EL ORIGEN DE LA VIDA es un puente entre las ciencias de la Tierra y el medio ambiente y la biología que pretende facilitar la comprensión de la interacción entre la evolución geológica del planeta y la vida, tratando aspectos que se desarrollan concretamente en cada materia por separado.
Se ha intentado que los datos estén actualizados y que se introduzcan algunas teorías controvertidas hoy en día y discutidas por la comunidad científica (éste es el caso de la teoría de James Lovelock). También se citan algunas de las personas que en un momento u otro han contribuido a tener una visión innovadora de la evolución planetaria (A. Oparin, J. Haldane, S. Miller, L. Margulis).
Si queremos que el usuario adquiera una visión global y sintética, y también un respeto por el medio ambiente y por la vida, es recomendable disponer de alguna herramienta que nos permita unir y armonizar los criterios.

Esta obra ayuda al usuario a ver la Tierra como un sistema. No se trata de una obra que dé prioridad a la originalidad, sino al trabajo practico.
La divulgación de las ciencias de la naturaleza permite comprobar la dificultad de conseguir que los alumnos adquieran una comprensión de la complejidad y de la interdependencia de los procesos naturales. Esta obra quiere suministrar un material sencillo para facilitar la tarea de la comprensión.
Geosfera
La Geosfera es la parte del planeta Tierra formada por material rocoso (sólido o fluido), sin tener en cuenta la hidrosfera ni laatmósfera. Nuestro planeta, como otros planetas terrestres (planetas cuyo volumen esta ocupado principalmente de material rocoso), esta dividido en capas de densidad creciente. La Tierra tiene una corteza externa de silicatos solidificados, un manto viscoso, y un núcleo con otras dos capas, una externa sólidamente, mucho mas fluida que el manto y una interna sólida. Muchas de las rocas que hoy forman parte de la corteza se formaron hace menos de 100 millones (1×108) de años. Sin embargo, las formaciones minerales mas antiguas conocidas tienen 4.400 millones (44×108) de años, lo que nos indica que, al menos, el planeta ha tenido una corteza sólida desde entonces
Definicion de Geosfera
La Geosfera vendria a ser la parte dura de la Tierra sin contar la atmosfera, la misma se extiende desde la superficie hasta el interior del planeta tierra, aproximadamente unos 6.740kms de distancia. La Geosfera se compone por una estructura rocosa la cual sirve como soporte del resto de los sistemas como la atmosfera y la biosfera, donde estos dos ultimos estan situados sobre la parte superficial.
La Geosfera se compone de las diferentes zonas
Corteza Terrestre
La Litosfera u Oxisfera (la cual es la esfera de oxigeno) vendria a ser la capa superior de la Geosfera. En esta es donde vive el humano y realiza sus actividades tanto como mineria asi tambien como practica la agricultura.
El Manto
El manto se encuentra entre la corteza y el núcleo, es la capa intermedia de la Geosfera, secompone de rocas donde el estado de las mismas es liquido y semisolido, tambien se le puede llamar como Mesosfera. La misma tiene aproximadamente unos 2850 kms de espesor y la temperatura es muy alta. Esta compuesta escencialmente por los elementos, hierro, silicio y magnesio.
La misma se divive en subcapas y en general representa el 82% del tamaño total de la Geosfera. Una de las subcapas es la Astenosfera donde encontramos el magma y Pirosfera donde se considera que es el fondo de los volcanes.
El Núcleo
El Núclo o también nombrado Nife es la capa mas lejana y profunda, esta misma esta compuesta por Hierro y Niquel. Aca se encuentran las temperaturas mas altas registradas en la tierra y las presiones mas altas, tiene un espesor de 3470 kms, con una tempratura que se aproxima a los 6000ºC, este es llamado el centro de la tierra y ocupa el 16% del volumen total
MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE ENERGIA

Los mecanismos de transferencia de energía son los procesos los cuales se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que estan a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultaneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador degas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.

El calor puede transferirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación. La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego. La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama. La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.

La transferencia de energía o calor entre dos cuerpos diferentes por conducción o convección requieren el contacto directo de las moléculas de diferentes cuerpos, y se diferencian en que en la primera no existe movimiento macroscópico de materia mientras que en la segunda sí hay movimiento macroscópico. Para la materia ordinaria la conducción y la convección son los mecanismos principales en la 'materia fría', ya que la transferencia de energía térmica por radiación sólo representa una parte minúscula de la energía transferida. La transferencia de energía por radiación aumenta con la potencia cuarta de la temperatura (T4), siendo sólo una parte importante a partir de temperaturas superiores a varios miles de Kelvin.CONDUCCIÓN

La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas

La conducción del calor es muy baja en el espacio, ultra alto en el vacío y es nula en el espacio vacio ideal, espacio sin energía.


El principal parametro dependiente del material que regula la conducción de calor en los materiales es la conductividad térmica, una propiedad física que mide la capacidad de conducción de calor o capacidad de una substancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que esta en contacto. La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.

Es la forma de transmitir el calor en cuerpos sólidos; se calienta un cuerpo, las moléculas que reciben directamente el calor aumentan su vibración y chocan con las que las rodean; estas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan, por esta razón, si el extremo de una varilla metalica se calienta con una flama, transcurre cierto tiempo hasta que el calor llega al otro extremo. El calor no se transmite con la misma facilidad por todos los cuerpos. Existen los denominados 'buenos conductores del calor',que son aquellos materiales que permiten el paso del calor a través de ellos. Los 'malos conductores o aislantes' son los que oponen mucha resistencia al paso del calor.
CONVECCIÓN

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, disminuyen su densidad y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que esta a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.

La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecanico (convección mecanica o asistida).

En la transferencia de calor libre o natural en la cual un fluido es mas caliente o mas frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.
CARACTERÍSTICAS DE LA CONVECCIÓN

La convección en la atmósfera terrestre involucra la transferencia deenormes cantidades del calor absorbido por el agua. Forma nubes de gran desarrollo vertical (por ejemplo, cúmulos congestus y, sobre todo, cumulonimbos, que son los tipos de nubes que alcanzan mayor desarrollo vertical). Estas nubes son las típicas portadoras de tormentas eléctricas y de grandes chaparrones. Al alcanzar una altura muy grande (por ejemplo, unos 12 o 14 km y enfriarse violentamente, pueden producir tormentas de granizo, ya que las gotas de lluvia se van congelando al ascender violentamente y luego se precipitan al suelo ya en estado sólido. Pueden tener forma de un hongo asimétrico de gran tamaño; y a veces suele formarse en este tipo de nubes, una estela que semeja una especie de yunque

(Anvil's head, como se conoce en inglés).

RADIACIÓN

El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.

La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (Rayos X, Rayos UV, etc.) se llama radiación electromagnética, mientras que la radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma de partículas subatómicas (partículas , neutrones, etc.) que se mueven a gran velocidad en un medio o el vacío, con apreciable transporte de energía.

Si la radiación transporta energía suficientemente como para provocar ionización en el medio que atraviesa, se dice que es una radiación ionizante. En caso contrario se habla de radiación noionizante. El caracter ionizante o no ionizante de la radiación es independiente de su naturaleza corpuscular u ondulatoria.

Son radiaciones ionizantes los Rayos X, Rayos , y Partículas , entre otros. Por otro lado, radiaciones como los Rayos UV y las ondas de radio, TV ó de telefonía móvil, son algunos ejemplos de radiaciones no ionizantes.

MECANISMO FÍSICO

La radiación mecanica corresponde a ondas que sólo se transmiten a través de la materia, como las ondas de sonido. La radiación electromagnética es independiente de la materia para su propagación; sin embargo, la velocidad, intensidad y dirección de su flujo de energía se ven influidos por la presencia de materia.

Esta radiación abarca una gran variedad de energías. La radiación electromagnética con energía suficiente para provocar cambios en los atomos sobre los que incide se denomina radiación ionizante.

La radiación de partículas también puede ser ionizante si tiene suficiente energía. Algunos ejemplos de radiación de partículas son los rayos cósmicos, los rayos alfa o los rayos beta. Los rayos cósmicos son chorros de núcleos cargados positivamente, en su mayoría núcleos de hidrógeno (protones). Los rayos cósmicos también pueden estar formados por electrones, rayos gamma, piones y muones.

PROPIEDADES DE LA RADIACIÓN

Cuando una superficie conserva constantes sus propiedades direccionales se denomina superficie difusa. Al igual que una radiación que tenga igual intensidad en todas direcciones sedenomina radiación difusa, como las emitiría un cuerpo negro.

No obstante, es frecuente que superficies reales varían sus coeficientes en función de la dirección. Así, por ejemplo, las superficies de materiales metalicos conductores aumentan su Emisividad para valores altos de q.

Por el contrario las superficies no metalicas, como las normales en los cerramientos, suelen tener una Emisividad direccional bastante constante, salvo para valores muy elevados de q en que se reduce.

No obstante hay que considerar en ambos casos que, si bien las intensidades para angulos rasantes se desvían del promedio, el flujo total queda poco afectado porque la ley del coseno minimiza la radiaciones para angulos polares próximos a 90º, por lo que en la practica se suelen considerar dichas superficies como emisoras difusas.

Conviene que se mencionen los tipos de distribución de la intensidad de la energía reflejada, que depende del tratamiento de la superficie. Un caso límite son las superficies especulares, que reflejan la radiación con igual inclinación que la radiación incidente, como ocurre con las superficies pulidas. El otro caso límite son las superficies reflectoras difusas, que distribuyen de forma homogénea la energía reflejada con independencia del angulo de la radiación incidente.

Los casos reales suelen ser una combinación o variación de estos casos límites, siendo habitual en las superficies no metalicas que para valores elevados de q , al disminuir la Emisividad ypor tanto la absortividad direccional, aumente la reflectancia direccional y por ello también la energía reflejada, si bien para este estudio se consideren en general todas las superficies normales de los cerramientos como reflectoras difusas por analogía y simplicidad.

EL FACTOR DE FORMA

La transferencia de calor por radiación entre dos superficies cualquiera, se calcula determinando el factor de forma F12 como la fracción de energía radiante total que abandona la superficie A1, (q1 semiesfera) y llega directamente a una segunda superficie A !2, (q1!2).

CUERPO NEGRO

Decimos 'negros' porque las superficies pintadas de negro suelen presentar poderes absorbentes muy altos. En la practica nos podemos acercar bastante a las propiedades de una superficie negra perfecta empleando un cuerpo negro, digamos esférico, ennegrecido en su superficie interior con una sustancia que sea muy absorbente para la radiación térmica (por ejemplo, negro de humo).

Si practicamos un pequeño orificio, la radiación que él penetre se absorbera en parte y, en parte, se reflejara. La fracción reflejada incidira sobre otra zona de la superficie interna y también se absorbera y reflejara en parte, y así sucesivamente.

Por consiguiente, nada o practicamente nada, de la radiación incidente se escapara por el orificio por el que penetró, por lo que el plano del orifico se comporta como un cuerpo negro perfecto con respecto a la radiación que incide sobre él.
CUERPO GRIS

Llamamos'cuerpo gris' a un tipo especial de superficie no negra en el que el poder emisivo monocromatico es independiente de la longitud de onda de la radiación emitida, en el que Wl y Wn le dan el mismo cociente para todas las longitudes de onda de las radiaciones emitidas a la misma temperatura.

Esta definición de cuerpo gris no elimina la posibilidad de que el poder emisivo dependa de la temperatura de la superficie emisora. Las características de superficie gris la poseen en grado bastante elevado ciertos materiales, como la pizarra, etc. Ademas, empleando el valor medio del poder emisivo tomado a lo largo de toda la banda de longitudes de onda es posible representar una superficie no gris como si lo fuera.
EMISIVIDAD

La cantidad térmica radiada por superficie-unidad de un cuerpo excitado térmicamente por unidad de tiempo depende exclusivamente de la temperatura absoluta de dicho cuerpo, de la sustancia de la que esta constituido y de la naturaleza de la superficie.

La energía emitida que abandona la superficie por unidad de tiempo y de area generalmente se representa con el símbolo W.

EFECTO INVERNADERO

Se llama efecto invernadero al fenómeno por el cual determinados gases, componentes de una atmósfera planetaria retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios dotados de atmósfera. De acuerdo con el actual consenso científico, el efecto invernadero se esta viendoacentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano, debida a la actividad económica humana.

Este fenómeno evita que la energía del Sol recibida constantemente por la Tierra vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en un invernadero.

La Tierra, como todo cuerpo caliente, emite radiación, pero al ser su temperatura mucho menor que la solar, emite radiación infrarroja de una longitud de onda mucho mas larga que la que recibe. Sin embargo, no toda esta radiación vuelve al espacio, ya que los gases de efecto invernadero absorben la mayor parte.

La atmósfera transfiere la energía así recibida tanto hacia el espacio (37 %) como hacia la superficie de la Tierra (62,5%). Ello representa 324 W/m2, casi la misma cantidad de energía que la proveniente del Sol, aún sin albedo. De este modo, el equilibrio térmico se establece a una temperatura superior a la que se obtendría sin este efecto. La importancia de los efectos de absorción y emisión de radiación en la atmósfera son fundamentales para el desarrollo de la vida tal y como se conoce. De hecho, si no existiera este efecto la temperatura media de la superficie de la Tierra sería de unos -22 ºC, y gracias al efecto invernadero es de unos 14ºC.

En zonas de la Tierra cuya atmósfera tiene poca proporción de gases de efecto invernadero (especialmente de vapor de agua), como en los grandes desiertos, las fluctuaciones detemperatura entre el día (absorción de radiación solar) y la noche (emisión hacia el cielo nocturno) son muy grandes.

Desde hace unos años el hombre esta produciendo un aumento de los gases de efecto invernadero[2] , con lo que la atmósfera retiene mas calor y devuelve a la Tierra aún mas energía causando un desequilibrio del balance radiactivo y un calentamiento global.

La imagen muestra cómo estos flujos se combinan para mantener caliente la superficie del planeta creando el efecto invernadero. Si 235 W/m2 fuera el calor total recibido en la superficie, entonces la temperatura de equilibrio de la superficie de la Tierra sería de -22 °C (Lashof 1989). En cambio, la atmósfera de la Tierra recicla el calor que viene de la superficie y entrega unos 324 W/m2 adicionales que elevan la temperatura media de la superficie a aproximadamente +14 °C[1] .

El efecto invernadero es un factor esencial del clima de la Tierra. Bajo condiciones de equilibrio, la cantidad total de energía que entra en el sistema por la radiación solar se compensara exactamente con la cantidad de energía radiada al espacio, permitiendo a la Tierra mantener una temperatura media constante en el tiempo.

Todos los cuerpos, por el hecho de estar a una cierta temperatura superior al cero absoluto, emiten una radiación electromagnética. La radiación electromagnética se traslada sin obstaculos a través del vacío, pero puede hacerlo también a través de medios materiales con ciertas restricciones. Lasradiaciones de longitud de onda mas corta (o frecuencia mas alta) son mas penetrantes, como ilustra el comportamiento de los rayos X cuando se los compara con la luz visible. También depende de las propiedades del medio material, especialmente del parametro denominado transmitancia, que se refiere a la opacidad de un material dado para radiación de una determinada longitud de onda.

RADIACIÓN RECIBIDA DEL SOL

El Sol es el responsable de casi toda la energía alcanzada desde el exterior a la superficie de la Tierra. El Sol emite radiación que se puede considerar de onda corta, centrada en torno a la parte del espectro a la que son sensibles los ojos, y que llamamos por ello luz visible. Incluye también dosis significativas de radiación ultravioleta, de longitud de onda menor que la visible. La parte ultravioleta es absorbida en buena parte por el ozono y otros gases en la alta atmósfera, contribuyendo a su calentamiento, mientras que la luz visible traspasa la atmósfera casi sin problemas. La Tierra intercepta una energía del Sol que en la parte superior de la atmósfera vale 1366 W/m2. Sin embargo, sólo intercepta energía la sección de la Tierra orientada hacia el Sol, mientras que la emite toda la superficie terrestre, así que hay que dividir la constante solar entre 4, lo que lleva a 342 W/m2.

ALBEDO

De la radiación que llega al planeta, principalmente en forma de luz visible, una parte es reflejada inmediatamente. Esta fracción de energía que es devueltainmediatamente al espacio se llama albedo, y para la Tierra vale 0,313 (31 %), así que se pierden en el espacio 0,313 * 342 = 107 W/m2, por lo que quedan 342-107=235 W/m2 que es la energía que no es reflejada por la atmósfera, el suelo sólido o el océano. El albedo de la Tierra es un factor causal importante de su clima, afectado por causas naturales y también por otras antropogénicas.

Es frecuente confundir los efectos del albedo con los del efecto invernadero, pero el primero se refiere a energía devuelta directamente al espacio, mientras que el segundo lo hace a energía primero absorbida y luego emitida. En el primer caso se trata de los mismos fotones llegados desde el Sol, en el segundo se trata de los que la Tierra emite, tras calentarse, precisamente por no haber reflejado toda la radiación solar.

CALENTAMIENTO TERRESTRE

Calentamiento global es un término utilizado habitualmente en dos sentidos

Es el fenómeno observado en las medidas de la temperatura que muestra en promedio un aumento en la temperatura de la atmósfera terrestre y de los océanos en las últimas décadas.

Es una teoría que predice, a partir de proyecciones basadas en simulaciones computacionales, un crecimiento futuro de las temperaturas.

Algunas veces se utilizan las denominaciones cambio climatico, que designa a cualquier cambio en el clima, o cambio climatico antropogénico, donde se considera implícitamente la influencia de la actividad humana. Calentamiento global y efecto invernaderono son sinónimos. El efecto invernadero acrecentado por la contaminación puede ser, según algunas teorías, la causa del calentamiento global observado.

La temperatura del planeta ha venido elevandose desde mediados del siglo XIX, cuando se puso fin a la etapa conocida como la pequeña edad de hielo.
CALENTAMIENTO GLOBAL EN EL PASADO

Los geólogos creen que la Tierra experimentó un calentamiento global durante el Jurasico inferior con elevaciones medias de temperatura que llegaron a 5 ºC. Ciertas investigaciones[22] [23] indican que esto fue la causa de que se acelerase la erosión de las rocas hasta en un 400%, un proceso en el que tardaron 150.000 años en volver los valores de dióxido de carbono a niveles normales. Posteriormente se produjo también otro episodio de calentamiento global conocido como Maximo termal del Paleoceno-Eoceno[24]

EFECTOS POTENCIALES

Muchas organizaciones públicas, organizaciones privadas, gobiernos y personas individuales estan preocupados por que el calentamiento global pueda producir daños globales en el medio ambiente y la agricultura.

Esto es materia de una controversia considerable, con los grupos ecologistas exagerando los daños posibles y los grupos cercanos a la industria cuestionando los modelos climaticos y las consecuencias del calentamiento global —subvencionando ambos a los científicos para que también lo hagan—.

Debido a los efectos potenciales en la salud humana y en la economía, y debido a su impacto en elambiente, el calentamiento global es motivo de gran preocupación. Se han observado ciertos procesos y se los ha relacionado con el calentamiento global. La disminución de la capa de nieve, la elevación del nivel de los mares y los cambios meteorológicos son consecuencias del calentamiento global que pueden influir en las actividades humanas y en los ecosistemas. Algunas especies pueden ser forzadas a emigrar de sus habitats para evitar su extinción debido a las condiciones cambiantes, mientras otras especies pueden extenderse. Pocas de las ecorregiones terrestres pueden esperar no resultar afectadas.

Características de la geosfera solidaLa tierra esta compuesta por una capa solidaformada basicamente por rocas y minerales,llamada geosfera solida. Esta geosfera sepuede dividir en varias capas según suspropiedades físicas: la litosfera o capaexterior solida; la atmosfera situada pordebajo de la litosfera, compuesta por rocasfundidas; la mesosfera, que estainmediatamente por debajo, y finalmente unnúcleo central.El núcleoEl núcleo terrestre tiene una capa externa de200km de espesor y posee una temperaturade 5000ºC.se divide en dos capas: núcleoexterno, compuesta por níquel y hierro; ynúcleo interno, donde solo hay hierro.VULCANISMOEs un proceso en el que el magma fundido aalta temperatura, cargado con gases, que saleal exterior por medio de una abertura en lacorteza terrestre, llamado volcanes.
Pulsa sobre cada tipo de interacción y comprueba si has realizado correctamentela investigación. Lee la explicación mas abajo de cada una de ellas.


Biosfera-Atmósfera:

Los organismos autótrofos , mediante la fotosíntesis y la respiración, y los heterótrofos con la respiración, intercambian constantemente gases con la atmósfera. Gracias a ambos procesos, los seres vivos nos nutrimos y obtenemos energía.

Biosfera- Geosfera:

Las plantas absorben agua y sales minerales del suelo y, junto con el CO2 y la energía solar, producen materia organica, parte de la cual sera consumida posteriormente por los animales que se alimenten de ellas. Los restos de animales y plantas terminaran siendo descompuestos a materia inorganica devuelta al suelo.

Hidrosfera- Atmósfera

En el ciclo del agua, ésta es trasvasada continuamente entre hidrosfera y atmósfera mediante la evaporación y las precipitaciones. Ambos procesos son especialmente intensos en regiones tropicales, como el caso de la tormenta sobre el mar que aparece en la animación.

Hidrosfera – Geosfera

La hidrosfera ejerce un importante papel como agente geológico externo sobre la geosfera, modificando el relieve. En la animación se muestra cómo el oleaje va erosionando y modelando un acantilado.

Geosfera_ Atmósfera

Parte de la energía interna de la geosfera es liberada al exterior en las erupciones volcanicas, que expulsan materiales a la corteza y vapor de agua y gases como el CO2 a la atmósfera. Así se formó la atmósfera primitiva en las primeras fases del planeta.