Vista nocturna de la Tierra desde el espacio — Imagen: © Envato Elements. Por alonesbe.
La tierra. Índice de temas tratados
1. LA TIERRA.
- 1.1 Introducción general
- 1.2 Clasificación del planeta (¿Qué es la Tierra?)
- 1.3 Eponimia y etimología
2. Cronología
3. Evolución de la vida
4. Ubicación del planeta (en el Sistema Solar, en la Vía Láctea, en el Universo)
5. Movimiento del planeta (rotación, órbita, precesión)
6. Historia del planeta (origen, evolución geológica, de la vida, hasta la humanidad)
7. Futuro (escenarios, riesgos, posibles destinos)
8. Composición y estructura
- 8.1 Forma
- 8.2 Tamaño
- 8.3 Composición química
- 8.4 Estructura interna
- 8.5 Calor
- 8.6 Placas tectónicas
- 8.7 Superficie
- 8.8 Planisferio terrestre
- 8.9 Hidrosfera
- 8.10 Atmósfera.
- 8.11 Biosfera
- 8.12 Clima y tiempo atmosférico
- 8.13 Atmósfera superior
- 8.14 Campo magnético
9. Rotación y órbita
- 9.1 Rotación
- 9.2 Órbita
- 9.3 Estaciones e inclinación axial
10. Satélite natural y otros elementos orbitales
11. Habitabilidad
- 11.1 Biosfera
- 11.2 Recursos naturales y uso de la Tierra
- 11.3 Medioambiente y riesgos
- 11.4 Geografía humana
- 11.5 “Conclusión: la Tierra como sistema vivo».
1.1 Introducción general
La Tierra (del latín Terra, (17) deidad romana equivalente a Gea, diosa griega de la feminidad y la fecundidad) es un planeta del sistema solar que gira alrededor de su estrella —el Sol— en la tercera órbita más interna. Es el más denso y el quinto mayor de los ocho planetas del sistema solar. También es el mayor de los cuatro terrestres o rocosos.
La Tierra se formó hace aproximadamente 4.550 millones de años y la vida surgió unos mil millones de años después.(18) Es el hogar de millones de especies, incluidos los seres humanos y actualmente el único cuerpo astronómico donde se conoce la existencia de vida. (19) La atmósfera y otras condiciones abióticas han sido alteradas significativamente por la biosfera del planeta, favoreciendo la proliferación de organismos aerobios, así como la formación de una capa de ozono que junto con el campo magnético terrestre bloquean la radiación solar dañina, permitiendo así la vida en la Tierra. (20) Las propiedades físicas de la Tierra, la historia geológica y su órbita han permitido que la vida siga existiendo. Se estima que el planeta seguirá siendo capaz de sustentar vida durante otros 500 millones de años, (21) ya que según las previsiones actuales, pasado ese tiempo la creciente luminosidad del Sol terminará causando la extinción de la biosfera. (22), (23), (24).
La superficie terrestre o corteza está dividida en varias placas tectónicas que se deslizan sobre el magma durante periodos de varios millones de años. La superficie está cubierta por continentes e islas; estos poseen varios lagos, ríos y otras fuentes de agua, que junto con los océanos de agua salada que representan cerca del 71 % de la superficie constituyen la hidrósfera. No se conoce ningún otro planeta con este equilibrio de agua líquida, que es indispensable para cualquier tipo de vida conocida. Los polos de la Tierra están cubiertos en su mayoría de hielo sólido (indlandsis de la Antártida) o de banquisas (casquete polar ártico). El interior del planeta es geológicamente activo, con una gruesa capa de manto relativamente sólido, un núcleo externo líquido que genera un campo magnético, y un sólido núcleo interior compuesto por aproximadamente un 88 % de hierro. (26)
La Tierra interactúa gravitatoriamente con otros objetos en el espacio, especialmente el Sol y la Luna. En la actualidad, la Tierra completa una órbita alrededor del Sol cada vez que realiza 366, (26) giros sobre su eje, lo cual es equivalente a 365, 26 días solares o un año sideral. El eje de rotación de la Tierra se encuentra inclinado 23,4° con respecto a la perpendicular a su plano orbital, lo que produce las variaciones estacionales en la superficie del planeta con un período de un año tropical (365,24 días solares). (27) La Tierra posee un único satélite natural, la Luna, que comenzó a orbitar la Tierra hace 4530 millones de años; esta produce las mareas, estabiliza la inclinación del eje terrestre y reduce gradualmente la velocidad de rotación del planeta. Hace aproximadamente 3800 a 4100 millones de años, durante el llamado bombardeo intenso tardío, numerosos asteroides impactaron en la Tierra, causando significativos cambios en la mayor parte de su superficie.
Tanto los minerales del planeta como los productos de la biosfera aportan recursos que se utilizan para sostener a la población humana mundial. Sus habitantes están agrupados en unos 200 estados soberanos independientes, que interactúan a través de la diplomacia, los viajes, el comercio y la acción militar. Las culturas humanas han desarrollado muchas ideas sobre el planeta, incluida la personificación de una deidad, la creencia en una Tierra plana o en la Tierra como centro del universo, y una perspectiva moderna del mundo como un entorno integrado que requiere administración.
Globo terrestre digital con conexiones de red y puntos de datos luminosos sobre un fondo oscuro, símbolo de la interconexión global del planeta. — Imagen: © Ilya_Levchenko (Envato Elements).
La Tierra es el único planeta conocido que alberga vida, un sistema complejo y dinámico que ha evolucionado durante más de cuatro mil quinientos millones de años. En su interior, una estructura geológica activa regula los movimientos de la corteza y el ciclo de los minerales; en su superficie, la combinación de agua líquida, atmósfera y radiación solar genera las condiciones que permiten la existencia de ecosistemas variados. Esta interacción constante entre factores físicos, químicos y biológicos convierte a la Tierra en un organismo planetario en perpetuo equilibrio y transformación.
El planeta no es una esfera perfecta, sino un geoide ligeramente achatado en los polos debido a su rotación. Su diámetro medio ronda los 12 742 kilómetros, y su masa, de aproximadamente 5,97 × 10²⁴ kg, genera un campo gravitatorio suficiente para retener una atmósfera densa y un volumen considerable de agua superficial. El 71 % de su superficie está cubierto por océanos, mientras que el 29 % restante corresponde a los continentes y a las islas. La distribución desigual de estas masas, junto con la inclinación del eje terrestre, determina la diversidad climática y la sucesión de estaciones que caracterizan a la vida sobre el planeta.
La atmósfera terrestre, compuesta principalmente por nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono, desempeña un papel esencial en el mantenimiento del equilibrio térmico. Filtra la radiación solar más dañina, retiene el calor por efecto invernadero y participa en ciclos biogeoquímicos vitales como los del carbono y el nitrógeno. Por su parte, la hidrosfera actúa como un moderador climático y como cuna de la vida: los océanos almacenan energía, transportan nutrientes y determinan los patrones de circulación atmosférica a escala global. Junto con la geosfera y la biosfera, forman un sistema interdependiente en el que cada componente influye sobre los demás.
Desde una perspectiva astronómica, la Tierra ocupa la tercera órbita del Sistema Solar, a una distancia media de 149,6 millones de kilómetros del Sol. Esta ubicación, en la llamada zona habitable, permite la existencia de agua en estado líquido y una temperatura compatible con los procesos biológicos. La estabilidad de su órbita, la protección de su campo magnético frente al viento solar y la presencia de un satélite relativamente grande —la Luna— han contribuido a la preservación de las condiciones que favorecen la vida.
A lo largo de su historia, la Tierra ha pasado por profundos cambios geológicos y climáticos. La tectónica de placas ha modelado continentes, océanos y cordilleras; las erupciones volcánicas y los impactos de meteoritos han alterado la atmósfera y modificado la evolución biológica. En este escenario de transformaciones, la vida ha demostrado una notable capacidad de adaptación. Desde los primeros microorganismos hasta los ecosistemas actuales, el planeta ha desarrollado una biosfera capaz de autorregularse y de mantener la homeostasis global durante eones.
Estudiar la Tierra implica comprender un entramado de procesos que abarcan desde lo microscópico hasta lo planetario. La geología, la climatología, la oceanografía y la biología convergen para revelar la unidad del sistema terrestre y su constante interdependencia. Lejos de ser un mero objeto astronómico, la Tierra se presenta como un ente dinámico, con un pasado que se lee en sus rocas y un futuro ligado a la evolución de la vida y a la influencia creciente de la actividad humana. Su conocimiento no solo permite descifrar los orígenes y el funcionamiento del planeta, sino también reflexionar sobre la fragilidad de su equilibrio y la responsabilidad de preservarlo.
1.2 Clasificación del planeta (¿Qué es la Tierra?)
La Tierra es un planeta del tipo rocoso o telúrico, es decir, un cuerpo sólido compuesto principalmente por silicatos y metales, con una superficie firme y diferenciada de la de los planetas gaseosos. Forma parte del grupo interno del Sistema Solar junto a Mercurio, Venus y Marte, caracterizados por su densidad elevada y su tamaño relativamente pequeño en comparación con los gigantes gaseosos exteriores. Su estructura está dividida en capas concéntricas —núcleo, manto y corteza— que reflejan la diferenciación interna ocurrida durante las primeras fases de su formación, cuando los materiales más densos se hundieron hacia el centro y los más ligeros se acumularon en la superficie.
Desde el punto de vista astronómico, la Tierra ocupa la tercera órbita alrededor del Sol, a una distancia media de unos ciento cincuenta millones de kilómetros. Esa posición la sitúa dentro de la llamada zona habitable, un intervalo de distancias en el que la temperatura superficial permite la existencia de agua líquida. La Tierra completa una vuelta alrededor de su eje en poco menos de veinticuatro horas y describe una órbita elíptica en torno al Sol en un periodo de 365,25 días. La combinación de su inclinación axial, de 23,5 grados, y la estabilidad orbital que proporciona la Luna origina el ciclo de estaciones y la relativa regularidad climática que distingue al planeta.
Su masa y tamaño determinan una gravedad superficial suficiente para retener una atmósfera estable, compuesta principalmente por nitrógeno y oxígeno, con trazas de gases como el dióxido de carbono, el argón o el vapor de agua. Esta envoltura gaseosa desempeña un papel esencial en la regulación térmica y en la protección frente a la radiación solar y cósmica. Gracias a ella, y a la presencia constante de agua en estado líquido, la Tierra constituye un sistema biogeoquímico activo en el que se desarrollan interacciones complejas entre la geosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera.
En términos geológicos, la Tierra se clasifica como un planeta dinámico. La energía interna procedente del calor residual de su formación y de la desintegración radiactiva impulsa la tectónica de placas, responsable del desplazamiento de los continentes, la formación de montañas, los terremotos y la renovación continua de la corteza. Esta actividad geodinámica diferencia a la Tierra de la mayoría de los cuerpos del Sistema Solar y ha sido decisiva en la creación de hábitats diversos a lo largo del tiempo.
La Tierra también puede considerarse desde una perspectiva sistémica: un planeta autorregulado en el que los procesos físicos y biológicos mantienen un equilibrio global. La hipótesis de Gaia, propuesta por James Lovelock, subraya precisamente este carácter interdependiente de los sistemas terrestres, en los que la vida no solo se adapta al entorno, sino que lo modifica y estabiliza. Así, la Tierra no es únicamente un objeto astronómico, sino un conjunto de esferas interactuantes que evolucionan conjuntamente.
Por último, la Tierra es un planeta singular dentro del contexto cósmico conocido. Ningún otro cuerpo celeste observado reúne simultáneamente una superficie sólida, océanos profundos, una atmósfera rica en oxígeno, un campo magnético protector y una biosfera compleja. Esta combinación de factores convierte a la Tierra en un laboratorio natural donde se entrelazan la historia física del Universo y la historia biológica de la vida. Comprender su clasificación y sus propiedades no es solo una cuestión científica, sino también una forma de tomar conciencia de la excepcionalidad del mundo que habitamos.
La Vía Láctea y el lugar del Sistema Solar
La Vía Láctea es la galaxia en la que se encuentra el Sistema Solar y, por tanto, nuestro hogar en el universo. Su nombre proviene de la antigua expresión griega Galaxias Kyklos, “círculo lechoso”, con la que los astrónomos antiguos describían aquella franja luminosa que cruza el cielo nocturno. Lo que a simple vista parece una neblina de luz es, en realidad, la concentración de miles de millones de estrellas que forman el disco de nuestra galaxia, vista desde dentro.
La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada, con un diámetro aproximado de 100 000 años luz y un grosor medio de unos mil años luz en su parte central. Contiene entre 100 000 y 400 000 millones de estrellas, junto con grandes cantidades de gas, polvo interestelar y materia oscura, cuya gravedad mantiene unidas todas sus partes. Su estructura principal está formada por un núcleo central brillante, una barra estelar que lo atraviesa y varios brazos espirales que se extienden hacia el exterior.
El Sistema Solar se encuentra situado en uno de esos brazos, conocido como el brazo de Orión o espolón de Orión, una región secundaria ubicada entre los dos brazos principales: el de Sagitario y el de Perseo. Nuestra posición está a unos 28 000 años luz del centro galáctico, donde reside un agujero negro supermasivo llamado Sagitario A*, y a unos 20 años luz por encima del plano galáctico. Desde este punto, la Tierra y los demás planetas giran alrededor del centro de la galaxia a una velocidad media de unos 230 kilómetros por segundo, completando una órbita cada 225 a 250 millones de años, un periodo conocido como “año galáctico”.
La Vía Láctea no es un sistema estático: se encuentra en constante movimiento y evolución. Sus estrellas giran en torno al centro común, las nubes de gas se agrupan para formar nuevas generaciones estelares y los restos de antiguas supernovas enriquecen el medio interestelar con los elementos que más tarde formarán planetas y formas de vida. Nuestro propio Sistema Solar nació de una de esas nubes hace unos 4600 millones de años, lo que significa que todo lo que existe en la Tierra —incluidos los seres vivos— está formado por materiales forjados en el interior de antiguas estrellas.
La galaxia es también parte de un conjunto mayor: el Grupo Local, una agrupación de más de 50 galaxias unidas por la gravedad. Entre sus miembros se cuentan la galaxia de Andrómeda (M31) y las Nubes de Magallanes, visibles desde el hemisferio sur. Todas ellas, incluida la Vía Láctea, se desplazan lentamente hacia una región más amplia del cosmos conocida como el supercúmulo de Virgo, que a su vez forma parte de una estructura aún mayor: el Laniakea, un inmenso entramado de galaxias interconectadas.
Desde la perspectiva humana, la Vía Láctea nos recuerda nuestra pequeñez y, al mismo tiempo, nuestra pertenencia a un vasto sistema de orden cósmico. La luz de sus estrellas ha guiado a los navegantes, ha inspirado mitos y ha despertado preguntas sobre el origen y el destino del universo. En ella se encuentra nuestro Sol, un punto entre incontables otros, pero también el centro de la vida tal como la conocemos.
1.3 Eponimia y etimología
El nombre del planeta Tierra se diferencia del de otros planetas del sistema solar porque no proviene de la mitología grecorromana de manos de autores griegos o romanos. El término latino «terra» significa literalmente ‘suelo’ o ‘tierra firme’ y de ahí deriva la palabra en español. «La Tierra» también se usa como sinónimo intercambiable por «mundo», «globo» y «planeta». (18) En la Antigüedad la palabra ‘tierra’ se usaba indistintamente para referirse al suelo, a la tierra como uno de los cuatro elementos, así como al mundo habitado, sin distinción clara entre ambos. (29)
Durante la Edad Media y hasta el Renacimiento, hay textos en latín que usan terra para referirse al mundo habitable y al orbe terrestre. En el tratado De sphaera mundi (~1230) de Johannes de Sacrobosco se refiere a “orbis” al ámbito de la tierra (o mundo terrestre) como esfera. Textos como Cosmographia de Bernardo Silvestre o los geógrafos medievales usaban “orbis terrarum” (círculo de las tierras) para referirse al mundo. En De revolutionibus orbium coelestium (Copérnico, 1543), en latín, aparecen frases como “terra quoque sphaerica sit” («que la Tierra también sea esférica»); Copérnico presentó el Sol como centro y situó la Tierra como uno de los planetas. (30) En los trabajos de Kepler, en obras como Epitome Astronomiae Copernicanae, también aparece “Terra” en contextos genéricos (“in Terra” o “Terra et Luna”).
Pero fue Valentín Naboth (o Valentinus Nabodus), un astrónomo y matemático del siglo XVI, en su obra Primae de coelo et terra institutiones (1573), quien asoció la Tierra con la diosa romana Terra o Tellus. Se trata de una costumbre renacentista de armonizar conocimiento científico con la mitología clásica:
«La Tierra, llamada en latín Terra o Tellus, es la madre fértil que sostiene todas las criaturas; por eso la designamos con el nombre de la antigua diosa que los romanos veneraban como la dadora de vida y la cuidadora del suelo»./(31).
2. Cronología
La historia de la Tierra constituye uno de los relatos más asombrosos de la naturaleza: una secuencia de transformaciones que abarca casi cuatro mil seiscientos millones de años, desde el caos primordial hasta la complejidad de la vida actual. Entender esta cronología no es solo seguir una serie de fechas o eras geológicas, sino contemplar la evolución de un sistema planetario vivo, moldeado por fuerzas físicas, químicas y biológicas que interactúan sin descanso. Cada roca, cada fósil y cada capa sedimentaria son capítulos de ese inmenso libro en el que se registran los cambios del clima, la formación de los continentes, el surgimiento de la vida y su adaptación constante al medio cambiante.
La historia de la Tierra se refiere al desarrollo del planeta Tierra y cubre alrededor de 4600 millones de años (4 567 000 000 años) —aproximadamente un tercio de la edad del universo, de los 13 700 Ma estimados desde el Big Bang—, desde su formación hasta la época actual. Está dividida en cuatro eones —la mayor división cronológica—, siendo los tres primeros los que definen el Precámbrico:
- el Hádico, que duró casi 500 Ma y que no dejó casi ninguna roca en su lugar, excepto fragmentos en rocas eruptivas posteriores, y es sobre todo conocido a través de la modelización del sistema solar y el análisis comparativo de las composiciones isotópicas de los diferentes cuerpos celestes;
- el Arcaico, que duró 1500 Ma, marcado a la vez por la aparición de las primeras cortezas continentales y por el origen de la vida que creó la biosfera y conocido por el análisis de las rocas que ha dejado, de su edad y de las condiciones de su formación;
- el Proterozoico, que duró 2000 Ma, marcado por la aparición masiva del oxígeno en la atmósfera, que reemplazó a la atmósfera primitiva de dióxido de carbono, y conocido también a través de las rocas entonces formadas, en un ambiente hasta el presente generalmente oxidante;
- el Fanerozoico, literalmente el de los «animales visibles», de los organismos multicelulares: además de los análisis de rocas, se conoce por los fósiles que han dejado esos organismos animales y vegetales en sus diferentes estratos geológicos. Es la edad de la vida tal como se conoce hoy y se divide en tres eras: el Paleozoico, que no comenzó hasta hace 540 Ma, una era de artrópodos, peces y la primera vida en la tierra; el Mesozoico, que abarcó el ascenso, el reinado y la extinción climática de los dinosaurios no aviares; y el Cenozoico, que vio el surgimiento de los mamíferos. Los seres humanos reconocibles surgieron hace como mucho 2 Ma, un período extremadamente pequeño en la escala geológica.
La Tierra se formó por acreción de la nebulosa solar. La desgasificación volcánica probablemente creó la atmósfera primordial y luego el océano, pero la atmósfera primitiva casi no contenía oxígeno. Gran parte de la Tierra se fundió debido a las frecuentes colisiones con otros cuerpos que llevaron a un vulcanismo extremo. Mientras la Tierra estaba en su etapa más temprana (Tierra primordial), se cree que una colisión de impacto gigante con un cuerpo del tamaño de un planeta llamado Tea habría formado la Luna. Con el tiempo, la Tierra se enfrió, entrañando la formación de una corteza sólida y permitiendo que existiera el agua líquida en la superficie.
La evidencia indiscutible más antigua de vida en la Tierra data de hace al menos 3500 Ma, durante la Era Eoarcaica, después de que la corteza geológica comenzara a solidificarse a partir del material fundido anterior del eón Hadeano. Hay fósiles de esteras microbianas como los estromatolitos que se encuentran en areniscas de 3480 Ma descubiertos en Australia Occidental. Otra evidencia física temprana de una sustancia biogénica es el grafito en rocas metasedimentarias de 3700 Ma descubiertas en el suroeste de Groenlandia, así como los «restos de vida biótica» encontrados en rocas de 4100 Ma en Australia Occidental. Según S. Blair Hedges, de la Universidad del Temple, «si la vida surgiese relativamente rápido en la Tierra, entonces podría ser común en el universo».
Representación circular del tiempo geológico que muestra las principales etapas y acontecimientos de la historia de la Tierra. El eón Hádico abarca desde la formación del planeta, hace unos 4567 millones de años, hasta un poco más de 4000 millones de años atrás, cuando aún no existían formas de vida conocidas. Las siguientes divisiones reflejan la evolución progresiva de la vida: el Arcaico y el Proterozoico son eones antiguos, mientras que el Paleozoico, el Mesozoico y el Cenozoico corresponden a las eras del eón Fanerozoico. El periodo Cuaternario, que incluye las glaciaciones recientes y la aparición del ser humano, es tan breve que apenas se aprecia en esta escala. Gráfico: . Dominio Público.
La escala temporal geológica —también llamada escala del tiempo geológico o tabla cronoestratigráfica internacional— es el sistema que los científicos utilizan para ordenar los acontecimientos más importantes de la historia de la Tierra y de la vida. Sirve como un calendario del planeta, donde se representan las distintas etapas y transformaciones ocurridas a lo largo de sus 4600 millones de años.
Esta escala combina dos perspectivas: una estratigráfica, basada en la disposición de las capas de rocas que se han ido superponiendo con el tiempo, y otra cronológica, que indica la duración y la secuencia de los periodos geológicos. Las divisiones principales se establecen a partir de los grandes cambios observados en los fósiles —por ejemplo, la aparición o desaparición de muchas especies—, y su antigüedad se ha podido calcular con precisión gracias a métodos de datación radiométrica.
A lo largo de los siglos, geólogos, paleontólogos y naturalistas de todo el mundo han contribuido a construir esta escala, que resume el pasado del planeta de forma coherente. Desde 1974, su actualización y validación corren a cargo de la Comisión Internacional de Estratigrafía, perteneciente a la Unión Internacional de Ciencias Geológicas, que revisa y aprueba cada cambio tras un proceso riguroso de estudio y consenso entre especialistas.
Los organismos fotosintéticos aparecieron hace entre 3200 y 2400 Ma y comenzaron a enriquecer la atmósfera con oxígeno. La vida permaneció mayormente pequeña y microscópica hasta hace unos 580 Ma, cuando surgió la vida multicelular compleja, se desarrolló con el tiempo y culminó en la explosión cámbrica hace unos 541 Ma. Esta repentina diversificación de formas de vida produjo la mayor parte de los principales filos conocidos hoy en día, y dividió el eón Proterozoico del período Cámbrico, ya en la era Paleozoica. Se estima que el 99% de todas las especies que alguna vez vivieron en la Tierra, más de cinco mil millones, se han extinguido. Las estimaciones sobre el número de especies actuales de la Tierra varían entre 10 millones y 14 millones, de las cuales están documentadas alrededor de 1,5 millones. Algunos estudios establecen que aún permanecen sin descripción alrededor del 86% de las especies terrestres y el 91% de las especies marinas. Sin embargo, recientemente se ha afirmado que 1 billón de especies viven actualmente en la Tierra, y de ellas solo una milésima parte del 1% están descriptas.
La corteza terrestre ha cambiado constantemente desde su formación, al igual que la vida desde su primera aparición. Las especies continúan evolucionando, adoptando nuevas formas, dividiéndose en especies hijas o extinguiéndose frente a entornos físicos en constante cambio. El proceso de la tectónica de placas continúa dando forma a los continentes y océanos de la Tierra y la vida que albergan. La actividad humana es ahora una fuerza dominante que afecta al cambio global, alterando la biosfera, la superficie de la Tierra, la hidrosfera y la atmósfera con la pérdida de tierras silvestres, la sobreexplotación de los océanos, la producción de gases de efecto invernadero, la degradación de la capa de ozono y una degradación general de la calidad del suelo, el aire y el agua.
Casi todas las ramas de las ciencias naturales han contribuido a la comprensión de los principales eventos del pasado de la Tierra, grandes cambios geológicos —diferenciación en capas, creación de corteza continental, movilización de la litosfera por la tectónica de placas—, reconfiguración de equilibrios químicos, como la Gran Oxidación, intensos cambios climáticos y episodios catastróficos; separados por largos períodos de estabilidad, durante los cuales las retroalimentaciones, entre la biosfera, la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera estabilizaron las condiciones dando lugar a la aparición de la vida y a su evolución y diversificación, con varios episodios de extinción masiva, como las que se produjeron durante el (Devónico o el Pérmico-Triásico, entre otras.
Mirar hacia atrás en la historia de la Tierra es también mirar hacia nosotros mismos. Todo lo que somos —nuestros cuerpos, los paisajes que habitamos, las materias que utilizamos— procede de un proceso cósmico que comenzó mucho antes de la vida. La Tierra no es solo nuestro hogar, sino el resultado de un equilibrio frágil y milenario, cuyo conocimiento nos recuerda la responsabilidad de mantenerlo vivo.
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La edad de la Tierra indica el tiempo transcurrido desde su origen hasta nuestros días. Los geólogos y geofísicos modernos consideran que la edad de la Tierra es de unos 4540 millones de años ± 1 %. Esta edad había sido determinada mediante técnicas de datación radiométrica de material proveniente de meteoritos y es consistente con la edad de las muestras más antiguas de material de la Tierra y de la Luna. Sin embargo, estudios más recientes basados en el decaimiento de hafnio 182 en tungsteno 182, determinados por John Rudge y colaboradores, del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge, en 2010, sugieren 4470 millones de años, reduciendo la datación en 70 millones de años.
Con el advenimiento de la revolución científica y el desarrollo de los métodos de datación radiométricos, se realizaron mediciones de la presencia de plomo en muestras minerales ricas en uranio, que indicaron que algunas tenían una edad que superaba los 1000 millones de años. El más antiguo de estos minerales que ha sido analizado son unos pequeños cristales de zirconio de la zona de Jack Hills en Australia Occidental; los cuales por lo menos tienen una edad de 4404 millones de años. Comparando la masa y luminosidad del Sol con las de las otras estrellas, parecería que el sistema solar no podría ser más antiguo que dichas rocas. Las inclusiones ricas en calcio-aluminio (Ca-Al) –los compuestos de meteoritos más antiguos formados en el sistema solar– tienen una edad de 4567 millones de años, lo que resulta en la edad del sistema solar y en una cota superior para la edad de la Tierra.
Existe una hipótesis que afirma que la formación de la Tierra comenzó poco tiempo después de la formación de las inclusiones ricas en Ca-Al y los meteoritos. Como aún se desconoce el instante en que ocurrió la formación de la Tierra y las predicciones obtenidas mediante diferentes modelos de creación van desde unos pocos millones de años hasta unos 100 millones de años, es difícil determinar la edad exacta de la Tierra. También es difícil precisar la edad exacta de las rocas más antiguas sobre la superficie de la Tierra, ya que muy probablemente sean agregados de minerales de distintas épocas. El gneis Acasta ubicado en el norte de Canadá podría ser la más antigua masa rocosa expuesta en la corteza terrestre.
Los científicos han podido reconstruir información detallada sobre el pasado de la Tierra. Según estos estudios el material más antiguo del sistema solar se formó hace 4567.2 ± 0.6 millones de años, (32) y en torno a unos 4550 millones de años atrás (con una incertidumbre del 1 %)(19) se habían formado ya la Tierra y los otros planetas del sistema solar a partir de la nebulosa solar, una masa en forma de disco compuesta del polvo y gas remanente de la formación del Sol. Este proceso de formación de la Tierra a través de la acreción tuvo lugar mayoritariamente en un plazo de 10-20 millones de años. (33) La capa exterior del planeta, inicialmente fundida, se enfrió hasta formar una corteza sólida cuando el agua comenzó a acumularse en la atmósfera. La Luna se formó poco antes, hace unos 4530 millones de años.(34)
Representación gráfica de la teoría del gran impacto. Foto:
El actual modelo consensuado (35) sobre la formación de la Luna es la teoría del gran impacto, que postula que la Luna se creó cuando un objeto del tamaño de Marte, con cerca del 10 % de la masa de la Tierra,(36) impactó tangencialmente contra esta. (37) En este modelo, parte de la masa de este cuerpo podría haberse fusionado con la Tierra, mientras otra parte habría sido expulsada al espacio, proporcionando suficiente material en órbita como para desencadenar nuevamente un proceso de aglutinamiento por fuerzas gravitatorias, y formando así la Luna.
La desgasificación de la corteza y la actividad volcánica produjeron la atmósfera primordial de la Tierra. La condensación de vapor de agua, junto con el hielo y el agua líquida aportada por los asteroides y por protoplanetas, cometas y objetos transneptunianos, produjeron los océanos. (38) El recién formado Sol solo tenía el 70 % de su luminosidad actual: sin embargo, existen evidencias que muestran que los primitivos océanos se mantuvieron en estado líquido; una contradicción denominada la «paradoja del joven Sol débil», ya que aparentemente el agua no debería ser capaz de permanecer en ese estado líquido, sino en el sólido, debido a la poca energía solar recibida.[39] Sin embargo, una combinación de gases de efecto invernadero y mayores niveles de actividad solar contribuyeron a elevar la temperatura de la superficie terrestre, impidiendo así que los océanos se congelaran. (40) Hace 3500 millones de años se formó el campo magnético de la Tierra, lo que ayudó a evitar que la atmósfera fuese arrastrada por el viento solar. (41)
Se han propuesto dos modelos para el crecimiento de los continentes: (42) el modelo de crecimiento constante, (43) y el modelo de crecimiento rápido en una fase temprana de la historia de la Tierra. (44) Las investigaciones actuales sugieren que la segunda opción es más probable, con un rápido crecimiento inicial de la corteza continental,(45) seguido de un largo período de estabilidad.
(25) En escalas de tiempo de cientos de millones de años de duración, la superficie terrestre ha estado en constante remodelación, formando y fragmentando continentes. Estos continentes se han desplazado por la superficie, combinándose en ocasiones para formar un supercontinente. Hace aproximadamente 750 millones de años (Ma), uno de los primeros supercontinentes conocidos, Rodinia, comenzó a resquebrajarse. Los continentes más tarde se recombinaron nuevamente para formar Pannotia, entre 600 a 540 Ma, y finalmente Pangea, que se fragmentó hace 180 Ma hasta llegar a la configuración continental actual. (47)
3. Evolución de la vida
La historia de la vida en la Tierra es una de las más asombrosas transformaciones conocidas en el universo. Desde sus orígenes en un planeta aún joven y hostil hasta la diversidad biológica actual, la vida ha atravesado una secuencia de cambios profundos impulsados por la química, la física y la biología. Su historia no es lineal ni previsible, sino una sucesión de innovaciones, crisis y adaptaciones que han configurado el mundo tal como lo conocemos hoy.
La vida surgió hace más de tres mil quinientos millones de años, probablemente en los océanos primitivos, cuando ciertas combinaciones de moléculas orgánicas adquirieron la capacidad de autorreplicarse y evolucionar. Aquel primer paso, conocido como abiogénesis, marcó el tránsito de la materia inerte a la materia viva. Los primeros organismos eran simples procariotas, semejantes a las bacterias actuales, que obtenían energía del entorno a través de procesos químicos. Con el tiempo, algunos desarrollaron la fotosíntesis, una innovación crucial que permitió transformar la energía solar en energía química y liberó oxígeno a la atmósfera, cambiando para siempre la composición del aire y las condiciones de vida en el planeta.
Durante los eones Arcaico y Proterozoico, la vida permaneció esencialmente microscópica. Las colonias de cianobacterias formaron estructuras llamadas estromatolitos, que aún hoy pueden encontrarse en algunos ambientes marinos. El incremento del oxígeno atmosférico, conocido como la Gran Oxidación, produjo una auténtica revolución bioquímica. Este gas, inicialmente tóxico para muchas formas de vida, se convirtió en una fuente de energía más eficiente para los organismos que lograron adaptarse, dando origen a los primeros seres eucariotas, con células dotadas de núcleo y orgánulos internos.
La vida multicelular apareció hace unos seiscientos millones de años, en el periodo conocido como Ediacárico. Fue entonces cuando los organismos comenzaron a organizarse en tejidos y sistemas más complejos. Poco después, durante la llamada explosión cámbrica, hace unos 541 millones de años, surgieron de forma repentina y en gran número la mayoría de los grupos animales que aún existen. Los mares se poblaron de criaturas con exoesqueletos, ojos, mandíbulas y extremidades articuladas. La diversificación fue tan amplia que el Cámbrico marca el inicio del eón Fanerozoico, la era de la vida visible.
A lo largo del Paleozoico, la vida continuó su expansión en los océanos y posteriormente conquistó la tierra firme. Las plantas primitivas colonizaron el ambiente terrestre, seguidas por insectos y anfibios. Los bosques del Carbonífero generaron los grandes depósitos de carbón que hoy forman parte de la corteza terrestre. Sin embargo, este proceso de diversificación estuvo interrumpido por varias extinciones masivas. La más severa ocurrió al final del Pérmico, hace unos 252 millones de años, cuando desapareció más del noventa por ciento de las especies marinas y terrestres, alterando radicalmente el curso de la evolución.
Durante el Mesozoico, conocido como la era de los reptiles, surgieron y dominaron los dinosaurios, mientras que los mamíferos y las aves hacían su aparición en formas más discretas. Los continentes continuaron separándose y los ecosistemas se adaptaron a nuevas condiciones climáticas. El final de esta era, marcado por la extinción masiva del Cretácico hace 66 millones de años, provocó la desaparición de los dinosaurios no aviares y abrió el camino a una nueva etapa evolutiva.
En el Cenozoico, los mamíferos se diversificaron rápidamente, ocupando los nichos ecológicos que habían quedado vacíos. Se desarrollaron los grandes herbívoros y depredadores, y la vegetación se adaptó a los nuevos climas. La evolución de los primates culminó en la aparición de los homínidos, que desarrollaron el bipedismo, el uso de herramientas y la capacidad de lenguaje. Con el surgimiento del ser humano, la evolución biológica comenzó a entrelazarse con la evolución cultural y tecnológica, generando una nueva forma de transformación planetaria.
La evolución de la vida no ha sido un proceso continuo ni equilibrado, sino un conjunto de equilibrios y desequilibrios, de adaptaciones y catástrofes. La vida ha demostrado una extraordinaria capacidad para persistir frente a los cambios: ha sobrevivido a glaciaciones globales, impactos de meteoritos, erupciones volcánicas y variaciones climáticas extremas. Cada crisis ha impulsado nuevas formas de organización y ha dejado huellas en el registro fósil que los científicos interpretan como capítulos de una misma historia.
Hoy sabemos que todas las especies, vivas o extintas, están unidas por un ancestro común. La biología evolutiva, desde Darwin hasta la genética moderna, ha confirmado que la vida es un árbol ramificado en constante cambio. En sus raíces se encuentra la vida microbiana primitiva; en sus ramas, la inmensa variedad de organismos actuales, desde los más simples hasta los más complejos. Cada ser vivo es el resultado de miles de millones de años de selección natural, mutaciones y adaptaciones sucesivas.
Comprender la evolución de la vida en la Tierra es comprender la propia naturaleza del cambio. Nada en el planeta ha permanecido igual; todo lo vivo es fruto de una larga historia de transformaciones. La Tierra no es solo el escenario de la vida, sino su principal protagonista: un sistema dinámico donde la materia se organiza, se reproduce y se renueva sin cesar, generando diversidad, complejidad y conciencia. En esa continuidad, el ser humano ocupa un lugar minúsculo en el tiempo, pero profundamente significativo en la comprensión del proceso que lo hizo posible.
4. Ubicación del planeta (en el Sistema Solar, en la Vía Láctea, en el Universo)
La Tierra ocupa un lugar muy concreto dentro del vasto entramado del cosmos. Es el tercer planeta del Sistema Solar, situado a una distancia media de unos ciento cincuenta millones de kilómetros del Sol, una posición intermedia que resulta esencial para la existencia de agua líquida y, por tanto, para el desarrollo de la vida. Este equilibrio entre proximidad y distancia recibe el nombre de zona habitable, una franja orbital en la que las condiciones permiten temperaturas moderadas, ciclos estables y una atmósfera capaz de retener el calor sin sobrecalentarse.
El Sistema Solar está formado por una estrella —el Sol—, ocho planetas, sus satélites naturales y una enorme variedad de cuerpos menores como asteroides, cometas y polvo interplanetario. La Tierra comparte su órbita general con los demás planetas del grupo interior: Mercurio, Venus y Marte. Todos ellos son mundos rocosos y densos, en contraste con los gigantes gaseosos del exterior —Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno— que dominan la región más lejana del sistema. La gravedad del Sol mantiene a todos los cuerpos ligados en un delicado equilibrio dinámico, y la Tierra completa una vuelta completa en torno a él cada 365 días, siguiendo una trayectoria elíptica que define el año terrestre.
El Sol, aunque para nosotros es la fuente central de luz y energía, no es una estrella excepcional. Pertenece a la secuencia principal de estrellas de tipo espectral G2, una categoría intermedia en tamaño, temperatura y luminosidad. Como todas las estrellas, se formó a partir del colapso gravitatorio de una nube de gas y polvo en el seno de la Vía Láctea, hace unos cuatro mil seiscientos millones de años. En torno a su nacimiento, el material sobrante de esa nube dio lugar al disco protoplanetario del que surgieron los planetas, incluida la Tierra.
A una escala mayor, el Sistema Solar se encuentra inmerso en la Vía Láctea, una galaxia espiral que contiene más de cien mil millones de estrellas, además de nubes de gas, polvo y materia oscura. Nuestra estrella se localiza en uno de los brazos espirales menores, llamado el Brazo de Orión o Brazo Local, a unos veintisiete mil años luz del centro galáctico. Desde esta posición, el Sol y sus planetas orbitan lentamente alrededor del núcleo de la galaxia, completando una revolución cada doscientos veinticinco millones de años aproximadamente. Este movimiento continuo significa que, a lo largo de su existencia, el Sistema Solar ha recorrido una vasta trayectoria dentro de la galaxia, atravesando diferentes entornos cósmicos y campos de radiación.
La Vía Láctea, a su vez, no es un sistema aislado. Forma parte del llamado Grupo Local, un conjunto de más de cincuenta galaxias unidas por la gravedad, entre las que destacan la galaxia de Andrómeda y las Nubes de Magallanes. Este pequeño cúmulo pertenece a una estructura aún más extensa: el Supercúmulo de Virgo, que se integra en la red cósmica del universo observable. En esa escala, la Tierra es solo un punto insignificante suspendido en la inmensidad del espacio, un planeta que orbita una estrella modesta en una región periférica de una galaxia mediana.
Y sin embargo, este lugar diminuto en el universo es extraordinario. Desde esta pequeña esfera azul se ha desarrollado la única vida conocida y la conciencia capaz de observar y comprender el cosmos. Cada descubrimiento astronómico amplía nuestra visión del entorno, pero también refuerza la singularidad de la Tierra como hogar de la vida. En el contexto cósmico, el planeta es simultáneamente ínfimo y trascendente: un refugio improbable dentro de un universo vasto, frío y en expansión.
Representación del Sistema Solar con los ocho planetas principales orbitando el Sol. La Tierra ocupa la tercera posición desde la estrella. — Imagen: Por Maxxyustas © Envato Elements.
5. Movimiento del planeta (rotación, órbita, precesión)
La Tierra, como todos los cuerpos celestes del Sistema Solar, se encuentra en un movimiento constante. No es un objeto inmóvil en el espacio, sino un planeta que gira sobre sí mismo, se desplaza alrededor del Sol y, además, experimenta ligeras oscilaciones en la orientación de su eje. Estos tres movimientos —rotación, traslación y precesión— determinan muchos de los fenómenos naturales que marcan el ritmo de la vida en el planeta: el día y la noche, las estaciones, los años y los ciclos climáticos de largo plazo.
El movimiento de rotación consiste en el giro de la Tierra sobre su propio eje, una línea imaginaria que pasa por los polos norte y sur. Este giro se realiza de oeste a este, lo que hace que el Sol y las estrellas parezcan desplazarse por el cielo de este a oeste. La Tierra completa una rotación aproximadamente cada veintitrés horas, cincuenta y seis minutos y cuatro segundos, aunque para simplificar se considera un día de veinticuatro horas. Esta rotación produce la sucesión del día y la noche y afecta a la forma del planeta, que no es perfectamente esférico sino ligeramente achatado por los polos debido a la fuerza centrífuga. La rotación también genera el llamado efecto Coriolis, responsable de la dirección de los vientos, las corrientes oceánicas y la dinámica atmosférica.
El segundo movimiento fundamental es el de órbita o traslación. La Tierra gira alrededor del Sol siguiendo una trayectoria elíptica casi circular, a una velocidad media de unos treinta kilómetros por segundo. Completa una vuelta completa en 365 días y 6 horas, lo que define la duración del año. La órbita no se mantiene fija en el espacio: está inclinada unos siete grados respecto al plano ecuatorial del Sol y presenta ligeras variaciones que influyen en el clima a lo largo de los milenios. Durante su recorrido orbital, la Tierra mantiene su eje inclinado unos 23,5 grados respecto al plano de la eclíptica. Esa inclinación es la causa directa de las estaciones, ya que en distintos momentos del año los hemisferios norte y sur reciben diferente cantidad de radiación solar.
El tercer movimiento, menos perceptible pero de gran importancia, es la precesión. Se trata de un lento bamboleo del eje terrestre, comparable al movimiento de un trompo que gira inclinado. La gravedad del Sol y de la Luna actúa sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra, provocando que el eje cambie de dirección a lo largo del tiempo. Un ciclo completo de precesión dura unos veintiséis mil años. Este fenómeno modifica gradualmente la posición de los equinoccios y, por tanto, la referencia estelar de las estaciones, un efecto conocido como la precesión de los equinoccios. En combinación con otras variaciones orbitales, como la excentricidad y la inclinación axial, la precesión influye en los ciclos climáticos de largo plazo, conocidos como ciclos de Milankovitch.
Además de estos movimientos principales, la Tierra también experimenta nutaciones y variaciones en su velocidad de rotación, provocadas por factores como la atracción lunar, la redistribución de masas en la atmósfera y los océanos o los movimientos del núcleo terrestre. Todos estos cambios, aunque sutiles, son registrados con precisión por los sistemas modernos de observación astronómica y geofísica.
El resultado de esta combinación de movimientos es un planeta dinámico, en constante equilibrio entre fuerzas gravitatorias, inerciales y térmicas. La rotación genera la alternancia de la luz y la oscuridad; la traslación regula las estaciones y el ciclo anual; la precesión, a lo largo de miles de años, modifica lentamente la orientación del planeta en el espacio. En conjunto, estos movimientos forman el reloj natural de la Tierra, un mecanismo cósmico que ha marcado el pulso de la vida desde sus orígenes y que continuará haciéndolo mientras el planeta siga girando alrededor del Sol.
Campo geotermal en Islandia, un entorno similar a los paisajes volcánicos e hidrotermales que caracterizaron a la Tierra primitiva. — Imagen: © (Por mstandret en Envato Element).
7. Futuro (escenarios, riesgos, posibles destinos)
El futuro de la Tierra es la prolongación natural de su historia: un proceso dinámico en el que el planeta seguirá transformándose, tanto por causas naturales como por la influencia de la actividad humana. Aunque el sistema terrestre se rige por leyes físicas y químicas universales, los ritmos actuales de cambio se han acelerado hasta niveles sin precedentes. Comprender los posibles destinos del planeta implica mirar al mismo tiempo hacia el interior —la evolución geológica— y hacia el exterior —la interacción con el Sol y el cosmos—, sin olvidar el papel determinante que la humanidad desempeña en el presente.
Desde el punto de vista astronómico, la Tierra se encuentra en una etapa intermedia de su existencia. El Sol, una estrella de tipo G2, tiene una edad aproximada de 4600 millones de años y se espera que mantenga su estabilidad durante unos 5000 millones más. A medida que envejezca, aumentará lentamente su luminosidad y su temperatura superficial. Este incremento, aunque gradual, alterará el equilibrio térmico del planeta: dentro de unos 1000 millones de años, el calor solar será suficiente para provocar la evaporación progresiva de los océanos y la pérdida del agua en la atmósfera. A muy largo plazo, cuando el Sol se convierta en una gigante roja, la Tierra quedará probablemente despojada de su atmósfera y esterilizada, o incluso engullida por las capas externas del astro.
Antes de ese destino final, el planeta continuará experimentando procesos geológicos activos. La tectónica de placas seguirá reconfigurando los continentes: se prevé que en unos 250 millones de años se forme un nuevo supercontinente, conocido provisionalmente como Pangea Última, donde los actuales océanos Atlántico y Pacífico habrán desaparecido. Estos movimientos, junto con la actividad volcánica y los cambios en la órbita terrestre, seguirán modulando el clima global en ciclos de millones de años.
A escalas mucho más breves, el futuro inmediato está determinado por la interacción entre la biosfera y la actividad humana. Desde la Revolución Industrial, la especie humana ha modificado profundamente la composición de la atmósfera y el equilibrio de los ecosistemas. El aumento del dióxido de carbono, el metano y otros gases de efecto invernadero ha intensificado el calentamiento global, alterando patrones climáticos y provocando fenómenos extremos: sequías, inundaciones, incendios forestales y el deshielo de los polos. Estas transformaciones afectan directamente a la biodiversidad, la agricultura, los recursos hídricos y la estabilidad de las sociedades humanas.
La comunidad científica advierte que el planeta está entrando en una nueva era geológica: el Antropoceno, caracterizada por la influencia dominante del ser humano sobre los procesos naturales. Las decisiones tomadas en el presente determinarán si el futuro será un escenario de degradación o de recuperación. La mitigación del cambio climático, la transición hacia energías limpias y la conservación de los ecosistemas son desafíos cruciales para asegurar un equilibrio sostenible entre la civilización y la naturaleza.
Existen también riesgos de origen cósmico y tecnológico. El impacto de grandes asteroides, aunque improbable en el corto plazo, podría causar devastaciones comparables a la extinción de los dinosaurios. Los estallidos de radiación solar, las variaciones del campo magnético o los cambios orbitales son recordatorios de que la Tierra forma parte de un entorno cósmico activo. A esto se suma el poder del propio ser humano: el desarrollo de la energía nuclear, la ingeniería genética y la inteligencia artificial representan avances prodigiosos, pero también potenciales fuentes de desequilibrio si se utilizan sin control ni previsión ética.
En escenarios más optimistas, la humanidad podría llegar a convertirse en una especie multiplanetaria, utilizando la tecnología para proteger y diversificar la vida más allá de la Tierra. La exploración espacial —desde Marte hasta las lunas de Júpiter y Saturno— abre la posibilidad de extender la biología terrestre a otros mundos, convirtiendo al ser humano en un agente consciente de la evolución cósmica.
Sea cual sea su destino, la Tierra continuará siendo un testimonio del poder de la materia viva para organizarse y persistir. Su historia, de 4600 millones de años, ha estado marcada por catástrofes, renacimientos y adaptaciones constantes. El futuro dependerá, en gran medida, de la capacidad de la humanidad para comprender su papel dentro de ese sistema y actuar con la prudencia que exige un planeta único.
El futuro del planeta Tierra vendrá determinado por diversos factores, como el incremento de la luz solar proveniente del Sol, la pérdida de energía calorífica del núcleo de la Tierra, perturbaciones originadas por otros cuerpos del sistema solar y variaciones a nivel bioquímico de la superficie de la Tierra. La teoría de Milankovitch predice que el planeta seguirá sufriendo ciclos de glaciaciones a causa de la excentricidad de su órbita, la oblicuidad de la eclíptica y la precesión del planeta. Como parte del ciclo de formación de un supercontinente, la tectónica de placas dará lugar probablemente a un supercontinente dentro de unos 250‑350 millones de años. Por ello, en algún momento de los próximos 3000 millones de años, la oblicuidad de la Tierra podría comenzar a sufrir variaciones caóticas, con cambios en la oblicuidad de la eclíptica superiores al 90°.
Dentro de entre 1000 y 2500 millones de años también se verá incrementada la radiación solar a raíz de la acumulación de helio en el núcleo del Sol, lo que conllevará la pérdida de los océanos y el cese de la deriva continental. Este proceso proseguirá acentuándose dentro de 2000 millones de años cuando el incremento de temperatura en la superficie terrestre cause un efecto invernadero descontrolado. Llegados a este punto, la mayor parte de la vida en la Tierra, si no toda, ya se habrá extinguido. Finalmente el destino último más probable del planeta será la absorción por parte del Sol en unos 5500 millones de años, después de que esta estrella entre en una fase de gigante roja y se expanda más allá de la órbita de la Tierra, aunque al no estar bajo los efectos de las mareas solares por su pérdida de masa, es probable que el planeta siga existiendo, pero ya sin vida.
En términos estrictamente astronómicos, el futuro de la Tierra está condicionado por la evolución natural del Sol. Los modelos astrofísicos actuales ofrecen una proyección detallada del destino del planeta en escalas de tiempo de miles de millones de años : El futuro del planeta está estrechamente ligado al del Sol. Como resultado de la acumulación constante de helio en el núcleo del Sol, la luminosidad total de la estrella irá poco a poco en aumento. La luminosidad del Sol crecerá en un 10 % en los próximos 1.1 Ga (1100 millones de años) y en un 40 % en los próximos 3.5 Ga.(57) Los modelos climáticos indican que el aumento de la radiación podría tener consecuencias nefastas en la Tierra, incluyendo la pérdida de los océanos del planeta. (58)
Se espera que la Tierra sea habitable por alrededor de otros 500 millones de años a partir de este momento,aunque este período podría extenderse hasta 2300 millones de años si se elimina el nitrógeno de la atmósfera. (59) El aumento de temperatura en la superficie terrestre acelerará el ciclo del CO2 inorgánico, lo que reducirá su concentración hasta niveles letalmente bajos para las plantas (10 ppm para la fotosíntesis C4) dentro de aproximadamente 500 a 900 millones de años. La falta de vegetación resultará en la pérdida de oxígeno en la atmósfera, lo que provocará la extinción de la vida animal a lo largo de varios millones de años más. Después de otros mil millones de años, todas las aguas superficiales habrán desaparecido (61) y la temperatura media global alcanzará los 70 °C. (60) Incluso si el Sol fuese eterno y estable, el continuo enfriamiento interior de la Tierra se traduciría en una gran pérdida de CO2 debido a la reducción de la actividad volcánica,(62) y el 35 % del agua de los océanos podría descender hasta el manto debido a la disminución del vapor de ventilación en las dorsales oceánicas.(63)
El Sol, siguiendo su evolución natural, se convertirá en una gigante roja en unos 5 Ga. Los modelos predicen que el Sol se expandirá hasta unas 250 veces su tamaño actual, alcanzando un radio cercano a 1 UA (unos 150 millones de kilómetros). (64) El destino que sufrirá la Tierra entonces no está claro. Siendo una gigante roja, el Sol perderá aproximadamente el 30 % de su masa, por lo que sin los efectos de las mareas, la Tierra se moverá a una órbita de 1.7 UA (unos 250 millones de kilómetros) del Sol cuando la estrella alcance su radio máximo. Por lo tanto se espera que el planeta escape inicialmente de ser envuelto por la tenue atmósfera exterior expandida del Sol. Aun así, cualquier forma de vida restante sería destruida por el aumento de la luminosidad del Sol (alcanzando un máximo de cerca de 5000 veces su nivel actual). (57) Sin embargo, una simulación realizada en 2008 indica que la órbita de la Tierra decaerá debido a los efectos de marea y arrastre, ocasionando que el planeta penetre en la atmósfera estelar y se vaporice.
8. Composición y estructura
La Tierra es un planeta terrestre, lo que significa que es un cuerpo rocoso y no un gigante gaseoso como Júpiter. Es el más grande de los cuatro planetas terrestres del sistema solar en tamaño y masa, y también es el que tiene la mayor densidad, la mayor gravedad superficial, el campo magnético más fuerte y la rotación más rápida de los cuatro. (61) También es el único planeta terrestre con placas tectónicas activas. (62) El movimiento de estas placas produce que la superficie terrestre esté en constante cambio, siendo responsables de la formación de montañas, de la sismicidad y del vulcanismo. El ciclo de estas placas también juega un papel preponderante en la regulación de la temperatura terrestre, contribuyendo al reciclaje de gases con efecto invernadero como el dióxido de carbono, por medio de la renovación permanente de los fondos oceánicos. (63)
La Tierra es un planeta complejo y dinámico, formado por una serie de capas y componentes que interactúan de manera constante. Su estructura no es uniforme: desde el núcleo hasta la atmósfera, cada región posee una composición, densidad y comportamiento físico diferentes, resultado de miles de millones de años de evolución geológica. Comprender su estructura interna y externa permite explicar los fenómenos que modelan la superficie, los movimientos de los continentes, la actividad volcánica, el magnetismo terrestre y el propio equilibrio climático del planeta.
Desde un punto de vista físico, la Tierra puede concebirse como una esfera estratificada. En el interior, la materia se organiza en capas concéntricas —núcleo, manto y corteza— que difieren en su composición química, temperatura y estado físico. Este reparto de materiales se debe a los procesos de diferenciación que tuvieron lugar en los primeros estadios del planeta, cuando la Tierra aún estaba fundida. Los elementos más densos, como el hierro y el níquel, descendieron hacia el centro para formar el núcleo, mientras que los más ligeros, como el silicio, el oxígeno y el aluminio, ascendieron para constituir la corteza.
Sobre esta estructura interna se extienden las capas externas que envuelven el planeta y que forman el sistema terrestre en su conjunto: la hidrosfera, que agrupa las aguas oceánicas y continentales; la atmósfera, que protege la superficie y regula el clima; y la biosfera, el conjunto de los seres vivos que interactúan con las otras esferas. Estas capas no son independientes: los flujos de energía y materia las conectan en un equilibrio dinámico, donde el movimiento de las placas tectónicas, la circulación oceánica y los ciclos químicos garantizan la estabilidad general del planeta.
La estructura terrestre también refleja un delicado balance entre fuerzas internas y externas. Mientras el calor interno impulsa la actividad geológica y mantiene vivo el dinamismo del manto, la radiación solar moldea los procesos superficiales, regula la temperatura global y alimenta la vida. La Tierra, por tanto, no es un cuerpo inerte, sino un sistema activo en permanente transformación, donde la energía fluye, la materia se recicla y la vida participa en la configuración del entorno físico.
En los apartados siguientes se estudian las principales características estructurales de la Tierra: su forma y tamaño, su composición química, la disposición interna de capas, la energía que las mantiene activas, y las grandes esferas que conforman su sistema global.
La Tierra, lejos de ser una esfera homogénea, está formada por una serie de capas concéntricas que se diferencian por su composición química, densidad y estado físico. Estas capas, que van desde la superficie hasta el núcleo, son el resultado de los procesos de diferenciación que tuvieron lugar en los primeros millones de años de la historia del planeta, cuando la Tierra aún se encontraba parcialmente fundida. Los materiales más pesados, como el hierro y el níquel, descendieron hacia el centro para formar el núcleo, mientras que los elementos más ligeros, como el silicio, el oxígeno y el aluminio, ascendieron para constituir la corteza.
La capa más externa es la corteza terrestre, una delgada envoltura rocosa que forma los continentes y los fondos oceánicos. Su espesor varía entre unos pocos kilómetros bajo los océanos y hasta setenta kilómetros bajo las grandes cordilleras. La corteza continental está compuesta principalmente por granitos y rocas silíceas, mientras que la corteza oceánica es más densa y está formada sobre todo por basaltos. En conjunto, esta capa representa menos del uno por ciento del volumen total del planeta, pero es el escenario donde se desarrolla toda la vida, los ecosistemas y la actividad humana.
Bajo la corteza se encuentra el manto, una capa sólida pero plásticamente deformable que alcanza una profundidad aproximada de dos mil novecientos kilómetros. El manto está constituido por silicatos de magnesio y hierro, y se mantiene en lento movimiento debido a las corrientes de convección que transportan calor desde el interior hacia la superficie. Estos movimientos son los responsables del desplazamiento de las placas tectónicas, del vulcanismo y de la renovación constante de la corteza terrestre. En su parte superior, el manto se une con la corteza para formar la litosfera, una capa rígida que se fragmenta en placas que flotan sobre la astenosfera, una región más dúctil donde las rocas se comportan como un fluido muy viscoso.
Por debajo del manto se encuentra el núcleo externo, una capa de unos dos mil kilómetros de espesor compuesta principalmente por hierro y níquel en estado líquido. En su interior, las corrientes de convección y la rotación del planeta generan el campo magnético terrestre, un escudo invisible que protege la Tierra del viento solar y de la radiación cósmica. Este campo, que se extiende más allá de la atmósfera formando la magnetosfera, es fundamental para mantener la estabilidad de la biosfera y para evitar la pérdida progresiva de la atmósfera, como ha ocurrido en otros planetas del sistema solar.
En el centro del planeta se encuentra el núcleo interno, una esfera sólida de unos mil doscientos kilómetros de radio. A pesar de las altísimas temperaturas, que superan los cinco mil grados Celsius, la enorme presión existente en el centro de la Tierra mantiene sus materiales en estado sólido. Está formado principalmente por hierro cristalino, aunque también contiene una pequeña proporción de níquel y elementos más ligeros. Se cree que el núcleo interno gira ligeramente más rápido que el resto del planeta, contribuyendo al mantenimiento del campo magnético y a la estabilidad del eje de rotación.
Finalmente, la Tierra está envuelta por una delgada capa gaseosa conocida como atmósfera, que actúa como filtro, escudo y regulador térmico. Su composición está dominada por nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono y vapor de agua, y se distribuye en distintas capas: la troposfera, donde se producen los fenómenos meteorológicos; la estratosfera, que alberga la capa de ozono; la mesosfera, donde se desintegran la mayoría de los meteoritos; la termosfera, con sus auroras polares; y la exosfera, el límite difuso con el espacio. La atmósfera no solo protege la vida de la radiación ultravioleta y de los impactos externos, sino que también modula la temperatura global, permitiendo que el planeta mantenga agua líquida en su superficie.
El conjunto de estas capas —corteza, manto, núcleo y atmósfera— constituye un sistema dinámico en equilibrio, donde los procesos internos y externos están profundamente conectados. La energía que fluye desde el interior impulsa la actividad geológica, mientras que la radiación solar y la atmósfera controlan los fenómenos climáticos y biológicos. Este equilibrio entre el calor interno y la energía externa del Sol es lo que mantiene a la Tierra viva, cambiante y habitable.
El conocimiento que hoy se tiene sobre la estructura interna de la Tierra no procede de observaciones directas, ya que ningún ser humano ni instrumento ha penetrado más allá de unos pocos kilómetros bajo la superficie. La comprensión de las capas profundas se basa en el estudio de las ondas sísmicas generadas por los terremotos. Estas ondas se propagan a distintas velocidades y direcciones según el tipo de material que atraviesan, permitiendo deducir la densidad, el estado y la composición de cada capa. Las ondas P (primarias) pueden viajar a través de sólidos y líquidos, mientras que las ondas S (secundarias) solo lo hacen en materiales sólidos; su comportamiento fue lo que permitió descubrir la existencia del núcleo líquido y del núcleo interno sólido. A esta información se suman los datos de mediciones gravimétricas y magnéticas, el análisis de meteoritos —que conservan la composición original del material del sistema solar— y los experimentos de laboratorio que reproducen presiones y temperaturas extremas. Gracias a estas herramientas, los científicos han podido reconstruir con notable precisión el retrato interno del planeta, revelando un mundo oculto bajo nuestros pies que sigue siendo, en muchos aspectos, tan enigmático como fascinante.
8.1 Forma
La forma de la Tierra es muy parecida a la de un geoide o esferoide oblato, una esfera achatada por los polos, resultando en un abultamiento alrededor del ecuador. (68) Este abultamiento está causado por la rotación de la Tierra, y ocasiona que el diámetro en el ecuador sea 43 km más largo que el diámetro de un polo a otro. (69) Hace aproximadamente 22 000 años la Tierra tenía una forma más esférica, la mayor parte del hemisferio norte se encontraba cubierto por hielo, y a medida que el hielo se derretía causaba una menor presión en la superficie terrestre en la que se sostenía, causando esto un tipo de «rebote». Este fenómeno siguió ocurriendo hasta mediados de los años noventa, cuando los científicos se percataron de que este proceso se había invertido, es decir, el abultamiento aumentaba. (71) Las observaciones del satélite GRACE muestran que, al menos desde 2002, la pérdida de hielo de Groenlandia y de la Antártida ha sido la principal responsable de esta tendencia.
La topografía local se desvía de este esferoide idealizado, aunque las diferencias a escala global son muy pequeñas: la Tierra tiene una desviación de aproximadamente una parte entre 584, o el 0.17 %, desde el esferoide de referencia, que es menor que la tolerancia del 0.22 % permitida en las bolas de billar. (72) Las mayores desviaciones locales en la superficie rocosa de la Tierra son el monte Everest (8 848 m sobre el nivel local del mar) y el abismo Challenger, al sur de la fosa de las Marianas (10 911 m bajo el nivel local del mar). Debido a la protuberancia ecuatorial, el punto terrestre más alejado del centro de la Tierra es el volcán Chimborazo en Ecuador. (73)(74)(75).
La idea de que la forma de la Tierra se aproxima a la de un elipsoide data del siglo XVIII por Pierre Louis Maupertuis. Las primeras ideas antiguas sobre la forma de la Tierra sostenían que la Tierra era plana. Así, por ejemplo, en la antigua Mesopotamia, donde el mundo era visto como un disco rodeado por el océano, más allá del cual se levantaban los pilares de un cielo esférico. (76) También lo es de la cosmología bíblica, tal como aparece en libro de Isaías. (77)(78) Más adelante surgió el concepto de la Tierra esférica como materia de especulación filosófica hasta el siglo III a. C., cuando la astronomía helenística estableció como un hecho, gracias sobre todo a la medición empírica de Eratóstenes. El paradigma helenístico fue gradualmente adoptado en el Viejo Mundo durante la Antigüedad y la Edad Media. (79) (80) (81) (82). Una demostración práctica de la esfericidad de la Tierra fue llevada a cabo por Fernando de Magallanes y Juan Sebastián Elcano en su expedición de circunnavegación del mundo.
La forma de la Tierra es el resultado de una combinación de fuerzas físicas y dinámicas que actúan desde su formación. Aunque suele describirse como una esfera, en realidad se trata de un esferoide oblato, ligeramente achatado por los polos y ensanchado en el ecuador debido a la rotación del planeta. Este giro constante provoca una fuerza centrífuga que redistribuye la masa hacia el ecuador, generando una diferencia de unos cuarenta y tres kilómetros entre el diámetro ecuatorial y el polar. Sin embargo, la verdadera figura del planeta es todavía más compleja: se aproxima al geoide, una superficie irregular que representa el nivel medio de los océanos en equilibrio con la gravedad y la rotación.
El geoide es la forma física más precisa del planeta, pero no puede expresarse mediante una fórmula geométrica simple. Sus ondulaciones reflejan variaciones en la densidad del interior terrestre, el relieve submarino y la distribución desigual de masas en la corteza y el manto. Allí donde la gravedad es ligeramente mayor —por ejemplo, en regiones con gran densidad rocosa o con cordilleras— el geoide se eleva, mientras que disminuye sobre los océanos profundos. Estas variaciones se miden hoy con precisión milimétrica gracias a los satélites geodésicos y gravimétricos, como GRACE y GOCE, que han permitido construir mapas tridimensionales del campo gravitatorio terrestre.
La forma de la Tierra, además, no es estática. Se encuentra en cambio constante debido a la redistribución de masas en la superficie y en el interior del planeta. Los movimientos tectónicos, la fusión de glaciares, el ascenso posglacial de las tierras del norte o incluso los grandes terremotos modifican levemente la figura general, alterando su equilibrio gravitatorio. Estas deformaciones, aunque minúsculas, son detectables con tecnología moderna y forman parte del pulso natural del planeta.
El conocimiento de la forma terrestre es también una historia del progreso humano. Desde los modelos antiguos que imaginaban un mundo plano hasta las mediciones de Eratóstenes en el siglo III a. C. y las precisiones alcanzadas por los satélites actuales, la determinación de la forma de la Tierra ha acompañado la evolución de la ciencia y la astronomía. Saber con exactitud cómo es nuestro planeta no solo tiene un valor teórico: permite medir el nivel del mar, prever cambios climáticos, comprender la tectónica de placas y, en última instancia, situarnos con precisión en el espacio que habitamos.
Comparación de tamaño de los planetas interiores (de izquierda a derecha): Mercurio, Venus, Tierra y Marte.
Aunque suele describirse a la Tierra como un esferoide oblato, su forma real es más compleja y dinámica. La superficie terrestre está en constante transformación: los movimientos tectónicos, la erosión, los cambios en la masa de hielo y las variaciones del nivel del mar alteran levemente la distribución del peso del planeta y, con ello, su figura. Estas modificaciones minúsculas, que apenas alcanzan centímetros, son hoy detectables gracias a los satélites geodésicos y gravimétricos como GRACE y GOCE, capaces de medir las fluctuaciones del campo gravitatorio terrestre con extraordinaria precisión.
La figura más fiel de la Tierra no es una esfera ni un elipsoide matemático, sino un geoide: una superficie irregular que representa el nivel medio de los mares en equilibrio con la gravedad y la rotación. Este geoide se deforma ligeramente en función de las masas continentales, los relieves submarinos y la densidad del interior del planeta, revelando un paisaje invisible pero fundamental para comprender su equilibrio físico.
Desde una perspectiva más amplia, la comprensión de la forma terrestre resume la evolución del pensamiento humano. Desde las concepciones antiguas del mundo plano hasta la medición precisa de Eratóstenes y las observaciones satelitales del siglo XXI, el conocimiento de la forma de la Tierra ha sido un símbolo de la curiosidad científica y de la capacidad del ser humano para observarse a sí mismo en el universo.
8.2 Tamaño
El tamaño de la Tierra ha sido objeto de estudio desde la Antigüedad y constituye uno de los logros intelectuales más notables de la historia de la ciencia. Su radio medio es de aproximadamente 6 371 kilómetros, aunque este valor varía ligeramente debido al achatamiento polar y al abultamiento ecuatorial que produce la rotación del planeta. El radio ecuatorial alcanza unos 6 378 kilómetros, mientras que el radio polar es de unos 6 357. En consecuencia, la circunferencia terrestre no es igual en todas las direcciones: alrededor del ecuador mide unos 40 075 kilómetros, mientras que por los meridianos alcanza cerca de 40 008. Esta diferencia, aunque pequeña, confirma el carácter oblato del planeta y se corresponde con las predicciones teóricas formuladas desde el siglo XVIII por la física newtoniana.
El primer intento documentado de medir el tamaño de la Tierra con base científica se atribuye a Eratóstenes de Cirene, en el siglo III a. C. Observando la diferencia de la altura solar entre las ciudades de Siena (actual Asuán) y Alejandría durante el solsticio de verano, dedujo el ángulo central correspondiente a la distancia entre ambas y calculó, con sorprendente precisión, la circunferencia del planeta. Su método, basado únicamente en geometría y observación, arrojó un valor apenas un cinco por ciento superior al real. Más de dos mil años después, los satélites artificiales han confirmado con exactitud matemática la intuición de aquel antiguo astrónomo griego.
El tamaño de la Tierra desempeña un papel decisivo en su historia y en su habitabilidad. Si el planeta fuese mucho menor, su gravedad no sería suficiente para retener una atmósfera densa ni agua líquida en la superficie, como ocurre con Marte o la Luna. Si fuera notablemente mayor, la presión y la gravedad harían inhabitables las condiciones de la biosfera tal como la conocemos. El equilibrio actual permite mantener una atmósfera estable, océanos permanentes y un ciclo térmico compatible con la vida. El tamaño de la Tierra, por tanto, no es un simple dato físico: representa una condición esencial para la existencia de los ecosistemas y del propio ser humano.
La medición precisa del planeta, perfeccionada por observatorios y satélites modernos, permite hoy conocer incluso sus variaciones temporales. Los movimientos de masa en los océanos, los cambios en la densidad del hielo polar o la redistribución del agua subterránea pueden modificar imperceptiblemente el radio medio del planeta. Estos cambios, aunque minúsculos, son indicadores valiosos de los procesos geológicos y climáticos que continúan modelando el mundo. Así, el tamaño de la Tierra, aparentemente constante, es también una medida de su vitalidad.
La circunferencia en el ecuador es de 40 091 km. El diámetro en el ecuador es de 12 756 km y en los polos de 12 730 km. (84) El diámetro medio de referencia para el esferoide es de unos 12 742 km, que es aproximadamente 40 000 km/π, ya que el metro se definió originalmente como la diezmillonésima parte de la distancia desde el ecuador hasta el Polo Norte por París, Francia. (85)
Estimaciones del tamaño de la Tierra aparecieron desde los tiempos de Aristóteles. (86) La primera medición fue hecha por Eratóstenes, el 240 a. C. En esa época se aceptaba que la Tierra era esférica. Eratóstenes calculó el tamaño de la Tierra midiendo el ángulo con que alumbraba el Sol en el solsticio, tanto en Alejandría como en Siena, distante 750 km. El tamaño que obtuvo fue de un diámetro de 12 000 km y una circunferencia de 40 000 km, (87) es decir, con un error de solo el 6 % respecto a los datos actuales. Posteriormente Posidonio de Apamea repitió las mediciones en el año 100 a. C., obteniendo el dato de 29 000 km para la circunferencia, considerablemente más impreciso respecto a los datos actuales. Este último valor fue el que aceptó Ptolomeo, por lo que prevaleció ese valor en los siglos siguientes.
Por la Edad Media el astrónomo islámico Al-Biruni utilizó un nuevo método para computar la circunferencia terráquea, obteniendo un valor cercano a los valores modernos. (88) En contraste con sus predecesores, Al-Biruni desarrolló un nuevo método utilizando cálculos trigonométricos basado en el ángulo formado entre un plano y la cima de una montaña, con lo que obtuvo mejores mediciones de la circunferencia terrestre e hizo posible el realizar esta medición desde un solo lugar, por una sola persona. (89)(90). Desde la cima, divisó el ángulo con el horizonte, lo cual, junto con la altura de la montaña (que había calculado previamente), le permitió calcular la curvatura de la Tierra. (91)(92) También hizo uso del álgebra para formular ecuaciones trigonométricas y utilizó el astrolabio para medir ángulos.
8.3 Composición química
La masa de la Tierra es aproximadamente de 5.98 × 1024 kg. Se compone principalmente de hierro (32.1 %), oxígeno (30.1 %), silicio (15.1 %), magnesio (13.9 %), azufre (2.9 %), níquel (1.8 %), calcio (1.5 %) y aluminio (1.4 %), con el 1.2 % restante formado por pequeñas cantidades de otros elementos. Debido a la segregación de masa, se cree que la zona del núcleo está compuesta principalmente de hierro (88.8 %), con pequeñas cantidades de níquel (5.8 %), azufre (4.5 %), y menos del 1 % formado por trazas de otros elementos. (95)
El geoquímico F. W. Clarke (1847-1931), llamado «el padre de la geoquímica por haber determinado la composición de la corteza de la Tierra», calculó que un poco más del 47 % de la corteza terrestre se compone de oxígeno. Los componentes de las rocas más comunes de la corteza de la Tierra son casi todos los óxidos. Cloro, azufre y flúor son las únicas excepciones significativas, y su presencia total en cualquier roca es generalmente mucho menor del 1 %. Los principales óxidos son sílice, alúmina, óxido de hierro, de calcio, de magnesio, potasio a y sodio. La sílice actúa principalmente como un ácido, formando silicatos, y los minerales más comunes de las rocas ígneas son de esta naturaleza. A partir de un cálculo sobre la base de 1672 análisis de todo tipo de rocas, Clarke dedujo que un 99.22 % de las rocas están compuestas por 11 óxidos (véase el cuadro a la derecha). Todos los demás compuestos aparecen solamente en cantidades muy pequeñas.
La composición química de la Tierra revela su historia de formación y diferenciación. En los primeros millones de años del planeta, el intenso calor interno —generado por los impactos, la desintegración radiactiva y la compresión gravitatoria— provocó la fusión parcial de los materiales. Este estado permitió que los elementos más pesados, como el hierro y el níquel, se hundieran hacia el centro, mientras los más ligeros, como el silicio, el oxígeno y el aluminio, ascendieron hacia las capas externas. Así se formaron el núcleo metálico, el manto rocoso y la corteza superficial, tres zonas químicamente distintas pero estrechamente interdependientes.
Los estudios geoquímicos modernos indican que el hierro, el oxígeno, el silicio y el magnesio representan casi el noventa por ciento de la masa total del planeta. El núcleo concentra la mayor parte del hierro y el níquel, lo que explica su elevada densidad y la generación del campo magnético terrestre. El manto, en cambio, está dominado por silicatos de magnesio y hierro, responsables de los procesos de convección interna. En la corteza, la presencia abundante de oxígeno, silicio y aluminio da origen a los minerales más comunes, como el cuarzo, los feldespatos y las micas, que constituyen la base de las rocas graníticas y volcánicas.
La composición química de la Tierra no solo varía con la profundidad, sino también entre los distintos entornos superficiales. Las rocas continentales, más ligeras, contienen mayor proporción de sílice y aluminio, mientras que las oceánicas son más ricas en hierro y magnesio. Los océanos y la atmósfera, por su parte, actúan como depósitos dinámicos donde los elementos se disuelven, se combinan y se reciclan constantemente a través de los ciclos geológicos y biológicos. De este modo, el agua, el carbono, el nitrógeno y el azufre se renuevan en procesos que conectan la geología con la vida.
Gran parte del conocimiento actual sobre la composición del planeta procede de la comparación con meteoritos primitivos, especialmente las condritas, que conservan la proporción original de los elementos presentes en la nebulosa solar. El análisis de estos cuerpos, junto con las mediciones sísmicas y los experimentos de laboratorio a altas presiones, permite reconstruir con notable detalle la distribución de los elementos en el interior terrestre. A través de esta mirada combinada —geoquímica, física y astronómica—, la Tierra aparece como un cuerpo diferenciado, químicamente estructurado y en continua evolución, donde los mismos elementos que dieron forma al planeta siguen sosteniendo la vida en su superficie.
8.4 Estructura interna
La estructura de la Tierra está formada por capas esféricas concéntricas: una corteza sólida de silicatos exterior, una astenosfera y un manto altamente viscosos, un núcleo externo líquido que es mucho menos viscoso que el manto y un núcleo interno sólido. La comprensión científica de la estructura interna de la Tierra se basa en observaciones de topografía y batimetría, observaciones de rocas en afloramientos, muestras llevadas a la superficie desde mayores profundidades por volcanes o actividad volcánica, análisis de las ondas sísmicas que pasan por el interior del planeta, mediciones de campos gravitacionales y magnéticos planetarios, y experimentos con sólidos cristalinos a presiones y temperaturas características del interior profundo.
Hace unos doscientos setenta millones de años, existía un supercontinente llamado Pangea (que incluía todos los continentes de la Tierra) que cubría un tercio de la superficie planetaria y el océano mundial Panthalassa que lo rodeaba. La fragmentación del supercontinente comenzó hace unos doscientos millones de años, del que finalmente surgieron los continentes actuales (Asia, África, América del Norte, América del Sur, la Antártida, Europa y Australia) y los cinco océanos (Océano Pacífico, Océano Atlántico, Océano Índico, Océano Antártico y Océano Ártico). Los efectos en la superficie de este proceso o accidentes geográficos suelen formarse en millones de años.
El interior de la Tierra, al igual que el de los otros planetas terrestres, está dividido en capas según su composición química o sus propiedades físicas (reológicas), pero, a diferencia de los otros planetas terrestres, tiene un núcleo interno y externo distintos. Su capa externa es una corteza de silicato sólido, químicamente diferenciado, bajo la cual se encuentra un manto sólido de alta viscosidad. La corteza está separada del manto por la discontinuidad de Mohorovičić, variando el espesor de la misma desde un promedio de 6 km en los océanos a entre 30 y 50 km en los continentes. La corteza y la parte superior fría y rígida del manto superior se conocen comúnmente como la litosfera, y es de la litosfera de lo que están compuestas las placas tectónicas. Debajo de la litosfera se encuentra la astenosfera, una capa de relativamente baja viscosidad sobre la que flota la litosfera. Dentro del manto, entre los 410 y 660 km bajo la superficie, se producen importantes cambios en la estructura cristalina. Estos cambios generan una zona de transición que separa la parte superior e inferior del manto. Bajo el manto se encuentra un núcleo externo líquido de viscosidad extremadamente baja, descansando sobre un núcleo interno sólido. (97) El núcleo interno puede girar con una velocidad angular ligeramente superior que el resto del planeta, avanzando de 0.1 a 0.5° por año. (98)
Volcán Chimborazo, el punto terrestre más alejado del centro de la Tierra. CC BY-SA 3.0.
La estructura interna de la Tierra no es solo una división por capas, sino el reflejo de su historia térmica y dinámica desde la formación del planeta. Lo que hoy conocemos como corteza, manto y núcleo se originó por un proceso de diferenciación gravitatoria, cuando los materiales fundidos del joven planeta se separaron según su densidad. Los metales pesados, como el hierro y el níquel, descendieron hacia el centro, mientras que los silicatos más ligeros ascendieron, formando las capas externas.
A diferencia de lo que se podría imaginar, la Tierra no es una esfera sólida inmóvil: su interior es un sistema activo en constante movimiento. El manto, que ocupa la mayor parte del volumen terrestre, se comporta como un fluido muy viscoso en escalas de tiempo geológico. En él se desarrollan corrientes de convección que transportan el calor interno hacia la superficie, impulsando el movimiento de las placas tectónicas, la formación de montañas, la apertura de océanos y la actividad volcánica. Esta dinámica interna es la causa última del relieve terrestre y de los cambios geológicos que remodelan el planeta.
El núcleo externo, compuesto principalmente por hierro líquido, tiene un papel esencial: su movimiento continuo genera el campo magnético terrestre a través del efecto dinamo. Este campo actúa como un escudo natural que desvía el viento solar y las radiaciones cósmicas, protegiendo la atmósfera y haciendo posible la vida en la superficie. El núcleo interno, en cambio, se encuentra en estado sólido debido a las altísimas presiones, y su lento crecimiento —a medida que el planeta se enfría— contribuye a mantener la energía necesaria para el movimiento del núcleo externo.
La frontera entre el manto y el núcleo, conocida como discontinuidad de Gutenberg, y la que separa la corteza del manto, llamada discontinuidad de Mohorovičić o “Moho”, son zonas donde se producen cambios bruscos en la densidad y la velocidad de las ondas sísmicas. Gracias al estudio de esas ondas, los científicos han podido reconstruir la estructura del planeta sin necesidad de perforarlo más allá de unos pocos kilómetros. En cierto modo, la Tierra se ha revelado a sí misma a través de sus propios terremotos.
Además de su valor científico, comprender la estructura interna de la Tierra tiene una importancia práctica directa. Permite anticipar la actividad volcánica y sísmica, explicar la distribución de los minerales y comprender la evolución térmica del planeta. En última instancia, la arquitectura interna de la Tierra es la base de toda su dinámica superficial: un sistema vivo, en equilibrio entre el calor que aún conserva de su nacimiento y la energía que lentamente pierde hacia el espacio.
8.5 Calor
El calor interno de la Tierra, la energía térmica que mantiene activo el interior del planeta desde su formación. Este calor es el motor de todos los procesos geológicos profundos: el vulcanismo, la deriva continental, la formación de montañas y la creación del campo magnético. En otras palabras, el “calor de la Tierra” no alude al clima o la temperatura atmosférica, sino al calor que emana desde el núcleo hasta la superficie.
A nivel científico, este calor procede de tres fuentes principales. La primera es el calor residual de la formación del planeta, cuando la energía liberada por los impactos de asteroides y la compactación gravitatoria quedó atrapada en su interior. La segunda fuente es el calor radiactivo, producido por la desintegración natural de elementos como el uranio, el torio y el potasio en el manto y la corteza. Estos elementos actúan como pequeños generadores que liberan calor de forma continua durante miles de millones de años. La tercera fuente, menos importante pero existente, es el calor de cristalización del núcleo interno, que se libera a medida que el hierro líquido se solidifica en el centro del planeta.
El calor terrestre se propaga hacia el exterior mediante tres mecanismos: conducción, convección y radiación. La conducción se da en las rocas sólidas de la corteza, la convección domina en el manto, y la radiación ocurre finalmente desde la superficie hacia el espacio. La mayor parte del calor interno se libera de forma lenta y constante, aunque en algunos puntos se manifiesta de manera espectacular, como en las erupciones volcánicas, los géiseres o las fuentes termales. En las dorsales oceánicas, por ejemplo, el flujo de calor es especialmente intenso debido a la formación continua de corteza nueva.
A pesar de que el planeta lleva enfriándose más de cuatro mil millones de años, su interior sigue siendo extraordinariamente caliente. En el límite entre el manto y el núcleo, las temperaturas pueden alcanzar los 4000 °C, y en el centro del núcleo superan los 5000 °C, valores comparables a los de la superficie del Sol. Esta energía mantiene en movimiento la materia del manto y alimenta el ciclo geológico global. Sin ella, la Tierra se habría convertido hace mucho en un cuerpo geológicamente muerto, como la Luna o Marte.
El calor interno, por tanto, no solo explica la estructura y dinámica del planeta, sino que también ha influido en su evolución química y biológica. La actividad volcánica primitiva liberó gases y vapor de agua que formaron la atmósfera y los océanos, haciendo posible el surgimiento de la vida. Incluso hoy, el flujo térmico sigue modulando el equilibrio del clima y la composición de la corteza. Así, el calor terrestre es la respiración profunda del planeta: invisible en la superficie, pero esencial para mantenerlo vivo.
El calor interno de la Tierra proviene de una combinación del calor residual de la acreción planetaria (20 %) y el calor producido por la desintegración radiactiva (80 %). Los isótopos con mayor producción de calor en la Tierra son el potasio-40, el uranio-238, el uranio-235 y el torio-232. (102) En el centro del planeta, la temperatura puede llegar hasta los 7000 K y la presión puede alcanzar los 360 GPa.(103) Debido a que gran parte del calor es proporcionado por la desintegración radiactiva, los científicos creen que en la historia temprana de la Tierra, antes de que los isótopos de reducida vida media se agotaran, la producción de calor de la Tierra fue mucho mayor. Esta producción de calor extra, que hace aproximadamente 3000 millones de años era el doble que la producción actual,(101)pudo haber incrementado los gradientes de temperatura dentro de la Tierra, incrementando la convección del manto y la tectónica de placas, permitiendo la producción de rocas ígneas como las komatitas que no se forman en la actualidad.
8.6 Placas tectónicas
Animación 3D de las placas tectónicas de la Tierra. Muestra los límites y movimientos que modelan la superficie del planeta. — © [Rizwanvet en Envato Elements].
La teoría de las placas tectónicas es uno de los pilares fundamentales de la geología moderna. Explica que la litosfera terrestre, la capa externa rígida del planeta, no es continua, sino que está fragmentada en grandes bloques denominados placas tectónicas, que se desplazan lentamente sobre el manto superior, una capa plástica y parcialmente fundida conocida como astenosfera. Este movimiento constante, de apenas unos centímetros por año, es responsable de la forma cambiante de los continentes, del relieve del fondo oceánico y de la mayor parte de la actividad sísmica y volcánica del planeta.
El concepto actual de tectónica de placas surgió en la segunda mitad del siglo XX, cuando se unieron distintas observaciones dispersas: la deriva continental propuesta por Alfred Wegener a comienzos del siglo XX, el estudio del magnetismo de las rocas oceánicas y el descubrimiento de las dorsales oceánicas. Estos hallazgos demostraron que los fondos marinos se expanden desde esas dorsales, donde el magma asciende y crea nueva corteza, mientras que en otras regiones, llamadas zonas de subducción, una placa se hunde bajo otra y se recicla hacia el manto. Este ciclo continuo de creación y destrucción mantiene la superficie terrestre en perpetua transformación.
La Tierra cuenta actualmente con unas veinte placas principales y varias menores. Las más grandes son la del Pacífico, la Euroasiática, la Africana, la Norteamericana, la Sudamericana, la Antártica y la Indoaustraliana. En sus límites se concentran los principales fenómenos geológicos: los terremotos, las erupciones volcánicas y la formación de cordilleras. En las zonas de colisión continental, como el Himalaya, las placas empujan la corteza hacia arriba formando montañas. En los límites divergentes, como las dorsales oceánicas del Atlántico, las placas se separan y crean corteza nueva. En los bordes transformantes, como la falla de San Andrés en California, se deslizan lateralmente una junto a otra, liberando enormes tensiones acumuladas.
El movimiento de las placas está impulsado por la convección térmica del manto, el mismo proceso que transporta el calor interno de la Tierra hacia la superficie. A medida que las rocas del manto se calientan, ascienden, y al enfriarse, descienden de nuevo, creando corrientes lentas pero poderosas que arrastran a las placas litosféricas. Este mecanismo hace de la Tierra un planeta geológicamente activo, a diferencia de Marte o la Luna, que carecen de convección significativa en su interior.
La tectónica de placas no solo moldea el relieve, sino que influye profundamente en el clima y en la evolución de la vida. La disposición de los continentes y océanos controla las corrientes marinas y atmosféricas, determina la distribución de los ecosistemas y condiciona los procesos de extinción y especiación a lo largo del tiempo geológico. Los supercontinentes del pasado, como Pangea, Gondwana o Rodinia, fueron escenarios de transformaciones globales que dejaron una huella indeleble en la historia biológica del planeta.
En conjunto, las placas tectónicas representan el mecanismo más visible del dinamismo terrestre. A través de su movimiento lento pero constante, la Tierra se renueva, recicla su superficie y mantiene un equilibrio entre destrucción y creación. Es un sistema autorregulado en el que la energía interna se expresa en la superficie como forma, relieve y vida.
8.7 Superficie.
El relieve de la Tierra varía enormemente de un lugar a otro. Cerca del 70,8 % (107) de la superficie está cubierta por agua, con gran parte de la plataforma continental por debajo del nivel del mar. La superficie sumergida tiene características montañosas, incluyendo un sistema de dorsales oceánicas, así como volcanes submarinos, (65) fosas oceánicas, cañones submarinos, mesetas y llanuras abisales. El restante 29,2 % no cubierto por el agua se compone de montañas, desiertos, llanuras, mesetas y otras geomorfologías.
La superficie del planeta se moldea a lo largo de períodos de tiempo geológicos, debido a la erosión tectónica. Las características de esta superficie formada o deformada mediante la tectónica de placas están sujetas a una constante erosión a causa de las precipitaciones, los ciclos térmicos y los efectos químicos. La glaciación, la erosión costera, la acumulación de los arrecifes de coral y los grandes impactos de meteoritos (108) también actúan para remodelar el paisaje.
La corteza continental se compone de material de menor densidad, como las rocas ígneas, el granito y la andesita. Menos común es el basalto, una densa roca volcánica que es el componente principal de los fondos oceánicos. (109) Las rocas sedimentarias se forman por la acumulación de sedimentos compactados. Casi el 75 % de la superficie continental está cubierta por rocas sedimentarias, a pesar de que estas solo forman un 5 % de la corteza. (110) El tercer material rocoso más abundante en la Tierra son las rocas metamórficas, creadas a partir de la transformación de tipos de roca ya existentes mediante altas presiones, altas temperaturas, o ambas. Los minerales de silicato más abundantes en la superficie de la Tierra incluyen el cuarzo, los feldespatos, el anfíbol, la mica, el piroxeno y el olivino. (111) Los minerales de carbonato más comunes son la calcita (que se encuentra en piedra caliza) y la dolomita. (112)
La pedosfera es la capa más externa de la Tierra. Está compuesta de tierra y está sujeta a los procesos de formación del suelo. Existe en el encuentro entre la litosfera, la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. Actualmente el 13,31 % del total de la superficie terrestre es tierra cultivable, y solo el 4,71 % soporta cultivos permanentes. Cerca del 40 % de la superficie emergida se utiliza actualmente como tierras de cultivo y pastizales, estimándose un total de 1,3×107 km² para tierras de cultivo y 3,4×107 km² para tierras de pastoreo. (113)
La elevación de la superficie terrestre varía entre el punto más bajo de −418 m en el mar Muerto a una altitud máxima, estimada en 2005, de 8848 m en la cima del monte Everest. La altura media de la tierra sobre el nivel del mar es de 840 m. (114)
Histograma de elevación de la corteza terrestre.
El histograma de elevación de la corteza terrestre muestra cómo se distribuyen las altitudes y profundidades de la superficie del planeta. En él se observa que la mayor parte de las tierras emergidas se encuentra a alturas relativamente bajas, entre el nivel del mar y los mil metros de altitud. Solo una pequeña fracción del territorio terrestre alcanza elevaciones superiores a los cuatro mil metros, como ocurre en las grandes cordilleras. El punto más alto del planeta es la cima del monte Everest, con 8.848 metros, mientras que el asentamiento humano más elevado conocido es La Rinconada, en Perú, situada a unos 5.100 metros. Por debajo del nivel del mar, el relieve submarino domina la mayor parte del globo: las amplias llanuras abisales se sitúan entre los cuatro y cinco kilómetros de profundidad, y constituyen el tipo de superficie más extensa de la Tierra. El punto de tierra más bajo es la orilla del mar Muerto, a 418 metros bajo el nivel del mar, y la máxima profundidad conocida se alcanza en la fosa de las Marianas, en el océano Pacífico, con 10.911 metros. Este contraste entre zonas elevadas y profundas refleja la dualidad fundamental de la corteza terrestre: la continental, menos densa y más gruesa, se eleva y forma los continentes, mientras que la oceánica, más delgada y pesada, se hunde y constituye los fondos marinos. En conjunto, el gráfico resume de forma visual cómo se reparte el relieve de la Tierra y pone de manifiesto el equilibrio dinámico que existe entre montañas, llanuras, océanos y abismos.
La superficie de la Tierra es el resultado visible de miles de millones de años de evolución geológica y climática. Es una envoltura dinámica en la que interactúan los principales sistemas del planeta: la litosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera. En ella convergen las fuerzas internas, que elevan montañas, abren océanos y deforman la corteza, y las fuerzas externas, como la erosión, el viento, la lluvia o el hielo, que desgastan y modelan las formas del relieve. Este equilibrio entre construcción y destrucción, entre energía interna y agentes externos, ha dado lugar a la asombrosa diversidad de paisajes que caracterizan al planeta.
La Tierra presenta una superficie total de unos 510 millones de kilómetros cuadrados, de los cuales aproximadamente el 71 % está cubierto por océanos y mares, y el 29 % corresponde a los continentes e islas. Esta distribución desigual de agua y tierra influye en el clima global, en los vientos y en las corrientes oceánicas, que regulan la temperatura del planeta. Los océanos más extensos son el Pacífico, el Atlántico, el Índico, el Antártico y el Ártico, que en conjunto forman una masa continua de agua que envuelve la mayor parte del globo. En contraste, los continentes —Asia, África, América, Europa, Oceanía y la Antártida— emergen como grandes masas fragmentadas, separadas por mares y cordilleras, pero unidas en su historia por los movimientos tectónicos que las formaron.
El relieve terrestre es extraordinariamente variado. Las cordilleras como el Himalaya, los Andes o los Alpes representan zonas de colisión y compresión donde las placas tectónicas se enfrentan y la corteza se pliega y eleva. En contraste, las llanuras y cuencas sedimentarias son regiones donde los materiales erosionados por el viento, los ríos o el hielo se acumulan lentamente, formando suelos fértiles que sustentan la mayor parte de la vida terrestre y de la actividad humana. Los valles fluviales, los desiertos, los glaciares y las mesetas completan un mosaico de formas que cambian con el tiempo, bajo la acción combinada del clima, la gravedad y los procesos biológicos.
Bajo los océanos, el relieve es igualmente complejo. Las dorsales oceánicas son cadenas montañosas submarinas donde se forma nueva corteza terrestre, mientras que las fosas abisales, como la de las Marianas, representan los puntos más profundos del planeta, donde la corteza oceánica se hunde en el manto. Entre ambas se extienden vastas llanuras abisales, regiones sorprendentemente planas cubiertas por sedimentos finos que caen lentamente desde la superficie marina.
La superficie terrestre no es estática; está en constante transformación. Los procesos de erosión, sedimentación y meteorización modifican continuamente el paisaje, al igual que la acción de los seres vivos. La vegetación, por ejemplo, protege el suelo de la erosión y contribuye a la formación de humus, mientras que el ser humano ha alterado extensas regiones mediante la agricultura, la urbanización y la minería. En este sentido, la superficie del planeta refleja tanto la historia natural de la Tierra como la huella creciente de la civilización.
En conjunto, la superficie terrestre es una frontera viva entre el mundo interior y el exterior del planeta. Sobre ella se desarrollan el clima, los ecosistemas y las sociedades humanas. Es el escenario cambiante de la vida, el espacio donde se encuentran el cielo, el agua, la roca y los seres vivos, en un equilibrio frágil pero extraordinariamente fecundo.
Altimetría y batimetría actual. Datos del Modelo Digital de Terreno del National Geophysical Data Center de Estados Unidos.
Este mapa muestra la topografía actual de la Tierra, es decir, una representación global de las alturas y profundidades del relieve del planeta, tanto en los continentes como bajo los océanos. Se trata de un modelo digital de terreno elaborado a partir de datos obtenidos por satélites y mediciones geofísicas, que permiten conocer con precisión las variaciones de altitud en toda la superficie terrestre.
Los colores son la clave para interpretar el mapa. En la escala inferior se observa que los tonos verdes y amarillos representan las zonas emergidas, es decir, los continentes. El verde indica las áreas bajas, como llanuras y valles, mientras que los amarillos, ocres y marrones señalan las zonas elevadas, como mesetas, montañas y cordilleras. Los colores marrón oscuro y púrpura marcan las regiones de mayor altitud, destacando los sistemas más elevados del planeta, como el Himalaya, los Andes o las montañas Rocosas.
Por debajo del nivel del mar, los colores cambian hacia los azules y violetas, que representan las profundidades oceánicas. El azul claro corresponde a las plataformas continentales, las zonas costeras más someras, mientras que los azules oscuros y violetas reflejan las grandes cuencas oceánicas, que alcanzan varios miles de metros de profundidad. Las áreas más profundas, marcadas en tonos púrpura intenso, indican las fosas abisales, como la de las Marianas, que desciende a casi once kilómetros bajo el nivel del mar.
Este tipo de mapa combina la altimetría (medición de la altura sobre el nivel del mar) y la batimetría (medición de la profundidad marina), ofreciendo una visión integrada del relieve terrestre. Gracias a él, se aprecia la distribución desigual de los continentes y océanos, el contraste entre las zonas altas y bajas, y la compleja estructura del fondo marino, con dorsales, cordilleras sumergidas y profundos abismos. En conjunto, este mapa sintetiza la arquitectura tridimensional del planeta y revela la dinámica geológica que lo ha modelado a lo largo de millones de años.
Imágenes satelitales de la Tierra
El satélite ambiental Envisat de la ESA desarrolló un retrato detallado de la superficie de la Tierra. A través del proyecto GLOBCOVER se desarrolló la creación de un mapa global de la cobertura terrestre con una resolución tres veces superior a la de cualquier otro mapa por satélite hasta aquel momento. Utilizó reflectores radar con antenas de ancho sintéticas, capturando con sus sensores la radiación reflejada. (125)
La NASA completó un nuevo mapa tridimensional, que es la topografía más precisa del planeta, elaborada durante cuatro años con los datos transmitidos por el transbordador espacial Endeavour. Los datos analizados corresponden al 80 % de la masa terrestre. Cubre los territorios de Australia y Nueva Zelanda con detalles sin precedentes. También incluye más de mil islas de la Polinesia y la Melanesia en el Pacífico sur, así como islas del Índico y el Atlántico. Muchas de esas islas apenas se levantan unos metros sobre el nivel del mar y son muy vulnerables a los efectos de las marejadas y tormentas, por lo que su conocimiento ayudará a evitar catástrofes; los datos proporcionados por la misión del Endeavour tendrán una amplia variedad de usos, como la exploración virtual del planeta.
8.8 Planisferio terrestre (composición de fotos satelitales).
El planisferio terrestre es la representación bidimensional del planeta en toda su extensión, una forma de trasladar la superficie esférica de la Tierra a un mapa plano. Aunque en apariencia sencilla, esta representación encierra una gran complejidad técnica y conceptual, pues implica proyectar una superficie curva —la de un geoide— sobre un plano, lo que genera inevitablemente distorsiones en la forma, el tamaño o la distancia de los distintos territorios. Por ello, existen diversas proyecciones cartográficas según el propósito del mapa: unas conservan mejor las áreas, otras las distancias, y otras las direcciones. Entre las más conocidas está la proyección de Mercator, ampliamente usada en la navegación, aunque tiende a exagerar las regiones cercanas a los polos, y la proyección de Peters, que intenta corregir esa desproporción para reflejar los continentes con un tamaño más real respecto a su superficie.
El planisferio permite observar de un vistazo la distribución de los continentes y los océanos, los paralelos y meridianos, el ecuador, los polos y los trópicos. También ofrece una idea del equilibrio geográfico del planeta: aproximadamente el 71 % de la superficie terrestre está cubierta por agua, mientras que solo el 29 % corresponde a tierra firme, concentrada sobre todo en el hemisferio norte. La disposición de los continentes no es casual, sino el resultado de un largo proceso geológico de deriva continental y tectónica de placas, que ha ido modificando la posición de las masas terrestres a lo largo de millones de años.
Más allá de su función científica, el planisferio también tiene un valor simbólico y cultural, ya que ha sido durante siglos una forma de representar el mundo y de expresar la visión que las civilizaciones han tenido de sí mismas y del lugar que ocupan en el planeta. Hoy, los planisferios modernos combinan datos topográficos, climáticos, políticos y astronómicos, integrando información obtenida por satélites y modelos digitales de la Tierra, lo que permite una imagen más precisa, dinámica y global de nuestro mundo.
8.9 Hidrosfera
En las ciencias de la Tierra, la hidrosfera o hidrósfera, ver: Diccionario Panhispánico de Dudas: hidrósfera en América, hidrosfera en España. (del prefijo hidro-, este del prefijo griego ὑδρο- [hydro], ‘agua’, y del griego σφαῖρα [sfaira], ‘esfera’), ver: Real Academia Española. «hidrosfera». es el sistema material constituido por el agua que se encuentra sobre la superficie de la tierra sólida y también parte de la que se encuentra bajo la superficie, en la corteza terrestre.
La hidrosfera incluye océanos, mares, ríos, lagos, agua subterránea, el hielo y la nieve.
La Tierra es el único planeta del sistema solar en el que está presente de manera permanente el agua líquida, que cubre aproximadamente tres cuartas partes de la superficie terrestre, (ver: «II. EL AGUA EN NUESTRO PLANETA». bibliotecadigital.ilce.edu.mx.) con una profundidad promedio de 3,5 km, lo que representa el 97 % del total de agua del planeta. Se ha estimado que hay 1 386 millones de kilómetros cúbicos de agua en la Tierra.567 El agua dulce representa 3 % del total y de esta cantidad aproximadamente 98,2 % está congelada, de ahí que solo se tenga acceso al 0,08 % de toda el agua del planeta. El agua migra de unos depósitos a otros por una combinación de procesos de cambio de estado y de transporte que en conjunto configuran el ciclo hidrológico o ciclo del agua. La presencia de agua en la superficie terrestre es el resultado de la desgasificación del manto, que está compuesto por rocas que contienen en solución sólida cierta cantidad de sustancias volátiles, de las que el agua es la más importante. El agua del manto se escapa a través de procesos volcánicos e hidrotermales. El manto recupera gracias a la subducción una parte del agua que pierde a través del vulcanismo.
En los niveles superiores de la atmósfera la radiación solar provoca la fotólisis del agua, rompiendo sus moléculas y dando lugar a la producción de hidrógeno (H) que termina, dado su bajo peso atómico, por perderse en el espacio. A la larga el enfriamiento del planeta debería dar lugar al final del vulcanismo y la tectónica de placas conduciendo, al asociarse con el fenómeno anterior, a la progresiva desaparición de la hidrosfera.
La abundancia de agua en la superficie de la Tierra es una característica única que distingue al «Planeta Azul» de otros en el Sistema Solar. La hidrosfera de la Tierra está compuesta fundamentalmente por océanos, pero técnicamente incluye todas las superficies de agua en el mundo, incluidos los mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas hasta una profundidad de 2000 m. El lugar más profundo bajo el agua es el abismo Challenger de la fosa de las Marianas, en el océano Pacífico, con una profundidad de −10 911,4 m. (117).
La masa de los océanos es de aproximadamente 1,35×1018 toneladas métricas, o aproximadamente 1/4400 de la masa total de la Tierra. Los océanos cubren un área de 361,84×106 km² con una profundidad media de 3682,2 m, lo que resulta en un volumen estimado de 1,3324×109 km³. (118) Si se nivelase toda la superficie terrestre, el agua cubriría la superficie del planeta hasta una altura de más de 2,7 km. El área total de la Tierra es de 5,1×108 km². Para la primera aproximación, la profundidad media sería la relación entre los dos, o de 2,7 km.
Aproximadamente el 97,5 % del agua es salada, mientras que el restante 2,5 % es agua dulce. La mayor parte del agua dulce, aproximadamente el 68,7 %, se encuentra actualmente en estado de hielo. (119)
La salinidad media de los océanos es de unos 35 gramos de sal por kilogramo de agua (35 ‰). (120) La mayor parte de esta sal fue liberada por la actividad volcánica, o extraída de las rocas ígneas ya enfriadas. (121) Los océanos son también un reservorio de gases atmosféricos disueltos, siendo estos esenciales para la supervivencia de muchas formas de vida acuática. (122) El agua de los océanos tiene una influencia importante sobre el clima del planeta, actuando como un foco calórico de gran tamaño. (123) Los cambios en la distribución de la temperatura oceánica pueden causar alteraciones climáticas, tales como la Oscilación del Sur, El Niño. (124)
La hidrosfera es el conjunto de toda el agua presente en la Tierra, en cualquiera de sus estados —líquido, sólido o gaseoso—, y constituye uno de los sistemas fundamentales del planeta. Cubre aproximadamente tres cuartas partes de la superficie terrestre, y aunque la mayor parte se concentra en los océanos, también está presente en los glaciares, los ríos, los lagos, las aguas subterráneas y la atmósfera. Esta capa acuática no solo moldea el relieve y regula el clima, sino que también hace posible la vida tal como la conocemos.
Los océanos son su componente más extenso, con una profundidad media de casi cuatro mil metros, y desempeñan un papel esencial en la estabilidad térmica del planeta: absorben el calor solar y lo redistribuyen mediante corrientes que conectan los polos con el ecuador. Este flujo continuo de energía y materia influye directamente en el clima global y en los patrones meteorológicos. En contraste, las aguas continentales representan una fracción mínima del total, pero su importancia es enorme, ya que sostienen los ecosistemas terrestres, permiten la agricultura y abastecen de agua dulce a los seres vivos.
El agua de la hidrosfera se encuentra en constante movimiento y transformación, siguiendo un ciclo continuo conocido como ciclo hidrológico. En él, el agua se evapora de los océanos y lagos, forma nubes, precipita en forma de lluvia o nieve, se infiltra en el suelo y retorna finalmente al mar por los ríos o las corrientes subterráneas. Este proceso perpetuo mantiene el equilibrio entre los distintos reservorios de agua y actúa como un sistema autorregulado que conecta la atmósfera, la biosfera, la litosfera y los océanos.
A lo largo de la historia geológica, la hidrosfera ha cambiado profundamente. Hubo periodos en que los casquetes polares se extendieron sobre grandes extensiones continentales, como durante las glaciaciones del Pleistoceno, y otros en los que el nivel del mar ascendió cubriendo amplias zonas costeras. En la actualidad, el cambio climático está alterando este delicado equilibrio: el deshielo de los polos, la expansión térmica del agua y la modificación de los patrones de precipitación amenazan con transformar el sistema hidrológico global.
La hidrosfera, en definitiva, no es solo un componente físico del planeta, sino también un elemento vital que conecta todas las formas de vida y mantiene la estabilidad climática y geológica de la Tierra. Sin ella, nuestro mundo sería un planeta árido, sin nubes, sin ríos y sin vida.
La circulación del agua alrededor, sobre y a través de la Tierra recibe el nombre de ciclo del agua, un proceso clave de la hidrosfera. (Autor: USGS, original upload 22 January 2006 by L. Fdez.). Fuente original. Aquí. Dominio Público.
El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, es el proceso continuo mediante el cual el agua circula entre la superficie terrestre, la atmósfera y los océanos, transformándose constantemente entre sus diferentes estados: líquido, sólido y gaseoso. Es un sistema dinámico que garantiza la renovación y distribución del agua en el planeta, manteniendo el equilibrio climático y ecológico.
Todo comienza con la evaporación, cuando el calor del Sol calienta los océanos, lagos, ríos y suelos, haciendo que el agua se transforme en vapor. A este proceso se suma la transpiración de las plantas, que liberan vapor de agua a través de sus hojas, y la sublimación, por la cual el hielo o la nieve pueden pasar directamente al estado gaseoso sin derretirse antes. El vapor de agua asciende y, al encontrarse con capas frías de la atmósfera, se enfría y se condensa, formando nubes y gotitas diminutas que, al agruparse, dan lugar a la precipitación en forma de lluvia, nieve o granizo.
Una parte del agua que cae sobre la superficie terrestre se infiltra en el suelo, alimentando los acuíferos y las corrientes subterráneas, mientras que otra parte fluye por la superficie en forma de escorrentía, reuniéndose en ríos y arroyos que finalmente regresan al mar. En las regiones frías, el agua puede quedar almacenada durante siglos en forma de hielo o glaciares, y al derretirse lentamente, vuelve a integrarse en el ciclo.
Este proceso no tiene principio ni fin, ya que el agua que se evapora de los océanos puede volver a caer sobre la tierra o directamente sobre el mar, cerrando el ciclo. Gracias a este mecanismo, el agua se mantiene en movimiento, purificándose de manera natural y asegurando la vida en el planeta. El ciclo del agua, impulsado principalmente por la energía solar y la gravedad, es uno de los motores fundamentales del sistema terrestre, responsable no solo de la distribución del agua dulce, sino también de la formación de climas, la erosión del relieve y la fertilidad de los ecosistemas.
Los océanos poseen el mayor volumen de agua en la Tierra. Foto de Joseph Barrientos en Unsplash.
8.10 Atmósfera
La atmósfera terrestre es la parte gaseosa de la Tierra, siendo por esto la capa más externa y menos densa del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gases que forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. El 75 % de masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 km de altura, desde la superficie del mar. Los principales gases que la componen son: el oxígeno (21 %) y el nitrógeno (78 %), seguidos del argón, el dióxido de carbono y el vapor de agua.
La atmósfera y la hidrosfera constituyen el sistema de capas fluidas superficiales del planeta, cuyos movimientos dinámicos están estrechamente relacionados. Las corrientes de aire reducen drásticamente las diferencias de temperatura entre el día y la noche, distribuyendo el calor por toda la superficie del planeta. Este sistema cerrado evita que las noches sean gélidas o que los días sean extremadamente calientes.
La atmósfera protege la vida sobre la Tierra, absorbiendo gran parte de la radiación solar ultravioleta en la capa de ozono. Además, actúa como escudo protector contra los meteoritos, los cuales se desintegran en polvo a causa de la fricción que sufren al hacer contacto con el aire.
La presión atmosférica media al nivel del mar se sitúa en torno a los 101,325 kPa, con una escala de altura de aproximadamente 8,5 km.1 Está compuesta principalmente de un 78 % de nitrógeno y un 21 % de oxígeno, con trazas de vapor de agua, dióxido de carbono y otras moléculas gaseosas. La altura de la troposfera varía con la latitud, entre 8 km en los polos y 17 km en el ecuador, con algunas variaciones debido a la climatología y los factores estacionales. (125)
La biosfera de la Tierra ha alterado significativamente la atmósfera. La fotosíntesis oxigénica evolucionó hace 2700 millones de años, formando principalmente la atmósfera actual de nitrógeno-oxígeno. Este cambio permitió la proliferación de los organismos aeróbicos, así como la formación de la capa de ozono que bloquea la radiación ultravioleta proveniente del Sol, permitiendo la vida fuera del agua. Otras funciones importantes de la atmósfera para la vida en la Tierra incluyen el transporte de vapor de agua, proporcionar gases útiles, quemar los meteoritos pequeños antes de que alcancen la superficie, y moderar la temperatura. (126) Este último fenómeno se conoce como el efecto invernadero: trazas de moléculas presentes en la atmósfera capturan la energía térmica emitida desde el suelo, aumentando así la temperatura media. El dióxido de carbono, el vapor de agua, el metano y el ozono son los principales gases de efecto invernadero de la atmósfera de la Tierra. Sin este efecto de retención del calor, la temperatura superficial media sería de −18 °C y la vida probablemente no existiría. (107)
Comprende la atmósfera terrestre de un vistazo. J. Andres Salas R. CC BY-SA 4.0
La atmósfera es la delgada envoltura gaseosa que rodea la Tierra y que la hace única en el sistema solar por su equilibrio químico y su capacidad para sostener la vida. Aunque parece invisible e inmaterial, constituye un sistema dinámico, complejo y esencial, que protege al planeta del vacío espacial, modera las temperaturas, distribuye la energía solar y participa activamente en los ciclos biogeoquímicos. Sin ella, la superficie terrestre sería un desierto helado por la noche y un horno abrasador durante el día.
La atmósfera terrestre está compuesta principalmente por nitrógeno (alrededor del 78 %) y oxígeno (21 %), con pequeñas proporciones de argón, dióxido de carbono, vapor de agua y otros gases traza. Esta mezcla, aparentemente simple, ha evolucionado a lo largo de miles de millones de años. En los primeros tiempos del planeta, la atmósfera primitiva era muy distinta: dominada por gases volcánicos como metano, dióxido de carbono y amoníaco, sin oxígeno libre. Fue la actividad de las cianobacterias, hace más de 2.400 millones de años, la que liberó oxígeno a gran escala en un proceso conocido como la Gran Oxidación, transformando radicalmente la química del aire y haciendo posible la aparición de organismos aerobios.
Estructuralmente, la atmósfera se organiza en capas superpuestas que difieren en temperatura, composición y densidad. La más baja es la troposfera, donde se concentran casi todos los fenómenos meteorológicos y la mayor parte del vapor de agua. Su límite superior, la tropopausa, marca el punto donde la temperatura deja de descender con la altitud. Por encima se encuentra la estratosfera, que contiene la capa de ozono, responsable de filtrar la radiación ultravioleta nociva. En ella, la temperatura aumenta con la altura debido a la absorción de energía solar por parte del ozono. Más arriba se extienden la mesosfera, donde se desintegran la mayoría de los meteoritos que ingresan a la atmósfera, y la termosfera, un medio extremadamente enrarecido donde las partículas pueden alcanzar temperaturas muy altas y donde se producen las auroras polares. Finalmente, la exosfera es la región de transición hacia el espacio exterior, donde los gases escapan gradualmente al vacío interplanetario.
La atmósfera no solo protege la vida, sino que la regula. Actúa como un escudo frente a la radiación solar y cósmica, amortigua el impacto de los meteoritos, mantiene la presión necesaria para que exista agua líquida y distribuye el calor mediante los vientos y las corrientes. Su composición actual refleja un equilibrio biogeoquímico delicado, mantenido por la interacción entre los océanos, la biosfera y los procesos geológicos.
Sin embargo, este equilibrio es frágil. Desde la revolución industrial, las actividades humanas han modificado la composición de la atmósfera con la emisión de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso, que alteran el balance térmico del planeta. El incremento de estos gases retiene más calor y provoca el calentamiento global, con consecuencias que se manifiestan en el cambio climático, el deshielo polar, el aumento del nivel del mar y la alteración de los patrones de lluvia. También la contaminación atmosférica, la destrucción parcial de la capa de ozono y la emisión de partículas afectan la salud humana y los ecosistemas.
A pesar de todo, la atmósfera sigue siendo un sistema resiliente, con una capacidad notable de autorregulación a lo largo del tiempo geológico. Entender su estructura, su composición y su evolución es comprender también la historia de la vida en la Tierra, porque ambas están entrelazadas. En ella se encuentra el aire que respiramos, el cielo que observamos y el clima que moldea la existencia de todos los seres vivos. La atmósfera no es simplemente el aire que nos rodea, sino una parte viva y cambiante del propio planeta, un puente entre la Tierra sólida y el cosmos.
La característica composición del aire permite que las longitudes de onda azules sean más visibles que las de otros colores, lo cual da un color azulado a la atmósfera terrestre desde el espacio. En el trasfondo se puede apreciar la Luna ligeramente distorsionada por el aire. Foto:
8.11 Biosfera
La biosfera es la capa del planeta donde existe vida. Es un sistema complejo y dinámico que integra a todos los seres vivos y a los ambientes en los que habitan, formando una red interdependiente que mantiene el equilibrio global de la Tierra. Abarca desde las profundidades oceánicas hasta las altas capas de la atmósfera donde aún pueden encontrarse microorganismos, aunque la mayor parte de la vida se concentra en una franja relativamente estrecha que incluye la superficie terrestre, los mares y las capas bajas del aire.
El término “biosfera” fue propuesto en el siglo XIX por el geólogo austriaco Eduard Suess, aunque su desarrollo científico se consolidó en el siglo XX gracias a los estudios del bioquímico ruso Vladímir Vernadski. Este último la definió como un sistema en el que la vida actúa como una fuerza geológica capaz de transformar la superficie terrestre, la composición del aire y la química de los océanos. En este sentido, la biosfera no es solo el conjunto de los organismos vivos, sino también el resultado de su interacción continua con los componentes inertes del planeta.
La vida modifica y al mismo tiempo depende del entorno físico. Las plantas verdes, mediante la fotosíntesis, capturan la energía solar y liberan oxígeno, regulando así la atmósfera y posibilitando la respiración de animales y humanos. Los microorganismos del suelo transforman la materia orgánica y devuelven nutrientes esenciales, cerrando los ciclos del carbono, del nitrógeno y del agua. En los océanos, el fitoplancton desempeña un papel semejante al de las plantas terrestres, siendo la base de las cadenas alimentarias marinas y una de las principales fuentes de oxígeno del planeta.
Otoño. Árboles con musgo en el bosque brumoso. Una vista a través de los árboles. Niebla densa en un bosque otoñal. Bosque húmedo cubierto de musgo. La biosfera es la delgada capa del planeta donde la vida prospera gracias al equilibrio entre el suelo, el agua y el aire. — © [Por biletskiy en Envato Elements]
La biosfera se relaciona con las demás esferas de la Tierra —geosfera, hidrosfera y atmósfera— en un intercambio constante de materia y energía. La lluvia, los ríos y los vientos transportan nutrientes y semillas; los volcanes y las corrientes oceánicas modifican los hábitats; los seres vivos, al respirar o descomponerse, alteran la composición del aire y del suelo. Estos procesos, aunque a menudo lentos, configuran el equilibrio global del planeta y sostienen las condiciones que permiten la existencia de la vida.
El ser humano forma parte de la biosfera, pero también se ha convertido en uno de sus principales agentes de transformación. Las actividades agrícolas, industriales y urbanas han modificado extensas zonas del planeta, alterando ecosistemas, contaminando aguas y suelos, y cambiando el clima. La comprensión de la biosfera y de los mecanismos que la mantienen es, por ello, esencial para preservar la estabilidad ambiental y garantizar la continuidad de la vida.
En las últimas décadas, el estudio de la biosfera se ha ampliado hacia una visión planetaria. La exploración espacial ha permitido observar la Tierra como un sistema único, un organismo viviente en el que todos los elementos están conectados. Desde esta perspectiva, la biosfera se concibe como un delicado equilibrio entre la energía solar, la materia terrestre y la actividad de los seres vivos. Mantener ese equilibrio es uno de los mayores retos de la humanidad contemporánea.
El planeta en rotación, hogar de la biosfera y de toda forma de vida conocida. — Animación: © Ulfath22 (Envato Elements).
8.12 Clima y tiempo atmosférico
La atmósfera terrestre no tiene unos límites definidos, haciéndose poco a poco más delgada hasta desvanecerse en el espacio exterior. Tres cuartas partes de la masa atmosférica están contenidas dentro de los primeros 11 km de la superficie del planeta. Esta capa inferior se llama troposfera. La energía del Sol calienta esta capa y la superficie bajo esta, causando la expansión del aire. El aire caliente se eleva debido a su menor densidad, siendo sustituido por aire de mayor densidad, es decir, aire más frío. Esto da como resultado la circulación atmosférica que genera el tiempo y el clima a través de la redistribución de la energía térmica. (127)
Las líneas principales de circulación atmosférica las constituyen los vientos alisios en la región ecuatorial por debajo de los 30° de latitud, y los vientos del oeste en latitudes medias entre los 30° y 60°. (128) Las corrientes oceánicas también son factores importantes para determinar el clima, especialmente la circulación termohalina que distribuye la energía térmica de los océanos ecuatoriales a las regiones polares. (129)
El vapor de agua generado a través de la evaporación superficial es transportado según los patrones de circulación de la atmósfera. Cuando las condiciones atmosféricas permiten la elevación del aire caliente y húmedo, el agua se condensa y se deposita en la superficie en forma de precipitaciones. (127) La mayor parte del agua es transportada a altitudes más bajas mediante los sistemas fluviales y por lo general regresa a los océanos o es depositada en los lagos. Este ciclo del agua es un mecanismo vital para sustentar la vida en la tierra y es un factor primario de la erosión que modela la superficie terrestre a lo largo de períodos geológicos. Los patrones de precipitación varían enormemente, desde varios metros de agua por año a menos de un milímetro. La circulación atmosférica, las características topológicas y las diferencias de temperatura determinan las precipitaciones medias de cada región. (130)
La cantidad de energía solar que llega a la Tierra disminuye al aumentar la latitud. En las latitudes más altas la luz solar incide en la superficie en un ángulo menor, teniendo que atravesar gruesas columnas de atmósfera. Como resultado, la temperatura media anual del aire a nivel del mar se reduce en aproximadamente 0,4 °C por cada grado de latitud alejándose del ecuador. (131) La Tierra puede ser subdividida en franjas latitudinales más o menos homogéneas con un clima específico. Desde el ecuador hasta las regiones polares, se encuentran la zona intertropical (o ecuatorial), el clima subtropical, el clima templado y los climas polares. (132) El clima también puede ser clasificado en función de la temperatura y las precipitaciones, en regiones climáticas caracterizadas por masas de aire bastante uniformes. La metodología de clasificación más usada es la clasificación climática de Köppen (modificada por el estudiante de Wladimir Peter Köppen, Rudolph Geiger), que cuenta con cinco grandes grupos (zonas tropicales húmedas, zonas áridas, zonas húmedas con latitud media, clima continental y frío polar), que se dividen en subtipos más específicos. (128)
El clima y el tiempo atmosférico son dos manifestaciones diferentes pero interdependientes del comportamiento de la atmósfera. El tiempo se refiere al estado momentáneo del aire en un lugar y momento determinados: la temperatura, la humedad, el viento, la nubosidad o las precipitaciones que experimentamos en el día a día. El clima, en cambio, es el conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan una región durante largos periodos de tiempo, generalmente calculados sobre promedios de treinta años o más. El clima es, por tanto, la expresión estable y repetitiva de los fenómenos atmosféricos, mientras que el tiempo es su rostro cambiante e inmediato.
El clima de la Tierra depende fundamentalmente de la energía solar, que calienta de manera desigual la superficie del planeta debido a su forma esférica y a la inclinación de su eje. Esta distribución desigual genera diferencias de presión y temperatura que ponen en movimiento a la atmósfera, originando los vientos, las corrientes oceánicas y los sistemas de circulación general. Los rayos solares inciden con mayor intensidad en las regiones ecuatoriales, donde el aire se calienta y asciende, mientras que en las zonas polares desciende el aire frío. Este flujo continuo de masas de aire, unido a la rotación terrestre, da origen a complejos patrones climáticos que determinan la vida en cada región.
Existen múltiples factores que influyen en el clima: la latitud, la altitud, la proximidad al mar, las corrientes oceánicas, la orientación del relieve y la composición de la atmósfera. De su combinación surgen los distintos tipos climáticos del planeta: ecuatorial, tropical, desértico, templado, continental y polar, entre otros. Estos grandes conjuntos se subdividen a su vez en climas locales, que dependen de las particularidades geográficas y topográficas. La Tierra, en su conjunto, mantiene un equilibrio térmico delicado, donde la radiación solar absorbida se compensa con la energía que se emite al espacio en forma de radiación infrarroja. Cuando ese equilibrio se altera, cambian los patrones de temperatura y precipitación, modificando los ecosistemas y las condiciones de habitabilidad.
El tiempo atmosférico, en su variabilidad diaria, refleja los procesos dinámicos de la atmósfera: la formación y desplazamiento de masas de aire, los frentes, las borrascas y los anticiclones. Su estudio —la meteorología— permite predecir, con márgenes razonables, la evolución de las condiciones del aire, aunque la complejidad del sistema hace imposible un control absoluto. Por su parte, el estudio del clima —la climatología— se centra en los patrones y tendencias a largo plazo, ayudando a comprender los cambios globales que afectan al planeta en escalas de siglos o milenios.
En la actualidad, la distinción entre clima y tiempo adquiere un nuevo significado ante la evidencia del cambio climático. Las variaciones naturales del clima, que en el pasado fueron lentas y progresivas, se están viendo aceleradas por la acción humana, especialmente por la emisión de gases de efecto invernadero y la transformación del suelo. Estos cambios se manifiestan en la alteración de los regímenes de lluvia, en el aumento de fenómenos extremos como sequías, tormentas o huracanes, y en la modificación de los ecosistemas.
El clima y el tiempo son, en definitiva, las expresiones visibles de la respiración de la Tierra. En ellos se revela el pulso térmico del planeta, el equilibrio entre el Sol, el océano, la atmósfera y la vida. Comprender su funcionamiento es comprender la relación profunda entre el mundo físico y la existencia de todos los seres vivos.
Imagen satelital de la nubosidad de la Tierra usando el espectroradiómetro de imágenes de media resolución de la NASA. (Foto ). Dominio Público. Original file (5,400 × 2,700 pixels, file size: 11.84 MB).
El espectroradiómetro de imágenes de media resolución, conocido por sus siglas en inglés MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), es un instrumento desarrollado por la NASA para obtener imágenes detalladas de la Tierra desde el espacio. Está instalado en dos satélites de observación: el Terra, lanzado en 1999, y el Aqua, lanzado en 2002. Ambos orbitan el planeta a unos setecientos kilómetros de altitud y recorren toda su superficie cada uno o dos días, lo que permite obtener una visión global y actualizada del estado de la atmósfera, los océanos y la superficie terrestre.
El MODIS capta la luz reflejada y emitida por la Tierra en 36 bandas espectrales diferentes, que abarcan desde la luz visible hasta el infrarrojo térmico. Esto significa que puede registrar no solo lo que el ojo humano vería, sino también radiaciones invisibles que revelan información sobre la temperatura, la humedad, la vegetación, las nubes, el hielo o las partículas en suspensión. Su resolución espacial, que oscila entre 250 metros y un kilómetro, permite observar tanto fenómenos locales como procesos globales con una precisión notable.
Gracias a este instrumento, los científicos pueden estudiar la nubosidad, la distribución de aerosoles, la temperatura superficial del mar, los incendios forestales, la cobertura de nieve y hielo y los cambios en la vegetación. Las imágenes del MODIS son fundamentales para comprender el clima, los ciclos estacionales y las transformaciones del planeta en tiempo real. En el caso de las fotografías de nubosidad terrestre, como la que mencionas, el espectroradiómetro capta la reflectancia de las nubes y permite construir imágenes globales que muestran los patrones atmosféricos y las corrientes de aire con una claridad impresionante.
En síntesis, el espectroradiómetro MODIS es uno de los ojos más precisos de la Tierra desde el espacio: un instrumento que traduce la radiación del planeta en información científica y visual, permitiendo observar la Tierra como un sistema vivo en constante movimiento.
8.13 Atmósfera superior
El espacio exterior, espacio vacío, espacio sidéreo, espacio sideral o simplemente espacio, se refiere a las regiones relativamente vacías del universo fuera de las atmósferas de los cuerpos celestes. Se usa «espacio exterior» para distinguirlo del espacio aéreo y las zonas terrestres. El espacio exterior no está completamente vacío de materia (es decir, no es un vacío perfecto) sino que contiene una baja densidad de partículas, predominantemente gas hidrógeno, así como radiación electromagnética. Aunque se supone que el espacio exterior ocupa prácticamente todo el volumen del universo y durante mucho tiempo se consideró prácticamente vacío, o repleto de una sustancia denominada «éter», ahora se sabe que contiene la mayor parte de la materia del universo. Esta materia está formada por radiación electromagnética, partículas cósmicas, neutrinos (cuya masa es tan pequeña que viajan a velocidades cercanas a la de la luz), materia oscura (materia que compone casi el 90% de las galaxias pero que no interactúa con la luz y nunca ha sido observada) y la energía oscura. De hecho en el universo cada uno de estos componentes contribuye al total de la materia, según estimaciones, en las siguientes proporciones aproximadas: 4,53 % de elementos pesados, 0,5 % de materia estelar, 0,3 % de neutrinos, aproximadamente 25 % de estrellas y aproximadamente 70 % de energía oscura, lo que da un total de 100,33 %, por lo que sobra un 0,33 % sin estimar. La naturaleza física de estas últimas es aún apenas conocida. Solo se conocen algunas de sus propiedades por los efectos gravitatorios que imprimen en el período de revolución de las galaxias, por un lado, y en la expansión acelerada del Universo o inflación cósmica, por el otro.
Por encima de la troposfera, la atmósfera suele dividir en estratosfera, mesosfera y termosfera. (126) Cada capa tiene un gradiente adiabático diferente, que define la tasa de cambio de la temperatura con respecto a la altura. Más allá de éstas se encuentra la exosfera, que se atenúa hasta penetrar en la magnetosfera, donde los campos magnéticos de la Tierra interactúan con el viento solar. (133) Dentro de la estratosfera se encuentra la capa de ozono; un componente que protege parcialmente la superficie terrestre de la luz ultravioleta, siendo un elemento importante para la vida en la Tierra. La línea de Kármán, definida en los 100 km sobre la superficie de la Tierra, es una definición práctica usada para establecer el límite entre la atmósfera y el espacio. (134)
La energía térmica hace que algunas de las moléculas en el borde exterior de la atmósfera de la Tierra incrementen su velocidad hasta el punto de poder escapar de la gravedad del planeta. Esto da lugar a una pérdida lenta pero constante de la atmósfera hacia el espacio. Debido a que el hidrógeno no fijado tiene un bajo peso molecular puede alcanzar la velocidad de escape más fácilmente, escapando así al espacio exterior a un ritmo mayor que otros gases. (135) La pérdida de hidrógeno hacia el espacio contribuye a la transformación de la Tierra desde su inicial estado reductor a su actual estado oxidante. La fotosíntesis proporcionó una fuente de oxígeno libre, pero se cree que la pérdida de agentes reductores como el hidrógeno fue una condición previa necesaria para la acumulación generalizada de oxígeno en la atmósfera. (136) Por tanto, la capacidad del hidrógeno para escapar de la atmósfera de la Tierra puede haber influido en la naturaleza de la vida desarrollada en el planeta. (137) En la atmósfera actual, rica en oxígeno, la mayor parte del hidrógeno se convierte en agua antes de tener la oportunidad de escapar. En cambio, la mayor parte de la pérdida de hidrógeno actual proviene de la destrucción del metano en la atmósfera superior. (138)
La atmósfera superior de la Tierra constituye la frontera difusa entre el planeta y el espacio exterior. A grandes altitudes, el aire se vuelve tan tenue que deja de comportarse como un gas en sentido convencional, y las partículas se encuentran tan separadas que pueden recorrer largas distancias sin colisionar. Esta región, que comienza aproximadamente a partir de los 80 o 100 kilómetros de altura, es el ámbito donde la atmósfera terrestre se desvanece gradualmente hasta fundirse con el vacío interplanetario.
En la termosfera, que forma parte de esta zona superior, las temperaturas pueden alcanzar valores extremadamente altos, de hasta 1 500 °C o más, aunque esa cifra es engañosa, ya que el aire es tan poco denso que no se percibiría como calor. Aquí se produce la ionización de los gases, es decir, los átomos pierden o ganan electrones debido a la radiación solar. Este fenómeno da lugar a la ionosfera, una capa crucial que refleja y refracta las ondas de radio, haciendo posible las comunicaciones a larga distancia. También es el escenario donde las partículas cargadas del viento solar interactúan con el campo magnético terrestre, generando las espectaculares auroras polares que iluminan los cielos del Ártico y la Antártida.
Por encima de la termosfera se encuentra la exosfera, la región más externa y difusa de la atmósfera. En ella, los gases se dispersan hasta el punto de que algunas partículas escapan por completo al espacio. La composición predominante es de hidrógeno y helio, los elementos más ligeros, y las moléculas pueden recorrer cientos de kilómetros antes de encontrarse con otra. La transición entre la exosfera y el espacio exterior no tiene un límite claro, sino que se produce gradualmente hasta que la influencia de la gravedad terrestre se hace prácticamente imperceptible.
El estudio de la atmósfera superior es de gran importancia científica. En ella orbitan la mayoría de los satélites artificiales y se desarrollan fenómenos que influyen en la propagación de señales, en la dinámica del clima y en la protección del planeta frente a la radiación cósmica. Comprender su comportamiento permite predecir las variaciones en la densidad del aire que afectan a las órbitas satelitales, así como las perturbaciones causadas por las tormentas solares.
La atmósfera superior es, en cierto modo, el umbral del espacio. No es ya la Tierra, pero todavía no es el vacío absoluto. En ella se manifiesta la conexión directa entre nuestro planeta y el entorno cósmico, recordándonos que la Tierra no es un cuerpo aislado, sino parte de un sistema más amplio donde la materia, la energía y la radiación circulan constantemente entre el espacio y el mundo que habitamos.
8.14 Campo magnético
El campo magnético de la Tierra tiene una forma similar a un dipolo magnético, con los polos actualmente localizados cerca de los polos geográficos del planeta. En el ecuador del campo magnético (ecuador magnético), la fuerza del campo magnético en la superficie es 3,05 × 10−5T, con un momento magnético dipolar global de 7,91 × 1015 T m³.139 Según la teoría del dínamo, el campo se genera en el núcleo externo fundido, región donde el calor crea movimientos de convección en materiales conductores, generando corrientes eléctricas. Estas corrientes inducen a su vez el campo magnético de la Tierra. Los movimientos de convección en el núcleo son caóticos; los polos magnéticos se mueven y periódicamente cambian de orientación. Esto da lugar a reversiones geomagnéticas a intervalos de tiempo irregulares, unas pocas veces cada millón de años. La inversión más reciente tuvo lugar hace aproximadamente 700 000 años. (140), (141).
El campo magnético forma la magnetosfera, que desvía las partículas de viento solar. En dirección al Sol, el arco de choque entre el viento solar y la magnetosfera se encuentra a unas 13 veces el radio de la Tierra. La colisión entre el campo magnético y el viento solar forma los cinturones de radiación de Van Allen; un par de regiones concéntricas, con forma tórica, formadas por partículas cargadas muy energéticas. Cuando el plasma entra en la atmósfera de la Tierra por los polos magnéticos se crean las auroras polares. (142)
El campo magnético terrestre (también llamado campo geomagnético) es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el espacio. El campo magnético terrestre se puede aproximar con el campo creado por un dipolo magnético (como un imán de barra) inclinado un ángulo de 11,5 grados con respecto al eje de rotación terrestre.
Su magnitud en la superficie de la Tierra varía de 25 a 65 µT (microteslas), 25.000 a 65.000 nT (nanoteslas) o 0.25-0.65 G (gauss) siendo mayor en los polos y menor en el ecuador magnético. Este campo es el responsable de que la aguja de la brújula se oriente señalando la misma dirección.
El campo de la Tierra cambia con el tiempo en intensidad y orientación porque se genera por el movimiento de aleaciones de hierro fundido en el núcleo externo del planeta Tierra (la geo-dínamo). Por ejemplo, el polo norte magnético se desplaza a razón de 40 km/año, lo suficientemente lento como para que las brújulas sean útiles en la navegación.
Al cabo de ciertos periodos de duración aleatoria (con un promedio de duración de varios cientos de miles de años), el campo magnético de la Tierra se invierte (el polo norte y sur geomagnético permutan su posición). Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten a los paleomagnetistas calcular la deriva de continentes en el pasado y los fondos oceánicos resultado de la tectónica de placas.
El campo magnético interacciona con el viento solar en una región llamada magnetosfera que se extiende por encima de la ionósfera, más arriba de los 500 km de altura y hasta miles de kilómetros en el espacio. Esta capa protege a la Tierra de los rayos cósmicos que destruirían la atmósfera externa, incluyendo la capa de ozono que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta.
Importancia
La Tierra está mayormente protegida del viento solar, un flujo de partículas energéticas cargadas que emana del Sol, por su campo magnético, que desvía la mayor parte de las partículas cargadas. Estas partículas destruirían la capa de ozono, que protege a la Tierra de dañinos rayos ultravioleta.
El cálculo de la pérdida de dióxido de carbono de la atmósfera de Marte —que resultó en la captura de iones del viento solar— es coherente con la pérdida casi total de su atmósfera consecuencia del apagado del campo magnético del planeta.
La polaridad del campo magnético de la Tierra se registra en las rocas ígneas y sedimentarias. Las inversiones son detectables como bandas centradas en las dorsales oceánicas en las que el lecho oceánico se expande, mientras que la estabilidad de los polos geomagnéticos entre los diferentes sucesos de inversión permite a los paleomagnetistas seguir la deriva de continentes. Las inversiones también constituyen la base de la magnetoestratigrafía, un método de datar rocas y sedimentos. El campo también magnetiza la corteza; pudiéndose usar las anomalías para detectar menas de minerales valiosos.
Los seres humanos han usado brújulas para orientarse desde el siglo XI a. C., y para la navegación desde el siglo XII.
Representación del campo magnético de la Tierra y sus líneas de fuerza — Imagen: © Por HNGmotion.
El campo magnético de la Tierra es una fuerza invisible pero fundamental que envuelve el planeta y lo protege del flujo constante de partículas cargadas procedentes del Sol, conocido como viento solar. Su origen se encuentra en el movimiento del hierro y del níquel fundidos en el núcleo externo terrestre, donde las corrientes de convección, impulsadas por el calor interno y la rotación del planeta, generan un efecto dinamo. Este proceso convierte la energía mecánica del movimiento de los metales líquidos en energía electromagnética, produciendo un campo magnético global que se extiende miles de kilómetros más allá de la superficie.
El campo magnético terrestre se comporta como si existiera una gran barra de imán inclinada unos once grados con respecto al eje de rotación. Su intensidad no es uniforme: varía según la posición geográfica y cambia lentamente con el tiempo. En los polos magnéticos, las líneas de fuerza del campo convergen, mientras que en el ecuador magnético se distribuyen de manera más horizontal. Esta configuración genera la magnetosfera, una vasta región del espacio donde el campo magnético terrestre domina el comportamiento de las partículas cargadas. La magnetosfera actúa como un escudo protector que desvía gran parte del viento solar, evitando que erosione la atmósfera y dañe los sistemas biológicos y tecnológicos.
En las zonas donde el viento solar logra penetrar, las partículas quedan atrapadas en los cinturones de radiación de Van Allen, regiones toroidales alrededor del planeta donde se concentran electrones y protones de alta energía. Cuando algunas de estas partículas se precipitan hacia las capas altas de la atmósfera, especialmente cerca de los polos, colisionan con los átomos de oxígeno y nitrógeno, liberando luz y creando las auroras boreales y australes.
El campo magnético no es estático: su intensidad y orientación han variado a lo largo de la historia geológica. Los registros de las rocas muestran que ha habido inversiones magnéticas, momentos en los que los polos norte y sur se intercambiaron, un fenómeno natural que ocurre de forma irregular cada cientos de miles de años. En la actualidad, los científicos observan un progresivo debilitamiento del campo, especialmente en una región llamada Anomalía del Atlántico Sur, aunque no hay indicios de que se trate de un proceso peligroso a corto plazo.
Además de su función protectora, el campo magnético ha tenido una enorme importancia en la historia humana. Ha permitido la navegación mediante la brújula durante siglos y hoy sigue siendo esencial para la orientación de aves migratorias, tortugas marinas y otros animales que utilizan el magnetismo terrestre como guía. En última instancia, este campo es una manifestación del corazón vivo de nuestro planeta, un reflejo de la energía interna que mantiene su dinamismo y que, silenciosamente, ha hecho posible la estabilidad y la continuidad de la vida en la Tierra.
Rotación y órbita. Rotación
La rotación es uno de los movimientos de la Tierra que consiste en girar en torno a su propio eje. La Tierra gira de oeste a este, al igual que el resto de planetas del sistema solar (con la excepción de Venus y Urano). Tomando al polo norte como punto de vista, la Tierra gira en sentido antihorario. Un giro completo en relación con una estrella fija dura exactamente 23 horas, 56 minutos y 4 segundos. Este movimiento se hace patente con el péndulo de Foucault cuya masa considerable se suspende de un punto a gran altura para independizar su movimiento del propio movimiento de rotación terrestre, es decir, del suelo, aunque no se puede independizar de manera absoluta del movimiento del punto del techo de donde se suspende.
El período de rotación de la Tierra con respecto al Sol, es decir, un día solar, es de alrededor de 86 400 segundos de tiempo solar (86 400,0025 segundos SIU).143 El día solar de la Tierra es ahora un poco más largo de lo que era durante el siglo XIX debido a la aceleración de marea, los días duran entre 0 y 2 ms SIU más. (144), (145).
El período de rotación de la Tierra en relación con las estrellas fijas, llamado día estelar por el Servicio Internacional de Rotación de la Tierra y Sistemas de Referencia (IERS por sus siglas en inglés), es de 86 164,098903691 segundos del tiempo solar medio (UT1), o de 23h 56m 4,098903691s. El período de rotación de la Tierra en relación con el equinoccio vernal, mal llamado el día sidéreo, es de 86 164,09053083288 segundos del tiempo solar medio (UT1) (23h 56m 4,09053083288s). Por tanto, el día sidéreo es más corto que el día estelar en torno a 8,4 ms. (146) La longitud del día solar medio en segundos SIU está disponible en el IERS para los períodos 1623-2005147 y 1962-2005. (148)
Aparte de los meteoros en la atmósfera y de los satélites en órbita baja, el movimiento aparente de los cuerpos celestes vistos desde la Tierra se realiza hacia al oeste, a una velocidad de 15°/h = 15′/min. Para las masas cercanas al ecuador celeste, esto es equivalente a un diámetro aparente del Sol o de la Luna cada dos minutos (desde la superficie del planeta, los tamaños aparentes del Sol y de la Luna son aproximadamente iguales). (149), (150).
La Tierra se encuentra en movimiento constante. No es un cuerpo inmóvil suspendido en el espacio, sino un planeta que gira sobre sí mismo y alrededor del Sol, siguiendo leyes precisas que determinan el ritmo de los días, las noches y las estaciones. Estos movimientos —la rotación y la traslación orbital— son esenciales para comprender la dinámica del planeta y las condiciones que hacen posible la vida en su superficie.
La rotación terrestre es el giro que realiza la Tierra sobre su propio eje imaginario, una línea que atraviesa el planeta desde el Polo Norte hasta el Polo Sur. Este movimiento se efectúa de oeste a este, lo que hace que el Sol parezca salir por el este y ponerse por el oeste. La duración de una rotación completa es de aproximadamente 23 horas, 56 minutos y 4 segundos, lo que constituye el día sidéreo. Sin embargo, el día solar medio —el que medimos cotidianamente— tiene 24 horas, debido a que mientras la Tierra gira sobre sí misma también se desplaza alrededor del Sol.
La rotación produce varios efectos observables. Es responsable de la alternancia entre el día y la noche, del aparente movimiento de los astros en el cielo y del achatamiento del planeta en los polos, ya que la fuerza centrífuga generada por el giro tiende a ensanchar el ecuador. Además, influye en fenómenos atmosféricos y oceánicos, como la desviación de los vientos y las corrientes marinas, explicados por el efecto Coriolis.
El segundo gran movimiento de la Tierra es su órbita alrededor del Sol. La Tierra describe una trayectoria elíptica, ligeramente ovalada, con el Sol situado en uno de sus focos. Este recorrido se completa en 365 días y casi 6 horas, lo que define el año. La velocidad orbital media es de unos 30 kilómetros por segundo, aunque varía ligeramente según la posición del planeta: es mayor cuando se encuentra más cerca del Sol (perihelio) y menor cuando está más alejada (afelio). A pesar de estas diferencias, la distancia promedio se mantiene en torno a 150 millones de kilómetros.
La combinación de la órbita con la inclinación del eje terrestre origina las estaciones del año. El eje de la Tierra está inclinado unos 23,5 grados respecto al plano de su órbita, lo que provoca que a lo largo del año los hemisferios reciban diferentes cantidades de radiación solar. Cuando el hemisferio norte se inclina hacia el Sol, allí es verano, mientras que en el hemisferio sur es invierno, y viceversa. Durante los equinoccios, los rayos solares inciden de forma perpendicular sobre el ecuador, y el día y la noche tienen la misma duración en todo el planeta.
Estos movimientos no solo determinan el ritmo de la vida terrestre, sino que también establecen las bases del clima y de la organización temporal de las sociedades humanas. La rotación marca el paso de los días y las noches; la órbita regula los ciclos anuales, la agricultura y la sucesión de las estaciones. En conjunto, ambos movimientos reflejan la armonía del planeta dentro del sistema solar, donde cada giro y cada desplazamiento responden a un orden cósmico preciso.
Órbita
La Tierra orbita alrededor del Sol a una distancia media de unos 150 millones de kilómetros, completando una órbita cada 365,2564 días solares, o un año sideral. Desde la Tierra, esto genera un movimiento aparente del Sol hacia el este, desplazándose con respecto a las estrellas a un ritmo de alrededor de 1°/día, o un diámetro del Sol o de la Luna cada 12 horas. Debido a este movimiento, en promedio la Tierra tarda 24 horas (un día solar) en completar una rotación sobre su eje hasta que el sol regresa al meridiano. La velocidad orbital de la Tierra es de aproximadamente 29,8 km/s (107 000 km/h), que es lo suficientemente rápida como para recorrer el diámetro del planeta (12 742 km) en siete minutos, o la distancia entre la Tierra y la Luna (384 000 km) en cuatro horas. (1)
La Luna gira con la Tierra en torno a un baricentro común, debido a que este se encuentra dentro de la Tierra, a 4541 km de su centro, el sistema Tierra-Luna no es un planeta doble, la Luna completa un giro cada 27,32 días con respecto a las estrellas de fondo. Cuando se combina con la revolución común del sistema Tierra-Luna alrededor del Sol, el período del mes sinódico, desde una luna nueva a la siguiente, es de 29,53 días. Visto desde el polo norte celeste, el movimiento de la Tierra, la Luna y sus rotaciones axiales son todas contrarias a la dirección de las manecillas del reloj (sentido antihorario). Visto desde un punto de vista situado sobre los polos norte del Sol y la Tierra, la Tierra parecería girar en sentido antihorario alrededor del Sol. Los planos orbitales y axiales no están alineados: El eje de la Tierra está inclinado unos 23,4 grados con respecto a la perpendicular al plano Tierra-Sol, y el plano entre la Tierra y la Luna está inclinado unos 5 grados con respecto al plano Tierra-Sol. Sin esta inclinación, habría un eclipse cada dos semanas, alternando entre los eclipses lunares y eclipses solares. (1) (151).
La Tierra describe alrededor del Sol un movimiento continuo llamado traslación. Este desplazamiento sigue una trayectoria elíptica, es decir, ligeramente ovalada, con el Sol situado en uno de sus focos. A lo largo de este recorrido, el planeta se mueve a una velocidad media de unos 30 kilómetros por segundo, completando una vuelta completa en 365 días, 5 horas y 48 minutos. Este periodo define el año terrestre y marca el ritmo fundamental del tiempo astronómico y biológico de nuestro planeta.
Aunque solemos imaginar la órbita como un círculo perfecto, en realidad su forma es una elipse de muy poca excentricidad, lo que significa que la distancia entre la Tierra y el Sol varía ligeramente a lo largo del año. El punto más cercano al Sol se denomina perihelio y ocurre a comienzos de enero, mientras que el más alejado se llama afelio y se produce a inicios de julio. La diferencia entre ambas distancias es de unos cinco millones de kilómetros, una variación pequeña pero suficiente para influir ligeramente en la radiación solar que recibe el planeta.
La inclinación del eje terrestre respecto al plano de la órbita, de unos 23,5 grados, tiene consecuencias decisivas. Debido a esa inclinación, los rayos solares inciden con distinta intensidad en las distintas zonas del planeta a lo largo del año, provocando las estaciones. Cuando un hemisferio se orienta hacia el Sol, allí los días son más largos y cálidos, mientras que en el hemisferio opuesto son más cortos y fríos. Este equilibrio alternante regula la distribución de la energía solar y mantiene la diversidad climática que caracteriza a la Tierra.
Durante su traslación, la Tierra no viaja sola. La Luna la acompaña en un movimiento conjunto alrededor del Sol, describiendo un camino ondulado que depende tanto de la órbita terrestre como de su propio giro alrededor del planeta. El eje de la órbita terrestre permanece inclinado de manera constante en el espacio, lo que significa que la orientación del Polo Norte señala siempre hacia el mismo punto del cielo: la estrella Polar. Este hecho explica la regularidad del ciclo estacional y la estabilidad del clima a lo largo de los milenios.
El movimiento orbital, junto con la rotación, constituye uno de los pilares de la dinámica terrestre. De él dependen los calendarios, los ciclos agrícolas y la organización temporal de las civilizaciones humanas. En un sentido más amplio, la órbita de la Tierra refleja la armonía del sistema solar, donde cada planeta sigue su propio camino bajo el equilibrio de la gravedad y la energía del Sol.
La órbita terrestre no solo se mantiene gracias a la atracción del Sol, sino también por el equilibrio entre las fuerzas gravitatorias que actúan en el sistema solar. La influencia de la gravedad terrestre se extiende hasta una región conocida como esfera de Hill, que alcanza aproximadamente un millón y medio de kilómetros de radio. Dentro de este espacio, los objetos pueden orbitar la Tierra de manera estable, como ocurre con la Luna y los satélites artificiales.
En los límites de su órbita existen también regiones de equilibrio gravitatorio llamadas puntos de Lagrange, donde las fuerzas del Sol y de la Tierra se compensan. En uno de esos puntos se ha descubierto un pequeño asteroide troyano, conocido como 2010 TK7, que comparte la órbita terrestre y se mantiene estable en su posición gracias a ese equilibrio.
Más allá de estos movimientos locales, la Tierra viaja junto con todo el Sistema Solar alrededor del centro de la Vía Láctea, la galaxia que habitamos. Este recorrido, de unos 28 000 años luz de radio, sitúa actualmente a nuestro sistema en el brazo de Orión, un sector luminoso y relativamente tranquilo dentro de la espiral galáctica.
Ilustración de la galaxia Vía Láctea, mostrando la posición del Sol. Foto: . Esta fuente. Dominio Público.
La imagen muestra una reconstrucción de la Vía Láctea, la galaxia en la que se encuentra el Sistema Solar. Se trata de una galaxia espiral barrada compuesta por cientos de miles de millones de estrellas, nubes de gas, polvo interestelar y materia oscura. En el centro destaca una región densa y luminosa llamada bulbo galáctico, donde se concentra una gran cantidad de estrellas antiguas y donde reside un agujero negro supermasivo conocido como Sagitario A*.
Desde el punto de vista estructural, la Vía Láctea presenta varios brazos espirales que se extienden hacia el exterior del núcleo, formados por regiones activas de formación estelar. Entre ellos se encuentran el brazo de Sagitario, el brazo de Perseo, el brazo de Norma y el brazo Escudo-Centauro. Nuestro Sistema Solar se halla en una zona intermedia, dentro de un pequeño brazo secundario denominado Espolón de Orión o Brazo de Orión, situado entre los brazos de Sagitario y Perseo.
La posición del Sol dentro de la galaxia se encuentra a unos 28 000 años luz del centro galáctico, y actualmente el Sistema Solar orbita alrededor de ese centro a una velocidad media de unos 230 kilómetros por segundo. Un recorrido completo alrededor de la galaxia —lo que se conoce como un “año galáctico”— dura aproximadamente 225 millones de años. En la imagen, esta ubicación se indica con la palabra “Sun”, señalando el lugar que ocupa nuestro sistema dentro del conjunto espiral.
La Vía Láctea no es un cuerpo estático: rota lentamente y evoluciona con el tiempo. Las estrellas se desplazan dentro de los brazos espirales, las nubes de gas dan origen a nuevas generaciones de soles y los cúmulos estelares se dispersan a lo largo de millones de años. Desde nuestra perspectiva en la Tierra, todo ese movimiento ocurre de forma imperceptible, pero en conjunto forma parte de una coreografía cósmica de enorme escala, en la que el Sistema Solar y nuestro planeta participan como una pequeña parte de un sistema inmenso.
Esta representación de la NASA combina observaciones astronómicas con simulaciones por ordenador para ofrecer una visión aproximada de la estructura galáctica. Ninguna fotografía directa podría mostrar la Vía Láctea desde fuera, ya que estamos dentro de ella, pero los científicos logran reconstruir su forma analizando la luz y la posición de millones de estrellas. Así, esta imagen es una síntesis visual que nos ayuda a imaginar el lugar que ocupa la Tierra dentro del vasto entorno galáctico.
Estaciones e inclinación axial
Debido a la inclinación del eje de la Tierra, la cantidad de luz solar que llega a un punto cualquiera en la superficie varía a lo largo del año. Esto ocasiona los cambios estacionales en el clima, siendo verano en el hemisferio norte ocurre cuando el Polo Norte está apuntando hacia el Sol, e invierno cuando apunta en dirección opuesta. Durante el verano, el día tiene una duración más larga y la luz solar incide más perpendicularmente en la superficie. Durante el invierno, el clima se vuelve más frío y los días más cortos. En la zona del círculo polar ártico se da el caso extremo de no recibir luz solar durante una parte del año; fenómeno conocido como la noche polar. En el hemisferio sur se da la misma situación pero de manera inversa, con la orientación del Polo Sur opuesta a la dirección del Polo Norte.
El eje de rotación de la Tierra no es perpendicular al plano de su órbita alrededor del Sol, sino que está inclinado unos 23,5 grados. Esta inclinación axial es la causa principal de las estaciones del año, un fenómeno que regula la variación de la luz, la temperatura y el clima en las distintas regiones del planeta. Si el eje terrestre fuera vertical, no existirían estaciones: los días y las noches tendrían siempre la misma duración y la radiación solar sería constante a lo largo del año.
A medida que la Tierra recorre su órbita elíptica, la orientación del eje se mantiene fija en el espacio, apuntando siempre hacia el mismo punto del cielo, cerca de la estrella Polar. Como resultado, durante una parte del año el hemisferio norte queda inclinado hacia el Sol, mientras que el hemisferio sur se orienta en sentido contrario. Se producen así los solsticios, los momentos en que uno de los hemisferios recibe la máxima radiación solar. En el solsticio de junio, el Polo Norte se inclina hacia el Sol y en el hemisferio norte es verano, mientras que en el sur es invierno. Seis meses después, en el solsticio de diciembre, ocurre lo inverso.
Entre ambos solsticios se encuentran los equinoccios, cuando los rayos del Sol inciden de forma perpendicular sobre el ecuador. En esos momentos, el día y la noche tienen igual duración en todos los lugares del planeta. El equinoccio de marzo marca el comienzo de la primavera en el hemisferio norte y del otoño en el sur, y el equinoccio de septiembre señala el inicio del otoño en el norte y de la primavera en el sur. Estos cuatro puntos dividen el año solar y determinan el ritmo estacional que influye en la naturaleza y en la vida humana.
Las estaciones no solo modifican la temperatura o la duración del día; también condicionan los ciclos de la vegetación, las migraciones animales, la agricultura y muchas actividades humanas. En las regiones ecuatoriales, donde los rayos del Sol llegan casi perpendiculares durante todo el año, las variaciones estacionales son muy leves, y predominan los climas cálidos y húmedos. En cambio, en las zonas templadas y polares, las diferencias son más notables y marcan profundamente el paisaje y los hábitos de vida.
La estabilidad del eje terrestre a lo largo de miles de años ha permitido que las estaciones se repitan de manera regular. Sin embargo, ese eje experimenta un movimiento lento y cíclico llamado precesión, que hace que la orientación cambie gradualmente en un periodo de unos 26 000 años. Aunque este fenómeno no altera las estaciones en el corto plazo, influye en los ciclos climáticos a escala geológica y astronómica.
La inclinación axial, en definitiva, es uno de los rasgos más importantes de nuestro planeta. Gracias a ella, la Tierra no vive bajo un clima uniforme y monótono, sino que experimenta una sucesión de transformaciones que renuevan la vida, los paisajes y las culturas. Las estaciones son, en cierto modo, la expresión visible del equilibrio dinámico entre la geometría de la órbita, la rotación del planeta y la posición del Sol en el cielo.
Inclinación del eje terrestre respecto al plano de la eclíptica. Este ángulo de 23° 26′ origina las estaciones del año. — Fuente: Wikipedia, dominio público.Las estaciones se producen en la Tierra debido a la inclinación de su eje de rotación respecto al plano definido por su órbita (de la eclíptica). En la ilustración es invierno en el hemisferio norte y verano en el hemisferio sur. (La distancia y el tamaño entre los cuerpos no está a escala). . Esta fuente. (Dominio Público).
La imagen muestra la posición inclinada del eje terrestre respecto al plano de la eclíptica, que es el plano imaginario sobre el cual la Tierra se desplaza alrededor del Sol. En el gráfico se observa al Sol a la izquierda y al planeta Tierra a la derecha, con su eje inclinado aproximadamente 23° 26′ respecto a la perpendicular del plano orbital.
Esa inclinación axial es la causa directa de las estaciones del año. Cuando la Tierra gira alrededor del Sol, el hemisferio norte y el hemisferio sur no reciben la misma cantidad de luz solar. En determinadas posiciones orbitales, el hemisferio norte se inclina hacia el Sol y experimenta el verano, mientras que el hemisferio sur se aleja y vive el invierno. Seis meses después, la situación se invierte.
El gráfico también indica la posición del Ecuador terrestre, que aparece desviado respecto a la línea del plano de la eclíptica. Este detalle visual ayuda a comprender por qué los rayos solares inciden con diferentes ángulos sobre la superficie terrestre según la época del año, produciendo variaciones de temperatura y de duración del día.
En resumen, esta ilustración representa de forma sencilla la geometría fundamental del sistema Sol–Tierra: el plano de la órbita, el eje inclinado y la orientación del planeta. Esa configuración, constante a lo largo de los siglos, es la que genera el ritmo estacional que regula la vida y el clima en la Tierra.
La Tierra y la Luna vistas desde Marte, imagen del Mars Reconnaissance Orbiter. Desde el espacio, la Tierra puede verse en fases similares a las fases lunares. . (Dominio Público).
La imagen muestra una vista impresionante y poco común: la Tierra y la Luna observadas desde la órbita de Marte, captadas por la cámara del orbitador Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. Desde esa distancia —más de 200 millones de kilómetros en promedio— ambos cuerpos aparecen diminutos en la inmensidad del espacio, pero mantienen la relación que los une gravitacionalmente.
La Tierra se distingue como un pequeño disco azul, brillante y moteado por las nubes, mientras que la Luna aparece más lejos y con un tono más tenue. La escena ilustra de forma impactante la escala del cosmos y la soledad del sistema Tierra–Luna, un sistema doble que viaja en conjunto alrededor del Sol.
Desde el punto de vista astronómico, la fotografía también tiene un valor didáctico: al igual que la Luna muestra fases vistas desde la Tierra, la Tierra también presenta fases vistas desde otros planetas, dependiendo de la posición relativa del Sol. En esta imagen, ambos cuerpos se ven parcialmente iluminados, como si formaran un par de medias lunas suspendidas en el vacío.
La fotografía recuerda la fragilidad de nuestro planeta y su pequeñez frente a la vastedad del espacio. Vista desde Marte, la Tierra no parece más que una esfera azul brillante acompañada por su satélite, un símbolo silencioso de nuestro hogar común.
10. Satélite natural y otros elementos orbitales
La Luna es el satélite natural de la Tierra. Es un cuerpo del tipo terrestre relativamente grande: con un diámetro de alrededor de la cuarta parte del de la Tierra, es el segundo satélite más grande del Sistema Solar en relación con el tamaño de su planeta, después del satélite Caronte de su planeta enano Plutón. Los satélites naturales que orbitan los demás planetas se denominan «lunas» en referencia a la Luna de la Tierra.
La Luna es el único satélite natural de la Tierra y uno de los objetos más estudiados del Sistema Solar. Es un cuerpo rocoso del tipo terrestre y, en proporción al tamaño de su planeta, es el segundo satélite más grande conocido, solo superado por Caronte, el satélite de Plutón. Su diámetro es de unos 3474 kilómetros, aproximadamente una cuarta parte del de la Tierra, y su masa equivale a una ochentava parte. Esta relación inusualmente grande convierte al sistema Tierra–Luna en una pareja casi doble, un vínculo gravitatorio que influye profundamente en el equilibrio y la dinámica del planeta.
La Luna orbita la Tierra a una distancia media de unos 384 400 kilómetros y tarda 27,3 días en completar una vuelta, periodo conocido como mes sideral. Sin embargo, como la Tierra también se mueve alrededor del Sol, el tiempo transcurrido entre dos fases iguales —por ejemplo, de luna llena a luna llena— es ligeramente mayor: 29,5 días, lo que se denomina mes sinódico. Este movimiento produce las conocidas fases lunares, que resultan de los distintos ángulos con los que la luz solar ilumina la superficie lunar vista desde la Tierra.
El origen de la Luna se explica, según la teoría más aceptada, por un gran impacto ocurrido hace unos 4500 millones de años. Se cree que un cuerpo del tamaño de Marte, conocido como Theia, chocó con la Tierra primitiva, y los restos expulsados de la colisión se agruparon gradualmente hasta formar el satélite. Este suceso no solo determinó la composición de la Luna, muy similar a la del manto terrestre, sino que también influyó en la inclinación del eje de la Tierra y en la estabilidad de su rotación.
La influencia lunar se manifiesta de muchas formas en la Tierra. La atracción gravitatoria que ejerce sobre los océanos origina las mareas, un fenómeno de ascenso y descenso periódico del nivel del mar que regula numerosos ecosistemas costeros. La Luna también contribuye a estabilizar el eje de rotación terrestre, evitando oscilaciones bruscas que alterarían las estaciones y el clima. Su presencia, por tanto, ha sido fundamental para mantener las condiciones que han permitido el desarrollo de la vida durante millones de años.
Además de la Luna, el entorno orbital de la Tierra incluye otros cuerpos menores. Entre ellos se encuentran los satélites artificiales, lanzados por el ser humano desde mediados del siglo XX, que orbitan el planeta con fines científicos, meteorológicos, militares o de comunicación. También existen cuasi-satélites y asteroides coorbitales, objetos que comparten una órbita similar a la terrestre, como el ya mencionado asteroide 2010 TK7, que ocupa una posición estable cerca de uno de los puntos de Lagrange del sistema Sol–Tierra.
La Luna, visible desde cualquier punto del planeta, ha acompañado al ser humano desde el principio de su historia. Ha servido de calendario, de guía y de inspiración. Hoy sigue siendo un símbolo del vínculo entre la Tierra y el cosmos, un recordatorio de que nuestro planeta forma parte de una red de movimientos y equilibrios que se extienden más allá de su propia órbita.
La atracción gravitatoria entre la Tierra y la Luna causa las mareas en la Tierra. El mismo efecto en la Luna ha dado lugar a su acoplamiento de marea, lo que significa que su período de rotación es idéntico a su periodo de traslación alrededor de la Tierra. Como resultado, la luna siempre presenta la misma cara hacia nuestro planeta. A medida que la Luna orbita la Tierra, diferentes partes de su cara son iluminadas por el Sol, dando lugar a las fases lunares. La parte oscura de la cara está separada de la parte iluminada del terminador solar.
Debido a la interacción de las mareas, la Luna se aleja de la Tierra a una velocidad de aproximadamente 38 mm al año. Acumuladas durante millones de años, estas pequeñas modificaciones, así como el alargamiento del día terrestre en alrededor de 23 µs, han producido cambios significativos. (162) Durante el período devónico, por ejemplo, (hace aproximadamente 410 millones de años) un año tenía 400 días, cada uno con una duración de 21,8 horas. (163)
Esquema del sistema Tierra–Luna. Se observan las inclinaciones de los ejes y las órbitas, la distancia media entre ambos cuerpos y el punto de equilibrio gravitatorio o baricentro. — Fuente: Wikipedia, dominio público.
Este gráfico representa de manera esquemática la relación entre la Tierra y la Luna, mostrando las principales medidas y ángulos que definen su movimiento y posición en el espacio. En primer lugar, se indica la distancia media entre ambos cuerpos, que es de unos 384 405 kilómetros, una cifra que no se aprecia a escala pero que ilustra el tamaño real de la órbita lunar alrededor de la Tierra.
A la izquierda se muestra la Tierra, con un radio de aproximadamente 6378 kilómetros, y a la derecha la Luna, cuyo radio es mucho menor, de 1738 kilómetros, lo que refleja la diferencia de tamaño entre ambos cuerpos. La línea azul representa la órbita de la Tierra alrededor del Sol, mientras que la línea roja indica la órbita de la Luna alrededor de la Tierra.
El gráfico también muestra las inclinaciones de los ejes. El eje de rotación de la Tierra está inclinado 23,44 grados respecto al plano de su órbita, lo que origina las estaciones del año. La órbita de la Luna, a su vez, está inclinada 5,14 grados respecto al plano de la órbita terrestre, lo que explica por qué no hay eclipses en cada luna llena o nueva: el Sol, la Tierra y la Luna no suelen alinearse perfectamente. Además, el eje de rotación de la Luna está inclinado 6,68 grados con respecto a su propia órbita, una característica que contribuye a que podamos observar siempre la misma cara del satélite desde la Tierra, aunque con pequeñas variaciones llamadas libraciones.
Por último, el esquema señala el baricentro del sistema Tierra–Luna, el punto alrededor del cual ambos cuerpos giran debido a la atracción gravitatoria mutua. Este punto no se encuentra en el centro de la Tierra, sino a unos 4641 kilómetros de él, lo que muestra que ambos cuerpos forman un sistema dinámico y equilibrado, más parecido a una danza que a una simple órbita circular.
En conjunto, esta ilustración resume de forma visual cómo la Tierra y la Luna están vinculadas gravitacionalmente, sus proporciones, inclinaciones y la complejidad del movimiento que las une.
Secuencia de imágenes que muestran la rotación de la Tierra y la traslación de la Luna vistas desde la sonda espacial Galileo. . Dominio Público.
La Luna pudo haber afectado dramáticamente el desarrollo de la vida, moderando el clima del planeta. Evidencias paleontológicas y simulaciones computarizadas muestran que la inclinación del eje terrestre está estabilizada por las interacciones de marea con la Luna.164 Algunos teóricos creen que sin esta estabilización frente al momento ejercido por el Sol y los planetas sobre la protuberancia ecuatorial de la Tierra, el eje de rotación podría ser caóticamente inestable, mostrando cambios caóticos durante millones de años, como parece ser el caso de Marte. (165)
Vista desde la Tierra, la Luna está justo a una distancia que la hace que el tamaño aparente de su disco sea casi idéntico al del Sol. El diámetro angular (o ángulo sólido) de estos dos cuerpos coincide porque aunque el diámetro del Sol es unas 400 veces más grande que el de la Luna, también está 400 veces más distante. (150) Esto permite que en la Tierra se produzcan los eclipses solares totales y anulares.
La teoría más ampliamente aceptada sobre el origen de la Luna, la teoría del gran impacto, afirma que esta se formó por la colisión de un protoplaneta del tamaño de Marte, llamado Tea, con la Tierra primitiva. Esta hipótesis explica (entre otras cosas) la relativa escasez de hierro y elementos volátiles en la Luna, y el hecho de que su composición sea casi idéntica a la de la corteza terrestre. (166)
11. Habitabilidad
Un planeta que pueda sostener vida se denomina habitable, incluso aunque en él no se originara vida. La Tierra proporciona las (actualmente entendidas como) condiciones necesarias, tales como el agua líquida, un ambiente que permite el ensamblaje de moléculas orgánicas complejas, y la energía suficiente para mantener un metabolismo. (172) Hay otras características que se cree que también contribuyen a la capacidad del planeta para originar y mantener la vida: la distancia entre la Tierra y el Sol, así como su excentricidad orbital, la velocidad de rotación, la inclinación axial, la historia geológica, la permanencia de la atmósfera, y la protección ofrecida por el campo magnético. (173).
Se considera habitable a todo planeta capaz de mantener las condiciones necesarias para el desarrollo y la permanencia de la vida, aunque esta no haya surgido en él. La Tierra es, hasta donde sabemos, el único mundo del Sistema Solar que cumple plenamente esos requisitos. Su equilibrio físico, químico y energético permite la existencia de agua líquida, moléculas orgánicas complejas y fuentes constantes de energía que sostienen los procesos metabólicos de los seres vivos.
La presencia de agua líquida en la superficie es uno de los factores esenciales. El agua actúa como disolvente universal y medio donde pueden formarse y mantenerse las reacciones químicas propias de la vida. La atmósfera terrestre, compuesta principalmente por nitrógeno y oxígeno, protege la superficie de la radiación ultravioleta y mantiene la temperatura dentro de límites compatibles con los organismos vivos gracias al efecto moderado de los gases de efecto invernadero.
Otro elemento decisivo es la posición de la Tierra en el sistema solar. Su distancia al Sol sitúa al planeta dentro de la llamada “zona habitable”, la franja donde la radiación solar permite que el agua permanezca líquida. La excentricidad de la órbita, muy baja, mantiene la temperatura relativamente estable a lo largo del año, evitando cambios extremos entre estaciones. A esto se suma la inclinación axial del planeta, que distribuye la radiación solar de manera equilibrada entre los hemisferios, y la rotación diaria, que favorece la alternancia de luz y oscuridad, indispensable para la regulación térmica y los ritmos biológicos.
La historia geológica de la Tierra también ha sido crucial. La actividad interna ha renovado continuamente la superficie y la atmósfera, liberando gases, minerales y nutrientes esenciales. Las placas tectónicas han reciclado materiales, estabilizado el clima mediante el ciclo del carbono y permitido la evolución de distintos ambientes donde la vida ha prosperado.
Además, el campo magnético terrestre cumple una función protectora fundamental. Este escudo invisible, generado por el movimiento del hierro fundido en el núcleo del planeta, desvía gran parte del viento solar y las partículas cargadas procedentes del espacio. Sin él, la atmósfera podría haberse erosionado con el tiempo, como ocurrió en Marte, y la radiación habría hecho imposible el desarrollo de organismos complejos.
En conjunto, la habitabilidad de la Tierra es el resultado de una serie de coincidencias cósmicas y procesos naturales interconectados. Cada factor —desde la composición química hasta la distancia al Sol— contribuye a mantener el equilibrio que permite la existencia de vida. Comprender este conjunto de condiciones no solo ayuda a valorar la singularidad del planeta, sino también a orientar la búsqueda de otros mundos habitables en el universo.
11.1 Biosfera
Se denomina «biosfera» al conjunto de los diferentes tipos de vida del planeta junto con su entorno físico, modificado por la presencia de los primeros. Generalmente se entiende que la biosfera empezó a evolucionar hace 3500 millones de años. La Tierra es el único lugar donde se sabe que existe vida. La biosfera se divide en una serie de biomas, habitados por plantas y animales esencialmente similares. En tierra, los biomas se separan principalmente por las diferencias en latitud, la altura sobre el nivel del mar y la humedad. Los biomas terrestres situados en los círculos ártico o antártico, en gran altura o en zonas extremadamente áridas son relativamente estériles de vida vegetal y animal; la diversidad de especies alcanza su máximo en tierras bajas y húmedas, en latitudes ecuatoriales. (174).
La biosfera es la capa de la Tierra donde existe vida. Abarca el conjunto de todos los seres vivos y los ambientes en los que habitan, desde las profundidades oceánicas hasta las regiones más altas de la atmósfera donde aún se encuentran microorganismos. Aunque su extensión vertical es pequeña en comparación con el tamaño del planeta, la biosfera constituye un sistema complejo y dinámico en el que los organismos interactúan entre sí y con los elementos inertes del entorno: el aire, el agua y el suelo.
El concepto de biosfera fue propuesto en el siglo XIX por el geólogo austriaco Eduard Suess, pero adquirió su significado moderno gracias al científico ruso Vladímir Vernadski, quien la definió como una envoltura viva que transforma la superficie terrestre. Según su visión, la vida no es un fenómeno aislado, sino una fuerza geológica que modifica la composición del aire, del agua y de las rocas. Desde entonces, la biosfera se entiende como un sistema autorregulado que mantiene las condiciones necesarias para su propia persistencia.
Los organismos vivos desempeñan un papel esencial en los grandes ciclos biogeoquímicos del planeta. Las plantas y las algas, mediante la fotosíntesis, capturan energía solar y producen oxígeno, mientras que los animales y los microorganismos intervienen en la descomposición y el reciclaje de la materia orgánica. Estos procesos permiten el intercambio continuo de elementos como el carbono, el nitrógeno y el agua entre los seres vivos y el medio físico, manteniendo el equilibrio del planeta. Sin esas interacciones, la atmósfera, los océanos y los suelos serían completamente diferentes.
La biosfera está estrechamente vinculada con las demás esferas de la Tierra. Depende de la geosfera, que aporta minerales y nutrientes; de la hidrosfera, que distribuye el agua necesaria para la vida; y de la atmósfera, que regula la temperatura y protege de la radiación solar. Ninguna de estas capas podría sostenerse sin la presencia de las otras: forman un entramado interdependiente que mantiene estable el sistema terrestre.
En este contexto, el ser humano es parte integral de la biosfera, aunque a menudo olvida su pertenencia a ella. Las actividades humanas han transformado extensas regiones del planeta, alterando ecosistemas, modificando el clima y poniendo en riesgo la continuidad de muchas especies. Sin embargo, la misma inteligencia que permite esas transformaciones puede servir para proteger el equilibrio de la vida, siempre que se reconozca la interdependencia entre los seres vivos y su entorno.
Desde la perspectiva contemporánea, la biosfera puede considerarse una delgada película de vida que envuelve a la Tierra, un sistema único en el que todos los componentes —desde una bacteria marina hasta un bosque tropical— participan en el mismo ciclo vital. Su existencia recuerda que la vida no es un accidente aislado, sino una propiedad emergente del propio planeta, resultado del equilibrio entre la energía solar, la materia terrestre y la interacción constante de millones de formas vivientes.
11.2 Recursos naturales y uso de la tierra
La Tierra proporciona recursos que son explotados por los seres humanos con diversos fines. Algunos de estos son recursos no renovables, tales como los combustibles fósiles, que son difícilmente renovables a corto plazo.
De la corteza terrestre se obtienen grandes depósitos de combustibles fósiles, consistentes en carbón, petróleo, gas natural y clatratos de metano. Estos depósitos son utilizados por los seres humanos para la producción de energía, y también como materia prima para la producción de sustancias químicas. Los cuerpos minerales también se han formado en la corteza terrestre a través de distintos procesos de mineralogénesis, como consecuencia de la erosión y de los procesos implicados en la tectónica de placas.175 Estos cuerpos albergan fuentes concentradas de varios metales y otros elementos útiles.
La biosfera de la Tierra produce muchos productos biológicos útiles para los seres humanos, incluyendo (entre muchos otros) alimentos, madera, fármacos, oxígeno, y el reciclaje de muchos residuos orgánicos. El ecosistema terrestre depende de la capa superior del suelo y del agua dulce, y el ecosistema oceánico depende del aporte de nutrientes disueltos desde tierra firme. Los seres humanos también habitan la tierra usando materiales de construcción para construir refugios. Para 1993, el aprovechamiento de la tierra por los humanos era de aproximadamente: La cantidad de tierras de regadío en 1993 se estimaban en 2 481 250 km².
La Tierra ofrece una enorme variedad de recursos naturales, es decir, los elementos y procesos de la naturaleza que el ser humano puede utilizar para satisfacer sus necesidades y sostener su desarrollo. Entre ellos se encuentran el agua, el suelo fértil, los minerales, los bosques, la fauna, la energía solar, el viento y los combustibles fósiles. Estos recursos son la base material de la civilización, pues permiten la producción de alimentos, energía y bienes indispensables para la vida cotidiana.
Los recursos naturales se dividen en renovables y no renovables. Los renovables, como el agua, el aire, la radiación solar o la biomasa, se regeneran de forma natural, aunque su aprovechamiento excesivo puede alterarlos o degradarlos. Los no renovables, en cambio, como el petróleo, el gas natural, el carbón o los minerales metálicos, existen en cantidades limitadas y requieren millones de años para formarse, por lo que su consumo desmedido conduce al agotamiento. El equilibrio entre uso y conservación es, por tanto, una de las grandes cuestiones del futuro humano sobre el planeta.
El uso de la tierra refleja la manera en que las sociedades organizan el espacio y transforman el medio natural para sus actividades. Los terrenos agrícolas, los pastizales, los bosques, las zonas urbanas y las áreas industriales representan distintas formas de ocupación del suelo. La expansión de la agricultura, la ganadería y las ciudades ha modificado profundamente los paisajes naturales, reduciendo la superficie de ecosistemas originales y alterando el ciclo del agua, del carbono y de los nutrientes.
La deforestación, la erosión del suelo y la contaminación son algunas de las consecuencias más visibles del uso intensivo de la tierra. En muchas regiones, la tala masiva y el sobrepastoreo han degradado ecosistemas enteros, reduciendo la biodiversidad y afectando a las comunidades humanas que dependen de ellos. Frente a estos problemas, la gestión sostenible del territorio busca compatibilizar la productividad con la conservación de los recursos, mediante prácticas agrícolas respetuosas, reforestación, protección de cuencas hídricas y planificación urbana racional.
El aprovechamiento responsable de los recursos naturales requiere también el desarrollo de fuentes de energía alternativas, como la solar, la eólica, la hidráulica o la geotérmica, que pueden reducir la dependencia de los combustibles fósiles y disminuir el impacto ambiental. Estas tecnologías, junto con la educación ambiental y la cooperación internacional, forman parte de la estrategia global para asegurar un futuro sostenible.
En definitiva, la Tierra es un sistema limitado, y su equilibrio depende de la forma en que el ser humano gestiona los recursos que le ofrece. Comprender que los bienes naturales no son inagotables, sino el resultado de procesos largos y frágiles, es esencial para preservar la biosfera y garantizar la continuidad de la vida. La manera en que usamos la tierra refleja nuestra relación con el planeta, y en última instancia, nuestra capacidad de convivir con él de forma armónica.
Medio ambiente y riesgos
El medio ambiente es el conjunto de condiciones naturales que rodean a los seres vivos y permiten su existencia. Incluye el aire, el agua, el suelo, la luz solar, el clima y todos los organismos que habitan la biosfera. Cada elemento del medio ambiente está relacionado con los demás, formando un sistema de equilibrio dinámico del que depende la estabilidad de la vida en el planeta. La Tierra ha mantenido durante millones de años un frágil equilibrio entre los procesos naturales y los ciclos biológicos, pero la acción humana ha introducido alteraciones profundas en ese sistema.
El crecimiento demográfico, la industrialización, la urbanización y la explotación intensiva de los recursos naturales han generado problemas ambientales de alcance global. Entre ellos destacan la contaminación del aire y del agua, la deforestación, la pérdida de biodiversidad, la degradación del suelo y el cambio climático. Estos fenómenos están interconectados: la quema de combustibles fósiles, por ejemplo, libera dióxido de carbono y otros gases que modifican la composición atmosférica, alterando el clima y afectando los ecosistemas terrestres y marinos.
El cambio climático es uno de los mayores riesgos ambientales actuales. Provocado en gran parte por la acumulación de gases de efecto invernadero, está produciendo el aumento de la temperatura media del planeta, el deshielo de los polos, la subida del nivel del mar y la intensificación de fenómenos meteorológicos extremos como huracanes, sequías o inundaciones. Estas transformaciones no solo amenazan los ecosistemas naturales, sino también la economía, la agricultura y la salud humana.
Junto a los riesgos derivados de la actividad humana existen también los riesgos naturales, producidos por fuerzas internas y externas del planeta. Entre ellos se cuentan los terremotos, las erupciones volcánicas, los tsunamis, los deslizamientos de tierra, las tormentas y los incendios forestales. Aunque son fenómenos naturales, su impacto puede agravarse cuando las poblaciones se asientan en zonas vulnerables o carecen de infraestructuras adecuadas para enfrentarlos. Por ello, la gestión de riesgos naturales es una parte esencial de la protección ambiental y de la planificación territorial.
La conservación del medio ambiente requiere un enfoque integral basado en la prevención, la educación y la cooperación internacional. Las políticas de desarrollo sostenible buscan equilibrar el progreso económico con la preservación de los ecosistemas, garantizando que las generaciones futuras dispongan de los mismos recursos que hoy sustentan la vida. Reducir la contaminación, promover energías limpias, proteger los bosques y mares, y fomentar un consumo responsable son acciones indispensables para frenar el deterioro del planeta.
En última instancia, el medio ambiente no es algo ajeno al ser humano, sino el marco mismo en el que se desarrolla su existencia. Cuidar la Tierra equivale a cuidarnos a nosotros mismos, pues formamos parte inseparable de los sistemas que sostienen la vida. Comprender esta relación de interdependencia es el primer paso para enfrentar los riesgos globales y construir un futuro más equilibrado y consciente.
Grandes áreas de la superficie de la Tierra están sujetas a condiciones climáticas extremas, tales como ciclones tropicales, huracanes, o tifones que dominan la vida en esas zonas. Muchos lugares están sujetos a terremotos, deslizamientos, tsunamis, erupciones volcánicas, tornados, dolinas, ventiscas, inundaciones, sequías y otros desastres naturales.
Muchas áreas concretas están sujetas a la contaminación causada por el hombre del aire y del agua, a la lluvia ácida, a sustancias tóxicas, a la pérdida de vegetación (sobrepastoreo, deforestación, desertificación), a la pérdida de vida salvaje, la extinción de especies, la degradación del suelo y su agotamiento, a la erosión y a la introducción de especies invasoras.
Según las Naciones Unidas, existe un consenso científico que vincula las actividades humanas con el calentamiento global, debido a las emisiones industriales de dióxido de carbono y el calor residual antropogénico. Se prevé que esto produzca cambios tales como el derretimiento de los glaciares y superficies heladas, temperaturas más extremas, cambios significativos en el clima y un aumento global del nivel del mar. (177), (178), (179).
Geografía humana
La geografía humana estudia la relación entre el ser humano y el espacio que habita. Analiza cómo las sociedades se organizan, se distribuyen y transforman el territorio, y cómo el medio natural influye en la vida, la cultura y la economía de las personas. A diferencia de la geografía física, que se centra en los elementos naturales de la Tierra —relieve, clima, aguas, suelos, vegetación—, la geografía humana se ocupa de los aspectos sociales, económicos, políticos y culturales que modelan el paisaje y explican la diversidad del mundo contemporáneo.
Desde sus orígenes como disciplina moderna en el siglo XIX, la geografía humana ha buscado comprender cómo las poblaciones utilizan los recursos, cómo se distribuyen en el espacio y cómo interactúan con el entorno. Los geógrafos han observado que las características del medio influyen en las formas de vida, pero también que las sociedades, mediante la técnica y la cultura, transforman los paisajes naturales en paisajes humanizados. Ciudades, campos de cultivo, redes de transporte e infraestructuras son ejemplos de esa acción constante del ser humano sobre el territorio.
Uno de los temas centrales de la geografía humana es la población: su crecimiento, su densidad y su distribución desigual en el planeta. La concentración de personas en ciertas regiones, el abandono de zonas rurales, las migraciones y los cambios demográficos son fenómenos que revelan la manera en que las sociedades responden a los desafíos económicos, políticos o ambientales. La población no solo ocupa el espacio, sino que lo moldea de acuerdo con sus necesidades y con las posibilidades que ofrece el medio.
La geografía humana también estudia los sistemas económicos y las formas de aprovechamiento del territorio. La agricultura, la industria, el comercio y los servicios generan redes de intercambio que conectan regiones distantes y configuran una economía global interdependiente. Estas actividades modifican el paisaje y condicionan la vida de las comunidades, a la vez que plantean problemas de sostenibilidad y justicia ambiental.
Otro ámbito fundamental es el de la organización política del espacio. Los estados, las fronteras, las ciudades y las regiones administrativas son expresiones del modo en que las sociedades estructuran su territorio y ejercen el poder sobre él. La geografía humana analiza cómo los factores políticos, económicos y culturales influyen en la configuración de los mapas y en las relaciones entre los pueblos.
En las últimas décadas, esta disciplina ha adquirido una dimensión más amplia, incorporando el estudio de la globalización, la urbanización, los movimientos migratorios y el impacto ambiental del desarrollo. También ha explorado temas como la identidad, el patrimonio y la percepción del espacio, reconociendo que la geografía no es solo una ciencia del territorio, sino también una ciencia de las relaciones humanas.
En conjunto, la geografía humana ofrece una visión integradora del mundo. Permite comprender cómo el ser humano transforma la Tierra al mismo tiempo que se adapta a ella, y cómo cada paisaje refleja la historia y la cultura de quienes lo habitan. Es una herramienta esencial para interpretar la diversidad del planeta y para reflexionar sobre el modo en que queremos vivir y convivir en él.
La cartografía —el estudio y práctica de la elaboración de mapas—, y subsidiariamente la geografía, han sido históricamente las disciplinas dedicadas a describir la Tierra. La topografía o determinación de lugares y distancias, y en menor medida la navegación, o determinación de la posición y de la dirección, se han desarrollado junto con la cartografía y la geografía, suministrando y cuantificando la información necesaria.
La Tierra tiene aproximadamente 7 000 000 000 de habitantes al mes de octubre de 2011.180 Las proyecciones indicaban que la población humana mundial llegaría a 7000 millones a principios de 2012, pero esta cifra fue superada a mediados de octubre de 2011180 y se espera llegar a 9200 millones en 2050. (181). Se piensa que la mayor parte de este crecimiento tendrá lugar en los países en vías de desarrollo. La región del África subsahariana tiene la tasa de natalidad más alta del mundo. La densidad de población varía mucho en las distintas partes del mundo, pero la mayoría de la población vive en Asia. Está previsto que para el año 2020 el 60 % de la población mundial se concentre en áreas urbanas, frente al 40 % en áreas rurales. (182).
Se estima que solamente una octava parte de la superficie de la Tierra es apta para su ocupación por los seres humanos; tres cuartas partes está cubierta por océanos, y la mitad de la superficie terrestre es: desierto (14 %), (183) alta montaña (27 %), (184) u otros terrenos menos adecuados. El asentamiento permanente más septentrional del mundo es Alert, en la Isla de Ellesmere en Nunavut, Canadá.185 (82°28′N). El más meridional es la Base Amundsen-Scott, en la Antártida, casi exactamente en el Polo Sur. (90°S)
La Tierra de noche. Imagen compuesta a partir de los datos de iluminación del DMSP/OLS, representando una imagen simulada del mundo de noche. Esta imagen no es fotográfica y muchas características son más brillantes de lo que le parecería a un observador directo. (En dominio Público.
Las naciones soberanas independientes reclaman la totalidad de la superficie de tierra del planeta, a excepción de algunas partes de la Antártida y la zona no reclamada de Bir Tawil entre Egipto y Sudán. En el año 2011 existen 204 Estados soberanos, incluidos los 192 Estados miembros de las Naciones Unidas. Hay también 59 territorios dependientes, y una serie de áreas autónomas, territorios en disputa y otras entidades. Históricamente, la Tierra nunca ha tenido un gobierno soberano con autoridad sobre el mundo entero, a pesar de que una serie de estados-nación han intentado dominar el mundo, sin éxito.(186)
Las Naciones Unidas es una organización mundial intergubernamental que se creó con el objetivo de intervenir en las disputas entre las naciones, a fin de evitar los conflictos armados.187 Sin embargo, no es un gobierno mundial. La ONU sirve principalmente como un foro para la diplomacia y el derecho internacional. Cuando el consenso de sus miembros lo permite, proporciona un mecanismo para la intervención armada. (188)
El primer humano en orbitar la Tierra fue Yuri Gagarin el 12 de abril de 1961. (189) Hasta el 2004, alrededor de 400 personas visitaron el espacio exterior y alcanzado la órbita de la Tierra. De estos, doce han caminado sobre la Luna. (190), (191), (192). En circunstancias normales, los únicos seres humanos en el espacio son los de la Estación Espacial Internacional (EEI). La tripulación de la estación, compuesta en la actualidad por seis personas, suele ser reemplazada cada seis meses. (193) Los seres humanos que más se han alejado de la Tierra se distanciaron 400 171 kilómetros, alcanzados en la década de 1970 durante la misión Apolo 13.
En el pasado hubo varias creencias en una Tierra plana, (206) pero esta creencia fue desplazada por el concepto de una Tierra esférica, debido a la gran evidencia de esta como su circunnavegación. (207) La perspectiva humana acerca de la Tierra ha cambiado tras el comienzo de los vuelos espaciales, y actualmente la biosfera se interpreta desde una perspectiva global integrada. (208)(209). Esto se refleja en el creciente movimiento ecologista, que se preocupa por los efectos que causa la humanidad sobre el planeta. (210)
La primera fotografía hecha por astronautas del «amanecer de la Tierra», tomada desde el Apolo 8.
Conclusión: la Tierra como sistema vivo
La Tierra es mucho más que un planeta rocoso que gira alrededor del Sol: es un sistema vivo, en el que todos sus componentes —la geosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera— interactúan de forma constante y equilibrada. En conjunto, forman una unidad dinámica en la que la materia circula, la energía fluye y la vida se renueva. Cada elemento cumple una función precisa y, aunque los procesos parezcan independientes, todos están entrelazados por vínculos invisibles que mantienen la estabilidad del conjunto.
La atmósfera protege la superficie de la radiación solar excesiva y regula la temperatura. Los océanos almacenan y distribuyen el calor, absorben dióxido de carbono y sustentan ecosistemas fundamentales. El suelo y las rocas guardan los nutrientes que alimentan la vida, mientras que los seres vivos devuelven al entorno los elementos que aseguran la continuidad de los ciclos naturales. Este intercambio permanente convierte al planeta en una red de procesos interdependientes, donde nada ocurre de forma aislada.
El ser humano forma parte inseparable de este equilibrio. Su inteligencia y su capacidad técnica le han permitido modificar el entorno como ningún otro ser vivo, pero también lo han hecho responsable del futuro del planeta. La Tierra puede seguir existiendo sin nosotros, pero nosotros no podríamos hacerlo sin ella. Reconocer esta verdad sencilla es el primer paso para adoptar una actitud de respeto y cuidado hacia el medio que nos sustenta.
Comprender la Tierra como un sistema vivo invita a mirar el mundo con una conciencia más amplia. Nos recuerda que todo está conectado, que cada acción tiene consecuencias y que el destino de la humanidad está ligado al del planeta. Cuidar la Tierra no es solo una obligación moral o ecológica, sino una forma de asegurar la continuidad de la vida y de honrar el lugar excepcional que ocupamos en el universo.
Día de la Tierra
En muchos países se celebra, el 22 de abril, el Día de la Tierra, con el objetivo de hacer conciencia de las condiciones ambientales del planeta.
HOME – La Tierra – Documental Completo HD
Documental en HD del planeta Tierra, con increíbles imágenes aéreas de 54 países, Home es una película-documental de cómo los problemas de la Tierra están interrelacionados. Compártela y suscribete para más documentales en HD!! En la película se pueden ver secuencias de imágenes de todo el mundo, en las cuales se puede apreciar, cómo el hombre ha maltratado y está afectando al planeta: el clima, los ecosistemas (deforestación, sobreexplotación de acuíferos, pérdida de biodiversidad, urbanización, etc.) debido a la voracidad de energía y materiales del sistema socioeconómico capitalista. El documental asimismo avisa que según los científicos, de no modificarse nuestra conducta, probablemente en 10 años la situación podría no ser reversible.
Véase también
Portal:Sistema solar. Contenido relacionado con Sistema solar.- Portal:Ciencias de la Tierra. Contenido relacionado con Ciencias de la Tierra.
- Anexo:Planetas del sistema solar
- Anexo:Datos de objetos gravitacionalmente redondeados del sistema solar
- Clima
- Edad de la Tierra
- Ubicación de la Tierra en el universo
- Ecuación del tiempo
- Anexo:Extremos en la Tierra
- Geografía
- Geología
- Geología histórica
- Población mundial
- Tectónica de placas
Referencias
- Williams, David R. (1º de septiembre de 2004). «Earth Fact Sheet» (en inglés). NASA.
- Allen, Clabon Walter; Cox, Arthur N. (2000). Allen’s Astrophysical Quantities (en inglés). Springer. p. 294. ISBN 0387987460.
- Standish, E. Myles; Williams, James C. «Orbital Ephemerides of the Sun, Moon, and Planets» (PDF) (en inglés).
- Staff (7 de agosto de 2007). «Useful Constants» (en inglés). International Earth Rotation and Reference Systems Service.
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Enlaces externos
- Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Tierra.
- Wikiquote alberga frases célebres de o sobre Tierra.
- Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre tierra.
- Base de datos topográfica de la Tierra, de la Nasa
- WorldWind.Arc. NASA.gov Mapa tridimensional de la Tierra. Descargable gratuitamente (184,3 MB). Alta resolución, nombres, límites, y muchas opciones más
- FlashEarth.com (imágenes basadas en fotografías aéreas y satelitales de la Tierra, en Flash)
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