, en azul, aparecen los valores de la pluviosidad en mm, y que, en rojo, están los valores de la temperatura media en ºC.
50
0
0 E F M A M J J A S O N
D
¿Cuál es el mes más lluvioso? ¿Y el más seco? Calcula la pluviosidad total a lo largo del año. Para ello, suma todos los valores de la pluviosidad. Calcula la temperatura media anual.
Mes
¿Crees que hay relación entre la temperatura y las precipitaciones?
E
F
J
J
A
S
Pluviosidad
180 160 150 100 105 50
25
30
70 125 175 170
Temperatura
10
19
19
17
10
M
11
A
12
M
14
17
O
15
N
11
D
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El impacto de las actividades humanas
Actualmente empezamos a tomar conciencia de que las actividades humanas producen un efecto sobre la atmósfera. La contaminación es preocupante, oímos hablar del excesivo efecto invernadero, del agujero de la capa de ozono… Sustancias contaminantes de la atmósfera
Fotografía de satélite del huracán Gustav que se formó en el Caribe en el año 2008. El cambio climático incrementa la cantidad y violencia de los ciclones tropicales.
ACTIVIDADES 14. Escribe en tu cuaderno un breve texto que explique la relación entre la utilización de combustibles fósiles, el efecto invernadero y el cambio climático. 15. En las ciudades, los objetos acumulan con frecuencia un polvo negruzco cuando no se limpian. ¿Qué es y de dónde procede? ¿Lo encontraríamos también en una casa de campo situada en un lugar sin contaminación? Razona tus respuestas.
Ciertas actividades humanas producen una serie de sustancias contaminantes que son emitidas a la atmósfera. Entre ellas destacan: • Óxidos de azufre y de nitrógeno. Proceden de la combustión de carbón y gasolinas de mala calidad. Cuando estos óxidos se combinan químicamente con el agua de las nubes, la lluvia y la nieve se forman ácidos, como el sulfúrico y el nítrico, que precipitan en forma de lluvia ácida. Las consecuencias son: graves daños en la flora y la fauna y el deterioro de edificios y monumentos. • Gases clorofluorocarbonados (CFC). Son gases fabricados industrialmente, que se utilizan en aerosoles, aparatos de aire acondicionado, etc. Provocan la reducción de la capa de ozono, haciendo menos efectivo el filtro de la radiación ultravioleta del Sol. Las consecuencias son: quemaduras y enfermedades graves, como el cáncer de piel. Por eso es importante utilizar cremas y gafas protectoras cuando se permanece mucho tiempo expuesto al Sol. • Hollín. Son partículas sólidas muy pequeñas, que se producen al quemar carbón y otros combustibles. Permanecen en el aire haciendo que sea grisáceo y menos transparente. Las consecuencias son: el aumento de la suciedad en las ciudades y el deterioro de los edificios y monumentos. Es, además, causa de enfermedades pulmonares cuando se inhala de forma continuada. Aunque el dióxido de carbono (CO2) es un componente natural de la atmósfera, su acumulación debido a la utilización de combustibles fósiles, como el carbón y los derivados del petróleo, produce un aumento del efecto invernadero y un calentamiento progresivo, con el consecuente cambio climático. Las consecuencias son: el aumento de ciclones tropicales destructivos, la fusión del hielo de los casquetes polares con la subida del nivel del mar, y graves sequías en diversas partes del planeta. Nuestra salud El aire que respiramos es fundamental para nuestra salud. Algunos contaminantes son muy perjudiciales y la inhalación constante de hollín origina la irritación de la garganta y los bronquios. Por eso es importante hacer ejercicio al aire libre, en lugares donde la atmósfera esté limpia. Así, nuestro aparato respiratorio se mantiene saludable y nuestra sangre recibe la cantidad de oxígeno que necesita.
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La corrección del impacto sobre la atmósfera
Las consecuencias de la contaminación atmosférica son claramente negativas, pero ¿es posible corregirlas? La respuesta es afirmativa, siempre que tomemos conciencia del problema y adoptemos las medidas necesarias para solucionarlo. Las medidas institucionales Para disminuir la contaminación de la atmósfera, las diferentes instituciones pueden tomar las siguientes medidas: • Adoptar protocolos internacionales para evitar la contaminación. En 1997 se firmó el protocolo de Kyoto, un acuerdo para reducir la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera, y frenar así el cambio climático. Para ello, es necesario desarrollar formas de energía no contaminantes, como la eólica o la solar. • Promulgar leyes que prohíban la fabricación y utilización de gases CFC, y que obliguen a instalar filtros en las chimeneas para que no viertan hollín ni gases contaminantes, como los óxidos de azufre. • Promover campañas para concienciar a la población de la importancia de ahorrar combustibles. • Facilitar el reciclaje de materiales como el vidrio, el plástico y el papel, cuya fabricación es más contaminante que su reciclado. Las medidas individuales
Los aerogeneradores y las placas solares utilizan la energía eólica y la solar, respectivamente, para producir electricidad sin contaminar la atmósfera.
Tan importante como las actuaciones de los gobiernos es lo que podemos hacer las personas de forma individual: • Ahorrar energía. Para ello podemos: – Utilizar con prudencia el agua caliente. No despilfarrarla. – No abusar de la calefacción ni del aire acondicionado. Apagar estos aparatos cuando la casa está a una temperatura adecuada. – Ahorrar electricidad. Apagar las luces y los aparatos eléctricos cuando no son necesarios. – Desplazarse en transporte público o en bicicleta en vez de en coche, siempre que sea posible. • Facilitar el reciclado del papel, el plástico y el vidrio, separándolos correctamente y depositándolos en los contenedores adecuados. También es importante depositar en los contenedores adecuados residuos tóxicos como las pilas usadas. ACTIVIDADES 16. En España hace ya varios años que se promueve el reciclado del vidrio, el plástico y el papel. Investiga sobre cómo se realiza la recogida de estos materiales. 17. Explica por qué se considera que un aerogenerador produce energía de forma «ecológica».
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EN PROFUNDIDAD
Observación del cielo La luz que llega del Sol, al interactuar con la atmósfera terrestre, proporciona al cielo una enorme variedad de coloridos. Si la Tierra no tuviera atmósfera, el cielo sería completamente negro, incluso en pleno día, y las estrellas se verían como puntos fijos de luz, sin ese parpadeo tan característico. La luz blanca está compuesta en realidad por varios tipos diferentes de luz que nosotros percibimos como siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. El cielo diurno
El cielo lunar es negro por la ausencia de atmósfera.
El cielo nocturno
Al amanecer predomina la luz roja y naranja. Si hay nubes, se ven iluminadas desde abajo por el sol rasante.
Al atardecer predominan de nuevo la luz roja y naranja. Si hay nubes, se ven iluminadas por abajo.
El cielo es azul, ya que esta luz se dispersa en la atmósfera, tiñéndola de ese color.
A la caída de la noche, si hay nubes muy altas formadas por cristales de hielo, reflejan vivamente los últimos rayos del sol.
El arco iris se forma cuando el Sol no está tapado por las nubes y hay gotitas de agua que descomponen la luz blanca.
Por la noche, si hay nubes bajas o contaminación sobre una ciudad, el cielo se ve anaranjado por las luces urbanas.
Si hay contaminación, el cielo adquiere un color grisáceo, porque el hollín absorbe la luz.
Si hay nubes muy altas, la Luna puede presentar un halo a su alrededor, parecido a un arco iris.
Las nubes están formadas por gotitas de agua que reflejan la luz, por eso se ven de color blanco intenso por su parte iluminada.
Los rayos y los relámpagos iluminan intensamente el cielo nocturno durante las tormentas.
Día muy nublado. Las nubes reflejan hacia arriba casi toda la luz del sol y oscurecen el cielo, que adquiere color gris plomizo.
El cielo es negro cuando está despejado, o si hay nubes pero en las proximidades no existe ninguna ciudad que las ilumine.
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Ciencia en tus manos Formulación y contrastación de hipótesis. Toma de datos Cuando en una investigación científica creemos que hay una relación entre dos fenómenos, podemos formular hipótesis que expresan esa relación, y a continuación tomar datos experimentales, que nos permitan: • Comprobar si una hipótesis es falsa o si es una explicación aceptable de la realidad. • Encontrar relaciones entre dos hechos. • Observar cómo evoluciona un proceso en el tiempo. En una investigación meteorológica podemos formular por ejemplo, estas dos hipótesis: • Si el viento del norte trae aire frío de Europa, los días que sople este viento las temperaturas serán las más bajas. Sabemos que cuando llueve suele haber una borrasca situada al oeste, por tanto:
N
O
S
E
• Si el viento procede de las borrascas, los días de lluvia habrá viento del oeste.
1. Colocación de nuestra estación meteorológica. • Un termómetro. Lo situaremos en el exterior, protegido del sol y de la lluvia, y lejos de fuentes de calor. • Una veleta que fabricaremos nosotros mismos con alambre, una botella grande de plástico cortada y un soporte con los puntos cardinales para saber de dónde viene el viento. Tal como muestra el dibujo superior.
2. Toma de datos. Diariamente anotaremos
cinco datos: la temperatura a primera y última hora de la mañana, la dirección del viento, su intensidad y la nubosidad.
3. Elaboración de una tabla. Anotaremos estos valores, durante un mes como mínimo, en una tabla.
4. Estudio de los datos. Observa la siguiente tabla obtenida durante la primera mitad del mes de noviembre, y compáralos para su interpretación.
Día
Temp. 9:00 h (°C)
Temp. 14:00 h (°C)
Dirección del viento
Intensidad
Cielo
1
18
25
Oeste
Flojo
Nuboso
2
17
26
Oeste
Flojo
Despejado
3
18
28
—
En calma
Algo nuboso
4
16
20
—
En calma
Algo nuboso
5
17
19
Suroeste
Moderado
Muy nublado
6
16
19
Sur
Moderado
Lloviendo
7
15
16
Sur
Moderado
Lloviendo
8
13
18
Sur
Flojo
Cubierto
9
10
15
Noroeste
Flojo
Algo nuboso
10
9
13
Noroeste
Moderado
Algo nuboso
11
8
16
Norte
Flojo
Despejado
12
2
14
Norte
Moderado
Despejado
13
3
13
Norte
Fuerte
Despejado
14
6
15
Noroeste
Flojo
Algo nuboso
15
10
15
Oeste
Flojo
Muy nublado
ACTIVIDADES 18. Observa los datos de la tabla. ¿Alguna de las dos hipótesis formuladas al comienzo está claramente refutada por los datos? ¿Alguna es apoyada por los datos? 19. ¿Cuál es el estado del cielo cuando las temperaturas son más bajas? 20. ¿Qué dirección del viento está asociada con la llegada de la lluvia? ¿Cómo son las temperaturas cuando llueve?
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Actividades 21. ●● Al subir al Everest se hace necesario llevar oxígeno en botellas. ¿Por qué?
30. ●● Fíjate en el siguiente mapa. B
22. ●● ¿Hay otros planetas del Sistema Solar que tengan atmósfera? ¿Cuáles? ¿Se puede decir que tengan aire? Razona tu respuesta. 23. ● Escribe en tu cuaderno los cinco gases componentes principales del aire. Indica la proporción de cada uno, su origen, y si interviene en algún proceso importante. 24. ●● El ozono es un gas escaso pero fundamental. Escribe en tu cuaderno una explicación sobre la importancia de este gas e indica dónde resulta beneficioso y dónde perjudicial. 25. ●● Haz en tu cuaderno un dibujo de un invernadero, explica el proceso por el que puede acumularse aire caliente en su interior y explica en qué consiste el efecto invernadero en la Tierra. 26. ●●● Teniendo en cuenta que el aire caliente se expande y que el aire frío se contrae, explica por qué sobre los polos la tropopausa se sitúa a unos 9 000 metros de altitud, mientras que sobre el ecuador llega a situarse a más de 15 000 metros de altitud. 27. ●● La Estación Espacial Internacional (ISS) orbita la Tierra a una altitud de unos 600 km. ¿Notarán los astronautas a bordo algún efecto por el rozamiento con el aire? Explica tu respuesta. 28. ●●● La troposfera tiene un espesor medio de unos 10 km, que es aproximadamente la cincuentava parte del espesor de la atmósfera; sin embargo, contiene casi todo el aire. ¿Por qué no está repartido el aire de manera uniforme por todo el espesor de la atmósfera? 29. ●●● Completa esta tabla en tu cuaderno para explicar las diferencias entre la atmósfera primitiva y la actual. Concentración (%) Gas
Atmósfera Atmósfera primitiva actual
Vapor de agua
15
Muy poco
CO2
80-90
0,03
O2
0
21
Ozono
0
0,05
Argón
1
1
N2
0
78
Explicación de la diferencia
A
a) ¿Dónde existen más posibilidades de que haya nubosidad y precipitaciones: en España o en Gran Bretaña? ¿Qué tiempo hará en España? b) ¿En cuál de los dos países es más alta la presión atmosférica? c) ¿Hacia dónde es más probable que se desplace la borrasca: a Centroeuropa o a la Península Ibérica? d) Copia el mapa y representa con flechas la dirección de los vientos. 31. ●● Observa la tabla de datos en la que se han anotado los valores de la presión atmosférica a lo largo de varias horas. Hora
12:00
14:00
16:00
18:00
Presión atmosférica
1 020 mb
1 016 mb
1 010 mb
1 007 mb
a) ¿Está aumentando o disminuyendo la presión atmosférica? b) ¿Está llegando una borrasca o un anticiclón? c) ¿La tendencia será a que haya más nubosidad o menos? 32. ● En los desiertos es frecuente que por la noche la temperatura sea inferior a cero grados, pero no se forma escarcha ni rocío. ¿Puedes explicar por qué? 33. ● Observa este aparato e indica qué dos instrumentos meteorológicos contiene y qué información aporta cada uno.
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34. ● Indica cuál de estas imágenes es un mapa meteorológico y cuál un mapa significativo. A
B
B
36. ● De estas siete frases, solo tres son correctas. Averigua cuáles son, escríbelas en tu cuaderno en el mismo orden en que están aquí, y obtendrás una explicación de la formación de las nubes. a) El aire caliente puede contener más humedad que el aire frío. b) El aire frío puede contener más humedad que el aire caliente. c) Al enfriarse el aire, su humedad se condensa y forma gotitas. d) Al calentarse el aire, se forma el rocío sobre los objetos.
Razona si ambas imágenes reflejan la misma situación meteorológica. 35. ● ¿Qué instrumento meteorológico se utiliza para medir la presión atmosférica? ¿Y para medir la humedad del aire?
e) Al congelarse el agua de las nubes, se forma la escarcha. f) Las gotitas microscópicas suspendidas en el aire forman las nubes. g) Las nubes están formadas por vapor de agua.
UN ANÁLISIS CIENTÍFICO
El mal de altura y el entrenamiento en altitud La composición del aire es la misma tanto al nivel del mar como en la cumbre de la montaña más alta. Una bocanada de aire contiene aproximadamente cuatro partes de nitrógeno y una de oxígeno. La diferencia es que al nivel del mar el aire es más denso, por lo que la cantidad total de aire que entra en los pulmones es mayor, y la respiración es más eficaz. Las personas que viven a gran altitud están habituadas a respirar este aire enrarecido. Su sangre contiene más glóbulos rojos, que son las células sanguíneas que transportan el oxígeno. Algunos deportistas se entrenan a gran altitud durante varias semanas. Con ello consiguen aumentar su cantidad de glóbulos rojos, y la oxigenación de sus músculos. Cuando regresan al nivel del mar, su capacidad de oxigenación es mayor y su rendimiento deportivo aumenta durante unos días, hasta que la concentración de glóbulos rojos vuelve a la normalidad. 37. ●● Explica por qué en un lugar a gran altitud una persona puede sentir mareos, debilidad y fatiga. 38. ●● ¿Es cierto que el aire contiene menos oxígeno a gran altitud que al nivel del mar? Razona tu respuesta.
39. ●●● Los dibujos representan dos muestras de aire (A y B) y muestras de sangre de dos deportistas (1 y 2). A
B
Molécula de O2
1
2
Glóbulo rojo
a) Indica cuál de las muestras de sangre corresponde a un deportista que se ha entrenado al nivel del mar y cuál corresponde a un deportista que se ha entrenado en altura. b) Indica qué muestra de aire se ha tomado al nivel del mar y cuál se ha tomado a gran altitud. c) Razona qué deportista obtendría más rendimiento en su respiración: ¿el deportista 1 compitiendo en el lugar cuyo aire es el de la muestra A, o el deportista 2 en el lugar de la muestra de aire B? 40. ●● Un deportista va a competir en Granada (738 m de altitud). ¿Dónde le interesa entrenar: en Granada, en Valencia (13 m de altitud) o en Valdelinares (Teruel), situado a 1 693 m de altitud?
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Resumen La atmósfera está compuesta por aire, que es una mezcla de gases: • 78 % de nitrógeno, 21 % de oxígeno y 1 % de otros gases. • Contiene cantidades variables de vapor de agua.
Composición y estructura
Estructurada en capas: • Ionosfera: capa más externa, llega hasta los 500 km de altitud. • Mesosfera: desde los 50 hasta los 80 km de altitud. • Estratosfera: desde los 10 hasta los 50 km. Contiene la ozonosfera. • Troposfera: desde el suelo hasta los 10 km de altitud. Los gases expulsados por los volcanes originaron una atmósfera primitiva que experimentó cambios:
1 02 4
1 008
El aire se desplaza desde las zonas de mayor presión atmosférica (anticiclones) hacia las de menor presión atmosférica (borrascas).
1 016
• El agua formó la hidrosfera, el CO2 se utilizó en la fotosíntesis y formó rocas calizas, y la fotosíntesis aumentó la cantidad de oxígeno. A 1 024
1 00 0
1 01 6
Al enfriarse el aire, su humedad puede condensarse o congelarse, formando nubes, rocío, escarcha o precipitaciones.
1 00 8
1 024 1 016
LA ATMÓSFERA
Origen
B
Es el objeto de estudio de la meteorología, que toma datos sobre:
Su dinámica
• Temperatura
• Presión
• Precipitaciones
• Vientos
• Humedad
Con esos datos se realizan predicciones meteorológicas, que se representan mediante: • Mapas meteorológicos
El clima
• Mapas significativos
• Son los valores medios de temperatura y pluviosidad a lo largo de un año. • Se representa mediante climogramas. Las actividades humanas emiten sustancias a la atmósfera que producen diversos impactos:
El impacto humano
• CO2, que produce efecto invernadero, causante del cambio climático. • Gases CFC, que eliminan el ozono de la estratosfera. • Óxidos de azufre y nitrógeno, que causan lluvia ácida. • Hollín, que ensucia el aire y perjudica la salud de las personas.
ACTIVIDADES 41. Haz en tu cuaderno un dibujo esquemático de la atmósfera y representa las diferentes capas en que está estructurada: la posición de la ozonosfera, los límites entre ellas, la altitud a la que se encuentra cada uno de los límites y un resumen de las principales características de cada capa. 42. Realiza en tu cuaderno un resumen en forma de tabla con tres columnas, poniendo en la primera el tipo de contaminante (CO2, óxidos de azufre y nitrógeno, gases CFC y hollín); en la segunda columna el origen de estos contaminantes, y en la tercera las consecuencias de cada tipo de contaminación. Puedes ampliar la información con las diferentes maneras de combatir esta contaminación.
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EL RINCÓN DE LA LECTURA
Viaje de un naturalista alrededor del mundo El bosque abunda en objetos admirables, entre los cuales no puedo cansarme de admirar los helechos arborescentes, poco elevados, pero de un follaje tan verde, tan gracioso y tan elegante. Por la tarde cae a torrentes la lluvia y tengo frío, aunque el termómetro marca 65 grados Fahrenheit (18 grados 3 centesimales). En cuanto cesa la lluvia presencio un espectáculo curioso: la enorme evaporación que se produce en toda la extensión del bosque. Un espeso vapor blanco envuelve entonces las colinas hasta unos 100 pies de altura; estos vapores se elevan como columnas de humo por encima de las partes más frondosas del bosque, y principalmente por encima de los valles. He podido observar varias veces este fenómeno, debido, a mi parecer, a la inmensa superficie del follaje, calentada anteriormente por los rayos del sol. […] Ocupábame a menudo en estudiar las nubes que viniendo del mar iban a estrellarse, digámoslo así, contra la parte más alta del Corcovado. Como casi todas las montañas, cuando quedan así ocultas en parte por las nubes, el Corcovado parece elevar-
se a una altura mucho mayor de la que tiene en realidad, o sea de 2 300 pies (690 metros). Míster Daniell, en sus ensayos meteorológicos, ha hecho observar que una nube aparece algunas veces fija en la cima de una montaña, mientras el viento sigue soplando. El mismo fenómeno se presentaba aquí bajo un aspecto un poco diferente. En efecto, veíase la nube encorvarse y pasar con rapidez por encima de la cúspide, sin que la parte fija en la falda de la montaña pareciese aumentar ni disminuir. Poníase el sol, y una suave brisa del sur que iba a dar contra el lado meridional de la roca, volvía a levantarse para ir a confundirse con la corriente superior de aire frío conforme se condensaban los vapores; pero a medida que las nubes ligeras habían pasado sobre la cima y se encontraban sometidas a la influencia de la atmósfera más cálida y septentrional, inmediatamente se disolvían. Durante los meses de mayo y junio, comienzo del invierno en este país, el clima es delicioso. La temperatura media, deducida de observaciones hechas a las nueve de la mañana y a las
nueve de la noche, no era más que 72 °Fahrenheit (22,2 °C). A menudo caían fuertes aguaceros; pero los cálidos vientos del sur secaban con rapidez el suelo y podía pasearse con gusto. Una mañana llovió seis horas seguidas y cayó una pulgada y seis décimas de lluvia. Cuando esa tempestad pasó por los bos-
ques que rodean al Corcovado, las gotas de agua que chocaban contra la multitud innúmera de hojas producían un ruido extraño: Podía oírse a un cuarto de milla de distancia y se asemejaba al de un torrente impetuoso. CHARLES DARWIN, Viaje de un naturalista alrededor del mundo. Ed. Miraguano
COMPRENDO LO QUE LEO 43. En el texto se dice que Darwin tiene frío por la tarde, ¿consideras que se encuentra en una zona fría? ¿Por qué? 44. Al final del primer párrafo del texto se dice: «He podido observar varias veces este fenómeno…». ¿A qué fenómeno se refiere? 45. Imagínate que deseas viajar a las tierras que describe Darwin y te dicen que en estos momentos allí es invierno. ¿Qué clase de ropa llevarías? ¿Por qué? 46. ¿Cuándo comienza el invierno en las tierras que se describen en el texto?
NO TE LO PIERDAS
Libros:
En la pantalla:
Quemando el futuro: clima y cambio climático ANTONIO RUIZ DE ELVIRA. Ed. Nivola Tres jóvenes investigan los fenómenos vinculados al cambio climático. El libro ofrece acciones concretas mediante las que se podrían frenar las consecuencias de estos fenómenos.
La tormenta del siglo. National Geographic, 2002
El tiempo y cómo se predice HERMAN SCHNEIDER. Ed. Ramón Sopena Con ilustraciones y un lenguaje didáctico, explica cómo interpretar el tiempo atmosférico.
La máquina del tiempo 3: el Tiempo. Colección: Fascinación por la Naturaleza. BBC. 2004
En la red: www.aemet.es Página de la Agencia Estatal de Meteorología. www.opengis.uab.es/wms/iberia/mms/index.htm Atlas climático de la Península Ibérica (UAB).
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La hidrosfera terrestre
PLAN DE TRABAJO
En esta unidad… • Conocerás la distribución del agua que forma la hidrosfera. • Aprenderás las propiedades del agua, y su importancia en muchos procesos. • Estudiarás las características del agua de los océanos y de las aguas continentales. • Comprenderás los procesos que forman el ciclo del agua. • Encontrarás información sobre los procesos de depuración y potabilización del agua. • Aprenderás los usos que se hacen del agua. • Conocerás qué impactos pueden producirse sobre la hidrosfera y qué medidas podemos tomar para evitarlos. • Aprenderás las posibles variables que afectan a un experimento y cómo se controlan. Cataratas del Nilo Azul (Etiopía).
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El Nilo es el río más largo del mundo y la cuna de la civilización egipcia, una de las más importantes de la Historia. Este río proviene de la confluencia, en Sudán (África Oriental), del Nilo Blanco, que viene de Uganda, y el Nilo Azul procedente de Etiopía. Richard Burton.
John Speke.
En 1856, los exploradores Richard Burton y John Speke comenzaron una expedición en busca de «las fuentes del Nilo», nombre con el que se conocía el nacimiento del Nilo Blanco. Tras dos años de accidentado viaje, llegaron a un inmenso lago al que llamaron Tanganika, pero ese no era el origen del Nilo. Burton enfermó; Speke continuó el viaje solo y llegó hasta un lago aún mayor, al que llamó Lago Victoria. Creyó que ese era el origen del río Nilo, y así lo comunicó. Pero realmente el Nilo no nace allí, sino en unas montañas próximas, las Montañas de la Luna, hoy día conocidas como montañas Ruwenzori. Curiosamente, 1 700 años antes de Speke, Ptolomeo había indicado estas montañas como el lugar más probable del nacimiento del Nilo.
RECUERDA Y CONTESTA 1. ¿Qué es el ciclo del agua? 2. ¿Por qué es importante ahorrar en el consumo de agua? 3. ¿Conoces algunas medidas sencillas que podemos adoptar para ahorrar agua? 4. ¿Por qué se llama «agua dulce» al agua de los ríos? a) Porque contiene azúcar en disolución. b) Porque carece de sales en disolución. c) Porque la cantidad de sales que lleva en disolución es muy pequeña. d) Porque suele estar contaminada y no es potable. Busca la respuesta ¿Qué propiedad física del agua le permite ascender por los vasos de los vegetales desde el suelo hasta muchos metros de altura?
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El agua de la Tierra
El agua es para nosotros algo necesario y cotidiano, basta abrir un grifo para obtenerla en abundancia, la vemos correr formando ríos y arroyos; incluso la inmensa extensión del mar nos resulta conocida. Distribución del agua Distribución del agua en la Tierra
Total de agua en el planeta
En la superficie terrestre hay enormes cantidades de agua, aunque casi toda es agua salada. El agua de la Tierra se distribuye en un 97 % de agua salada y un 3 % de agua dulce.
Agua marina: 97 %
Hielo: 79 %
El agua dulce está repartida del siguiente modo: • El 79 % aparece en forma de hielo y nieve en los glaciares de montaña y en los polos. • El 20 % son aguas subterráneas, que empapan el terreno. • El 1 % restante se encuentra en los lagos, el suelo, la atmósfera, los ríos y los seres vivos.
Aguas subterráneas: 20 %
Origen de la hidrosfera terrestre
Agua dulce: 3 %
Total de agua dulce
Agua dulce superficial: 1 %
Total de agua dulce superficial Lagos: 50 % Suelo: 38 % Atmósfera: 10 % Ríos: 1 % Seres vivos: 1 %
Hace 4 500 millones de años, la Tierra presentaba una intensa actividad volcánica y estaba sometida a un continuo bombardeo de asteroides y cometas. Estos fenómenos enriquecieron la atmósfera con dióxido de carbono y vapor de agua. En la actualidad los volcanes aún expulsan ambos gases a la atmósfera. A medida que la Tierra se enfriaba, el vapor de agua se fue condensando y precipitó en forma de lluvia, acumulándose en la superficie y dando lugar a la hidrosfera. La fotosíntesis eliminó gran parte del dióxido de carbono; el que queda produce un suave efecto invernadero. Esto, junto a la distancia que nos separa del Sol, hace que la temperatura media de nuestro planeta sea de 15 °C, lo que permite la existencia de agua en los tres estados: • Agua sólida, en forma de hielo y de nieve. • Agua líquida, en los mares, ríos y lagos. También forma las nubes, y es un constituyente de los seres vivos. • Agua en estado gaseoso, que se encuentra en la atmósfera formando la humedad del aire.
ACTIVIDADES 1. Imagina que tienes un rectángulo dividido en 100 000 cuadritos. Si esos cuadritos representan toda el agua de la hidrosfera, averigua cuántos de ellos corresponden al agua contenida en los seres vivos. 2. ¿Qué relación hay entre la actividad volcánica y la hidrosfera?
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El agua en los demás planetas rocosos El proceso que tuvo lugar en la Tierra también ocurrió en los demás planetas rocosos, pero el resultado fue diferente en cada uno de ellos. • Mercurio es un planeta pequeño. Su escasa gravedad no retiene los gases, por lo que no posee atmósfera y no hay agua en su superficie. • Venus sí mantiene su atmósfera de origen volcánico, con una gran cantidad de dióxido de carbono. Esto produce un efecto invernadero tan intenso que la temperatura en su superficie es de casi 500 °C, por lo que no tiene agua líquida. El vapor de agua, al combinarse con los gases de azufre de origen volcánico, forma densas nubes de ácido sulfúrico. • Marte es pequeño, su gravedad es menos de la mitad que la terrestre y poco a poco ha ido perdiendo su atmósfera, que actualmente es muy tenue. Presenta huellas de que hace millones de años hubo lagos y cursos de agua en su superficie, pero hoy día la que queda está en forma de hielo en los polos y en el subsuelo. Propiedades del agua El agua es una sustancia con unas propiedades extraordinarias, interviene en muchos procesos que ocurren en la superficie terrestre y tiene mucha importancia para los seres vivos. Propiedad
Procesos en la superficie terrestre
Ciertas formaciones en la superficie de Marte dan indicios de la existencia de agua en el pasado. En la fotografía superior se observan posibles cauces fluviales. En la inferior, una probable línea de costa.
Procesos en los seres vivos
Es muy buen disolvente
Disuelve minerales de la corteza terrestre. Arrastra las sales disueltas hasta el mar. Al evaporarse, produce el depósito de las sales disueltas.
Sirve como medio de transporte en el interior de los organismos. Es el principal componente de los fluidos orgánicos: sangre, linfa, saliva, jugos digestivos…
Absorbe gran cantidad de calor
Atempera el clima. Los océanos y mares absorben calor en verano y lo desprenden en invierno. Refrigera la superficie terrestre al evaporarse el agua que luego formará las nubes.
Amortigua los cambios de temperatura en el interior de los organismos. Es un eficaz refrigerante al evaporarse cuando los seres vivos transpiran.
Su dilatación es anómala
Todas las sustancias se contraen al pasar del estado líquido al sólido, en cambio el agua se dilata al congelarse. Esto produce la rotura de las rocas en cuyas grietas se congela el agua.
En los lagos, ríos y mares, el hielo flota, creando una capa superficial helada bajo la cual se conserva agua líquida en la que pueden seguir viviendo los organismos acuáticos.
Es una sustancia adherente
El agua se adhiere eficazmente a la mayoría de las superficies; es decir, las moja. Esto hace que empape las rocas y el suelo, especialmente cuando es arcilloso, donde queda retenida.
El agua asciende por el interior de los finos vasos conductores de los vegetales, posibilitando así el transporte de sustancias por el interior de las plantas.
ACTIVIDADES 3. ¿Cómo afecta a la hidrosfera terrestre la presencia de dióxido de carbono en la atmósfera? ¿Ha ocurrido lo mismo en los otros planetas rocosos? 4. Busca en los conceptos clave el significado de los términos: «disolvente», «evaporación», «transpiración», «dilatación» y «adherencia». 5. Explica qué ocurriría si el agua no fuera una sustancia tan adherente.
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2 Proporción de sales en el agua marina Cloruros: 87 %
El agua de los océanos
El mar es para nosotros una fuente de diversión y de actividades deportivas. Además, nos ofrece paisajes de gran belleza y de él extraemos muchos recursos valiosos, tanto para la alimentación como para la industria. Características del agua de los océanos
Otros: 2 %
Sulfatos: 11 %
El agua de los océanos posee algunas características especiales: • Es agua salada. De media, cada litro contiene algo más de treinta y cinco gramos de sales disueltas. • Contiene gases disueltos. Nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y otros, que se disuelven en el agua por dos procesos: – Por el oleaje, que tiende a mezclar el agua con el aire. – Por la actividad de los seres vivos acuáticos. Los fotosintéticos producen oxígeno, y la respiración de todos los seres vivos produce dióxido de carbono. • Su temperatura varía con la profundidad. En la superficie, el agua es calentada por el sol y su temperatura es mayor que la del agua que se encuentra por debajo. En las zonas más profundas, donde no llega la luz del sol, el agua se encuentra entre 4 y 22 °C. Movimientos del agua de los océanos El agua de los océanos presenta tres tipos de movimientos: olas, corrientes y mareas.
ACTIVIDADES 6. ¿Cuántos kilogramos de sulfatos hay disueltos en 1 000 L de agua de mar? 7. Explica qué gases aporta al agua la actividad de los seres vivos, y mediante qué procesos. 8. ¿En qué parte del océano habrá más oxígeno disuelto: cerca de la superficie o en las zonas profundas donde no llega la luz? Explica por qué.
• Olas. Son ondas que se originan en la superficie del agua debido a la acción del viento. El oleaje produce varios efectos: – Mezcla eficazmente los 50 metros más superficiales del agua, por lo que en esta zona hay mucho oxígeno disuelto. – Erosiona los acantilados y forma las playas. – Transporta la arena y el lodo por la costa y mar adentro. • Corrientes marinas. Son movimientos de masas de agua que se desplazan dentro del océano como verdaderos ríos oceánicos. Son producidas por tres factores: – Vientos dominantes. En algunas zonas, los vientos soplan casi siempre en una dirección, produciendo corrientes superficiales. – Diferencias de temperatura. El agua fría cercana a los polos tiende a hundirse, y el agua más cálida de las zonas ecuatoriales se desplaza por la superficie hacia los polos. – Diferencias de salinidad. En algunos lugares se produce una intensa evaporación, que hace aumentar la salinidad del agua. Esta agua es más densa y tiende a hundirse, lo que provoca corrientes. • Mareas. Son ascensos y descensos periódicos del agua del mar, producidos por la atracción gravitatoria de la Luna y, en menor medida, por la del Sol.
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El agua de los continentes
Casi toda el agua que utilizamos habitualmente se encuentra sobre los continentes. Esta agua tiene un contenido en sales mucho menor que el agua de mar, por lo que se llama agua dulce. El agua dulce puede encontrarse en diferentes formas: lagos, ríos, torrentes, aguas subterráneas, pantanos y glaciares.
• Lagos. Son acumulaciones de agua que ocupan depresiones del terreno. Algunos son muy grandes y profundos, como el Lago Victoria situado cerca del nacimiento del Nilo. • Ríos. Son cursos de agua permanente. En España, el río más caudaloso es el Ebro, y el más largo, el Tajo. El más caudaloso del mundo es el Amazonas, y el más largo, el Nilo, con 6 670 km de recorrido. • Torrentes y arroyos. Son cursos de agua que permanecen secos parte del año. En las zonas más áridas hay ramblas, que se mantienen secas durante años. En momentos de intensas precipitaciones, el agua circula por ellas con violencia, lo que las hace muy peligrosas. • Aguas subterráneas. Son acumulaciones de agua que empapa las rocas del subsuelo. A veces pueden formar lagos o ríos subterráneos, en zonas donde las rocas han sido disueltas formando cuevas. • Zonas pantanosas, marismas y humedales. Son lugares en los que el suelo permanece encharcado todo el año. La profundidad del agua es muy variable y pueden ser de agua salada, si están cerca de la costa. • Glaciares. Son acumulaciones de hielo. En los polos forman los casquetes glaciares, y en las montañas más altas, los glaciares alpinos.
Los humedales tienen gran valor ecológico por ser el hábitat de muchas especies, especialmente de aves.
Cuando los glaciares llegan al mar, se rompen en grandes fragmentos que quedan flotando, son los icebergs.
Las aguas subterráneas solo forman lagos y ríos en el interior de cuevas y galerías.
ACTIVIDADES 9. ¿Qué son las ramblas? ¿En qué condiciones pueden ser peligrosas?
Existen lagos de agua salada, como el mar Muerto, que tiene una concentración de sales diez veces mayor que la del mar.
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El ciclo del agua
Cuando llueve, muy pronto vemos el agua formar charcos y pequeños regueros de agua que discurren por la superficie. Cuando sale el Sol y hace calor, esta agua no tarda en evaporarse. Estos procesos constituyen parte del ciclo que el agua realiza en la superficie terrestre. Los procesos que tienen lugar en el ciclo del agua son los siguientes: • Evaporación. Es el paso de agua líquida a gas (vapor de agua). El agua pasa de la hidrosfera a la atmósfera. • Condensación. Es el paso de vapor de agua a agua líquida, que forma el rocío y las nubes, que pueden producir precipitaciones.
Emisión de vapor de agua
• Escorrentía. Puede ser superficial si el movimiento del agua ocurre por la superficie terrestre, formando ríos y arroyos, o subterránea si lo hace bajo la superficie.
Precipitación
• Infiltración. Es la penetración en el subsuelo del agua de la superficie. Es más eficaz cuanto más permeable es el suelo. Condensación en forma de nubes
Movimiento de las nu be s
Precipitación Precipitación
Lago
Escorrentía
Infiltración Evaporación Evaporación Transpiración
Escorrentía subterránea Rocas del suelo Agua subterránea
ACTIVIDADES 10. En el ciclo del agua, esta puede pasar de la atmósfera a la hidrosfera. ¿Puede pasar desde la biosfera hasta la atmósfera? ¿Mediante qué proceso? 11. Explica el papel del Sol en el ciclo del agua.
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El agua que necesitamos
El agua es la sustancia más abundante en los seres vivos. Además, al día necesitamos ingerir entre 1,5 y 2 litros de agua para reponer la que perdemos por el sudor, la orina y la respiración. Esta cantidad puede ser mucho mayor en días calurosos, o cuando hacemos mucho ejercicio.
Ser vivo
Porcentaje de agua
Alga
98 %
Lechuga
93 %
Medusa
97 %
Usos del agua
Feto humano
94 %
El uso que se hace del agua varía mucho en los diferentes países, y de unas zonas a otras.
Persona joven
65 %
En España, la mayor parte del agua se utiliza para la agricultura. Suele ser agua no potable, pero aun así es un recurso valioso y caro.
ACTIVIDADES
Otra parte importante se dedica a la industria, en cuyos procesos se utiliza también agua no potable.
12. Calcula cuántos kilogramos de agua hay en tu cuerpo.
El resto del agua que consumimos se dedica al uso doméstico. Se trata de agua potable usada en alimentación, limpieza, etc.
13. Una forma sencilla de reducir el consumo de agua es introducir una botella llena de agua en la cisterna del inodoro. Explica qué se consigue con esta medida.
Medidas de ahorro de agua Diariamente cada uno de nosotros utilizamos unos 160 litros de agua potable para beber, cocinar, asearnos, lavar, fregar y otros usos. Esta cantidad puede reducirse fácilmente si adoptamos algunos hábitos adecuados. • Ducharnos en vez de bañarnos y cerrar el grifo mientras nos enjabonamos o nos cepillamos los dientes. • Utilizar el lavavajillas y la lavadora, llenándolos bien antes de ponerlos en funcionamiento. • Instalar dispositivos de ahorro en la cisterna del inodoro y difusores en los grifos.
Consumo medio de agua en el aseo
Consumo derivado de un mal uso
14. Observa la tabla inferior y calcula el porcentaje de agua que ahorrarías durante un día en el aseo, haciendo un uso correcto del agua con dispositivos de ahorro, con respecto al consumo derivado de un mal uso.
Consumo derivado de un uso correcto
Consumo derivado de un uso correcto con dispositivos de ahorro
Retrete
8 descargas: 80 L
4 descargas: 40 L
4 descargas: 24 L
10 L por descarga.
Utiilizar el retrete como una papelera y hacer innecesarias descargas de la cisterna.
Descargar la cisterna solo las veces realmente necesarias.
Reducir la capacidad de la cisterna unos 4 litros instalando un dispositivo en su interior.
Ducha
1 baño: 300 L
3 minutos: 45 L
3 minutos: 21 L
15 L por minuto.
Llenar la bañera de agua en lugar de ducharse cerrando el grifo para enjabonarse.
Ducharse durante pocos minutos cerrando el grifo para enjabonarse.
Instalar difusores de aire en los grifos para reducir la cantidad de agua en 7 L cada minuto.
Grifo del lavabo
3 minutos 3 veces al día: 90 L
3 minutos 3 veces al día: 13 L
3 minutos 3 veces al día: 6 L
10 L por minuto.
Mantener el grifo abierto durante el cepillado de los dientes.
Utilizar el agua del grifo únicamente para aclararse la boca.
Instalar un difusor en el grifo y mantenerlo cerrado mientras no se necesite agua.
Litros gastados durante un día.
80 + 300 + 90 = 470 L
40 + 45 + 10 = 95 L
24 + 21 + 6 = 51 L
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El agua potable
El agua que llega a los grifos de nuestras casas es agua potable que podemos beber sin riesgo para nuestra salud. Esta agua ha sido sometida a un proceso de potabilización que la hace apta para el consumo humano.
Las plantas desalinizadoras permiten obtener agua dulce a partir del agua del mar. (Planta desalinizadora de Las Palmas de Gran Canaria).
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el agua tiene que cumplir los siguientes requisitos para ser potable: • No debe contener sustancias nocivas para la salud; es decir, debe carecer de contaminantes biológicos (microbios patógenos), químicos (orgánicos o inorgánicos) y radiactivos. • Ha de tener una proporción determinada de gases y de sales inorgánicas disueltas. • Tiene que ser incolora o translúcida, inodora y de sabor agradable.
Esquema de una planta potabilizadora 1. Captación y desbastado. Se toma el agua de las reservas naturales (ríos, embalses, aguas subterráneas, etc.) y se hace pasar por unas rejillas para quitarle restos de vegetación y arena.
2. Pretratamiento. Se mezcla con carbón activado, que retiene partículas, y con ozono, que elimina bacterias y virus. Se le añaden además sustancias químicas que eliminan otros productos disueltos.
5. Bombeo y distribución. Se le añade otra pequeña cantidad de cloro, que garantiza su pureza durante la distribución, y se bombea a los lugares de consumo.
4. Cloración y decloración. Se le añade cloro, que elimina cualquier microorganismo. A continuación se le retira gran parte del cloro utilizando un óxido de azufre, y ya está lista para su distribución.
3. Decantación y filtración. Se deja en reposo para que se depositen los lodos, y se hace pasar por filtros de arena muy fina.
ACTIVIDADES 15. A veces el agua del grifo tiene un ligero sabor a cloro. Sin embargo, durante el proceso de potabilización el agua es declorada con óxido de azufre. ¿En qué fase del proceso le vuelven a añadir cloro y con qué finalidad?
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La calidad del agua
Cuando nos bañamos en la playa o en un río, es necesario ser prudentes, no solo para prevenir accidentes, sino también para evitar bañarnos en agua que perjudique nuestra salud por estar contaminada. La contaminación del agua La contaminación del agua de los continentes y de los mares es un grave problema que tiene diversas causas, entre ellas están: • Los vertidos de las industrias y de las aguas procedentes de granjas. • Las aguas residuales de los núcleos urbanos. • Los vertidos de barcos petroleros en el mar. • El uso de fertilizantes y plaguicidas en los cultivos, que pueden infiltrarse en el suelo y contaminar los ríos y las aguas subterráneas. Para evitar esta contaminación, se depuran los vertidos (industriales, agrícolas, ganaderos, urbanos, etc.) en plantas depuradoras, que eliminan las sustancias contaminantes antes de verter el agua a los ríos o al mar.
Muchos animales marinos mueren atragantados al ingerir bolsas de plástico, o enganchados en plásticos con forma de anillo.
Esquema de una planta depuradora 1. Pretratamiento. Se eliminan los sólidos de gran tamaño y las grasas.
2. Decantación primaria. El agua se pasa a un tanque de decantación al aire libre para que las sustancias sólidas precipiten en el fondo.
Lodos Deshidratación de lodos. Desengrasado Desarenado
4. Decantación secundaria. El agua se separa de los lodos producidos por la acción bacteriana.
3. Tratamiento biológico. Al agua se añaden bacterias que consumen la materia orgánica.
Secado de lodos.
Finalmente el agua se filtra, se desinfecta y se vierte al río o al mar.
Lo que nosotros podemos hacer Todos podemos contribuir a mantener la hidrosfera limpia. Para ello: • No tires basura en el campo, en los ríos, lagos, embalses ni playas. Guárdala en una bolsa y deposítala en un contenedor. • No viertas por el desagüe pinturas, aceites ni disolventes, que dificultan mucho la depuración de las aguas residuales. Infórmate del lugar de tu localidad donde pueden depositarse estos productos químicos peligrosos, y acude allí a depositarlos. • No arrojes pilas a la basura. Desde un vertedero, las sustancias contaminantes de una pila pueden acabar en un río. Utiliza los contenedores especiales o déjalas en la tienda en que compras otras.
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EN PROFUNDIDAD
Cuando la hidrosfera se convierte en una amenaza Los ríos y el litoral son normalmente lugares de descanso y diversión donde se puede disfrutar de la naturaleza. Pero estas zonas están sujetas a unos riesgos derivados del funcionamiento de la hidrosfera, que en ocasiones, pueden ocasionar graves catástrofes que provocan pérdidas materiales y humanas.
Avenidas torrenciales. Ocurren cuando tras una intensa tormenta el agua inunda un cauce que permanece habitualmente seco, a veces durante años. A menudo, se instalan en ellos chabolas, huertas, cultivos, etc., por lo que, cuando se produce la avenida, los destrozos son enormes y el riesgo para las personas es muy alto.
Inundaciones. Se producen cuando un río aumenta su caudal y se desborda. Los cultivos, granjas y construcciones que hay en los márgenes resultan muy dañados. El litoral mediterráneo y la costa cantábrica son propensos a estas inundaciones en épocas de lluvias fuertes, especialmente en los lugares próximos a las desembocaduras.
Lluvias torrenciales. La gota fría es una situación meteorológica típica del litoral mediterráneo a finales de verano y principios de otoño. Se produce cuando el aire en las capas bajas de la atmósfera es cálido y muy húmedo, y en la parte alta de la troposfera entra una masa de aire muy frío. Esto provoca fortísimas precipitaciones, que a su vez producen inundaciones.
Tsunamis. Son olas gigantescas ocasionadas por un terremoto producido en el fondo del mar. Su poder destructor sobre las poblaciones costeras es enorme. En diciembre de 2004, un tsunami causó la muerte de casi 300 000 personas en el Sudeste Asiático. En 2009 otro tsunami ocasionó en las islas de Samoa decenas de víctimas. En España, este riesgo se localiza en las Islas Canarias y en la costa atlántica de la Península.
A
ACTIVIDADES 16. ¿Qué condiciones meteorológicas son las que determinan la formación de una gota fría? ¿Qué parte de España es especialmente propensa a la formación de gotas frías, y en qué época del año? 17. Explica por qué es peligroso construir viviendas en los cauces que durante años permanecen secos. ¿Qué tipo de riesgo hidrológico presentan esos cauces? 18. Japón es un país formado por varias islas, en las que el riesgo de terremotos es muy elevado. ¿Qué riesgo añadido presentan las zonas costeras de Japón? Razona tu respuesta.
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Ciencia en tus manos Control de variables en un experimento. La formación de las nubes La condensación del vapor formando gotas de agua líquida origina las nubes. En este proceso del ciclo del agua influyen varios factores: la temperatura del aire, su humedad, la presión atmosférica, la presencia de partículas de polvo en la atmósfera, etc. Si queremos averiguar cómo influye la temperatura en la condensación del vapor de agua, debemos comparar masas de aire que estén a diferentes temperaturas pero que tengan los demás factores idénticos. 60 °C
18 °C
B
A
6 °C
C
A este proceso de mantener iguales todas las variables y modificar solo una, se le llama control de variables de un experimento. La única variable que modificamos es la variable independiente; en este caso, la temperatura. Vamos a llevar a cabo un experimento para averiguar cómo influye la temperatura en la eficacia de la condensación. Utilizaremos cuatro vasos de vidrio a diferentes temperaturas, y observaremos si la humedad del aire se condensa en su exterior.
0 °C
D
1. Sobre una mesa ponemos cuatro vasos de vidrio
iguales, rotulados con A, B, C y D, y colocamos un termómetro en su interior. Al estar los cuatro vasos sobre la misma mesa y muy próximos, podemos asumir que el aire que está en contacto con ellos es idéntico en cuanto a su presión atmosférica, densidad, contenido en humedad, partículas, etc. Es decir, consideramos que todas esas variables son variables controladas.
2. El vaso A lo llenamos con agua muy caliente; el B,
con agua a temperatura ambiente; en el C ponemos agua y tres cubitos de hielo, y el D lo llenamos de cubitos de hielo. Es importante que los vasos estén bien secos por su exterior.
3. Esperamos veinte minutos y anotamos si se ha producido condensación en la cara externa de los vasos.
A
B
C
D
La temperatura del vaso indicada por el termómetro es la variable independiente. El grado de condensación de la humedad del aire depende de la temperatura, por lo que recibe el nombre de variable dependiente. El resto de las variables (presión, tiempo transcurrido, humedad del aire, etc.) son iguales para los cuatro vasos, por lo que las consideramos variables controladas. Vaso
Temperatura
Condensación
A
60 °C
Sin condensación.
B
18 °C
Sin condensación.
C
6 °C
Pequeñas gotas.
D
0 °C
Gotas gruesas que resbalan por el vaso.
ACTIVIDADES 19. Echa el aliento sobre los vasos para aportar aire más húmedo y observa si aumenta la condensación en alguno. Describe lo que ocurre. ¿Cuál de las variables controladas has modificado? 20. Si repites el experimento con vasos de distintos materiales (el A de plástico, el B de metal, el C de vidrio y el D de cerámica) y los sitúas en habitaciones diferentes, ¿tendría la misma validez el experimento? Explica por qué.
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Actividades 21. ● Copia en tu cuaderno este diagrama de sectores que muestra la distribución del agua dulce de la hidrosfera, e indica qué representa cada sector. A
27. ●● El clima de Galicia, Asturias, Cantabria y el País Vasco presenta menos diferencias de temperatura entre el invierno y el verano que el clima de las zonas de interior, como Castilla-La Mancha o Aragón. ¿Cuál es la causa de esta diferencia, y qué propiedad del agua permite explicarla? 28. ●● La salinidad del agua de mar es del 3,5 %, o también del 35 ‰.
C B
22. ●● Escribe en tu cuaderno un resumen de lo que ha ocurrido con la hidrosfera de los cuatro planetas interiores: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. 23. ● ¿En qué tres estados se encuentra el agua en la superficie terrestre? Indica qué forma esa agua en cada caso. 24. ●● El agua arrastra las sales en disolución hasta el mar, y también transporta sustancias nutritivas en nuestra sangre.
Explica qué significa ese dato. ¿Cuántos gramos de sal podemos obtener de la evaporación de 100 litros de agua marina? 29. ●●● En los desiertos no llueve casi nunca, pero cuando cae un chaparrón, el agua casi no se infiltra en el suelo, sino que forma torrentes muy impetuosos que realizan una intensa erosión. ¿Puedes explicar por qué? 30. ●● ¿Qué son los casquetes glaciares? ¿En qué se diferencian de los glaciares alpinos? 31. ●● El siguiente dibujo representa un esquema del ciclo del agua.
¿Qué propiedad del agua le permite hacer ambas cosas? 25. ●●● Observa en los siguientes dibujos cómo la superficie de un líquido se curva en el punto de contacto con un vaso. Esa forma se llama «menisco».
Agua.
Mercurio.
El mercurio es una sustancia muy poco adherente, no moja las superficies. Observa los meniscos del agua y del mercurio y trata de explicar en qué se diferencian, y a qué se debe esa diferencia entre ellos. 26. ●● En un día caluroso, si regamos el suelo notamos que se refresca el ambiente. ¿A qué se debe ese efecto, y qué relación tiene con el frío que sentimos al salir mojados del agua?
a) Copia el dibujo en tu cuaderno y coloca en el lugar que corresponda cada uno de los siguientes fenómenos: evaporación, condensación, precipitación, escorrentía superficial e infiltración. b) Observa que en el dibujo aparece un volcán. ¿Qué papel representa la actividad volcánica con respecto a la hidrosfera? c) ¿Qué papel desempeñan las plantas en el ciclo del agua? 32. ●● Repasa los requisitos que debe tener el agua potable según la OMS. ¿Qué formas de contaminación se mencionan en ellos?
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33. ●●● Un grifo abierto vierte normalmente unos 15 litros por minuto. a) Si nos lavamos los dientes tres veces al día y nos duchamos una vez al día, calcula cuánta agua puedes ahorrar si reduces en cinco minutos el tiempo de tu ducha y cierras el grifo durante los dos minutos en que te cepillas los dientes cada vez. b) Calcula qué porcentaje supone esa cantidad, de los 160 litros que consume por término medio una persona diariamente.
35. ●● Llena totalmente de agua una botella pequeña de plástico. Ciérrala bien y métela en el congelador. Dependiendo del tipo de plástico, puede romperse o deformarse. a) ¿Por qué ocurre esto? b) Si la botella fuera de vidrio, ¿qué sucedería? c) Explica la relación de esta experiencia con la rotura de rocas por efecto de la congelación del agua. 36. ●● Arrojar una pila gastada al cubo de la basura parece un gesto inofensivo, pero en realidad es una agresión al medio ambiente. Explica qué tipo de impacto causan las pilas arrojadas a la basura.
34. ● ¿Cuáles son las principales fuentes de contaminación ligadas a la actividad humana?
Usos consuntivos
UN ANÁLISIS CIENTÍFICO
Usos no consuntivos
El uso del agua Cuando consumimos agua para el uso doméstico, industrial, para la agricultura o la ganadería, estamos haciendo un uso consuntivo del agua. En cambio, cuando el agua se utiliza pero no se consume, por ejemplo en actividades recreativas, para la producción de energía hidroeléctrica, o para el mantenimiento de hábitats acuáticos, estamos haciendo un uso no consuntivo del agua. 37. ● Cuando usamos agua para lavar ropa o fregar la vajilla, ¿estamos haciendo un uso consuntivo o no consuntivo del agua? 38. ● El agua que se utiliza en usos no consuntivos puede resultar contaminada o no; busca en el texto un ejemplo de uso no consuntivo que contamine el agua y otro que no la contamine. 39. ● Las plantas depuradoras que se instalan en las ciudades sirven para limpiar el agua, quitándole los contaminantes antes de devolverla a los ríos.
41. ●● En las grandes ciudades, aproximadamente el 72 % del agua de usos consuntivos es para consumo humano y solo el 27 % se emplea para otras cosas. Compara estos datos con los de la pregunta anterior y explica la diferencia entre ambos porcentajes. 42. ●●● En España se está empezando a utilizar agua de mar desalada. La desalinización es el proceso que permite obtener agua dulce a partir del agua de mar.
¿El agua que llega a estas plantas ha tenido un uso consuntivo o no consuntivo? 40. ●● En toda España, por término medio, entre el 75 y el 80 % del agua de uso consuntivo se utiliza para riego. 3
Si un año se destinan a usos consuntivos 30 500 hm , ¿cuántos hm3 se han dedicado a riego y cuántos a otros usos?
¿Dónde crees que será más conveniente instalar plantas desalinizadoras: en Murcia o en Asturias? Razona tu respuesta. 43. ●●● Se suele considerar que, dentro de los usos consuntivos, el riego es el que menos afecta el ciclo del agua. ¿Encuentras alguna razón para considerarlo así?
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Resumen Mares y océanos: 97 %. Agua dulce: 3 %, de la cual:
Distribución del agua
• Hielo de los glaciares: 79 %. • Aguas subterráneas: 20 %. • Aguas superficiales: 1 %. • Buen disolvente. Transporta sales en el interior de los seres vivos.
Propiedades del agua
• Absorbe gran cantidad de calor. Atenúa las diferencias de temperatura en el clima. • Su dilatación al congelarse es anómala. El hielo flota. • Es adherente. Empapa las rocas, queda retenida en el suelo y sube por conductos finos. El agua de los océanos presenta tres movimientos:
LA HIDROSFERA
Movimientos del agua de los océanos
• Oleaje. Ondas debidas al viento. Mezcla la masa de agua, erosiona los acantilados y transporta materiales. • Corrientes. Desplazamientos de masas de agua debidos a vientos dominantes, y a diferencias de salinidad y temperatura. • Mareas. Ascensos y descensos del agua producidos por la atracción de la Luna y, en menor medida, del Sol.
El ciclo del agua
Es el conjunto de pasos y procesos que experimenta el agua de la hidrosfera por la superficie terrestre y la atmósfera. Los procesos que ocurren en este ciclo son: evaporación, condensación, precipitación, transpiración, infiltración y escorrentía.
En España, la mayor parte del agua se utiliza en la agricultura. También se emplea en la industria y para uso doméstico. El agua se potabiliza en las plantas potabilizadoras, donde es sometida a varios procesos: • Captación y desbastado. • Pretratamiento y ozonización. • Decantación y filtración.
El uso del agua
• Cloración y decloración. • Bombeo y distribución. El agua se contamina por: • Vertidos de industrias y granjas. • Aguas residuales de núcleos urbanos. • Vertidos de petróleo. • Plaguicidas y fertilizantes.
ACTIVIDADES 44. Explica a qué se llama agua salada y agua dulce. ¿Qué proporción de cada una hay en la hidrosfera? ¿En qué formas se puede encontrar el agua dulce? 45. Describe en tu cuaderno las fases de que consta el proceso de depuración de aguas residuales. 46. Elabora en tu cuaderno un esquema similar al del resumen de la unidad con las características del agua de los océanos.
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EL RINCÓN DE LA LECTURA
Sobre el agua El verano pasado había alquilado una casita de campo a orillas del Sena, a varias leguas de París, e iba a dormir allí todas las noches. Después de unos días conocí a uno de mis vecinos, un hombre de unos treinta a cuarenta años, que desde luego era el tipo más raro que había visto nunca. Era un viejo barquero, pero un barquero fanático, siempre cerca del agua, siempre sobre el agua, siempre en el agua. Debía de haber nacido en un bote, y seguramente muera en la botadura final. Una noche, mientras paseábamos a orillas del Sena, le pedí que me contara algunas anécdotas de su vida náutica. Entonces el buen hombre se animó, se transfiguró, se volvió locuaz, casi poeta. Tenía en el corazón una gran pasión, una pasión devoradora, irresistible: el río. –¡Ay! –me dijo–, ¡cuántos recuerdos tengo en este río que ve fluir ahí cerca de nosotros! Vosotros, los habitantes de las calles, no sabéis lo que es un río. Pero escuche cómo un pescador pronuncia esa palabra. Para él es la cosa misteriosa, profunda, desconocida, el país de los espejismos y de las fantasmagorías, donde de noche se ven cosas que no son, donde se oyen ruidos que no se conocen, donde se tiembla sin saber por qué, como al cruzar un cementerio: y en efecto es el cementerio más siniestro, aquel donde no se tiene tumba. Para el pescador la tierra tiene límites, pero en la oscuridad, cuando no hay luna, el río es ilimitado. Un marinero no experimenta lo mismo por el mar. Este es a menudo duro y malo, es verdad, pero grita, aúlla: el mar abierto es leal; mientras que el río es silencioso y pérfido. No ruge, corre siempre sin ruido, y el eterno movimiento del agua que fluye es más espantoso para mí que las altas olas del océano. Ciertos soñadores pretenden que el mar esconde en su seno inmensos países azulados, donde los ahogados ruedan entre los grandes peces, en mitad de extraños bosques y en cuevas de cristal. El río solo tiene profundidades negras en cuyo limo nos pudrimos. Sin embargo, es bello cuando brilla al sol que se levanta y cuando chapotea suavemente entre sus orillas llenas de cañas que murmuran. Un poeta, hablando del océano, dijo: «¡Oh, mares, cuántas lúgubres historias conocéis! Mares profundos, temidos por las madres arrodilladas. Historias que os contáis cuando suben las mareas Y es lo que os da las voces desesperadas Que tenéis, a la noche, cuando venís hacia nosotros».
Pues bien, creo que las historias cuchicheadas por las finas cañas, con sus vocecitas tan dulces, deben de ser aún más siniestras que los dramas tétricos contados por los aullidos de las olas. Pero ya que me pregunta por algunos de mis recuerdos, le voy a contar una aventura singular que me ocurrió aquí, hace unos diez años. GUY DE MAUPASSANT, El Horla y otros cuentos. Ediciones Cátedra
COMPRENDO LO QUE LEO 47. Aunque el barquero habla con temor del río, ¿dice algo bonito de este? 48. ¿Considera el barquero que el río es peligroso? ¿Por qué? 49. ¿Por qué el barquero era un tipo raro? 50. El autor utiliza un lenguaje muy poético en algunos fragmentos del texto. ¿Con qué finalidad?
NO TE LO PIERDAS
Libros:
En la pantalla:
Inciértico o la rica historia del sexto océano MARTA ECHEGARAY. Ed. Siruela Aventuras de una niña de 12 años y una tortuga en el archipiélago del océano Inciértico.
El Viaje del Agua. Superproducciones de Ciencias y Naturaleza. BBC, 2003
Las trampas del Mar: Una aventura del equipo Cousteau en viñetas ilustradas SERAFINI-PACCALET. Ed. Debate
recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1ESO/ hidrosfe/contenidos.htm Página del Ministerio de Educación sobre la hidrosfera.
En la red:
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Los minerales
Mosaico de la ciudad de Ostia Antica.
PLAN DE TRABAJO
En esta unidad… • Aprenderás qué son los minerales y cuáles son sus componentes y sus características. • Diferenciarás entre la materia amorfa y la materia cristalina. • Conocerás la clasificación de los minerales, y los representantes más importantes de cada grupo. • Reconocerás los procesos que pueden dar origen a los minerales. • Estudiarás las principales propiedades de los minerales. • Conocerás los modos en que se extraen y los usos que se dan a los minerales. • Aprenderás a elaborar una tabla con las propiedades de los minerales, para poder reconocerlos. Explotación de sal.
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La sal es un mineral que forma parte de nuestra dieta, ya que la utilizamos de forma habitual en la cocina para condimentar todos nuestros platos.
Calzada romana. Ostia Antica.
Para el imperio romano, la sal era un producto muy importante que se usaba entre otras cosas como conservante de alimentos y como desinfectante para las heridas. También tenía una destacada importancia social y se utilizaba en rituales religiosos. Hace unos 2 500 años, se construyó la vía romana más antigua de Italia, la «Vía salaria», que conectaba la ciudad de Roma con las enormes salinas de Ostia, en el mar Adriático. A lo largo de sus 242 km, esta ruta que atravesaba los Apeninos, se utilizaba para transportar la sal hasta Roma. A los soldados romanos que cuidaban de la seguridad de la ruta se les pagaba con pequeños saquitos de sal, el «salarium argentum». Este es el origen de la palabra actual salario, que es la retribución que recibe un trabajador por sus servicios.
RECUERDA Y CONTESTA 1. Algunos minerales se presentan como cristales con caras planas y formas geométricas. ¿Conoces algún mineral que presente ese aspecto? 2. ¿Sabes qué es un yacimiento mineral? a) Un mineral muy valioso. b) Una zona de la corteza donde uno o más minerales son especialmente abundantes. c) Un mineral del que puede obtenerse un producto de interés industrial, como el hierro. d) El material que podemos obtener procesando industrialmente un mineral. Busca la respuesta Los minerales tienen distinta dureza. El diamante es famoso, entre otras cosas, por ser el mineral más duro que existe, al que ningún otro puede rayar… ¿O quizá sí? ¿Con qué puede rayarse un diamante?
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1 Elementos más abundantes de la corteza terrestre Elementos
Porcentaje en masa (%)
Oxígeno (O)
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Silicio (Si)
28
Aluminio (Al)
7,9
Hierro (Fe)
4,5
Calcio (Ca)
3,5
Sodio (Na)
2,5
Potasio (K)
2,5
Magnesio (Mg)
2,2
Hidrógeno (H)
0,22
Carbono (C)
0,19
Los materiales de la geosfera
Las piedras que podemos coger del suelo tienen un aspecto sólido y resistente, y algunas son muy duras y bastante pesadas. En ellas, por término medio, casi la mitad de su peso es oxígeno. El oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre, mucho más que el silicio, que es el siguiente en orden de abundancia. En cualquier roca o mineral podemos encontrar oxígeno formando parte de su composición química, y en casi todos aparece también silicio. Minerales Los minerales son sólidos formados por la combinación química de los elementos que hay en la corteza terrestre. Las rocas están constituidas por minerales.
Por ejemplo, el carbono, el calcio y el oxígeno se combinan y forman un mineral llamado calcita, en el que el 12 % del peso del mineral corresponde a carbono; el 40 %, a calcio, y el 48 % restante, a oxígeno. Pero no todos los minerales tienen oxígeno en su composición. Por ejemplo, el cinabrio es sulfuro de mercurio, es decir, está compuesto por azufre y mercurio. Se conocen más de tres mil minerales distintos, y cada año se descubren entre 20 y 50 nuevos, casi todos minerales arcillosos.
Casi la mitad del peso de la calcita corresponde a oxígeno.
Un mineral debe presentar tres características: • Ser natural. Las sustancias creadas artificialmente en el laboratorio no son minerales. • Tener origen inorgánico. Las sustancias producidas por los seres vivos, por ejemplo, el azúcar, no son minerales. • Tener composición química homogénea, es decir, todas sus partes tienen que estar formadas por la misma sustancia.
EN PROFUNDIDAD
Diamantes y minas de lápices
ACTIVIDADES 1. Escribe en tu cuaderno una definición de mineral en la que se especifiquen las tres características que lo identifican. 2. ¿Qué relación hay entre los minerales y las rocas?
El diamante es carbono puro, formado en el interior terrestre a enormes presiones y elevadas temperaturas. El grafito también es carbono puro, pero su formación es diferente. La forma como se ordena internamente el carbono en ambos minerales es distinta, y también lo son sus propiedades. El diamante es el mineral Cuando una sustancia puede dar lugar a minerales distintos, se dice que estos son formas alotrópicas. El diamante y el grafito son formas alotrópicas del carbono.
más duro que existe, mientras que el grafito es tan blando que se deshace al rozarlo contra el papel.
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Composición de los minerales En las imágenes de construcciones que aparecen en la parte superior, podemos ver que la estructura fabricada en el primer caso está realizada con piezas de diferentes formas, tamaños y colores mezcladas, mientras que en el segundo caso todas las piezas son iguales. El primer caso representa una mezcla de varios componentes distintos, mientras que el segundo muestra una sustancia pura formada por un solo tipo de componente. Los minerales son sustancias puras, en cuya composición interviene un único tipo de sustancia.
Cuarzo blanco oso. o lechoso.
Por ejemplo, el mineral denominado calcita está compuesto únicamente por carbonato de calcio. La composición de los minerales determina algunas de sus propiedades; por ejemplo, el óxido de silicio, que forma el mineral cuarzo, es más resistente a la rotura que el sulfato de calcio, que forma el yeso. Todos los ejemplares de un mismo mineral tienen las mismas propiedades, ya que, al estar constituidos únicamente por un tipo de sustancia, todos tienen la misma composición.
Cuarzo rosa.
Sin embargo, es frecuente que en la composición de un mineral haya diversas impurezas, que pueden modificar algunas de sus propiedades, como por ejemplo el color. Decimos entonces que ese mineral tiene variedades. El cuarzo es un mineral con muchas variedades. Minerales amorfos y minerales cristalizados El aspecto exterior de un mineral está determinado por la forma en que se disponen sus componentes. Así, podemos tener: • Minerales amorfos. Son minerales cuyos componentes están desordenados, como el ágata. • Minerales cristalizados. Son minerales cuyos componentes están dispuestos de forma ordenada, lo que produce una materia cristalina. Algunos minerales cristalizados, aunque no todos, presentan además un aspecto externo con caras planas, vértices y aristas. Estos ejemplares se denominan cristales.
Cuarzo ah humad ahumado.
El ágata es cuarzo (óxido de silicio) amorfo.
El cristal de roca es cuarzo (óxido de silicio) incoloro.
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La clasificación y el origen de los minerales
Las piedras que podemos ver en el campo, la grava, los granos de arena de una playa, incluso algunos materiales de construcción, como los ladrillos, están hechos de minerales. Se conocen miles de minerales diferentes, y sus combinaciones forman gran diversidad de rocas y materiales distintos. La mayoría de los minerales contienen los dos elementos más abundantes en la corteza: oxígeno y silicio, y se conocen como silicatos. El resto de los minerales, que no contienen silicio en su composición, se conocen como no silicatos. Silicatos Los silicatos son un grupo de minerales que contienen principalmente silicio y oxígeno en su composición.
Cuarzo. Colores variados.
Feldespato. Color blanco o rosado.
Moscovita. Color blanco o amarillento, aspecto laminar.
Algunos silicatos abundantes en la corteza terrestre y que forman parte de muchas rocas son: • Cuarzo. Es el mineral más característico de las rocas graníticas. Es muy duro y no se altera con el agua, por lo que es también muy abundante en los sedimentos arenosos de los ríos. • Feldespatos. Forman parte de muchas rocas de la corteza terrestre, como el granito y el basalto. El más conocido es el feldespato ortosa. • Micas. Son abundantes en rocas como el granito y los esquistos. Se alteran con el agua, convirtiéndose en minerales de arcilla. Las más conocidas son la mica blanca o moscovita y la mica negra o biotita. • Minerales de arcilla. Son los más variados y abundantes en la superficie terrestre, ya que muchos otros silicatos, al alterarse, se transforman en estos minerales. Tienen muchos usos industriales, como la caolinita que es blanca y se emplea para hacer lozas, y las arcillas rojas que se usan para fabricar tejas y ladrillos. • Olivino. Su nombre se debe a su color verde oliva. Abunda en el manto terrestre. En la corteza se encuentra en rocas volcánicas. Los silicatos son los minerales más abundantes tanto en la Tierra como en todos los planetas y satélites conocidos. Son además los componentes de las dos principales rocas de la corteza terrestre: el granito y el basalto.
Biotita. Color negro, aspecto laminar.
Arcilla. Color variado, aspecto amorfo.
Olivino. Color verde, cristalino.
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e,
No silicatos Aunque los silicatos son los minerales más abundantes, hay también muchos minerales en cuya composición no hay silicio. Los no silicatos son un grupo de minerales que no contienen silicio en su composición.
En este grupo se incluyen, entre otros: • Elementos nativos. En su composición hay únicamente un solo elemento. El oro, la plata, el cobre y el azufre se encuentran en la naturaleza en estado puro como minerales. • Óxidos. Están compuestos por oxígeno combinado con otro elemento. El oligisto y la magnetita son dos óxidos de hierro de los que se extrae este metal. • Sulfuros. Están formados por azufre combinado con un metal. La blenda es sulfuro de cinc; el cinabrio, sulfuro de mercurio, y la galena, sulfuro de plomo, y de ellos se obtienen estos metales. • Sulfatos. Su fórmula contiene azufre, oxígeno y un metal. La epsomita es un sulfato de magnesio que se utiliza como laxante para los niños. • Carbonatos. Contienen carbono, oxígeno y un metal. La magnesita es un carbonato de magnesio. La calcita es carbonato de calcio. • Haluros. Compuestos por un metal combinado con cloro o con flúor. La halita o sal gema es cloruro de sodio. La fluorita es fluoruro de calcio.
Oro nativo.
Halita. Color blanco o transparente, cristalina.
Origen de los minerales Para que se forme un mineral es necesario que sus componentes estén en cantidades suficientes y a una temperatura adecuada. Por otra parte, la formación de materia cristalina, que posee sus componentes ordenados, necesita tiempo (miles de años). Los minerales pueden originarse en tres tipos de situaciones: • Dentro de una masa de roca fundida situada en el interior de la corteza terrestre. Así se forman minerales como los feldespatos o el olivino. • En las rocas sólidas sometidas a altas presiones y temperaturas dentro de la corteza terrestre. En estas condiciones, unos minerales se transforman en otros nuevos. Así es como se origina la moscovita a partir de algunos minerales de arcilla. • En la superficie terrestre, debido a la cristalización de sustancias disueltas en el agua. Así se forman el yeso y la calcita. ACTIVIDADES 3. ¿Qué diferencia hay entre los silicatos y los no silicatos? 4. El diamante es un mineral formado únicamente por átomos de carbono. ¿A qué clase de minerales pertenece? 5. Busca en los conceptos clave el significado de los siguientes términos: «óxido», «sulfuro», «sulfato», «carbonato» y «haluro».
La calcita depositada por el agua que gotea en las cuevas forma las estalactitas.
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Las propiedades de los minerales
Si comparamos varios ejemplares de galena recogidos en diferentes lugares, veremos que todos tienen la misma densidad, brillo, color, etc. Estas propiedades están determinadas por su composición y por su estado de cristalización. Por eso podemos identificar un mineral observando sus propiedades. La pirita tiene brillo metálico y color amarillo latón. En ocasiones, la superficie puede oscurecerse por oxidación.
• Color. Es el tipo de luz que refleja cuando es iluminado con luz blanca. A veces, el color que presenta en las superficies expuestas al exterior es diferente al de las superficies que no lo han estado. • Brillo. Es la forma en que refleja la luz. Puede ser metálico, si el reflejo es similar al de una superficie de metal; vítreo, si es parecido al del vidrio; graso, como el de una superficie engrasada; mate, si su aspecto es apagado y sin brillo; etc. • Dureza. Es la resistencia a ser rayado. El yeso se raya con la uña, mientras que para rayar la calcita es necesario un objeto metálico. El diamante es el mineral más duro y solo se raya con otro diamante. • Color de la raya. Es el color del polvillo que se produce al rayar un mineral, que no siempre coincide con el de la superficie del mineral. También puede verse como el color que deja si lo frotamos con una superficie de porcelana.
El oligisto tiene color de raya rojo.
• Exfoliación. Es la propiedad de fracturarse en fragmentos que conservan caras planas. La mica se exfolia en láminas, y la galena, en cubos. Escala de Mohs La dureza de los minerales se expresa con un número referido a una escala de diez minerales, llamada escala de Mohs, en honor del geólogo alemán Friedrich Mohs, que la propuso en 1825. Cada mineral raya a todos los que tienen un número igual o inferior a él, y es rayado por los que tienen un número igual o mayor que el suyo. La mica se exfolia fácilmente en láminas.
A los minerales que no están en esta escala se les da un número intermedio, expresado en forma decimal. La galena, por ejemplo, que raya al yeso pero que es rayada por la calcita, tiene dureza 2,5.
G
F
Se rayan con un trozo de vidrio
G
F
Se rayan con la navaja
G
Se rayan con la uña
1. Talco.
2. Yeso.
F
3. Calcita.
4. Fluorita.
5. Apatito.
6. Ortosa.
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Importancia y utilidad de los minerales
Si observamos con una lupa unos cristales de sal, podremos ver pequeños cubos con caras planas que indican que es una sustancia cristalizada. La sal de mesa es un mineral llamado halita. La halita tiene una importancia y una utilidad evidentes: forma parte de nuestra alimentación. Pero hay otros muchos minerales que tienen gran importancia en nuestra sociedad por sus diferentes usos: • Obtención de metales. El plomo se obtiene de la galena; el cinc, de la blenda, y el mercurio, del cinabrio. El hierro se obtiene de varios óxidos, como la hematites y la magnetita. • Industrias cerámicas. Los minerales de arcilla se utilizan para fabricar todo tipo de cerámicas, lozas, ladrillos, azulejos, etc. • Elaboración de materiales. El yeso y la escayola que se obtiene de él se utilizan en la construcción; la calcita se usa para fabricar cemento; con el cuarzo se fabrica vidrio; etc. • Joyería. El oro, la plata, el platino y las piedras preciosas, como el diamante, el rubí, la esmeralda o el zafiro, se emplean en joyería.
La sal común es un mineral formado por cloruro de sodio.
Obtención de los minerales Los minerales son componentes de las rocas, que se encuentran dispersos en su interior. Por ejemplo, al triturar un kilogramo de granito se pueden obtener unos 340 g de cuarzo, con el que se puede fabricar vidrio. Pero no siempre es necesario hacer este trabajo para obtener un mineral, a veces estos están en una concentración mucho más elevada de lo normal. Entonces se dice que forman un yacimiento mineral. Las explotaciones de estos yacimientos pueden realizarse de varias formas: • Explotaciones a cielo abierto. Se realizan cuando el yacimiento está a poca profundidad. Se excava el suelo y las capas de roca hasta llegar a la zona de interés. Pueden ser: canteras, si son superficiales, o cortas, si alcanzan mayor profundidad. • Minas. Se realizan cuando el yacimiento está a gran profundidad. Presentan túneles, galerías horizontales y pozos verticales, que se ramifican para llegar a las zonas de mayor interés. El trabajo en las minas es especialmente peligroso, y es necesario apuntalar bien las galerías para evitar derrumbes. G
7. Cuarzo.
F
Rayan el vidrio
8. Topacio.
9. Corindón.
Corta Atalaya, Riotinto (Huelva). Las cortas se caracterizan por una excavación estructurada en terrazas.
ACTIVIDADES 6. Las propiedades de los minerales se agrupan en: ópticas, las relacionadas con la forma de reflejar la luz, y mecánicas, las relacionadas con su comportamiento ante un esfuerzo. Clasifica como ópticas o mecánicas las propiedades que se describen en el texto.
10. Diamante.
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EN PROFUNDIDAD
Explotaciones mineras e impactos ambientales Las explotaciones mineras implican un gran movimiento de tierras, lo que puede producir graves impactos sobre el medio ambiente. El lavado de los materiales para separar el material útil, llamado mena, del material sobrante, o ganga, puede contaminar las aguas de arroyos y ríos.
En las explotaciones a cielo abierto se destruye la vegetación. También se modifica el paisaje al socavar las laderas y se desestabilizan los taludes.
La circulación de camiones, excavadoras y otros vehículos pesados es una fuente de ruido y de contaminación del aire, del suelo y del agua.
Los materiales sobrantes de la excavación se amontonan en enormes escombreras. Estas producen un importante impacto que requiere medidas de restauración.
Para evitar estos impactos, la ley obliga a las empresas, que llevan a cabo la explotación, a realizar los siguientes pasos cuando se va a proceder a una explotación minera:
Las medidas que se suelen adoptar para restaurar el lugar tras la explotación reciben el nombre de medidas correctoras del impacto, y son, por ejemplo:
• Previamente a la explotación, realizar un estudio de impacto ambiental, en el que se estiman cuáles pueden ser los efectos de la explotación sobre el aire, el suelo, las masas de agua (ríos, lagos…), los seres vivos, las personas y las propiedades.
– Los líquidos contaminantes resultantes del lavado de mineral, que se deben haber ido acumulando en unos embalses llamados balsas de lodos, deben ser evacuados hasta un lugar donde puedan ser depurados.
• Realizar un proyecto de explotación en el que se especifique no solo cómo van a realizarse la excavación, los movimientos de tierras, la extracción del mineral, etc., sino también qué medidas se van a tomar para reducir al mínimo los impactos previstos y cómo se va a devolver al paisaje un aspecto comparable al anterior a la explotación, una vez terminada esta.
– Movilización de tierras para devolver al paisaje, en la medida de lo posible, un aspecto parecido al que tenía antes de la explotación. – Reforestación con las mismas especies vegetales que había antes de la explotación. Por último, se puede iniciar la obra según el plan previsto y aprobado por las autoridades técnicas.
ACTIVIDADES 07. La galena se encuentra a veces dentro de rocas calizas. En este caso concreto, ¿cuál sería la ganga y cuál la mena de esta explotación? 08. ¿Qué es un estudio de impacto ambiental? ¿En qué momento de una explotación minera se realiza? 09. ¿Qué son las escombreras de una mina? ¿Y las balsas de lodos? 10. Explica en qué consiste una reforestación. ¿Conoces algún lugar en el que se haya llevado a cabo una reforestación?
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Ciencia en tus manos Observación de características de los minerales Durante las investigaciones científicas es frecuente que reunamos muchos datos diferentes. Esta información debe ser anotada de forma ordenada, para que resulte útil y fácil de consultar mediante una tabla de datos. Vamos a elaborar una tabla con los resultados obtenidos al analizar las propiedades de algunos minerales.
1. Elegimos los minerales que vamos a estudiar. En este caso,
tenemos cinabrio, azufre nativo, galena, calcita, pirita, yeso y cuarzo.
2. Elaboramos la tabla. Para ello: • Ponemos en la fila superior las características que anotaremos de cada mineral: nombre, color, aspecto, dureza, color de la raya. • La última casilla la titulamos «Características especiales», por si queremos anotar alguna propiedad del mineral que sea llamativa y útil para reconocerlo. • Ponemos en la primera columna la lista de minerales.
Cinabrio
A Azufre na nativo
Calcita Galena
3. Realizamos los análisis con cada mineral. Por ejemplo, intentamos rayarlo con la uña. Si no se raya, probamos con un clavo o una navaja, y si tampoco, con un trozo de vidrio.
Pirita
Yeso
4. Cumplimentamos las casillas. Si no apreciamos ninguna característica interesante, dejaremos la última en blanco.
Cuarzo
Color
Aspecto
Dureza
Color de la raya
Características especiales
Rojo
Irregular, no cristalizado
Se raya con el clavo
Rojo
Es muy denso
Azufre
Amarillo
Irregular
Se raya con el clavo
Amarillo
Muy blando y ligero. Olor desagradable
Galena
Gris oscuro
Mineral Cinabrio
Se exfolia en cubos. Es muy denso
Calcita
Se raya con el clavo
Pirita Yeso
Hace burbujas al echarle un ácido
Cubos Varios colores
Cuarzo
Se raya con la uña Muy duro
ACTIVIDADES 11. Elabora en tu cuaderno una tabla similar a esta. Pon los nombres de los minerales que tengas y rellénala. 12. Si un mineral no puede rayarse con un clavo, ¿puede ese mineral rayar al metal del que está hecho el clavo? Haz la prueba y explica el resultado. Indica con qué mineral de la escala de Mohs se corresponde la dureza de un clavo. 13. En vez de reunir los datos en una tabla, podríamos hacer una ficha para cada mineral. Diseña en tu cuaderno cómo sería una de esas fichas, con todos los apartados necesarios.
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Actividades 14. ● El aire de la atmósfera tiene un 21 % de oxígeno. ¿Dónde hay más oxígeno: en el aire de la atmósfera o en las rocas de la litosfera? 15. ● Indica cuáles de los siguientes ejemplos son minerales y cuáles no, razonando por qué. Papel, sal, azúcar, madera, calcita, agua líquida, cinabrio, cera, plástico y mantequilla. 16. ● ¿Todos los minerales tienen oxígeno en su composición? ¿Conoces alguno que no lo contenga? 17. ● De las siguientes características, copia en tu cuaderno las que sean propias de los minerales. a) b) c) d) e) f) g)
Ser inorgánico. Ser una mezcla de dos sustancias. Tener composición química homogénea. Ser artificial. Ser natural. Ser materia orgánica. Ser sólido.
18. ● ¿De qué dependen en gran parte las propiedades de los minerales? ¿Qué son las variedades de un mineral?
24. ●●● Las micas son minerales muy abundantes en muchas rocas de la corteza terrestre. Responde las siguientes cuestiones referentes a ellas. a) ¿A qué grupo de minerales pertenecen? b) Si son tan abundantes en las rocas, ¿por qué no abundan en los sedimentos de los ríos? c) ¿Qué propiedad presentan, que se pone de manifiesto al fracturarse? 25. ● La sal de mesa es un mineral. Observa un poco de sal con una lupa y aprecia si está cristalizado y si tiene caras planas. ¿A qué grupo de minerales pertenece? ¿Cuál es el nombre científico de este mineral? 26. ●●● Muchos minerales de arcilla proceden de la alteración de otros silicatos formados en el interior de la corteza terrestre. También ocurre el proceso inverso: los minerales de arcilla, al ser sometidos a las altas presiones y temperaturas del interior de la corteza, pueden transformarse en micas y otros silicatos. Con esta información haz en tu cuaderno un esquema como el de la figura, añadiendo los nombres de los minerales y las explicaciones correspondientes.
19. ●●● Un cubito de hielo puede tener caras planas, pero no es un cristal. ¿Has visto alguna vez un cristal de hielo? ¿Cómo es? Según eso, ¿se puede considerar que el hielo es un mineral? 20. ● El ágata y el cristal de roca son el mismo mineral: cuarzo, pero tienen aspectos y colores muy diferentes. ¿Puedes explicar a qué se deben esas diferencias en su color y su forma externa? 21. ● ¿Cuál es el silicato de composición química más sencilla? ¿En qué rocas es muy abundante? 22. ●● Indica cuáles de los siguientes objetos están elaborados con minerales de arcilla. Lavabo, ladrillo, papel, vidrio, teja, bolsa de plástico, jarrón de cerámica, plato de loza, escayola, pintura al óleo y corcho. 23. ● ¿Qué nombre reciben los minerales en cuya composición no entra el silicio? ¿Qué criterio se sigue para clasificar estos minerales?
27. ● Copia en tu cuaderno estas dos columnas y relaciónalas mediante flechas para indicar el origen de los minerales. Yeso • Micas • Feldespatos • Calcita • Olivino •
• Interior de una masa de roca fundida. • Altas presiones y temperaturas. • Cristalización de sustancias disueltas en el agua.
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28. ●● Explica por qué los minerales formados en la lava que sale por un volcán, y que se enfría bruscamente, suelen presentar un aspecto amorfo, mientras que los que se han formado en el interior de una masa de granito, que se ha enfriado lentamente durante miles de años, tienen un aspecto cristalizado. 29. ● La fluorita es un mineral con una variedad que, al ser iluminada con luz blanca es de color azul oscuro, pero al iluminarla con luz ultravioleta tiene color amarillento. ¿Cuál es entonces su color? Razona tu respuesta. 30. ●● Busca a tu alrededor objetos cuyo brillo se pueda clasificar como metálico, vítreo, graso y mate.
31. ● ¿Qué dureza le darías a un mineral que pudiera rayarse con el talco? ¿Y qué dureza tendría un mineral que rayase al talco pero fuera rayado por el yeso? 32. ●●● Imagina que tienes un trozo de calcita de color blanco amarillento y un trozo de yeso de color rojizo. Intentas rayar uno con el otro y viceversa. En ambos casos obtienes una raya blanca. ¿Lo que ves es el color de la raya de la calcita o del yeso? Explica por qué. 33. ●● El yeso, igual que la mica, puede separarse en láminas con ayuda de una navaja. ¿Qué propiedad comparten estos dos minerales?
UN ANÁLISIS CIENTÍFICO
Las actividades mineras Las minas subterráneas constan de pozos verticales y galerías horizontales. En unos pozos se instalan los ascensores que permiten el acceso de los mineros, y en otros, los sistemas de evacuación de los materiales. En las galerías es donde los mineros realizan la extracción de las rocas que contienen los minerales. El trabajo en las galerías se realiza con martillos de aire comprimido y con explosivos, y es un trabajo duro y peligroso, especialmente cuando se atraviesan rocas que pueden estar fracturadas y ocasionar derrumbes, o estar saturadas de agua y producir la rápida inundación de una galería. Cuando se inhala, el polvo de la roca triturada es muy perjudicial para la salud, por lo que los mineros deben realizar turnos de pocas horas y han de llevar mascarillas especiales de protección.
36. ● ¿Por qué es peligroso el trabajo en una mina subterránea? Explica cuáles son los dos riesgos principales que tienen los mineros y a qué son debidos. 37. ●● Explica cuáles de las siguientes situaciones del trabajo de los mineros son peligrosas, y por qué. a) Atravesar rocas muy duras. b) Atravesar rocas fracturadas. c) Atravesar rocas muy profundas.
34. ● ¿Qué son los pozos y las galerías de una mina? ¿En cuáles de ellos se realiza la extracción de la roca que contiene el mineral buscado? 35. ●●● En las minas más profundas se nota un aumento de temperatura, debido al calor interno de la Tierra. Este incremento es de aproximadamente unos dos grados por cada cien metros de profundidad. Calcula qué temperatura se alcanzará en el fondo de la mina más profunda, situada en Sudáfrica, que tiene 3 777 m de profundidad.
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Resumen Sólidos, de origen natural, inorgánicos y de composición química homogénea. Son los constituyentes de las rocas. Los elementos más abundantes en la corteza terrestre son el oxígeno (47 % del peso de la corteza) y el silicio (28 %). El origen de los minerales puede estar: • Dentro de una masa de roca fundida, como los feldespatos o el olivino. • Dentro de rocas sólidas sometidas a elevadas presiones y temperaturas, como las micas. • En la superficie terrestre, a partir de sustancias disueltas en el agua, como la calcita.
LOS MINERALES
Clasificación
• Silicatos. Poseen en su composición oxígeno y silicio. Los más importantes son: el cuarzo, los feldespatos, las micas, los minerales de arcilla y el olivino. • No silicatos. Se clasifican por su composición química en: elementos nativos, óxidos, sulfuros, sulfatos, carbonatos y haluros. • Color. Es el tipo de luz que refleja un mineral al ser iluminado con luz blanca. • Brillo. Es la forma en que refleja la luz.
Propiedades
• Dureza. Es la resistencia que opone a ser rayado. Se mide con la escala de Mohs. • Color de la raya. Es el color del polvo que se desprende de un mineral al ser rayado. • Exfoliación. Es la propiedad de romperse en fragmentos regulares, como láminas o cubos. • Obtención de metales y otros elementos. • Fabricación de cerámicas con minerales de arcilla. • Elaboración de diferentes materiales y objetos.
Usos y obtención
• Joyería. Un yacimiento mineral es un lugar de la corteza terrestre en el que uno o más minerales de interés industrial aparecen concentrados y su explotación es rentable. Esta explotación puede realizarse mediante: explotaciones a cielo abierto o en minas.
ACTIVIDADES 38. Añade en tu cuaderno a este resumen un apartado sobre el impacto ambiental que produce la explotación de los minerales y la forma en que puede prevenirse, atenuarse y corregirse ese impacto. 39. Uno de los primeros minerales que utilizó la humanidad fue el sílex, para fabricar hachas y otras herramientas. ¿Cómo clasificarías ese uso de un mineral? 40. Escribe en tu cuaderno uno o dos ejemplos de cada tipo de minerales no silicatos. Escribe también ejemplos para cada uno de los usos de los minerales descritos aquí. 41. ¿Qué tres orígenes diferentes pueden tener los minerales? Curiosamente, las rocas también se originan por los mismos procesos. Lee la definición de mineral en este resumen y explica por qué coinciden las formas en que pueden originarse los minerales y las formas en que pueden originarse las rocas.
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EL RINCÓN DE LA LECTURA
El médico Sobre un hoyo poco profundo del suelo, Dhan había construido un horno de fundición, consistente en una pared de arcilla rodeada por una pared exterior y más gruesa de roca y barro, todo asegurado mediante estacas. El horno llegaba a la altura de los hombros de un hombre normal, tenía un paso de ancho, y se estrechaba hasta un diámetro ligeramente menor en lo alto, para concentrar el calor y reforzar las paredes. En ese horno Dhan forjaba el hierro quemando capas alternativas de carbón y mineral de hierro persa, de anchuras variables entre un guisante y una nuez. Alrededor del horno había cavado una zanja poco profunda. Sentado en el reborde exterior y con los pies dentro, ponía en funcionamiento unos fuelles hechos con el pellejo de una cabra entera, emitiendo cantidades exactamente controladas de aire sobre la masa incandescente. Encima de la parte más caliente de esa masa, el mineral se reducía a fragmentos de hierro semejantes a metálicas gotas de lluvia. Las cuales se derramaban a través del interior del horno y se depositaban en el fondo, formando una mezcla de gotas de carbón, escoria de hierro, llamada tocho.
Dhan había sellado con arcilla un agujero de descarga, que ahora rompió para sacar el tocho; luego lo refinó mediante fuertes martillazos que exigieron diversos recalentamientos en la forja. La mayor parte del hierro del mineral se convertía en escoria y desperdicios, pero el que era reducido producía una buena cantidad de hierro forjado. Pero era blando, explicó a Rob por intermedio de Harsha. Las barras de acero indio, trasladadas por los elefantes desde Kausambi, eran durísimas. Fundió varias en un crisol y luego apagó el fuego. Al enfriarse, el acero era sumamente quebradizo. Dhan lo hizo trizas y lo salpicó sobre las piezas de hierro fundido. Después, sudando entre sus yunques, tenazas, cinceles, punzones y martillos, el delgado indio desplegó unos bíceps semejantes a serpientes mientras unía el metal blando y el metal duro. Soldó en la forja múltiples capas de hierro y acero, martillando como un poseso, retorciendo y cortando, superponiendo, plegando la lámina y martillando una y otra vez, mezclando sus metales como un calderero la arcilla. También recordaba a una mujer amasando pan.
Observándolo, Rob comprendió que nunca podría aprender las complejidades, las variaciones en las sutiles habilidades transmitidas a lo largo de muchas generaciones de herreros indios, pero entendió el proceso haciendo un sinnúmero de preguntas. Dhan manufacturó una cimitarra que curó en hollín humedecido con vinagre de cidra, y que dio por resultado una hoja
con un «grabado ácido de filigranas» de un color azul oscuro, como ahumado. De haber sido fabricada solo con hierro, la hoja habría resultado blanda y pesada; si solo hubiera empleado el duro acero indio, habría resultado quebradiza. Pero esa espada adquirió un filo fino, capaz de cortar un pelo en el aire, y era un arma flexible. NOAH GORDON, El médico. Ediciones B
COMPRENDO LO QUE LEO 42. ¿Qué componentes integraban la masa incandescente? 43. ¿De qué manera consigue Dhan hacer las cimitarras más flexibles? 44. ¿Cómo se cambia el color y se hacen dibujos en las cimitarras? 45. Imagínate que debes construir un buen cuchillo. ¿Qué utilizarías para fabricarlo: hierro, cobre, acero, aluminio? ¿Por qué?
NO TE LO PIERDAS
Libros:
En la red:
Minerales JAROSLAV SVENEK. Ed. Susaeta
www.mfom.es/ign Página del Instituto Geográfico Nacional, con enlaces a varias áreas científicas, como geofísica o geodesia.
Minerales: estudio y reconocimiento A. GONZÁLEZ. Ed. Omega Guía de bolsillo de las rocas, minerales y piedras preciosas. SUE RIGBY. Ed. Omega Guías para principiantes sobre minerales, rocas y gemas.
www.uned.es/cristamine Página de la UNED con más de 800 imágenes de minerales. www.igme.es Página del Instituto Geológico y Minero de España con enlace al Museo Geominero.
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Las rocas
Fresco romano y pendiente de oro.
PLAN DE TRABAJO
En esta unidad… • Comprenderás la relación que hay entre los minerales y las rocas. • Aprenderás a identificar y reconocer las principales rocas. • Estudiarás cómo se forman las rocas. • Conocerás los procesos que forman el ciclo de las rocas. • Aprenderás los principales usos que se dan a estos importantes materiales. • Aprenderás los pasos para analizar los resultados de un experimento de simulación sobre la formación de una roca. Las Médulas (León).
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«La avaricia hurgó en las venas de la Tierra para buscar en las tinieblas lo que estaba espantosamente oculto; nuestros antepasados, movidos por la esperanza, hicieron caer los montes y, para su provecho, los dejaron derrumbados. ¿Qué necesidad encorvó al hombre y lo enterró en lo hondo de la Tierra para sacar oro, cuya búsqueda no es menos peligrosa que su posesión?» Séneca, en el siglo I d.C., se refiere así a la explotación de Las Médulas (León), en las que más de un siglo antes, los romanos habían extraído oro utilizando un sistema al que llamaron ruina montium (derrumbe de los montes). Este sistema consistía en excavar túneles verticales y horizontales para luego llenarlos de agua. El agua del túnel inferior reblandecía la base de la montaña, y después se introducía más agua a presión. Esto provocaba el derrumbamiento de la pared de la montaña con enormes avalanchas de material. De este material se eliminaban los cantos de mayor tamaño y posteriormente se lavaba el resto de escombros para recuperar el valioso metal.
RECUERDA Y CONTESTA 1. El sistema utilizado por los romanos para extraer oro en Las Médulas se empleaba en un terreno de areniscas. ¿Se hubiese podido utilizar en un terreno granítico? ¿Y en uno calizo? 2. ¿De qué están formadas las rocas? 3. ¿Todas las rocas son sólidas, o existe alguna que sea líquida a temperatura ambiente? 4. ¿Conoces algunos usos que se den habitualmente a las rocas como el granito o el mármol? Busca la respuesta ¿Qué tipo de roca es la arenisca de la que los romanos extrajeron el oro en Las Médulas? ¿Cuál es el origen de esta roca?
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Cuarzo
Feldespato Mica
Las rocas están formadas por minerales
Las rocas son apreciados materiales de construcción, ya que son resistentes y decorativas. Se utilizan también para hacer bancos en jardines, bordillos de aceras, encimeras y muchas cosas más. En algunas de estas rocas podemos apreciar a simple vista los minerales que las componen. En otras, como el basalto o la caliza, los minerales son tan diminutos que no pueden verse sin un microscopio.
Las rocas están formadas por minerales unidos entre sí. El granito es una roca en la que pueden verse sus componentes: cuarzo, mica y feldespato.
Algunas rocas monominerales Mineral
Roca
Minerales de arcilla
Arcilla
Yeso
Yeso
Sal gema (halita)
Sal
Calcita
Caliza
Cuarzo
Cuarcita
ACTIVIDADES 1. Escribe en tu cuaderno una clasificación explicada de los tres tipos de rocas.
Si son minerales resistentes a la rotura y están unidos fuertemente, el resultado es una roca resistente, como el granito o el basalto. Si son minerales frágiles, como los minerales de arcilla o el yeso, y están unidos débilmente, la roca resultante es frágil y deformable. Tipos de rocas Hay rocas formadas por varios minerales diferentes, como es el caso del granito, y rocas en cuya composición solo participa un tipo de mineral, como el yeso. Estas últimas rocas se llaman rocas monominerales. Los tres tipos de situaciones o ambientes geológicos en los que pueden formarse los minerales son también en los que se originan las rocas. Según su proceso de formación, las rocas pueden clasificarse en: • Rocas sedimentarias. Son las formadas por la acumulación y compactación de sedimentos como arcilla, lodo, arena o piedras. • Rocas magmáticas. Son las originadas por el enfriamiento de un magma, que es una masa de roca fundida y gases disueltos. • Rocas metamórficas. Son las formadas en el interior de la corteza, por fenómenos debidos a las altas presiones y temperaturas del interior, que, sin fundir las rocas, producen cambios en sus minerales. Las rocas están formadas por granos minerales unidos entre sí. Si todos los granos son del mismo mineral, decimos que es una roca monomineral. Hay tres tipos de rocas: sedimentarias, magmáticas y metamórficas.
EN PROFUNDIDAD
El cuarzo y la cuarcita
Cuarcita
El cuarzo es un mineral, mientras que la cuarcita es una roca constituida únicamente por cristales de cuarzo. La cuarcita está formada por muchos fragmentos de mineral cuarzo unidos. Normalmente, estos fragmentos son tan pequeños que no se distinguen a simple vista, pero con un microscopio petrográfico, que pone de manifiesto los cristales, se aprecian pequeños minerales encajados y unidos entre sí. Imagina un puñado de arena formada por granos de cuarzo, como la que puede arrastrar un río. Si se compactaran y los granos minerales quedaran unidos entre sí, ¿el resultado se llamaría cuarcita o cuarzo? Explica por qué.
Cristales de cuarzo
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Las rocas sedimentarias
En los taludes de las carreteras, en los acantilados y en las laderas de algunas montañas, podemos contemplar rocas que están dispuestas en capas de diversos espesores y colores, y de diferente consistencia. Las rocas sedimentarias suelen presentar una disposición en capas, que reciben el nombre de estratos.
Hay cuatro tipos de rocas sedimentarias: • Detríticas. Son las formadas por fragmentos de diferentes minerales y rocas, unidos entre sí. • Calizas. Las constituidas fundamentalmente por el mineral calcita. • Evaporíticas. Son rocas monominerales. Se originan por la precipitación de sales al evaporarse el agua en que estaban disueltas. • Orgánicas. Son las que se forman por la acumulación de materia orgánica como la madera y otros restos. Son el carbón y el petróleo.
Los estratos de rocas sedimentarias, en ocasiones, aparecen plegados.
Formación de las rocas sedimentarias detríticas La formación de rocas sedimentarias comienza con la acumulación y sedimentación de materiales. Después de una intensa lluvia, los ríos arrastran lodo, arcilla, arena y piedras hasta las zonas más bajas del relieve.
Las cuencas sedimentarias son zonas bajas de la superficie o del fondo del mar, donde el suelo se hunde lentamente.
El hundimiento del suelo permite la acumulación de muchas capas de sedimentos, que formarán estratos de rocas sedimentarias.
En las cuencas sedimentarias se acumulan los sedimentos en capas sucesivas.
Una vez acumulados los materiales, se producen dos procesos: • Compactación. El peso de los materiales que se van depositando encima del sedimento comprime sus componentes. Los minerales de arcilla, los granos de arena y los cantos se encajan unos en otros, y se va eliminando el aire y el agua que hay entre ellos. • Cementación. El agua contenida en el sedimento disuelve algunos minerales y vuelve a depositarlos, lo que adhiere entre sí los componentes como si fuera un pegamento. Tras estos procesos, el sedimento se transforma en una roca sedimentaria y las capas de sedimentos se convierten en estratos de rocas.
ACTIVIDADES 2. ¿Qué dos procesos son los que transforman un sedimento blando y empapado en agua en una roca sedimentaria?
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Formación de las rocas sedimentarias calizas Las rocas calizas, además del mineral calcita que las compone fundamentalmente, suelen presentar también pequeñas proporciones de arcillas y otros minerales. Estas rocas pueden tener dos orígenes: • La acumulación de caparazones y esqueletos de seres vivos, o de sus fragmentos. Los moluscos, los corales e incluso algunos seres vivos unicelulares poseen un caparazón de calcita. • La precipitación de carbonato de calcio a partir del agua que lo lleva en disolución, como ocurre con las estalactitas y las tobas calcáreas. Formación de las rocas sedimentarias evaporíticas En las lagunas de agua salada se produce la precipitación de minerales y se forman rocas evaporíticas.
En lugares donde el clima es seco y caluroso, y además hay extensiones de agua salada, como las marismas y lagunas costeras, la intensa evaporación del agua produce la precipitación de los minerales disueltos, formando principalmente dos rocas: • Yeso. Constituida por la acumulación de cristales del mineral yeso. • Sal. Originada por la acumulación de cristales del mineral halita. Formación de las rocas sedimentarias orgánicas
ACTIVIDADES 3. Busca en los conceptos clave el significado de «precipitación».
La acumulación de materia orgánica origina dos rocas sedimentarias orgánicas diferentes: • Carbón. Procede de la acumulación de materia vegetal, que queda enterrada y es sometida a altas presiones y temperaturas. Es una roca que se forma en ambientes continentales, como bosques. • Petróleo. Se origina por la acumulación de partículas microscópicas de materia orgánica procedentes del plancton marino. Estas partículas impregnan los sedimentos arcillosos y, al quedar enterradas, la presión y la temperatura cambian su composición y producen una mezcla negruzca de gases, líquidos y sólidos, que forman el petróleo.
EN PROFUNDIDAD
La formación del carbón El carbón vegetal se produce industrialmente utilizando madera de encina, que se calienta en un horno, sin oxígeno para evitar que arda. Al ser calentada así, la madera pierde toda el agua y casi todo el oxígeno de su composición, lo que la convierte en un material muy rico en carbono y que puede arder dando mucho calor, es decir, se carboniza. Hace unos 300 millones de años, en lo que ahora es el Principado de Asturias, había unas extensas zonas pantanosas próximas al mar. El clima cálido permitió la existencia de una exuberante vegetación de helechos de gran tamaño. Los restos de aquellos vegetales quedaron enterrados y se fueron hundiendo al superponerse nuevos sedimentos. Esto produjo su carbonización y originó los yacimientos de carbón en el norte de España.
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Reconocimiento de rocas sedimentarias Las rocas sedimentarias son fáciles de reconocer, ya que cada tipo tiene unas propiedades muy características y un aspecto muy diferente de las demás.
Detríticas
Conglomerado
Arenisca
Calizas Producen burbujeo con un ácido
Compuesta por pequeños granos de arena. Al rascarla pueden desprenderse algunos de estos granos.
Constituida por arcilla compactada. Puede presentar diferentes colores. Al mojarla huele a tierra húmeda.
Caliza bioclástica
Formada por acumulación de caparazones de seres vivos. Pueden ser fragmentos grandes (fósiles), o muy pequeños, distinguibles solo con una lupa.
Travertinos
Los travertinos tienen la superficie lisa y son compactos. Forman las estalactitas y las estalagmitas.
Originadas por precipitación de carbonato de calcio disuelto en el agua. Toba calcárea
Yeso Evaporíticas
ROCAS SEDIMENTARIAS Formadas por compactación y cementación de sedimentos
Arcilla
Formado por fragmentos de roca entre los que puede haber granos de arena.
Sal
Formadas por acumulación de minerales precipitados a partir del agua con sales disueltas.
Las tobas calcáreas son porosas y ligeras, y tienen huellas de restos vegetales.
El yeso se raya con la uña.
La sal tiene sabor salado.
Originado por acumulación de madera en un medio continental. Color negro. Mancha las manos y el papel.
Petróleo
Formado por acumulación de arcilla con mucha materia orgánica, en un medio marino. Líquido negruzco y espeso.
Orgánicas
Carbón
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Las rocas magmáticas
Podemos comprobar fácilmente que la cera puede fundirse al calentarla y volver a solidificarse si se deja enfriar. Lo mismo ocurre con las rocas en el interior de la corteza terrestre, en zonas donde la temperatura es muy alta. A medida que los diferentes minerales que componen una roca se van fundiendo, la roca pasa de ser sólida a ser líquida. La roca fundida contiene gases disueltos. Los más abundantes son el vapor de agua y el dióxido de carbono. ACTIVIDADES
La mezcla de roca fundida y gases recibe el nombre de magma. Las rocas que se forman cuando el magma solidifica son las rocas magmáticas.
5. Busca en los conceptos clave el significado de «plutón».
• Plutónicas. Se forman cuando el magma permanece a cierta profundidad y se va enfriando lentamente, a lo largo de miles de años.
6. Explica la diferencia entre el magma y la lava.
• Volcánicas. Se originan cuando el magma sale hacia la superficie y se produce una erupción volcánica. Los gases del magma escapan y la roca fundida sin gases, llamada lava, se enfría rápidamente.
Volcánicas Solidificadas bruscamente en el exterior. Aspecto homogéneo, no cristalino
Plutónicas Solidificadas lentamente en el interior. Minerales cristalizados y reconocibles
Una vez formado el magma en el interior de la corteza, pueden producirse dos procesos diferentes, que darán lugar a dos tipos de rocas magmáticas:
ROCAS MAGMÁTICAS Formadas por la solidificación de un magma
4. Explica brevemente cuál es la diferencia entre las rocas volcánicas y las rocas plutónicas. ¿Cuáles tienen los minerales mejor cristalizados?
Granito
Formada por cuarzo, feldespato, mica blanca (moscovita) y mica negra (biotita). Es la roca más abundante en la corteza continental.
Sienita
Pegmatita
Compuesta por feldespato de color rosado y mica negra (biotita). No tiene cuarzo.
Formada por cuarzo, feldespato, mica y otros minerales. Los minerales forman cristales grandes.
Basalto
Pumita o piedra pómez
Obsidiana
Color oscuro o negro. Es pesada y dura. A veces contiene cristales de olivino. Puede presentar también agujeros.
Colores muy variados: blanco, verde, rojizo, negro. Pesa muy poco, incluso flota en el agua. Es muy esponjosa, ya que es la espuma de la lava.
Color negro, parece un fragmento de vidrio, incluso sus bordes pueden ser cortantes.
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Las rocas metamórficas
La arcilla es una roca sedimentaria que puede contener gran cantidad de agua, lo que le da una consistencia muy plástica, pero cuando la cocemos en un horno, se vuelve rígida y resistente. ¿Qué le ocurre al cocerse? Cuando una roca es sometida a altas presiones y temperaturas sin llegar a fundirse, experimenta cambios en sus minerales, volviéndose más rígida y compacta. El metamorfismo es el conjunto de cambios que experimenta una roca sometida a altas presiones y temperaturas. El resultado es una roca metamórfica.
Según su aspecto externo, las rocas metamórficas se pueden clasificar en dos tipos: • Laminares. Durante el metamorfismo, algunos minerales de arcilla originan cristales de mica blanca y negra que son laminares. Estas rocas con frecuencia se separan en láminas al romperse.
Laminares Se separan en láminas al romperse
Pizarra
Esquisto
Gneis
Cristalinas Se rompen de forma irregular
ROCAS METAMÓRFICAS Han estado sometidas a altas temperaturas y presiones sin llegar a fundirse
• Cristalinas. No presentan láminas; son homogéneas. Se rompen de forma irregular sin separarse en láminas.
Se separa bien en láminas finas. Color variable, el más frecuente es el negro. Su superficie tiene un ligero brillo por la presencia de diminutos cristales de mica.
Presenta láminas deformadas. Se aprecia la abundancia de mica por su brillo. Puede tener otros minerales, como granates, cuarzo, etc.
Presenta un bandeado deformado e irregular. Se aprecian cristales, medianos o grandes, de feldespato.
Mármol
Colores variados, puede presentar vetas de diferentes tonalidades. Al echarle un ácido, como el vinagre o el ácido clorhídrico, reacciona con un burbujeo de CO2.
Cuarcita
Colores variados, es frecuente el rojo o rosado. Extremadamente dura y resistente. No reacciona con el ácido.
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Roca sedimentaria Fusión
Di sg re ga ció n
Fusión
Roca metamórfica
El ciclo de las rocas
Con las rocas ocurre algo parecido. En la superficie terrestre son desgastadas y convertidas en sedimentos, y en el interior de la corteza son sometidas a procesos que cambian su aspecto, por lo que unas rocas pueden convertirse en otras diferentes. Se llama ciclo de las rocas al conjunto de procesos que experimentan las rocas y los sedimentos en la superficie y en el interior de la corteza terrestre.
Disgregación
Sedimentos
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El vidrio que depositamos en los contenedores para reciclar es triturado y fundido para elaborar nuevos envases, que pueden usarse y volver a reciclarse muchas veces.
Fu sió n
Enfriamiento o m fis or am et M
o m fis or am et M
Disgregación
Litificación
Magma
Roca magmática
Procesos del ciclo de las rocas Los materiales se rompen y disgregan. Por ejemplo, en las zonas más frías, el agua se infiltra en las grietas de las rocas y, al congelarse, aumenta de volumen y produce su rotura.
Las elevadas temperaturas pueden producir la fusión de las rocas, originando rocas magmáticas y actividad volcánica.
Las fuerzas que comprimen la corteza terrestre y las elevadas temperaturas producen el metamorfismo que da lugar a las rocas metamórficas.
Al ser transportados, por ejemplo por los ríos, los fragmentos de roca son golpeados y reducidos a fragmentos cada vez más pequeños.
El peso de las capas de sedimentos, los transforma en rocas sedimentarias.
El hundimiento de la superficie terrestre favorece la acumulación de capas de sedimentos.
ACTIVIDADES 7. Al observar un canto procedente de un conglomerado vemos que está hecho de cuarcita, una roca metamórfica que, antes de experimentar metamorfismo, era arenisca, una roca sedimentaria. ¿Puedes contar la historia de ese canto del conglomerado, y de cómo ha sido sometido a los procesos del ciclo de las rocas? 8. Identifica sobre el esquema del ciclo de las rocas las zonas en que la corteza se está hundiendo y en las que se está levantando. ¿En cuál de ellas predomina la acumulación de sedimentos y en cuál la erosión?
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Stonehenge está realizado con bloques de granito y de arenisca.
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El acueducto de Segovia está construido con 20 400 bloques de granito.
Muchos edificios están construidos o decorados con rocas o derivados de ellas.
El hormigón, el vidrio y los metales son materiales que se obtienen de las rocas.
Los usos de las rocas
Si observamos los edificios de una calle, veremos que la mayoría están construidos o decorados con rocas o productos obtenidos de ellas. Desde la Antigüedad se han dado a las rocas diversos usos: • Materiales de construcción. Las rocas como el granito, la caliza, la pizarra, etc., son resistentes, decorativas y buenos aislantes térmicos, por lo que se utilizan directamente para hacer muros y tejados, o como materia prima para elaborar diversos materiales: – Cemento. Se obtiene de la caliza y de ciertas arcillas. – Yeso y escayola. Se obtienen de la roca yeso. – Materiales cerámicos, como tejas, ladrillos, sanitarios, etc. Se obtienen de las arcillas. • Usos ornamentales. Para hacer esculturas, mesas, mobiliario urbano, encimeras, etc. El mármol es una roca muy apreciada para estos usos, porque es fácil de labrar, y pulido adquiere un vistoso brillo. • Recipientes. Vasijas, fuentes, etc., se modelan con arcilla que, una vez decorada, barnizada y cocida, adquiere gran resistencia. • Combustibles. El carbón, el petróleo y sus derivados, como las gasolinas, gasóleos, gas, etc., son utilizados para el transporte, la calefacción, las industrias y la producción de electricidad. • Industria química. Para la elaboración de plásticos, pinturas, fertilizantes, fibras sintéticas y otros productos obtenidos del petróleo.
Muchas construcciones están hechas de mármol.
La arcilla se usa para fabricar materiales cerámicos.
ACTIVIDADES 9. Probablemente, la roca que mayor aprovechamiento tiene en la actualidad es el petróleo. Haz una lista de todos los productos que puedas mencionar que se obtienen de esta roca orgánica.
En las refinerías se obtienen combustibles del petróleo.
Los plásticos y pinturas también son derivados del petróleo.
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EN PROFUNDIDAD
Los fósiles Las rocas sedimentarias poseen algunas veces restos o huellas de seres vivos que vivieron en el pasado, y que han quedado incluidos en la roca, al compactarse y cementarse los sedimentos que la formaron. Estos restos y huellas de seres vivos son los fósiles.
Los ammonites fueron moluscos marinos que vivieron durante la era Mesozoica.
Los fósiles proporcionan información muy valiosa sobre los seres vivos de otras épocas y sobre la historia de la vida en nuestro planeta, ya que permiten conocer animales y vegetales extinguidos, y también permiten reconstruir la historia evolutiva de las especies.
Los fósiles de Archaeopterix nos permiten conocer el parentesco entre los dinosaurios y las aves actuales.
Los fósiles de caparazones, esqueletos y hojas o troncos de vegetales se formaron cuando los restos cayeron en un lugar en el que se estaban acumulando sedimentos. Al quedar enterrados, experimentaron los mismos procesos que transformaron el sedimento en roca, y sus componentes orgánicos fueron sustituidos por minerales. Ese proceso se llama fosilización. Otro tipo de fósiles son las huellas de animales que quedaron impresas en un sedimento blando. Al ser este recubierto por otros materiales y endurecerse seguidamente, la impresión de la huella pasó a formar parte de la roca sedimentaria. En el sedimento que la recubrió podemos encontrar un molde en relieve de la huella.
Dactyloceras.
Los fósiles de hojas y troncos nos permiten saber cómo eran las plantas de las que se formó el carbón.
Ophiopetra.
Trilobites.
Priscacara.
Hojas de Carya.
ACTIVIDADES 10. Describe en tu cuaderno, ayudándote de dibujos explicativos sencillos, cómo se produce un fósil a partir de un resto animal o vegetal. Explica de la misma manera cómo se forman los fósiles de huellas de animales. 11. En la sierra de Atapuerca (Burgos) se han encontrado fósiles de seres humanos primitivos. ¿Por qué se consideran tan valiosos esos restos?
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Ciencia en tus manos Estudio de la velocidad de cristalización En el trabajo científico, la experimentación nos permite estudiar la relación entre dos variables de manera más controlada que en la naturaleza. Para intentar establecer una relación entre la velocidad de enfriamiento de una roca y el tamaño de sus cristales, vamos a realizar el siguiente experimento.
1. Preparamos una disolución. En un vaso pequeño
de precipitados ponemos un poco de agua templada y añadimos sulfato de cobre en polvo, en cantidad suficiente para que, después de revolver bien la mezcla, quede en el fondo algo de polvo sin disolver. Así, la disolución está saturada.
a Aceton
2. Preparamos la cristalización lenta. Ponemos
Agua
en una placa Petri una pequeña cantidad de la disolución y la dejamos destapada a temperatura ambiente. Esperamos dos o tres días hasta que toda la disolución se haya evaporado.
3. Realizamos la cristalización rápida. Vertemos
con un cuentagotas una pequeña cantidad de disolución sobre otra placa Petri. A continuación añadimos acetona con otro cuentagotas. La acetona se evapora rápidamente y produce la evaporación del agua, forzando la formación rápida de cristales de sulfato de cobre.
Sulfato de cob re
5. Obtenemos conclusiones. Los resultados nos
permiten comprender la relación que hay entre la formación de las rocas plutónicas y volcánicas y el tamaño de sus cristales. Podemos expresarlos en forma de tabla:
Naturaleza
mediante una evaporación lenta son apreciables a simple vista y tienen formas geométricas, mientras que los que se han formado rápidamente son pequeños e irregulares.
Laboratorio
4. Analizamos los resultados. Los cristales obtenidos
Cristalización lenta
Cristalización rápida
Cristalización lenta
Cristalización rápida
Experimento
Evaporación durante varios días
Evaporación rápida con acetona
Resultado
Cristales grandes y geométricos
Cristales pequeños e irregulares
Roca magmática
Roca plutónica. Enfriamiento lento
Roca volcánica. Enfriamiento brusco
Resultado
Cristales visibles a simple vista
No se aprecian cristales
ACTIVIDADES 12. Explica la relación entre la velocidad de cristalización del sulfato de cobre y el tamaño de los cristales. 13. Si haces hervir la disolución en el vaso de precipitados hasta que se evapore, el resultado es una pasta azul en la que no se aprecia ningún cristal y cuyo aspecto recuerda el de la pumita o piedra pómez. ¿Puedes explicar esta semejanza?
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Actividades 14. ●● El mineral halita es la sal de cocina (cloruro de sodio) y la roca llamada sal es una roca monomineral formada por el mineral halita. Tanto el mineral como la roca tienen el mismo nombre. ¿Hay algún criterio para diferenciarlos? 15. ●● Se llama litificación (del griego, transformación en roca) al proceso que transforma los sedimentos en rocas sedimentarias. Explica cuáles son los dos procesos que componen la litificación. 16. ●●● Observando los estratos de rocas sedimentarias, a menudo es posible averiguar cómo fue el clima en el pasado. Si observas que sobre unos estratos de carbón hay unos estratos de yeso, ¿qué podrías deducir acerca de cómo cambió el clima en esa región hace millones de años? 17. ●●● Las rocas calizas más abundantes son las formadas por acumulación de caparazones y otros restos orgánicos. En España encontramos grandes espesores de calizas. Los geólogos atribuyen su origen a épocas en las que España estaba cubierta por un mar cálido con abundante vida. Razona si esta interpretación tiene lógica. 18. ●●● En algunas cuencas sedimentarias, en mares poco profundos, se han acumulado cientos e incluso miles de metros de espesor de capas de sedimentos, a pesar de que la profundidad del agua no era mayor de unas decenas de metros. Copia en tu cuaderno la figura que representa el origen de las rocas detríticas y explica con rótulos qué es lo que permite la acumulación de un espesor tan enorme de estratos.
19. ● Solo hay un tipo de rocas que pueden arder. ¿Cuáles son y por qué presentan esa propiedad? 20. ●●● ¿Puede haber una roca detrítica formada por granito que es una roca magmática? Piensa y razona tu respuesta. 21. ●● En muchas zonas de la Península Ibérica, como Castilla-La Mancha, Madrid, Aragón, Cataluña, Castilla y León, Andalucía, etc., se encuentran grandes espesores de yesos, formados hace unos 20 millones de años. ¿Qué clima debía de haber en España en esa época? 22. ● La arcilla y el granito son rocas. Explica por qué la primera es una roca blanda y frágil, mientras que la segunda es una roca resistente y dura. 23. ● En una erupción volcánica se emite a la atmósfera una gran cantidad de gases. ¿Qué gases son esos y de dónde proceden? La roca fundida que salpica desde el cráter y que rebosa formando ríos incandescentes no es magma. ¿Qué es? ¿Qué diferencia hay entre esa roca fundida que sale del cráter y el magma del interior de la corteza? 24. ●● El mármol es una roca metamórfica formada por el mineral calcita. ¿Es una roca monomineral o no? Explica cuál es la diferencia entre la calcita y el mármol. ¿Cómo podríamos distinguir los componentes de la roca? 25. ● ¿Qué es el metamorfismo? ¿Cuáles son los dos factores que producen el metamorfismo? ¿Cómo se llaman las rocas resultantes de este proceso? 26. ● Observa estas fotografías, una es mármol y la otra granito. Indica cuál es cada una y cuál es una roca monomineral. A
B
27. ●●● La mica es un mineral muy típico del metamorfismo, y el tamaño de sus cristales aumenta con la intensidad del proceso metamórfico. Según esto, ¿qué roca te parece que ha estado sometida a un metamorfismo más intenso: la pizarra o el esquisto? ¿Por qué?
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28. ● Explica cuál es la diferencia fundamental entre el origen de una roca metamórfica y el de una roca magmática. 29. ●● Con los datos de las tablas descriptivas de las rocas, elabora una clave dicotómica para su identificación. 30. ●● En muchas zonas de España se construyen casas de piedra utilizando bloques para los muros y lajas para el tejado. Con frecuencia las rocas usadas son la pizarra y la cuarcita. ¿Cuál de ellas se utilizará para los muros y cuál para el tejado? Razona tu respuesta.
31. ●● La lupa binocular es un instrumento que nos permite observar aumentados los materiales opacos, ya que la luz no tiene que atravesar la preparación como en el microscopio. Así podemos ver la textura de las rocas e identificar sus componentes. a) Explica qué diferencias aprecias al observar una arenisca y una arcilla. b) ¿En cuál de ellas puedes diferenciar sus componentes? c) Observa otras rocas, como una toba calcárea, un granito y una caliza bioclástica, y haz una breve descripción de tus observaciones.
UN ANÁLISIS CIENTÍFICO
Combustibles fósiles e impacto ambiental El carbón y el petróleo son rocas sedimentarias de cuya combustión se obtiene energía. La gran demanda de energía de nuestra sociedad hace que el consumo de estos combustibles sea muy intenso. Esto produce diversos impactos ambientales, de los que destacan dos: • Su extracción y transporte produce el deterioro de paisajes, y con cierta frecuencia el vertido de grandes cantidades de petróleo al mar. • Su combustión arroja a la atmósfera grandes cantidades de dióxido de carbono. Esto aumenta el efecto invernadero y produce la elevación de las temperaturas, causante del cambio climático. 32. ● ¿Por qué se llaman combustibles fósiles al carbón y al petróleo? ¿Por qué se los clasifica también como rocas sedimentarias orgánicas? Explica las diferencias entre la formación del carbón y la del petróleo. 33. ● ¿Qué es el cambio climático? Elige la respuesta correcta y razona tu elección. a) El aumento de CO2 en la atmósfera. b) La producción descontrolada de CO2 por la actividad humana. c) Los efectos del aumento de la temperatura de la atmósfera terrestre. d) La contaminación que se produce debido al consumo de combustibles fósiles.
Luz del sol Acumulación de CO2 en la atmósfera
El CO2 de la atmósfera absorbe el calor y no lo deja escapar al espacio
Producción de CO2
Combustión
El suelo se calienta
El suelo emite calor
34. ● Observa el esquema que representa el efecto invernadero, y responde razonadamente a las siguientes preguntas. a) La luz del sol en realidad no calienta el aire. ¿De dónde procede el calor que queda retenido en la atmósfera? b) ¿De qué forma puede aumentar la actividad humana el efecto invernadero? c) ¿Qué relación hay entre este aumento del efecto invernadero y el cambio climático? d) Las plantas, las algas y algunas bacterias utilizan el CO2 atmosférico, y disminuyen su cantidad en el aire. ¿Mediante qué proceso utilizan el CO2 y qué finalidad tiene ese proceso para los seres vivos que lo realizan?
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Resumen Las rocas están formadas por agregados de minerales. Si en su composición solo interviene un tipo de mineral, se denominan monominerales. Según su proceso de formación, se clasifican en: • Sedimentarias. Formadas por acumulación y compactación de sedimentos. • Magmáticas. Originadas a partir del enfriamiento de un magma. • Metamórficas. Formadas por elevadas presiones y temperaturas. El ciclo de las rocas es el conjunto de procesos que experimentan las rocas y los sedimentos en la superficie y en el interior de la corteza terrestre. Algunos de los principales usos de las rocas son: materiales de construcción, ornamentales, como recipientes, combustibles, industria química, etc. Suelen presentar una disposición en capas, llamadas estratos.. Pueden ser:
LAS ROCAS
• Detríticas. Formadas por fragmentos de diferentes mineraless y rocas unidos entre sí. Conglomerado, arenisca y arcilla.
Sedimentarias
• Calizas. Constituidas fundamentalmente por calcita. Caliza bioclástica, travertinos y toba calcárea. • Evaporíticas. Rocas monominerales originadas por precipitación de sales al evaporarse el agua en que estaban disueltas. Yeso y sal. • Orgánicas. Formadas por acumulación de materia orgánica. Carbón y petróleo. El magma del que provienen es una mezcla de rocas fundidas y gases. Pueden ser:
Magmáticas
• Plutónicas. Solidificadas lentamente a cierta profundidad. Presentan minerales cristalizados y reconocibles. Granito, sienita y pegmatita. • Volcánicas. Solidificadas bruscamente en el exterior. Aspecto homogéneo, no cristalino. Basalto, pumita y obsidiana. El metamorfismo es el conjunto de cambios producidos en las rocas sólidas por altas presiones y temperaturas.
Metamórficas
Pueden ser: • Laminares. Se separan en láminas. Pizarra, esquisto y gneis gneis. • Cristalinas. Se rompen de forma irregular. Mármol y cuarcita.
ACTIVIDADES 35. ¿Cuál es la principal característica de cada tipo de roca y que la diferencia claramente de los otros tipos? 36. Copia en tu cuaderno las dos columnas siguientes y relaciónalas mediante flechas para tener un resumen de las principales características de las rocas metamórficas. Se rompe en láminas finas Cristales visibles de mica Cristales visibles de feldespato Reacciona con burbujeo al ácido Extremadamente dura, no reacciona al ácido
• • • • •
• • • • •
Mármol Pizarra Esquisto Cuarcita Gneis
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EL RINCÓN DE LA LECTURA
Los refugios de piedra Los altos precipicios de la región fueron en otro tiempo el lecho de un antiguo mar. A medida que los crustáceos que vivían en ese mar se desprendían de sus caparazones, estos fueron amontonándose en el fondo y, finalmente, se convirtieron en carbonato de calcio, piedra caliza. En ciertos períodos, por diversas razones, parte de los caparazones depositados formaba gruesas capas de piedra caliza de mayor dureza. Cuando la tierra se desplazó y el lecho marino quedó al descubierto se convirtió por fin en precipicios. La acción del viento y el agua erosionó con mayor facilidad la piedra relativamente más blanda, abriendo profundos espacios y dejando en medio salientes de roca más dura. Aunque los precipicios estaban también llenos de cavernas en el sentido convencional –lo cual era característico de la piedra caliza–, estas inusitadas formaciones semejantes a repisas constituían refugios de piedra que resultaban excepcionalmente adecuados como viviendas y habían sido utilizados como tales durante muchos miles de años. Jondalar se levantó, se acercó a su mochila y volvió rápidamente con un sencillo saquito de piel provisto de una correa para llevarlo colgado del cuello, aunque nada indicaba que se le hubiera dado ese uso. Lo abrió y, sacudiéndolo, hizo salir dos objetos, que cayeron en la palma de su mano. Uno era un pequeño fragmento de ocre rojo. El otro parecía un trozo de roca gris normal y corriente, con los bordes afilados, y forma semejante a una pirámide aplanada. Pero cuando Jondalar alzó y mostró la superficie inferior, hasta ese momento oculta, los demás reaccionaron con exclamaciones ahogadas y expresiones de sorpresa. Esa faceta de la piedra estaba recubierta de una fina capa de ópalo azul blanquecino con intensos reflejos rojos. –Me encontraba allí de pie, recordando a Thonolan, y esto rodó por el pedregal y cayó a mis pies –explicó Jondalar–. Ayla dijo que debía guardarlo en mi amuleto, este saquito, y traerlo a casa. No sé cuál es su significado, pero tuve la sensación, y todavía la tengo, de que el espíritu de Thonolan guarda alguna relación con esta piedra. Se la entregó a Zelandoni. Nadie más parecía dispuesto a tocarla, y Ayla notó que de hecho Joharran se estremecía. La mujer examinó la piedra con atención, tomándose su tiempo para pensar qué decir.
COMPRENDO LO QUE LEO 37. ¿Con qué material se había formado la piedra caliza que originó las rocas de la región descrita en el texto? 38. Ordena las siguientes palabras para indicar cómo se formaron las cavernas: la tierra se desplaza, crustáceos, cavernas, depósito de caparazones, precipicios, viento, agua y erosión. 39. ¿Cómo crees que era el clima de la región descrita? Muy frío, templado o muy caluroso. ¿Qué te hace pensar eso?
JEAN M. AUEL, Los refugios de piedra. Ed. Maeva
NO TE LO PIERDAS
Libros:
En la red:
La leyenda de la piedra movediza LAURA DEVETACH y MARTA PRADA. Ed. Sudamericana Magnífica leyenda que explica un interesante fenómeno de la naturaleza.
www.igme.es/internet/default.asp Página del Instituto Geológico y Minero de España donde encontrarás animaciones relacionadas con las rocas.
1001 datos sobre rocas y minerales SUE FULLER. Ed. Molino Enciclopedia ilustrada de bolsillo con cientos de datos sobre rocas y minerales. Recoge un minucioso trabajo de investigación realizado por muchos especialistas.
www.ucm.es/info/diciex/programas/index.html Material de apoyo para el repaso de las rocas más comunes, el ciclo de las rocas, etc. www.portalciencia.net/geoloroc1.html Página de rocas y ciclo de las rocas.
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Dirección de arte: José Crespo Proyecto gráfico: Portada: PEP CARRIÓ Interiores: Manuel García Ilustración: alademoscail·lustració, Digitalartis, Marcelo Pérez, Pere Luis León, Carlos Aguilera Jefa de proyecto: Rosa Marín Coordinación de ilustración: Carlos Aguilera Jefe de desarrollo de proyecto: Javier Tejeda Desarrollo gráfico: Rosa María Barriga, José Luis García, Raúl de Andrés Dirección técnica: Ángel García Encinar Coordinación técnica: Francisco Moral Confección y montaje: Pedro Valencia, Alfonso García, Francisco Moral Cartografía: José Luis Gil, Belén Hernández, José Manuel Solano Mapas: Ana Isabel Calvo Corrección: Ángeles San Román, Gerardo Z. García Documentación y selección fotográfica: Nieves Marinas Fotografías: A. Muller; A. Real; A. Rojas; A. Viñas; Algar; B. Borrell; C. Jiménez/photoAlquimia; C. Roca; C. Sanz; C. Suárez; C. Villalba; D. Lezama; D. Sánchez; F. Gracia; F. Morera; F. Ontañón; F. Po; GARCÍA-PELAYO/Juancho; I. Rovira; I. Sabater; J. C. Muñoz/'Instituto Geológico y Minero de España'; J. I. Medina; J. J. Balbuena; J. Jaime/Nuestro agradecimiento a Sobrina de las Trejas, Medina Sidonia; J. L. de Lope/J. M.ª Sánchez; J. L. G. Grande; J. Latova; J. Lucas; J. M. Borrero; J. M.ª Barres; J. M.ª Escudero; J. Montoro; J. V. Resino; Krauel; L. M. Iglesias; Larrión-Pimoulier; MICROS/J. M. Blanco; M. G. Vicente; M. Izquierdo; M. San Félix; Michele di Piccione; O. Torres; ORONOZ; P. Anca; P. Esgueva; P. López; Prats i Camps; R. Manent; S. Cid; S. Enríquez; S. Padura; S. Yaniz; Xurxo Lobato; TERRANOVA INTERPRETACIÓN Y GESTIÓN AMBIENTAL; A. G. E. FOTOSTOCK/Sam Ogden, Dan Suzio, Jim Zipp, SciMAT, PIXTAL, SSPL, CNRI, SPL, Marevision, ROM, Claude Nuridsany & Marie Perennou, Science Photo Library, Mauricio-José Schwarz, Ludger Banneke-wilkin, Tommaso di Girolamo, Science Museum/SSPL, Biophoto Associates, Herman Eisenbeiss, DEA/G. Dagli Orti, Barbara Strnadova, Jerry L. Ferrara, Dennis MacDonald, Bartomeu Borrell, Gianni Tortoli, Eye of Science, Vaughan Fleming, Berndt Fischer, Stuart Wilson, Peter Scoones, Nigel Cattlin, Susumu Nishinaga, Martin Rugner, Kelvin Aitken, Jason Edwards, SINCLIAR STAMMERS, Dennis Kunkel, Bruno Morandi, David Parker, Detlev Van Ravenswaay, Andrew Syred, Tom Servais, René Mattes, Peter Lilja, Aaron Haupt, SuperStock, John Sanford; A.S.A./Minden Pictures/FOTO NATURA/Winfried Wisniewski, Minden Pictures/FOTO NATURA/Armin Maywald, Minden Pictures/Shin Yoshino, Minden Pictures/Flip Nicklin, Minden Pictures/Norbert Wu; ACI AGENCIA DE FOTOGRAFÍA/Rue des Archives; ACTIVIDADES Y SERVICIOS FOTOGRÁFICOS/J. Latova; COMSTOCK; CONTACTO/AFP/Attila Kisbenedek; CONTIFOTO/François Merlet, POPPERFOTO, SYGMA/D. Aubert, Dan Bool, Gianni Giansanti, Hervé Collart-Odinetz, J. J. Grezet, Laura Bosco, S. Vannini, PEPITA; CORDON PRESS/naturepl.com/Dave Watts, BOUREE/PHANIE, PA PHOTO; COVER/CORBIS/Stephen Frink, Rob Howard, Tim Davis, Bettmann, Hulton-Deutsch Collection, Zefa/Markus Botzek, Lake County Museum, Lester V. Bergman, Zefa/Theo Allofs, Roger Ressmeyer, Historical Picture Archive, George D. Lepp; COVER/Enrique Kalis; DIGITAL BANK; DIGITALVISION; EFE/Prensa Libre/Linares/Jiménez, Bernardo Rodríguez, José Manuel Vidal, Jesús Domínguez, Paco Torrente, DIGITALGLOBE, M. Martí, AP PHOTO/THE FAYETTEVILLE OBSERVER-TIMES Johnny Horne; EFE/SIPA; EFE/SIPA-PRESS/C. Burmester, Dirk Heinrich, Edi R. Laffont, F. Durand, Gerald Buthaud, Jorge Núñez, Pall Stefansson, HONOLULU STAR; FOTO ANGELÍN/N. Villaboy; GETTY IMAGES SALES SPAIN/DEA/R. APPIANI, David Wrobel, Jane Burton, Photographer's Choice/Steve Satushek, National Geographic/Joel Sartore, The Image Bank/Joseph Van Os, Pal Hermansen, Steve Noon, Dorling Kindersley, Keren Su; HIGHRES PRESS STOCK/ naturepl.com/Armin Maywald, AbleStock.com; I. Preysler; ISTOCKPHOTO; JOHN FOXX IMAGES; LOBO PRODUCCIONES/C. Sanz; MELBA AGENCY; NASA/Provided by the SeaWiFS Project, Goddard Space Flight Center and ORBIMAGE, NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University), NASA Kennedy Space Center (NASA-KSC), NASA/NOAA; PAISAJES ESPAÑOLES; PHOTODISC; PRISMA ARCHIVO FOTOGRÁFICO; SAFI 2000; SALMER IMAGEN ID/NHPA/AISA; SCALA GROUP/Photo Scala, Florence; STOCK PHOTOS/Masterfile/Peter Griffith; STOCKBYTE; Observatorio de la Universidad Complutense de Madrid/David Montes; BIBLIOTECA NACIONAL DE ESPAÑA/Laboratorio Biblioteca Nacional; BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET MESURE; C. Brito/J. Núñez; cortesía IBM; EMBAJADA DE NORUEGA/NORSK TELEGRAMBYRA'S BILLED- OG KLISJEAVDELING A/S; ESA; INSTITUTO GEOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA; KODANSHA; MATTON-BILD; MUSEO ARQUEOLÓGICO NACIONAL, MADRID; SERIDEC PHOTOIMAGENES CD/DIGITALVISION; SHELL; T. Grence; USIS; ARCHIVO SANTILLANA
Nuestro agradecimiento a los siguientes profesores y profesoras por su asesoramiento en la renovación de este libro: Miguel Blat Asensio, Mariano Buil Murillo, Daniel Cartas Moreno, Federico Casas Pajares, Juan José Clemente Gavilán, Lucía Conde Calero, Cristina Cubas Domínguez, Francisco Javier Díaz Gómez, Concepción Díaz Rey, Maximina Fernández Rodríguez, Esperanza García González, María Aranzazu Henríquez Vicentefranqueira, Milagros Ibáñez Mediavilla, Rafael López Gonzalez, Jesús Antonio Rodríguez García, Virginia Rodríguez Rodríguez, José María Ruiz Bravo, Rafael Sáez Marín, Vicente San Millán Ciudad, Juan José Torres Cadenas, Damián Used Used y Carmen Vilches Cañizares © 2010 by Santillana Educación, S. L. Torrelaguna, 60. 28043 Madrid PRINTED IN SPAIN Impreso en España por
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