Tema 13.- ESTRUTURA INTERNA E COMPOSICIÓN DA TERRA

INTRODUCCIÓN

No libro "Viaxe ao centro da Terra" publicado en 1864, o escritor Jules Verne  leva aos seus personaxes ata o centro da Terra a través dunha serie de túneles que se abren baixo un volcán islandés. Esta sería unha marabillosa forma de ter un coñecemento directo do interior da Terra, pero que soamente é posible na ficción. A realidade é que a única maneira que temos de acceder ao interior do planeta de forma directa e escavando un pozo. Como podedes ler no apartado do libro de texto "Chegaremos ao manto?" da páxina 256, a nosa capacidade soamente nos permite "rabuñar" un pouco na superficie.  Por esa razón, a meirande parte do que coñecemos sabémolo a través da interpretación de datos indirectos. 

 A continuación faremos unha actividade que ten como obxectivo ilustrar o os métodos indirectos para estudar a estrutura interna do planeta. Para iso imos traballar unhas bolas de plastelina que vos vou proporcionar.

ACTIVIDADE PRÁCTICA. A Terra como unha bola de plastilina

Todos tedes a vosa bola de plastilina e unha pregunta: 

 As bolas, están feitas unicamente de plastilina, ou ben teñen algo dentro?.  E, no caso de que teñan algo dentro, que podemos chegar a saber sobre ese material?

 Esta será a vosa primeira tarefa, e teredes que resolvela de acordo ao seguinte guión: 

COÑECER A ESTRUTURA DO PLANETA A TRAVÉS DE DATOS INDIRECTOS

Calculando a densidade do planeta e comparándoa coa densidade media dos materiais aos que podemos acceder de forma directa pódense extraer conclusións sobre algúns aspecto da estrutura do planeta.  Pero, podemos calcular a densidade de todo o planeta?

A densidade  é a relación entre a masa e o volume. Logo, para determinar a densidade do planeta precisamos medir a súa masa e o seu volume.

O volume podémolo medir de forma aproximada a través da fórmula do volume da esfera, par o cal precisamos coñecer o radio terrestre, medida que xa se fixo na antiga Grecia, e de xeito moi aproximado a partir da diferenza da sombra que facía un au ás 12:00 do mediodía en dous lugares afastados uns centos de km. 

Cálculo da masa da terra e da súa densidade:

Para calcular a masa podemos valernos da ecuación da gravitación universal proposta xa por Newton:

Onde:

·         F    é a  forza da gravidade

·         G   é a constante de gravitación universal. O seu valor non foi atopado por Newton senón por Cavendish, quen estableceu que era G = 6,67 x 10^-11 N.m²/kg²

·         M e m   son as masas dos corpos que interactúan.

·         r   é a distancia que separa ás dúas masas

Supoñamos que M é a masa da Terra e m é a masa dun corpo calquera que valga 1 kg situado na superficie do planeta. A distancia que os separa ® sería o radio do planeta. Como tamén coñecemos o valor de G, podemos deducir o valor de M. Este cálculo fíxoo Cavendish en 1789 obtendo un valor de 6 X 10²⁴ kg.

Se ledes o apartado 1.3 do libro de texto (páxina 257) veredes as conclusións que se poden extraer destes datos.  

 Para máis información sobre este experimento, podedes consultar o seguinte enlace: 

SISMOS E ONDAS SÍSMICAS

Unha das principais fontes de datos indirectos sobre o interior do planeta son as ondas sísmicas.  Centraremos unha boa parte deste tema no seu estudo e faremos varias actividades  para comprender como podemos obter información delas.

O noso libro na páxina 258  nos explica cales son o tipos de ondas sísmicas. Entre os tres tipos que existen, as que nos dan información sobre o interior terrestre son as ondas P e as ondas S, por iso centraremos nelas o noso traballo. 

Falemos un pouco sobre as ondas

Para comezar, é importante que comprendamos as diferenzas que existen entre unhas e outras. Os exemplos axúdannos nesta comprensión. Polo tanto, imos buscar exemplos de  movementos ondulatorios que podemos ver e experimentar na realidade e que se comporten igual que as ondas S ou P. 

Ondas Lonxitudinais: O exempo máis recorrente é o das ondas sonoras. as partículas de aire, ao vibrar, chocan unhas coas outras transmitindo o son na mesma dirección do seu movemento vibratorio. 

Ondas transversais: Colle unha corda estendida e imprímelle un movemento ondulatorio como farías se se tratase dun látego. Como poderás observar, un punto concreto da corda moverase de arriba a abaixo, mentras que a ondulación que lle imprimiches á corda avanza nunha dirección perpendicular ao movemento de cada punto da corda. 

Nos seguintes vídeos tedes varios exemplos visuais destes dous tipos de ondas. 

A zona de sombra: Como se determinou o tamaño do núcleo terrestre.

Como estamos vendo, cando se produce un seísmo, as ondas P e S transmítense polo interior do planeta e son rexistradas por estacións sismolóxicas de todo o planeta. 

Por todo? Pois non. Ao comparar os rexistros de estacións de todo o mundo os xeólogos comprobaron que para cada seísmo, hai unha zona do planeta na que os sismógrafos non rexistran ninguna onda. Nin P nin S.  A esta zona chamáronlle ZONA DE SOMBRA. Para cada seísmo hai sempre unha zona de sombra, unha zona do planeta na que non se detecta ningunha onda procedente de ese tremor. Ademais, esa zona está situada sempre á mesma distancia do epicentro e ten sempre a mesma superficie. 

Por que se produce a zona de sombra? Cando as ondas pasan dun medio a outro experimentan un cambio de velocidade que produce un cambio de dirección na súa traxestoria. A este fenómeno chamámoslle refracción. (Na páxina 259 do  libro temos uns esquemas que ilustran moi ben o fenómeno da refracción). O ángulo de refracción depende da diferente velocidade de transmisión da onda en cada medio e do ángulo de incidencia da onda ao pasar dun medio ao outro. 

O documento que podedes ler a continuación explica de que xeito Beno Gutemberg determinou a distancia á que se atopa o núcleo a partir do estudo da zona de sombra. 

A terceira descontinuidade. Inge Lehmann

Antes de nada, debedes ler as páxinas 260 e 261 do libro de texto. Nelas explícase como o estudo das ondas sísmicas permitiu determinar as principais descontinuidades do planeta diferenciando así a codia, o manto e o núcleo terrestres.  

O seguinte documento quere afondar na figura da xeóloga danesa Inge Lehmann. Unha científica cunha traxectoria impresionante que se mantivo en activo durante a meirande parte dos seus 104 anos de vida, da que todos os estudantes coñecen o seu nome e algunha das súas principais achegas ao estudo da estrutura do planeta. Sen embargo o gran público descoñecía que Lehmann, como se lle citaba nos libros de ciencia, era unha muller. Unha vez mais, o papel da muller na ciencia silénciase a nivel xeral dun xeito moi simple:Nos libros de texto que eu empreguei en secundaria e na universidade había fotos de Mohorovicic e de Gutenberg, pero ningunha de Lehmann e por esa razón todos pensabamos que se trataba, por suposto, dun home.