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APRENDEMOS A CONOCER NUESTRO PLANETA, LA TIERRA
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[…] Somos parte de la Tierra y, así mismo, ella es parte de nosotros. Las escarpadas peñas, los húmedos prados, el calor del cuerpo del caballo y del hombre…, todos pertenecemos a la misma familia.
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[…] Todo lo que le ocurra a la tierra les ocurrirá a los hijos de la Tierra. Si los hombres escupen el suelo, se escupen a sí mismos. Esto sabemos: la Tierra no pertenece al hombre; el hombre pertenece a la Tierra. Esto sabemos: todo va enlazado; como la sangre que une a una familia. Todo va enlazado. Fragmento del discurso atribuido al jefe indio Sealth, dirigido al hombre blanco, cuando este propuso comprar a los indios su territorio en 1855.
TE PROPONEMOS UN RETO Para descubrir qué es la Tierra, piensa en todo aquello que nos aporta. Por ejemplo, el suelo que cultivamos, el aire que respiramos o el agua que bebemos. Sin la Tierra, el ser humano no podría vivir.
http://goo.gl/JzRldw
es
Lee el fragmento del jefe indio Sealth en el siguiente enlace:
ill.
Y contesta a las siguientes preguntas:
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a) ¿Por qué escribe este discurso el jefe indio Sealth? ¿Qué te transmite? b) ¿Qué crees que quiere decir la siguiente frase: «Si los hombres escupen el suelo, se escupen a sí mismos»?
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Un viaje al centro de la Tierra Imagina un viaje desde el espacio hasta el mismo centro de la Tierra. ¿Qué encontrarías en tu camino? Las viñetas de este cómic pueden ayudarte.
La Tierra, nuestro
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1
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Sumario
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Relaciona los elementos, tierra, agua, aire y vida con los colores que se ven al observar la Tierra desde el espacio. ¿Qué importancia tienen los tres primeros elementos para la vida?
planeta.
La geosfera.
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2 3 4 5
La hidrosfera.
La atmósfera. ¿Qué puedes hacer para salvar la Tierra?
1 La Tierra, nuestro planeta
Longitud de la circunferencia: L = 2πr Superficie de la esfera: S = 4πr2
Vista desde el espacio, la Tierra es un planeta peculiar y fácil de distinguir de otros planetas. Lo llamamos el planeta azul porque casi tres cuartas partes de su superficie están cubiertas por agua en estado líquido. Esta agua es imprescindible para la vida tal y como la conocemos. También llaman la atención las nubes, suspendidas cerca de su superficie, y su atmósfera, que, como ya sabemos, también es indispensable para que haya vida. Podemos dividir la Tierra en cuatro zonas principales:
es
RECUERDA
La atmósfera, el envoltorio gaseoso de la Tierra.
La biosfera, el conjunto de seres vivos de nuestro planeta.
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ill.
La geosfera es la parte sólida de la Tierra. Está formada por rocas y minerales.
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La hidrosfera, la porción de agua de nuestro planeta. Figura 5.1. Partes de la Tierra.
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Estas partes no están aisladas unas de otras, sino que interactúan entre sí. Por ejemplo, el viento (atmósfera) origina las olas (hidrosfera), que arrastran algas marinas (biosfera) hasta las rocas del acantilado (geosfera). Es decir, la Tierra es un sistema en el que todos sus componentes están relacionados.
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Ahora vamos a estudiar la Tierra como un sistema, pero ¿qué es un sistema? Un sistema es un conjunto de partes que interaccionan entre sí formando un todo.
ACTIVIDADES 1. Indica a qué parte de la Tierra pertenecen los siguientes elementos: Conejo, oro, lago, medusa, oxígeno, pino. 2. La Tierra es casi una esfera. La Tierra tiene un radio de 6 371 km. ¿Cuál es su diámetro? ¿Y su superficie?
142
UNIDAD 5
1. El interior de la Tierra
Pon en un matraz agua, arena, harina, aceite y canicas o cantos rodados. Mézclalo todo bien y luego espera a que se separen las diferentes sustancias. • ¿Qué material queda en el fondo? • ¿Qué material queda más arriba?
La materia se puede presentar en tres estados: Sólido. Tiene forma propia y volumen constante. Líquido. Tiene volumen constante, pero adapta su forma al recipiente que lo contiene. Gaseoso. Ni su forma ni su volumen son constantes.
ill.
Comprobarás que los materiales más pesados se hunden. En la Tierra pasa algo similar: los materiales del interior tienen más densidad que los de la superficie.
RECUERDA
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APRENDEMOS A SER CIENTÍFICOS
Fusión
Ebullición
Condensación
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ra
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Estados de la materia • Mientras la mezcla se separa, poned un cubito de hielo a calentar. Observaréis que el agua pasa de estado sólido a líquido (este proceso se llama fusión) y adopta la forma del recipiente. • Medid el tiempo que tarda el cubito en fundirse. • Si seguimos calentando, el agua empezará a pasar a la forma gaseosa (evaporación), y veremos burbujas de gas (ebullición) que escaparán del recipiente. • Después, pondremos un trozo de metal frío encima del vaso con agua hirviendo. Entonces, el vapor de agua que choque contra él se enfriará y surgirán gotitas. El agua ha pasado de gas a líquido (condensación). • Poned a calentar un cubito congelado del mismo tamaño de otro material, por ejemplo de aceite, intentando aplicar el mismo calor que en el caso del cubito de hielo. • Medid el tiempo que tarda este cubito en fundirse, y compararlo con el tiempo de fusión del cubito de agua. Comprobaréis así que no todos los materiales dejan de ser sólidos a la misma temperatura. En el interior de la Tierra ocurre lo mismo. En la siguiente página web puedes experimentar virtualmente los cambios de estado del agua en un laboratorio. ¡Anímate a experimentar! http://goo.gl/YPWNnO
Figura 5.2. Cambios en el estado del agua.
UNIDAD 5
143
2 La geosfera 2.1. ¿Es igual la Tierra por dentro que por fuera?
es
La Tierra está formada por varias capas concéntricas a las que denominamos corteza, manto y núcleo, respectivamente. Cada capa tiene una composición distinta.
ill.
La corteza es la capa más externa. Está en contacto con la atmósfera, la biosfera y la hidrosfera. Es relativamente fina. Su espesor oscila entre los 3 y los 70 km. Es más gruesa en los continentes y más delgada en los océanos. Podemos distinguir dos partes:
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• Corteza continental. Forma los continentes. Tiene una composición variada, aunque predominan las rocas graníticas. Su espesor medio es de 35 km. • Corteza oceánica. Forma el fondo oceánico. Está compuesta principalmente por rocas basálticas. Su espesor es de 5 km aproximadamente.
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El límite entre la corteza y el manto se llama discontinuidad de Mohorovicic o Moho.
El núcleo es la parte central, esférica, de la Tierra. Se cree que está formado principalmente por metales pesados, como hierro y níquel. El núcleo se divide en núcleo externo, que es fluido, y núcleo interno, que es sólido.
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Cómo es la Tierra por dentro; para ello construye tu modelo de la Tierra con plastilina Necesitarás plastilina de tres colores: uno para la corteza, otro para el manto y otro para el núcleo. Empieza por el núcleo, haciendo una esfera de plastilina. Después, envuélvela con una gruesa capa de otra plastilina, que será el manto. Por último, recúbrelo todo con una fina capa de otro color, para hacer la corteza. Para ver el interior de la Tierra, puedes partir la esfera por la mitad o quitarle algún trozo. Ahora observa las capas concéntricas y las discontinuidades que existen entre ellas.
Cuando observamos la superficie de la Tierra, podemos ver que está compuesta de rocas y minerales, pero ¿y su interior? ¿Está el interior de la Tierra compuesto por los mismos materiales que existen en su superficie?
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IMAGINA
El manto se sitúa entre la corteza y el núcleo. Forma más del 80 % del volumen de la Tierra. Las rocas del manto se encuentran a tan altas temperaturas que en algunos lugares llegan a fundirse. Corteza
Espesor de las capas. Manto 2 900km, núcleo 2 486km
Figura 5.3. Capas de la Tierra.
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ACTIVIDADES
3. Contesta a las siguientes preguntas: a ) La corteza que estás pisando en este momento, ¿es oceánica o continental? ¿Qué espesor tendrá aproximadamente? b ) La corteza sobre la que se asienta un lago, ¿es oceánica o continental?
144
UNIDAD 5
c ) ¿Dónde es más gruesa la corteza, en los Pirineos o en el mar Mediterráneo? 4. Imagina que fueras hasta Australia por un túnel que recorriese el interior de la Tierra. Escribe en orden las capas que atravesarías.
2.2. Los minerales Un mineral es un cuerpo sólido, inorgánico, de origen natural y composición química definida. Posee una estructura cristalina ordenada, que puede dar lugar a formas geométricas externas. ¿Qué significa esto? • Un material inorgánico no está vivo. • De origen natural implica que se ha formado en la naturaleza y no por la mano del hombre.
ill.
• Una composición química definida quiere decir que está formado siempre por los mismos elementos en la misma proporción.
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• Un sólido tiene forma y volumen propio.
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• Tener estructura cristalina significa que sus partículas forman una estructura interna ordenada. Cada mineral tiene una estructura cristalina específica.
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Por ejemplo, la mina de un lapicero está compuesta de un mineral blando denominado grafito, que está formado por átomos de carbono. El diamante también está formado por carbono, pero sus átomos se organizan de una manera diferente, lo que hace que sea mucho más duro. Es decir, el grafito y el diamante tienen la misma composición química, pero diferente estructura cristalina.
Figura 5.4. Diamante.
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La ciencia que estudia los minerales recibe el nombre de mineralogía.
TE PROPONEMOS UN RETO
1. Distingue los minerales
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Lee la definición de mineral y señala cuál de los siguientes elementos no es un mineral y por qué.
UNIDAD 5
145
Identificación de minerales Los minerales se clasifican atendiendo a su composición química. Clasificar es ordenar o disponer en clases. Es una forma de estudiar los minerales y reconocerlos.
SABÍAS QUE… El corindón se presenta en una gran variedad de colores según las impurezas que tenga. Así, lo llamamos rubí cuando es rojo, pero se denomina zafiro cuando es de cualquier otro color, por ejemplo azul.
Forma. Los minerales pueden ser amorfos, como el cinabrio, o con forma poliédrica, como la pirita.
w -h
ill.
Exfoliación. Algunos minerales, al ser golpeados, se separan en láminas o fragmentos de superficies planas, que coinciden con las caras de los cristales. Esto ocurre, por ejemplo, con la mica.
es
Además, los minerales presentan diversas propiedades físicas externas que se utilizan para identificarlos:
2. Yeso
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5,5. Vidrio
3. Calcita
4. Fluorita
5. Apatito
6. Ortosa
6,5. Cuchillo de acero
7. Cuarzo
8,5. Muela de esmeril
8. Topacio
9. Corindón
10. Diamante
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1. Talco
3,5. Moneda de cobre
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2,5. Uña
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Dureza. Es la resistencia que opone un mineral a ser rayado. Para determinar la dureza de los minerales se utiliza la escala de Mohs.
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Figura 5.5. Escala de Mohs.
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UNIDAD 5
PIENSA Y REFLEXIONA 1. Observa la escala de Mohs y contesta. a ) ¿Puede el cuarzo rayar a la calcita? ¿Y al diamante? b ) ¿La calcita puede ser rayada con la uña? ¿Y con una moneda de cobre? c ) Si podemos rayar un mineral con un cuchillo, pero no con una moneda de cobre, ¿qué dureza tendrá? d ) Si tenemos un mineral que raya el talco, pero que es rayado por el yeso, ¿qué dureza tendrá?
Color. Es la característica más fácil de observar. Un mineral puede ser gris, rojo, verde, amarillo, etc. Existen minerales que pueden ser de varios colores, como el cuarzo, debido a la presencia de impurezas.
ill. w -h
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Magnetismo. Algunos minerales, como la magnetita, pueden comportarse como un imán natural y atraer objetos que contienen hierro. Otros tienen elevado contenido en hierro y son atraídos por un imán.
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Raya. Es el color de un mineral en polvo. Se obtiene frotando el mineral con una pieza de porcelana plana. No siempre coincide con el color del mineral, pero es más constante que este. Por ejemplo, el granate presenta color rojo oscuro, pero su raya es de color blanco.
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Brillo. Es el aspecto que tiene la superficie del mineral al reflejar la luz. La galena, por ejemplo, tiene brillo metálico, mientras que la ortosa presenta un brillo vítreo.
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ACTIVIDADES
5. ¿Se podrían identificar los minerales solo por su color? ¿Por qué?
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6. Para determinar el brillo, se utiliza siempre una superficie con corte reciente del mineral. ¿Por qué crees que es así?
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7. Investiga. Averigua la diferencia entre una piedra preciosa y una piedra semipreciosa. Puedes encontrar información en esta página web: http://goo.gl/f7nO8p
8. Entra en http://goo.gl/NtkG5I, escoge tres minerales, anota sus propiedades más importantes y alguno de sus usos. 9. Si entras en la página http://goo.gl/xZsXeT aprenderás a clasificar minerales jugando. Intenta clasificar al menos tres de ellos en la cantera.
UNIDAD 5
147
TE PROPONEMOS UN RETO
2. Compara dos minerales
Observa las características de estos dos minerales. Pirita
Moscovita
es
Minerales
Exfoliación
No presenta
Dureza
6,5
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Forma
Color
Amarillo latón
Blanco-plateado
Brillo
Metálico
Vítreo
Raya
Negra verduzca
Blanca o incolora
En láminas
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2-3
Magnetismo
No presenta
No presenta
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Nota: La pirita (que contiene hierro) es atraída por un imán, y resulta magnética después de calentarla.
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Ahora copia la siguiente tabla en tu cuaderno y complétala. Para ello, busca información. Ten en cuenta que ni el grafito ni el diamante atraen al hierro.
w
Minerales
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Forma
Exfoliación Dureza Color Brillo Raya
Magnetismo
148
UNIDAD 5
Grafito
Diamante
2.3. La Tierra está formada por rocas Una roca es un agregado natural de materia mineral sin forma definida y compuesta por uno o varios minerales. El granito está compuesto por cuarzo, feldespato y mica.
• Ígneas o magmáticas. Se forman cuando rocas fundidas, denominadas magma, se enfrían y se solidifican. Según el lugar en el que se solidifiquen, tenemos dos tipos de rocas ígneas:
Granito
ill. w -h
Cuarzo
La roca caliza está compuesta por un único mineral: la calcita. Roca Caliza
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• Metamórficas. Se forman a partir de otras rocas (ígneas, sedimentarias o metamórficas) que son sometidas a grandes presiones y temperaturas sin llegar a fundirse. Ejemplo: las pizarras.
Feldespato
Mica
– Volcánicas. Se solidifican en el exterior de la superficie terrestre. Ejemplo: el basalto. – Plutónicas. Se solidifican en el interior de la superficie terrestre. Ejemplo: el granito.
es
Podemos clasificar las rocas en tres grandes grupos:
Mineral Calcita
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• Sedimentarias. Se forman a partir de sedimentos que se acumulan en la superficie de la Tierra. Ejemplo: las arcillas.
TE PROPONEMOS UN RETO
3. Crea tus propias rocas
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w
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• Rocas magmáticas. Como sabes, las rocas magmáticas se crean a partir de la fusión de otras. – Con ayuda de un adulto, derrite cera de velas de más de un color. – Echa la cera derretida en un recipiente que contenga cacao, azúcar y arena. – Espera a que se solidifique. ¡Ya tienes tu modelo de roca magmática! – Como verás, el azúcar, el cacao y la arena del recipiente han pasado a formar parte de nuestra roca ígnea. En la naturaleza, sucede algo parecido: el magma puede incorporar los materiales que tiene a su alrededor a la nueva roca. • Rocas metamórficas. Para obtener una, vamos a transformar tu roca magmática. Deberás aplicarle calor y temperatura. Por ejemplo, puedes calentarla con tus manos y aplastarla. ¡Ya tienes tu modelo de roca metamórfica! Observa cómo cambia la forma y la disposición de los materiales que la formaban. • Rocas sedimentarias. En un molde, machaca azúcar, pan y otros materiales. Van a ser nuestros sedimentos. A continuación, impregna todo con un poco de cola blanca y presiona. Deja secar la mezcla y luego sácala del molde. ¡Ya tienes tu modelo de roca sedimentaria!
UNIDAD 5
149
2.4. El ciclo de las rocas: un proceso dinámico Los diferentes tipos de rocas pueden transformarse y convertirse en otras clases de rocas. ¿Cómo es esto posible? Mediante el ciclo de las rocas.
El ciclo de las rocas puede durar desde mil años hasta millones de años. Las rocas más antiguas tienen una edad aproximada de 4 400 millones de años. Se han encontrado en Canadá y Australia.
2. Meteorización. Las rocas se fragmentan por la erosión o por transformaciones químicas. Los fragmentos se desplazan hacia abajo por la gravedad y son arrastrados por el agua y el viento.
3. Acumulación y litificación. Los fragmentos de roca o sedimentos se acumulan. Debido a un proceso denominado litificación, en el que las rocas se compactan y cementan, se forman rocas sedimentarias.
ill.
1. Consolidación. El magma puede solidificar en el interior, dando origen a rocas plutónicas, o salir al exterior como lava y formar rocas volcánicas.
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SABÍAS QUE…
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VOCABULARIO
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Erosión: Es el proceso por el que una roca se fragmenta debido a la acción del agua, el hielo o el viento.
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5. Fusión. Si la temperatura es muy elevada y la roca se funde, se forma de nuevo un magma que dará lugar a rocas ígneas.
4. Metamorfismo. Cuando las rocas se quedan enterradas a gran profundidad, a temperaturas y presiones elevadas, se transforman en rocas metamórficas.
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Figura 5.6. Ciclo de formación de las rocas.
ACTIVIDADES
10. Dibuja un esquema del ciclo de las rocas e identifica en él en qué lugar se formarán las siguientes rocas:
Granito (plutónica)
Pizarra (metamórfica)
Caliza (sedimentaria)
Pumita (volcánica)
11. Reflexiona y contesta. a ) ¿Puede una roca sedimentaria dar lugar a una roca plutónica? ¿Puede una roca plutónica dar lugar a una roca volcánica? ¿Por qué?
150
UNIDAD 5
2.5. El suelo, una frontera llena de vida El suelo es la parte superior de la corteza continental y constituye la interfase entre la tierra, el aire y el agua. Está formado por fragmentos de roca y materia orgánica, y es el medio en el que se desarrollan los ecosistemas terrestres.
VOCABULARIO Roca madre: Materia mineral a partir de la que se forma el suelo. Interfase: Superficie de contacto entre dos o más partes separables fisicamente.
A. ¿Cómo se forma el suelo? 2
3
El suelo comienza a formarse a partir de la meteorización física y química de la denominada roca madre, en la que empiezan a crecer musgos y líquenes (1).
Continúa con la aparición y la propagación de la vegetación herbácea. Gracias a la acumulación de materia orgánica y a la continua meteorización, el suelo va desarrollándose (2).
4
w -h
ill.
es
1
Con el desarrollo del suelo, cada vez más especies pueden colonizarlo. Primero se instala la vegetación arbustiva (3) y, más tarde, la vegetación arbórea, con la fauna asociada (4).
ra
B. En el suelo distinguimos varias capas
Figura 5.7. Proceso de formación de un suelo.
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Si cortamos el suelo verticalmente, podemos distinguir varias capas u horizontes.
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Horizonte A. Contiene una gran cantidad de materia orgánica, incluyendo el humus. Es de color oscuro (materia orgánica muerta en descomposición).
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Horizonte B. Pobre en humus y rico en sales minerales. Solo los suelos bien desarrollados con plantas arbóreas presentan este horizonte.
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Horizonte C. Es la roca madre meteorizada, sin apenas materia orgánica.
Figura 5.8. Horizontes del suelo.
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Horizonte D. Roca madre no meteorizada.
PIENSA Y REFLEXIONA
2. Responde: a ) ¿Qué sustancias obtienen las plantas del suelo? b ) ¿Por qué es el suelo fundamental para el desarrollo de la vida en la Tierra?
c ) ¿Crees que la formación del suelo es un proceso lento o rápido?
UNIDAD 5
151
2.6. La importancia de los minerales y las rocas
es
Los yacimientos son acumulaciones naturales de un mineral que pueden ser explotados para obtener un rendimiento económico. En los yacimientos se encuentran las menas, que son los minerales de los que se puede extraer un elemento químico útil, generalmente un metal.
ill.
Una mina es la excavación que se realiza para extraer el mineral o roca. Las minas pueden ser a cielo abierto, como las canteras de granito, o subterráneas, como las minas de carbón.
A. Minerales de interés económico La halita, formada por cloruro sódico, es la sal común que utilizamos en las comidas.
Algunos minerales destacan por su belleza, como el diamante o el topacio. Los denominamos piedras preciosas. Se utilizan en joyería, al igual que la plata y el oro.
El yeso se utiliza en la construcción.
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El Instituto Geominero de España es uno de los más importantes del mundo. Se encuentra en Madrid y es muy recomendable visitarlo. ¡Tiene muchos talleres y actividades divertidas! Si está lejos de donde vives, puedes encontrar mucha información, fotos, vídeos y actividades en su web: http://www.igme.es/ museo.
De los minerales y las rocas obtenemos muchas materias primas que utiliza el ser humano. Pero no debemos olvidar que se trata de recursos naturales no renovables.
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SABÍAS QUE…
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ACTIVIDADES
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El cinabrio es una mena de mercurio, como el que se utilizaba en los termómetros. La pirita, la magnetita y el hematites son menas de hierro. La galena es una mena de plomo.
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12. Observa estas imágenes. Indica qué mineral o roca se ha utilizado para fabricar los objetos que aparecen.
Busca en tu casa materiales hechos con minerales o rocas. Busca bien, pueden estar en la repisa de tu cocina, en las paredes, en una pulsera o, incluso, en un teléfono móvil. Anota cuatro e indica qué roca o mineral se ha utilizado para crearlo.
152
UNIDAD 5
B. Rocas de interés económico El carbón también es un importante recurso energético. Procede de restos vegetales de origen terrestre.
Existen rocas ornamentales, como el mármol. Otras se utilizan en la construcción, como el granito o la caliza.
PIENSA Y REFLEXIONA
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ill.
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El petróleo procede de restos de plantas y animales de origen marino. Es un importante recurso energético. A partir de él se obtiene la gasolina, el gasóleo y el queroseno. También es el origen de la mayoría de los plásticos.
control de este material, condiciones de explotación en régimen de semiesclavitud, desastres medioambientales con gravísimas repercusiones en la fauna local de especies protegidas (gorilas, elefantes), e incluso a graves problemas de salud asociados con los arcaicos e infrahumanos métodos de explotación. a ) ¿Qué problemas conlleva la extracción de coltán? b ) ¿Para qué se utiliza el coltán? c ) El mundo desarrollado no es consciente de la escasez de ciertos recursos naturales ni de los problemas relacionados con su extracción cuando implican el uso de nuevas tecnologías. Reflexiona: ¿es correcto abandonar o tirar móviles sin pensar en reciclarlos? d ) De seguir con el consumo actual de coltán, no habrá suficiente para atender la demanda. ¿Qué efectos tendrá en la sociedad que las minas de coltán se agoten? e ) Busca información y averigua el número de muertes estimado debido a la extracción de coltán. f ) Investiga por qué en el artículo escriben mineral entre comillas para referirse al coltán.
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3. El coltán, un «mineral» estratégico. Extracto de una noticia de El País, http://goo.gl/a7uU8d Miércoles, 26 de septiembre de 2007.
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Resulta curioso lo que está ocurriendo con un «mineral» denominado coltán, del que se extraen niobio y tántalo, y que en los últimos 10 años ha sido blanco estratégico de las compañías de exploración minera, tema de controversia social y medioambiental e incluso objeto de debate en las propias Naciones Unidas. […] El coltán es fundamental para el desarrollo de nuevas tecnologías: telefonía móvil, fabricación de ordenadores, videojuegos, armas inteligentes, medicina (implantes), industria aeroespacial, levitación magnética, etc. […] Los principales productores mundiales son Australia, Brasil, Canadá y algunos países africanos (República Popular del Congo, Ruanda y Etiopía). […] Su explotación en África ha estado, y está, ligada a conflictos bélicos para conseguir el
UNIDAD 5
153
3 La hidrosfera Si miramos la Tierra desde el espacio veremos una gran masa de agua que ocupa casi las tres cuartas partes de su superficie: son los océanos y los mares.
3.1. El agua: fuente de vida
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Se denomina hidrosfera a toda el agua que existe en el planeta Tierra, incluyendo los océanos, los ríos, los lagos, los casquetes polares y las aguas subterráneas.
El agua presenta propiedades que hacen de ella una sustancia única e imprescindible para la vida en la Tierra.
ill.
Los océanos primitivos se formaron en una época temprana de la evolución de la Tierra a partir del vapor de agua emitido por los volcanes. Las grandes masas de vapor de agua se enfriaron, se condensaron y cayeron sobre la Tierra en forma de lluvia.
A. ¿En qué proporción somos agua?
En la Tierra no existe ningún ser vivo que pueda vivir sin agua; de hecho, en todos los seres vivos hay mucha agua.
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SABÍAS QUE…
Ser humano 70 %
Abeto 47 %
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Medusa 95 %
Lombriz de tierra 83 %
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Figura 5.9. Ejemplos de cantidades de agua en diferentes seres vivos.
Espiga 20 %
B. ¿Qué funciones cumple el agua en un ser vivo?
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• Es el soporte estructural de todas las células. • Es el medio de transporte por el que los componentes sanguíneos, los nutrientes y las sales llegan a todas las partes del cuerpo. • Es el principal regulador de la temperatura corporal.
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ACTIVIDAD RESUELTA
1. ¿En qué proporción somos agua? ¿Cuántos litros de agua tiene una persona que pesa 75 kg si el 70 % de su peso es agua? Primero calculamos cuánto pesa toda el agua que hay en su cuerpo. x = 75 kg × 70 kg / 100 = 52,5 kg de agua
154
UNIDAD 5
Como un litro de agua pesa un kilogramo, deducimos que la persona tiene un total de 52,5 litros de agua en su cuerpo. Ahora te toca a ti. ¿Cuántos litros de agua hay en tu cuerpo?
C. ¿Qué tiene el agua de especial? No tiene color: es incolora. No tiene olor: es inodora.
Se solidifica a 0 ºC y entra en ebullición a 100 ºC. La temperatura media del planeta es de 15 ºC. Por eso, la mayor parte del agua está en estado líquido.
El agua es un buen regulador de la temperatura, porque tiene un elevado calor específico.
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Las moléculas de agua se atraen con fuerza entre sí. Gracias a esta característica, el agua presenta dos importantes propiedades: capilaridad y alta tensión superficial.
Figura 5.10. Propiedades del agua.
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ACTIVIDADES
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Es un disolvente casi universal. Muchas sustancias o solutos pueden disolverse en agua. De hecho, el agua que nos encontramos en la naturaleza no es pura, sino que contiene sales y gases disueltos.
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No tiene sabor: es insípida.
El hielo flota sobre el agua líquida porque tiene menos densidad. En zonas muy frías, los animales acuáticos resisten el invierno gracias a que la capa de hielo de la superficie aísla el agua del frío exterior.
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13. Elige la palabra correcta para completar las siguientes frases: a ) La capilaridad es la capacidad de un líquido de ascender por tubos muy finos llamados capilares. La capilaridad del agua favorece/ perjudica el transporte de nutrientes por los finos vasos conductores de las plantas. b ) La tensión superficial es la resistencia que ofrece la superficie del agua a ser atravesada. Gracias a la alta/baja tensión superficial del agua, algunos insectos pueden caminar sobre/bajo la superficie del agua. c ) El calor específico es la cantidad de calor que hay que aportar a un gramo de una sustancia para aumentar un grado su temperatura.
Cuando calentamos una cacerola con agua, el agua se calienta más lentamente que la cacerola porque su calor específico es mayor/ menor que el material con el que está hecho la cacerola. 14. Relaciona cada frase con una de las propiedades del agua citadas y coméntalas. • Los peces necesitan oxígeno disuelto en el agua para respirar. • El agua de Marte está congelada porque la temperatura media de este planeta es de –60 ºC. • El agua se calienta y se enfría más lentamente que la tierra; por eso, las temperaturas en las zonas costeras son más suaves.
UNIDAD 5
155
ACTIVIDADES 16. ¡Todo tiene agua! Productos de casa. El componente principal y disolvente en jabones, cremas, desodorantes, colonias y otros artículos que utilizamos para nuestro aseo personal es agua. Compruébalo leyendo la etiqueta de varios productos de este tipo. El primer ingrediente de la lista es el más abundante. Anota los nombres de los productos que has mirado y, si aparece, indica su porcentaje en agua.
ill. w -h
APRENDEMOS A SER CIENTÍFICOS
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15. ¿Qué sustancias hay en una disolución? Busca en el diccionario las palabras disolución, disolvente y soluto. Anota las definiciones en tu cuaderno. En los siguientes ejemplos de disoluciones, indica qué sustancia es el disolvente y cuál es el soluto. Té: teína y agua; zumo: azúcares y agua; Bebida gaseosa: CO2 y agua; vinagre: ácido acético y agua. ¿Qué componente se repite en todas las disoluciones?
2. ¿Qué se puede disolver en agua?
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En la cocina utilizamos constantemente el agua como disolvente… Por ejemplo, cuando echamos azúcar en la leche, este se disuelve porque gran parte de la leche es agua. Vamos a utilizar diferentes ingredientes que podemos encontrar en la cocina de cualquier casa para comprobar qué tipo de sustancias se pueden disolver, o no, en agua. ¿Qué necesitamos? Agua, azúcar, sal, aceite, pimienta molida, una cucharilla, una cuchara, seis vasos. ¿Qué hacemos? Pon los seis vasos en fila y numéralos. Llena con agua la tercera parte de cada uno de los vasos. Vaso 1: deja reposar el agua. Vaso 2: añade una cucharadita de azúcar y remueve. Vaso 3: añade una cucharadita de sal y remueve. Vaso 4: añade una cucharadita de pimienta y remueve. Vaso 5: vierte un chorrito de aceite y remueve. Vaso 6: en este vaso añade cucharadas de sal hasta que deje de disolverse. Responde a las siguientes preguntas: a) ¿Qué solutos se disuelven? ¿Qué solutos no pueden disolverse? b) ¿Todos los sólidos son solubles en agua? ¿Por qué piensas esto? c) ¿Todos los líquidos son solubles en agua? ¿En qué te basas? d) En el vaso 1, ¿observas que se hayan formado burbujas? Intenta explicar por qué ha ocurrido esto. e) ¿Cuántas cucharadas de sal has tenido que echar en el vaso 6? f) ¿Podemos disolver todo el soluto que queramos en una cantidad determinada de disolvente?
156
UNIDAD 5
3.2. El agua en la Tierra El 97 % del agua de la Tierra es salada, y se encuentra en mares y océanos. El 3 % restante es dulce y está en los continentes.
Agua marina 97 %
Total agua dulce Aguas subterráneas 20 %
Hielo 79 % Agua dulce 3 %
ill.
Agua dulce superficial 1 %
No todos los mares son igual de salados. El mar Muerto, por ejemplo, tiene un contenido de sales diez veces más alto que el del resto de los océanos. Por esta razón, muy pocos seres vivos pueden desarrollarse en él, y de ahí deriva su nombre…
es
Total agua del planeta
SABÍAS QUE…
El agua continental es dulce. Se diferencia del agua salada por su distinto contenido en sales.
Sales disueltas
Agua salada en g/l
Cloruro de sodio
23
Otras sales
12
Contenido total en sales
35
w -h
El agua marina u oceánica es salada. La sal marina más importante es el cloruro sódico o sal común.
Agua dulce en g/l 0,010
ra
0,089 0,099
.m
ACTIVIDADES
cg
Tabla 5.1. Tabla de contenido en sales en agua dulce y en agua salada.
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17. Convertimos agua dulce en agua salada y agua salada en dulce. Fíjate en la tabla 5.1. Responde ahora a las siguientes preguntas: a ) ¿Cómo podemos saber la cantidad de sal que hay en una muestra de agua? Pista: ¿Cómo se forman las salinas? b ) ¿Qué cantidad de cloruro sódico deberíamos echar en un vaso de agua dulce de 250 ml para que tuviera la misma cantidad de sal que el agua salada? Nota: para calcular la cantidad puedes ignorar la cantidad de sal que hay en el agua dulce, ya que es muy baja. Piensa: si en el agua salada hay 23 g de sal en un litro, ¿qué cantidad de sal habrá en 250 ml (la cuarta parte de un litro)? Esta será la cantidad de sal que tendremos que echar. c ) Hemos transformado agua dulce en agua salada añadiendo sales. ¿Podríamos hacer el proceso inverso? Sí se puede, pero para ello necesitamos energía. Busca información en Internet o en algún libro para saber cómo podemos conseguir agua dulce a partir de agua salada.
UNIDAD 5
157
3.3. La escasez del agua La biodisponibilidad de agua para un ser vivo depende de su accesibilidad y de si es apta o no para el consumo. El ser humano solo puede consumir agua dulce. ¿Dónde encontramos agua dulce? El agua dulce se encuentra en los continentes, en distintos estados y en diferentes lugares.
ra
w -h
ill.
Existen animales que pueden beber agua salada y plantas que están adaptadas al agua del mar. ¿Podrías poner algún ejemplo?
A pesar de la gran abundancia de agua, los seres vivos no disponen de toda el agua existente en la Tierra.
es
SABÍAS QUE…
cg
El 79 % del total del agua dulce se acumula en forma de hielo en los casquetes polares y los glaciares, en los lugares más fríos del planeta: las regiones polares y las zonas de alta montaña.
El 20 % del agua dulce se infiltra en la tierra y forma los acuíferos o aguas subterráneas, que pueden encontrarse a mucha profundidad.
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ACTIVIDAD RESUELTA
Contesta ahora a las siguientes preguntas: a ) ¿El agua dulce que podemos utilizar se encuentra en gran cantidad o, por el contrario, solo podemos utilizar una pequeña parte? b ) ¿Consideras que es importante ahorrar agua y no malgastarla? ¿Por qué?
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2. En las gráficas de la página anterior podemos ver cómo están distribuidas las reservas de agua en la Tierra. Vamos a reducir la escala para comprender mejor la cantidad de agua que hay en cada reservorio. Imaginemos que toda el agua de la Tierra ocupara el volumen de un cubo de 10 l. Volumen de agua marina: 10 l × 97 % = 9,7 l. (Ocuparía algo menos que el volumen del cubo.) Volumen de agua dulce: 10 l × 3 % = 0,3 l = 300 ml. De toda el agua dulce, 300 ml × 79 % = 237 ml son glaciares; 300 × 20 % = 60 ml es agua subterránea; 300 × 1 % = 3 ml es agua superficial. Podemos encontrar equivalencias de volumen en objetos que utilizamos diariamente en casa, como los que se muestran a continuación.
158
UNIDAD 5
3 ml 9,7 l Agua marina
237 ml Glaciares
60 ml Agua subterránea
Aguas superficiales
Del total de agua dulce existente en el planeta Tierra, el ser humano solo puede extraer y consumir agua procedente de aguas superficiales y de algunos acuíferos. Hay acuíferos muy profundos que son inaccesibles.
SABÍAS QUE…
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cg
ra
w -h
ill.
es
De cada 100 gotas de agua dulce que están en la superficie: • 52 gotas son lagos. • 38 son aguas subterráneas poco profundas. • Una son ríos. • 8 gotas están en la atmósfera. • Una última gota pertenece a los seres vivos.
TE PROPONEMOS UN RETO
El 1 % restante del agua dulce está repartida en: • Aguas superficiales. Torrentes, ríos, lagos. • Seres vivos. • Atmósfera. En el aire hay vapor de agua. Las nubes no son más que pequeñas gotitas de agua juntas.
4. Simulemos un acuífero
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w
Como ya sabes, gran parte del agua dulce se acumula en los acuíferos. El ser humano construye infraestructuras para poder extraer el agua subterránea que, de otra manera, sería inaccesible. A continuación te presentamos un modelo de maqueta para representar un acuífero. a) ¿Qué es un acuífero? ¿Cómo está representado en la maqueta? b) ¿Puede atravesar el agua una capa de roca impermeable? ¿Cómo ayuda la roca impermeable a que el agua se almacene? c) ¿Qué infraestructura aparece representada en la maqueta para extraer el agua? Puedes aprender a construir una maqueta de un acuífero en el siguiente enlace: http://www.redescepalcala.org/olivaryescuela/divulgacion/4_Feria_Sevilla/Proyecto/acuiferos/acuiferos.html.
UNIDAD 5
159
3.4. El agua se recicla: el ciclo del agua El agua se recicla constantemente gracias al ciclo del agua, que es impulsado por la energía del Sol.
El agua que bebían los dinosaurios es la misma que beben los seres vivos de hoy en día. Intenta dar una explicación a este hecho.
El agua de un río se desplaza continuamente. Pero ¿de dónde viene y adónde se dirige? Un río nace de la lluvia de las montañas y continúa su viaje hacia el mar. Durante su recorrido, parte del agua se infiltra y pasa al subsuelo.
es
SABÍAS QUE…
Infiltración. Parte del agua penetra en la tierra y pasa a formar parte de las aguas subterráneas.
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cg
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w -h
ill.
Condensación. El agua que se encuentra en el aire en estado gaseoso se condensa al enfriarse y forma las nubes. Esta agua vuelve a la tierra en forma de precipitación, como lluvia, nieve o granizo.
w
ACTIVIDADES
w
18. El viaje increíble (el ciclo del agua): tú, una gota de agua. Imagina que eres una gota de agua. Elige un lugar donde empezaría tu viaje y describe los pasos que darías hasta llegar al mismo sitio del que has partido. Pon ejemplos concretos e indica tu estado: líquido, sólido o gaseoso. Por ejemplo: Comienzo como una gota de agua líquida en el suelo de un bosque…
160
UNIDAD 5
19. Los cambios de estado en tu cocina. Cuando cocinamos o cuando metemos algo en la nevera provocamos cambios de estado en el agua que contienen los alimentos. Relaciona los cambios de estado que hayas observado en la cocina con las fases del ciclo del agua.
Otra porción se evapora y se acumula en la atmósfera en estado gaseoso. En la atmósfera, el vapor de agua se condensa y se forman las nubes.
PARA SABER MÁS
Cuando las gotas de agua son lo suficientemente pesadas, caen de nuevo a la Tierra en forma de lluvia, nieve o granizo, y el ciclo vuelve a repetirse.
es
La velocidad de movimiento del agua en el ciclo es muy variable. En aguas subterráneas puede quedarse estancada de dos semanas a 10 000 años, y en glaciares hasta 1 000 años. En los seres vivos, sin embargo, el agua se recicla mucho más rápidamente.
En este enlace puedes ver un vídeo del ciclo del agua: http://goo.gl/MQC6SK En este otro puedes simular los cambios del estado del agua en un laboratorio: http://goo.gl/OZ0TtR
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cg
Transpiración. Parte del agua absorbida por las raíces de las plantas pasa a la atmósfera en forma de gas a través de sus hojas.
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w -h
ill.
Evaporación. El Sol calienta la superficie de los ríos, los lagos y los océanos, convirtiendo parte del agua líquida en gas que pasa al aire.
w
w
w
Transporte superficial. El agua que no se evapora ni se infiltra se desliza por la superficie, formando los torrentes, los ríos y los lagos, para llegar finalmente a los océanos.
APRENDEMOS A SER CIENTÍFICOS
3. Vamos a simular el ciclo del agua
Podemos simular el ciclo del agua de manera muy sencilla. ¡Te explicamos cómo! En un envase transparente, introduce un pequeño recipiente y agua alrededor. Tapa el envase con film de cocina transparente y coloca una pequeña pesa en el medio. Pon el envase al Sol durante un día. Observa lo que ha pasado e intenta explicar lo ocurrido relacionándolo con las fases del ciclo del agua.
Envoltorio transparente
Agua
Pesa Luz solar
Recipiente
Envase
UNIDAD 5
161
3.5. Los seres humanos y el agua
El agua que consumimos en casa no procede directamente de la lluvia. El agua de lluvia se acumula en lagos, embalses y acuíferos. Parte del agua se lleva hasta una estación de tratamiento de agua potable o ETAP. Aquí se filtra para eliminar las partículas sólidas y se desinfecta con cloro y otras sustancias. Después, el agua ya potable llega a todas las viviendas a través de una red de tuberías.
es
A. ¿Cómo llega el agua hasta nuestras casas?
Presa
w -h
Agua potable: Agua dulce, limpia y libre de sustancias perjudiciales y de organismos patógenos que puedan ser origen de enfermedades. Es el agua adecuada para el consumo humano.
Para el ser humano es imprescindible tener acceso a una cantidad suficiente de agua que le permita llevar una vida saludable. Además, el agua tiene que ser potable, es decir, apta para el consumo humano.
ill.
VOCABULARIO
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B. ¿Adónde va el agua que utilizo?
Pozo
Red de
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w
w
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El agua que se utiliza en las vidistribución viendas es conducida hasta una Planta potabilizadora estación depuradora de aguas residuales o EDAR. En estas Tuberías plantas, el agua se filtra y se trata domésticas con microorganismos que eliminan la materia orgánica antes de ser vertida a los ríos. Los restos sólidos o lodos procedentes del filtrado se tratan y utilizan posteriormente como abonos agrícolas. Durante el tratamiento del agua con microorganismos, se liberan gases como el metano. Este biogás se almacena y utiliza como fuente de energía.
162
UNIDAD 5
ACTIVIDADES 20. Contesta estas preguntas. a ) ¿En qué se diferencia una ETAP de una EDAR? b ) ¿Podemos consumir directamente el agua que se acumula en los lagos y los embalses? ¿Por qué? c ) Investiga cómo se gestiona el agua en tu localidad. ¿De dónde procede el agua que consumes? Busca la localización de una EDAR y una ETAP en tu pueblo o ciudad.
C. ¿Qué cantidad de agua consumimos? En actividades domésticas, gastamos unos 80 l por persona y día para lavar, limpiar y eliminar residuos y unos 5 l para consumo.
VOCABULARIO
Cada día se utilizan unos 3 200 l de agua en actividades económicas (agricultura, ganadería, industria, turismo, transporte) para generar los productos y servicios de los que disfruta una sola persona.
Contaminación: Acumulación de una sustancia en el medio en cantidad tal que resulta nociva para los seres vivos. Los contaminantes pueden ser sustancias tóxicas, como el plomo, o no tóxicas, como los nitratos. Estos son nutrientes para las plantas, por lo que solo son nocivos cuando se encuentran en el medio en altas concentraciones.
D. Fuentes de contaminación del agua
w -h
Contaminación industrial. El 22 % del agua que gastamos se utiliza para procesos industriales.
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Contaminación agrícola y ganadera. De media, el 70 % del agua consumida se destina a estos sectores, sobre todo a la agricultura.
ill.
Los diversos usos del agua hacen que esta se contamine. En función de la actividad que origine los contaminantes, se distinguen tres tipos de contaminación:
es
También gastamos agua en actividades de ocio, como, por ejemplo, en las piscinas o regando los campos de fútbol y de golf.
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cg
Contaminación por uso doméstico. Solo el 8 % del total del agua se emplea para consumo doméstico.
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Figura 5.11. Fuentes de contaminación de agua.
w
ACTIVIDADES
w
21. La gestión sostenible del agua persigue el uso y la explotación adecuada de este recurso con el fin de mantener y garantizar su calidad y disponibilidad en el planeta. a ) ¿En qué actividades se consume más cantidad de agua? b ) ¿En qué actividades, menos? c ) ¿Qué actividades son las principales responsables de la contaminación del agua? Realizad un debate en clase sobre las medidas que se pueden tomar para llevar a cabo una gestión sostenible del agua.
UNIDAD 5
163
APRENDEMOS A SER CIENTÍFICOS
4. ¿Qué cantidad de agua consumimos en casa?
Ducha
Lavarse las manos
Cisterna
Limpieza del hogar
Lavavajillas
Lavado a mano
Consumo (l)
20–40
1,5
20–40
10
200
4–6
Lavado de ropa
Bebida y comida*
200
3–6
ill.
Actividad
es
Con el objetivo de conocer en qué gastamos el agua y si gastamos mucha, vamos a realizar un estudio sobre el consumo de agua en nuestra casa. En la siguiente tabla, te presentamos la cantidad de agua aproximada que utilizamos en distintas tareas domésticas.
Tabla 5.2. Cantidad aproximada de agua que gastamos cada vez que realizamos cada una de las actividades domésticas citadas. * Para la comida y la bebida, el cálculo se corresponde al gasto por día.
w
w
w
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ra
w -h
1. Para saber cuánta agua se consume en nuestro hogar, necesitamos hacer un registro de todas las actividades que llevamos a cabo en casa que supongan un gasto de agua. Realizaremos anotaciones durante una semana. Recuerda que debes tener en cuenta el número de personas que viven en tu casa. 2. Una vez que tengas todos los datos, calcula el total de agua utilizado por actividad durante una semana, utilizando los datos de la Tabla 5.2. ¿Qué cantidad de agua total utilizáis en tu casa a la semana? 3. Calcula el porcentaje de agua que se Porcentaje de agua consumida en actividades domésticas consume en tu casa en cada una de las 40% 35% actividades y dibuja con los datos ob30% 25% tenidos un diagrama de barras como el 20% del ejemplo. 15% 10% ! 4. Con los datos obtenidos, saca conclu5% 0% siones. Cisterna Higiene Lavadora Cocina personal ¿En qué actividades se gasta más agua? ¿Y menos? ¿Qué cantidad de agua se gasta en tu casa por persona? ¿En qué actividades podríais reducir el consumo de agua? Compara los resultados que has obtenido con los resultados de tus compañeros. Podéis realizar un pequeño debate sobre el correcto uso del agua y proponer medidas en grupo para reducir el gasto de agua en vuestros hogares.
Reducir
Reciclar
Ahorrar
5. Puedes calcular tu huella ecológica en relación con el consumo de agua. Para ello consulta esta web: http://www.tuhuellaecologica.org/encuestas/agua.asp
164
UNIDAD 5
4 La atmósfera
La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve el planeta Tierra. A esta mezcla de gases la denominamos aire.
SABÍAS QUE…
El oxígeno (O2) apareció más tarde, producido por los organismos fotosintéticos que surgieron en la Tierra. Gracias al aumento de O2, se formó la capa de ozono.
Respiración
Respiración
CO2
Nitrógeno 78 %
Fotosíntesis
w -h
• 78 %, nitrógeno (N2). Es un gas incoloro e inodoro. Pocos seres vivos son capaces de utilizar el N2 atmosférico. Sin embargo, es un componente que se encuentra en todos ellos.
O2
Respiración
Figura 5.12.
Respiración
ra
El aire de la atmósfera actual está formado por una mezcla de gases en distinta proporción:
ill.
4.1. ¿De qué está compuesto el aire?
Marte también tiene atmósfera. Está compuesta en más de un 90 % por CO2, pero apenas tiene un 0,13 % de oxígeno. ¿Crees que podríamos respirar el aire de Marte?
es
La Tierra surgió hace 4 500 millones de años. Su atmósfera, que se formó al tiempo que se fue enfriando el planeta, era rica en dióxido de carbono (CO2), nitrógeno, vapor de agua y otros gases.
cg
• 21 %, oxígeno (O2). Es un gas imprescindible para la respiración. Lo producen las plantas en el proceso de fotosíntesis. • 1 %, otros gases. Entre ellos, los siguientes:
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– Dióxido de carbono (CO2). Lo utilizan las plantas para realizar la fotosíntesis. Los seres vivos lo expulsan en la respiración.
Otros gases 1 % Figura 5.13. Composición del aire.
w
– Vapor de agua. El porcentaje de vapor de agua en la atmósfera es pequeño, pero es fundamental para el ciclo del agua y para el clima.
Oxígeno 21 %
w
– Argón. Es un gas inerte.
w
PIENSA Y REFLEXIONA
4. En una canción del grupo español Mecano se decía «aire, soñé por un momento que era aire, oxígeno, nitrógeno y argón, sin forma definida». Contesta: a ) ¿Es correcta la composición atmosférica que se indica en la canción? ¿Por qué? b ) ¿Crees que el aire no tiene forma definida, como sugiere la canción?
5. ¿Por qué cambió la composición de la atmósfera, y se hizo rica en oxígeno y pobre en dióxido de carbono con la aparición de los primeros seres vivos? 6. Si inflas un globo con el aire de tus pulmones, ¿la composición del aire en el interior del globo será distinta a la del exterior?
UNIDAD 5
165
4.2. Las capas de la atmósfera La atmósfera tiene un espesor variable. Pero ¿hasta dónde llega la atmósfera? ¿Varía su composición con la altura? En realidad, el 90 % de la masa de la atmósfera se encuentra en sus primeros 12 km. En ella podemos distinguir cinco capas diferenciadas. Exosfera. Es la capa más externa de la atmósfera. La cantidad de aire disminuye progresivamente hasta el espacio interestelar.
Exosfera
–90 ºC
w -h
Mesosfera
es
80 km
ill.
Ionosfera
Ionosfera o termosfera. En esta capa orbitan los satélites artificiales, que recogen y transmiten información sobre la Tierra. En ella, parte de la luz solar choca contra las partículas del aire, lo que hace que aumente la temperatura y que se formen las auroras boreales y australes.
Mesosfera. En esta capa, los meteoritos se convierten en estrellas fugaces.
400 ºC
650 km
0 ºC
50 km
ra
cg
Estratosfera. En ella se encuentra la capa de ozono (O3), un gas que absorbe parte de la peligrosa radiación ultravioleta procedente del Sol y nos protege de ella.
Globo meteorológico
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Troposfera. Se extiende desde el suelo hasta unos 10 km de altura. En ella se concentran el 95 % de los gases de la atmósfera. Es la única capa en la que se desarrolla la vida. Aquí se producen todos los fenómenos meteorológicos.
11 km
Capa de ozono
Airbus A380 Avión comercial
Troposfera Pájaros
–50 ºC 9 km Everest 20 ºC
0 km
w
Figura 5.14. Las capas de la atmósfera.
Estratosfera
w
ACTIVIDADES
22. ¿Qué es un globo meteorológico?
w
23. Fíjate en el esquema. ¿En qué capa la temperatura es mayor? ¿Y menor? 24. ¿Qué es el ozono? ¿Qué grosor tiene aproximadamente la capa de ozono? 25. ¿A qué temperatura pueden llegar las últimas capas de la atmósfera? ¿Por qué? ¿Cómo pueden atravesar estas capas un cohete o una nave espacial sin derretirse?
166
UNIDAD 5
26. Imagina que viajas a Venus en una nave espacial. Describe las características de cada capa atmosférica que vas atravesando (peculiaridades y temperatura). 27. Recuerda que el radio de la Tierra es de 6 400 km. Considerando lo que has aprendido, ¿crees que la atmósfera es una capa delgada y tenue, o gruesa y compacta?
4.3. ¡El aire pesa! Columna de aire
Columna de aire
Aunque nosotros no seamos conscientes, ¡el aire pesa! El peso del aire sobre la superficie de la Tierra se denomina presión atmosférica. Esta presión depende de varios factores: • La temperatura: el aire caliente pesa menos que el frío.
es
• La altitud: a mayor altura, menor es la presión atmosférica, porque la cantidad de aire que hay sobre nosotros disminuye con la altura.
Figura 5.15. Presión atmosférica.
ill.
• La humedad: el aire con más cantidad de vapor de agua pesa menos y tiende a ascender.
w -h
La presión atmosférica se puede medir utilizando distintas unidades de medida. La más utilizada es la atmósfera. Al nivel del mar, la presión atmosférica es de alrededor de una atmósfera. El instrumento que utilizamos para medir la presión atmosférica se denomina barómetro.
ra
4.4. ¿Por qué cambia la atmósfera?
cg
Si observamos la atmósfera, podemos ver que no siempre tiene el mismo aspecto. A veces unas nubes negras lo cubren todo. Otras veces, el cielo está despejado con pequeñas nubes blancas que brillan con la luz del Sol. ¿Por qué cambia tanto el cielo?
.m
A los cambios que tienen lugar en la atmósfera, como las precipitaciones y el viento, se los llama fenómenos atmosféricos.
w
w
Precipitaciones. Caída de agua en estado sólido o líquido sobre la superficie terrestre. Conforme una masa de aire asciende, se enfría. El vapor de agua se va condensando y así se forman las nubes. Una nube, de hecho, está formada por millones de gotitas de agua y cristales de hielo. Esas gotas se van uniendo y cuando alcanzan cierto peso caen en forma de lluvia, nieve o granizo.
w
APRENDEMOS A SER CIENTÍFICOS
SABÍAS QUE… Cuando los escaladores suben altas montañas, sufren un fenómeno conocido como el mal agudo de montaña. Con la altitud, se reduce la cantidad de aire y, por lo tanto, la cantidad de oxígeno disponible para respirar.
5. Agua y aire
Llena hasta arriba un vaso con agua y coloca un naipe o una cartulina encima. Asegúrate de que no quede aire dentro. Para ello, el naipe deberá quedar como «pegado». Ahora dale la vuelta al vaso despacio (hazlo poniendo algún recipiente grande debajo que pueda recoger el agua). a) ¿Qué sucede? ¿Por qué ocurre? Ahora llena el vaso hasta la mitad y vuelve a poner el naipe. Dale la vuelta al vaso despacio (pon antes algún recipiente grande debajo). b) ¿Qué sucede esta vez? ¿Por qué no ocurre lo mismo que en el experimento anterior?
UNIDAD 5
167
Viento. Cuando el aire se mueve, decimos que hace viento. ¿Por qué se mueve el aire?
• Diferencias de presión: el aire se desplaza desde las zonas de mayor presión a zonas de menor presión. Aire frío
Aire caliente
Viento
10
00
05
Las borrascas y los anticiclones son dos de los cambios atmosféricos causados por la presión atmosférica.
10 A 15 10
• Una zona de baja presión atmosférica o borrasca se produce en un área en la que el aire más caliente asciende y deja entrar aire frío de los alrededores, lo que origina un viento que sopla desde el exterior hacia el centro de la borrasca. Entonces se producen nubes y, con frecuencia, nieve o lluvia. Se representa con una B en los mapas del tiempo.
ra
10
Anticiclón
w -h
Figura 5.16. Borrascas y anticiclones.
10
Borrasca
es
En invierno, cuando encendemos la calefacción, el aire se mueve dentro de las habitaciones creando pequeñas corrientes. El aire calentado por el radiador sube hacia arriba y al enfriarse vuelve a bajar.
• Diferencias de temperatura: el aire caliente es menos pesado que el aire frío. El aire se desplaza desde las zonas más frías hacia las más calientes.
ill.
SABÍAS QUE…
cg
990B 995
• Una zona de alta presión o anticiclón aparece en un área en la que el aire más frío desciende e impide la entrada de aire de los alrededores. Da lugar a situaciones de buen tiempo y cielos soleados. Se representa con una A en los mapas del tiempo.
Isobaras
w
.m
Figura 5.17. Isobaras.
w
SABÍAS QUE…
w
Las líneas que se dibujan en los mapas del tiempo se denominan isobaras. Son líneas imaginarias que sirven para unir puntos de igual presión. En cada una de estas líneas se indica con un número el valor de la presión, medida en milibares.
168
UNIDAD 5
El tiempo es la situación de la atmósfera en un lugar y en un momento determinados. Estudiando las características de la atmósfera (humedad, temperatura, presión, viento y nubes) podemos predecir el tiempo.
El tiempo no debe confundirse con el clima, que son las condiciones atmosféricas que se dan en una región durante un largo periodo de tiempo.
ACTIVIDADES 28. Observa el mapa del tiempo que se muestra en esta página. a ) ¿Dónde está situada la borrasca? ¿Y el anticiclón? b ) ¿Dónde es más probable que llueva? ¿En España o en Alemania? c ) ¿Qué sentido tendrá el viento? ¿De España hacia Alemania o desde Alemania hacia España?
4.5. La atmósfera y la luz del Sol
SABÍAS QUE…
Cuando el Sol brilla con intensidad parece que la radiación solar llega hasta nosotros con toda su fuerza. Pero no es así. La atmósfera que envuelve la Tierra evita que los rayos solares lleguen directamente a nuestro planeta.
Así, de la radiación solar que llega a nuestro planeta: • El 30 % es reflejada por la atmósfera, debido al efecto albedo. • El 45 % es absorbida por la superficie de la Tierra.
30 %
w -h
Efecto invernadero. Cuando los rayos del Sol llegan a la superficie de la Tierra, parte de esta radiación solar es reflejada por su superficie en forma de calor (rayos infrarrojos). Pero el CO2 y otros gases atmosféricos impiden que el calor se escape hacia el espacio, por lo que aumenta la temperatura de la atmósfera. Este fenómeno, al evitar que la Tierra se enfríe, hace posible la vida en el planeta.
100 %
Albedo
ill.
Luz solar
• El 25 % es absorbida por la atmósfera.
es
Efecto albedo. Es la cantidad de radiación que refleja una superficie. Este efecto se produce tanto en la superficie de la Tierra como en la superficie de la atmósfera.
Las superficies claras tienen valores de albedo superiores a las oscuras. Así, la nieve, el hielo y las nubes reflejan un alto porcentaje de la luz.
45 %
Calor (rayos infrarrojos)
ra
Absorbido por la atmósfera 25 %
CO2 Efecto invernadero
cg
Figura 5.18. Efecto albedo y efecto invernadero.
PIENSA Y REFLEXIONA
w
.m
7. Si aumenta el efecto albedo de la atmósfera, la temperatura de la Tierra ¿aumenta o disminuye? ¿Y si aumenta el efecto invernadero?
APRENDEMOS A SER CIENTÍFICOS
6. Efecto invernadero
w
w
a) Necesitas dos vasos de cristal, un bol transparente y un termómetro de alcohol. • Rellena dos vasos hasta la mitad con agua. Cubre uno de ellos con un bol transparente. • Déjalos al Sol durante media hora. En caso de que no puedas ponerlos al Sol, apunta a cada uno de ellos con la luz de un flexo. • Mide con un termómetro la temperatura del agua en cada vaso. ¿Existen diferencias de temperatura? ¿Por qué?
b) Coloca dos termómetros al Sol encima de un trozo de césped y tapa uno de ellos con un bol de cristal transparente. Apunta la temperatura de cada uno al cabo de media hora. • ¿Existen diferencias de temperatura? • ¿Qué efecto ha provocado el césped? ¿Por qué crees que sucede esto? • ¿Cómo influye la vegetación en el efecto invernadero?
UNIDAD 5
169
4.6. Contaminación atmosférica ¿Crees que el aire que respiramos tiene la misma composición que el que respiraban nuestros antepasados hace cientos de años? ¿Por qué ha cambiado? La contaminación atmosférica es la presencia de sustancias que implican riesgos o daños en los seres vivos o en el medio ambiente. En la mayoría de los casos está causada por la acción del hombre. Los contaminantes atmosféricos pueden ser: • Sustancias ajenas a la composición normal de la atmósfera.
es
Los líquenes son unos excelentes indicadores de la contaminación atmosférica. La mayoría de ellos no pueden tolerar una atmósfera contaminada, por lo que su presencia suele indicar que el aire está limpio.
• Elementos que se encuentran en la atmósfera, pero que están en concentración superior a la natural. Como resultado de las diversas actividades del ser humano, se liberan a la atmósfera una serie de contaminantes atmosféricos:
ill.
SABÍAS QUE…
w -h
• Partículas sólidas en suspensión, como metales pesados. • Compuestos de carbono, como el metano y el CO2. • Óxidos de azufre.
• Óxidos de nitrógeno.
ra
Estos contaminantes primarios interaccionan con el vapor de agua de la atmósfera y producen los ácidos carbónico, sulfúrico y nítrico.
cg
En las ciudades y las industrias existen estaciones que miden la calidad del aire y alertan a las autoridades cuando la contaminación supera los niveles permitidos.
.m
Residuos en vertederos. Producen metano. Industria. Libera partículas en suspensión y óxidos de azufre, nitrógeno y carbono.
w
w
w
Actividades agrarias. Producen metano, amoniaco y óxidos de nitrógeno.
Vehículos. Emiten óxidos de azufre, nitrógeno y carbono.
Calefacción doméstica. Libera óxidos de azufre, nitrógeno y carbono.
Fenómenos naturales. Fenómenos como los volcanes o las tormentas de arena liberan partículas en suspensión y óxidos de azufre.
Figura 5.19. Fuentes de contaminación atmosférica.
170
UNIDAD 5
4.7. Efectos de la contaminación atmosférica A. Problemas de salud Al respirar, inhalamos contaminantes atmosféricos que causan problemas respiratorios, enfermedades cardiovasculares y daños en el sistema nervioso.
B. Problemas medioambientales
ill.
• Calentamiento global. El efecto invernadero es necesario para la vida en la Tierra; sin embargo, en las últimas décadas ha aumentado peligrosamente por la emisión de los llamados gases de efecto invernadero (como el metano y el CO2), procedentes de la actividad humana.
es
La contaminación no solo afecta al hombre, ya que también produce enfermedades en los animales y el envenenamiento de las plantas.
w -h
Este mayor efecto invernadero ha dado lugar a un aumento de la temperatura de la Tierra, conocido como calentamiento global. Como consecuencia, se está produciendo un cambio climático, que se manifiesta de formas diversas:
Figura 5.20.
– Desertización. – Fusión de los casquetes polares. – Incremento del nivel del mar.
ra
– Aumento de las inundaciones, las sequías y los huracanes.
cg
• Lluvia ácida. Las precipitaciones producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, ya que arrastran los contaminantes del aire hacia el suelo.
.m
Los ácidos formados a partir de los óxidos de azufre, nitrógeno y carbono presentes en la atmósfera hacen que se produzca una lluvia más ácida de lo normal, con diversos efectos: – Contamina los ríos y los lagos, perjudicando a los seres vivos que habitan en ellos.
Figura 5.21.
w
– Provoca la contaminación de los suelos y envenena a las plantas.
w
– Produce el llamado mal de la piedra, es decir, deteriora la superficie de los edificios construidos o revestidos con este material.
w
• Destrucción de la capa de ozono. Se produce al reaccionar el ozono con los compuestos clorofluorocarbonados (CFC), presentes en los aerosoles y los refrigerantes.
ACTIVIDADES 29. Define, indica la causa y las consecuencias de los siguientes problemas atmosféricos: Cambio climático, lluvia ácida, destrucción de la capa de ozono.
UNIDAD 5
171
5 ¿Qué puedes hacer para salvar
w -h
ill.
es
la Tierra?
• Aprovecha la luz natural en lugar de encender lámparas. • Cuando se queden vacías las habitaciones, recuerda apagar las luces.
ra
• Pregúntales a tus padres si en casa tenéis bombillas convencionales. Si es así, puedes pedirles que las sustituyan por bombillas de bajo consumo. • Desplázate a pie, en bicicleta o en transporte público.
cg
• Utiliza la ducha en lugar de bañarte. Así consumirás hasta cuatro veces menos agua. • Recicla. Separa los residuos de tu casa. Más de la mitad de lo que desechamos puede reutilizarse.
.m
• Sal de casa con una bolsa cuando vayas a comprar algo. Así no tendrás que emplear bolsas de plástico. • Planta un árbol.
w
w
w
• Comparte con tus padres u otras personas mayores las cosas que has aprendido. • Baja las persianas de las ventanas siempre que sea posible. Impedirás que entre el calor en verano, si lo haces cuando hay Sol, y que salga el calor en invierno, si lo haces cuando no hay Sol.
TE PROPONEMOS UN RETO
5. Investiga para salvar la Tierra
a) Indica qué beneficios aporta cada una de las acciones recomendadas arriba y por qué. b) Vierte unas gotas de colorante alimentario rojo o azul en un vaso de agua y mézclalo hasta que el color quede homogéneo. Corta el trozo final de un apio con hojas e introdúcelo en el vaso. Observa lo que sucede. ¿Por qué las aguas contaminadas afectan a las plantas?
172
UNIDAD 5
MAPA SEMÁNTICO
La Tierra
dividida en
es
Hidrosfera
formada por formada por
Agua
Capas
forman el
Salada
w
.m
Suelo
Minerales
en estado
Líquido
Ciclo del agua
Gaseoso
Atmósfera dividida en
Capas
formada por
Aire
Dulce
cg
Rocas
se recicla por
ra
con
Propiedades
compuesto por Gases
esenciales para Los seres vivos que forman La biosfera
w
w
Materia
w -h
formada por
Geosfera
Sólido
ill.
Actividades del ser humano
constituida por
perjudicada por
Imprescindible Necesario Complementario
UNIDAD 5
173
ACTIVIDADES FINALES
2. Hidrosfera
2. Si caminas por una montaña, verás un montón de rocas a tu alrededor. Pero ¿existen rocas debajo del mar? ¿Por qué lo sabes? 3. ¿Es el interior de la Tierra igual que la superficie que vemos? Si crees que no es igual, describe cómo es.
• Arcilla: roca sedimentaria. • Granito: roca plutónica.
cg
6. Responde las siguientes preguntas: a) ¿Qué es un magma?
.m
b) ¿Qué diferencia existe entre las rocas plutónicas y las volcánicas? ¿Y entre las metamórficas y las magmáticas?
w
7. Indica si los siguientes materiales son rocas, minerales o ninguna de las dos cosas. Arcilla
Mármol
Hormigón
w
Ladrillo
Cinabrio Yeso
w
8. El carbón y el petróleo son rocas muy especiales. Se forman a partir de grandes cantidades de materia orgánica enterrada durante millones de años. Responde razonadamente las siguientes preguntas: a) ¿Qué tipo de rocas son? b) ¿Cuál es el uso que hacemos de ellas? c) ¿Son recursos renovables?
174
UNIDAD 5
a) Considerando tu peso aproximado, ¿cuántos litros de agua deberías beber al día? b) Sabiendo que cuatro o cinco vasos de agua equivalen a un litro, ¿cuántos litros de agua calculas que bebes al día? ¿Consideras que bebes suficiente agua?
ra
5. Realiza un esquema del ciclo de las rocas poniendo como ejemplos las siguientes rocas. • Pizarra: roca metamórfica.
10. La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda que se beba a diario un litro por cada 35 kg de peso.
w -h
4. ¿Qué diferencias existen entre la corteza oceánica y la continental? ¿Dónde se localizan ambos tipos de corteza?
9. La rata canguro, un roedor de los desiertos de Norteamérica, no siente la necesidad de beber agua, y, sin embargo, como todos los seres vivos, necesita agua para vivir. ¿De dónde crees que obtiene la rata canguro el agua que necesita?
es
1. ¿Qué diferencia existe entre un mineral y una roca? ¿Puede una roca ser fluida? ¿Y un mineral?
ill.
1. Geosfera
11. Indica verdadero o falso. Si la frase es falsa, corrígela. • La hidrosfera está formada únicamente por el agua de los mares y los océanos. • Entre todos los planetas conocidos, solo se ha encontrado agua líquida en el planeta Tierra. • Cuando la Tierra comenzó a formarse, toda el agua estaba en estado gaseoso.
12. Los habitantes de un pueblo ubicaron un vertedero al otro lado de las montañas para evitar malos olores y que se contaminaran sus aguas. Observa la siguiente imagen y deduce lo que pudo pasar.
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w
w
.m
cg
ra
w -h
ill.
es
13. Define con tus palabras los siguientes térmi- 4. Toda la unidad nos: transporte superficial, infiltración, transpiración, evaporación, condensación y preci- 21. ¿Cuáles son las cuatro partes de la Tierra? ¿De qué está compuesta cada una de ellas? pitación. Utilizando estas palabras, realiza un esquema en el que representes el ciclo del 22. Indica las actividades con las que puede estar agua. relacionado cada uno de estos problemas ambientales y señala el motivo: a) Contaminación atmosférica. 3. Atmósfera b) Pérdida de biodiversidad. c) Cambio climático. 14. ¿Qué gas del aire debe su presencia a la actividad fotosintética? d) Problemas de salud. e) Contaminación de los suelos. 15. ¿Es correcto decir que la atmósfera es un gas? ¿Por qué? f) Agotamiento de los recursos naturales. g) Ruido. 16. En la alta montaña, ¿la presión atmosférica es mayor o menor que en la playa? ¿Por qué? h) Acumulación de residuos. 17. Es frecuente ver el rocío en las plantas al amanei) Contaminación acuática. cer, tras noches despejadas y sin viento. InvesPosibles causas: tiga cuál es el motivo y explica por qué es así. • Agricultura. 18. Indica la capa de la atmósfera en la que sitúan • Producción y distribución de energía. los siguientes elementos: • Pesca. a) Nubes y precipitaciones. • Consumo de los hogares. b) Estrellas fugaces. • Industria. c) Capa de ozono. • Población y economía. d) Auroras boreales. • Turismo. 19. El arcoíris es un fenómeno atmosférico que se • Transporte. forma cuando los rayos solares son intercep- 23. ¿Qué relación tiene la atmósfera con el ciclo tados por el agua de la atmósfera. ¿Cuándo del agua? vemos el arcoíris? ¿Por qué crees que es así? 24. Observa el siguiente gráfico: 20. Copia en tu cuaderno y completa los huecos Ordena atmósfera, hidrosfera y corteza, secon las palabras tiempo o clima, según corresgún su proporción de O2, de mayor a menor. ponda. • Hoy el
Composición química de la corteza terrestre
es muy lluvioso.
• En Santander el
es muy húmedo.
• La meteorología es la ciencia que estudia el atmosférico. • En España predomina el terráneo.
medi-
oxígeno 47 % silicio 28 %
magnesio 2,2 %
aluminio 8 % hierro 4,5 % calcio 3,5 % potasio 2,5 % sodio 2,5 %
UNIDAD 5
175
APRENDER A APRENDER
¡Qué raro un cielo sin atmósfera! La atmósfera no solo es fuente de N2, O2 y CO2, imprescindibles para el desarrollo de la vida en la Tierra. Presenta además una serie de propiedades que explican algunos fenómenos que no serían posibles sin atmósfera.
Puedes informarte en la página web http://goo.gl/KKFveh
ill.
• El ser humano no podría haber utilizado el fuego para calentarse.
es
Nunca hemos vivido en un cielo sin atmósfera. Pero ¿qué cambiaría si no existiera esa masa de aire que nos rodea? Te presentamos algunos hechos que no serían posibles sin la atmósfera.
• El color del cielo no sería azul, sino negro, incluso cuando el Sol estuviera presente.
w -h
Puedes informarte en la página web http://goo.gl/FpJsJp o en http://goo.gl/dymXa8 • No podríamos comunicarnos a través del sonido.
Puedes informarte en la página web http://goo.gl/13vNZM o en http://goo.gl/M70H6k
w
w
w
.m
cg
ra
• Los pájaros no podrían volar.
Investiga y averigua el porqué de las afirmaciones anteriores. No olvides hacer referencia a las propiedades de la atmósfera.
176
UNIDAD 5
MIRA A TU ALREDEDOR
PISA. Fuente: Ministerio de Educación
El efecto invernadero: ¿realidad o ficción? Lee el siguiente texto y responde a las preguntas que se plantean a continuación.
es
Los seres vivos necesitan energía para sobrevivir. La energía que mantiene la vida en la Tierra viene del Sol, que al estar muy caliente irradia energía al espacio. Una pequeña porción de esta energía llega a la Tierra. La atmósfera de la Tierra actúa como una cubierta protectora sobre la superficie de nuestro planeta, impidiendo los cambios de temperatura que existirían en un mundo sin aire.
ill.
La mayor parte de la energía irradiada que llega del Sol pasa por la atmósfera de la Tierra. La Tierra absorbe una parte de esta energía y otra es reflejada por su superficie. Parte de esta energía reflejada es absorbida por la atmósfera. 15,4
w -h
Como resultado de todo ello, la temperatura media por encima de la superficie de la Tierra es más alta de lo que sería si no existiera atmósfera. La atmósfera de la Tierra funciona como un invernadero, de Temperatura ahí el término efecto invernadero. media de la atmósfera
15,0
de la en el siglo XX. Se dice que el efecto invernadero se ha acentuado Tierra (ºC)
ra
Es un hecho que la temperatura media de la atmósfera14,6ha aumentado. En los periódicos y las revistas se afirma con frecuencia que la principal causa responsable del aumento de la1910temperatura en 1950 el si-1960 1860 1870 1880 1890 1900 1920 1930 1940 glo XX es la emisión de dióxido de carbono. años
1970
1980
1990
Fuente: CSTI Environmental Information Paper 1, 1992.
cg
Un estudiante llamado Andrés se interesa por la posible relación entre la temperatura media de la atmósfera de la Tierra y la emisión de dióxido de carbono en nuestro planeta. En una biblioteca, se encontró con las dos gráficas que ves abajo.
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A partir de estos dos gráficos, Andrés concluye que es cierto que el aumento de la temperatura media de la atmósfera de la Tierra se debe al aumento de la emisión de dióxido de carbono.
w
Pregunta: ¿Qué se observa en los gráficos que apoya la conclusión de Andrés?
w
w
Pregunta: Otra estudiante, Juana, no está de acuerdo con la conclusión de Andrés. Ella compara los dos gráficos y dice que algunas partes de los gráficos no apoyan dicha conclusión. Selecciona una zona de los gráficos que no apoye la conclusión de Andrés. Explica tu respuesta.
20
Emisión de dióxido de carbono (miles de 10 millones de toneladas al año). 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
años
15,4
Temperatura media de la atmósfera 15,0 de la Tierra (ºC) 14,6 1860
1870
1880
1890
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
años Fuente: CSTI Environmental Information Paper 1, 1992.
UNIDAD 5 20
Emisión de dióxido
177
w
.m
cg
ra
w -h
ill.
es
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