Download unidad i: “evolución del conocimiento geográfico”

UNIVERSIDAD DEL BÍO-BIO
Facultad de Educación y Humanidades
Departamento de Ciencias Sociales
Pedagogía en Historia y Geografía
Geosistemas Naturales I
Profesor: Sra. Claudia Espinoza
Código: 330123
UNIDAD I: “EL SISTEMA NATURAL, BASE DEL COMPONENTE GEOSISTÉMICO
EN LA REGÍON Y EL PAÍS, CICLOS DE ENERGÍA Y MATERIA”.
1. Conceptualización básica.
La Geografía no trata simplemente de la descripción detallada de la superficie
terrestre, o del estudio de la constitución litológica de la corteza terrestre y
marítima, sino que además se interesa por analizar
y formular modelos
cuestionables sobre la relación del hombre con el medio que lo rodea (físico natural)
y como el medio (hábitat) influye sobre el hombre al igual que el éste sobre él.
1.1. El espacio geográfico:
El espacio geográfico es el objeto de estudio de la geografía. Todas las
acciones humanas y naturales tienen una plasmación espacial, de tal forma que el
espacio se convierte en el soporte o continente de las múltiples interacciones
existentes entre los diversos elementos naturales y humanos. Estas interacciones
intervienen en el espacio modificándolo o aportando características propias y, pero a
su vez el espacio condiciona las interacciones elementales. El objeto de estudio de
la geografía incluye al espacio como contenedor de las acciones humanas y como
contenido, es decir las interacciones que conforman un sistema holístico natural o
social.
Aunque los espacios son muy variados y prácticamente únicos e irrepetibles,
existen unas características comunes a todo espacio.
Las características más importantes del espacio geográfico son:
1) Localización: Cualquier punto del espacio es localizable por un eje en relación
con el espacio circundante.
2) Dinamismo: El espacio geográfico está sometido a continuos cambios. Estos
cambios suceden en una escala temporal muy variable. El espacio adopta una
apariencia debido a los cambios que en él se realizan y a esta apariencia se
la denomina paisaje.
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3) Homogeneidad: El espacio se puede agrupar en unidades homogéneas, puesto
que las relaciones que se dan entre los diferentes elementos, dotan a ese espacio
de una continuidad. Podemos decir que una variable puede homogeneizar o
individualizar un espacio respecto a otro (por ejemplo, la altura, la latitud, el clima,
etc.) Este hecho nos lleva a hablar de región. La región es un espacio
individualizado respecto a otro espacio en función de una o más variables, que lo
dotan de características propias y diferentes a los demás espacios.
4) Magnitud. Escala: El espacio posee una superficie finita y constante, pero en el
análisis espacial interviene poderosamente la escala. Un elemento o variable
geográfica tiene mayor o menor importancia dependiendo de la escala de estudio
empleada, incluso puede desaparecer del análisis geográfico según la escala.
El espacio geográfico es la base y soporte de las relaciones energéticas y de
materia que se experimentan en la naturaleza, así como de la acción humana sobre
el medio. La evolución de este espacio geográfico es constante y está sometida a
cambios continuos, por lo que el espacio adopta fisonomías o aspectos cambiantes,
es decir, paisajes.
En definitiva podemos decir que la Geografía es la ciencia espacial por
antonomasia, que se encarga de estudiar el espacio y las relaciones que en él se
dan.
El espacio geográfico como morada del hombre se clasifica en:

Ecúmene: Son las zonas de la tierra que están pobladas, es decir es el
espacio habitado.

Anecumene: Son aquellas zonas que no tienen población o tienen muy
poca (desiertos demográficos), es decir espacios no habitados por el
hombre.
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Los cuales pueden clasificarse en:
-
Desiertos blancos: Territorio sobre de la superficie terrestre que registran
temperaturas bajo los 0°C (extremas), hasta el punto de congelamiento del
ecosistema circundante.
-
Desiertos amarillos: Áreas de la corteza continental donde las temperaturas y
la sensación térmica son muy elevadas, secando el ecosistema circundante.
-
Desiertos verdes: Territorio copado por una gran masa boscosa con grandes
manglares que forman capas plásticas sobre el suelo.
Los espacios habitados por el hombre, ecumene, constituyeron el primer análisis
de la Geografía, tipificándolo como modelos de estudios, es decir como paisajes.
El paisaje es el elemento primordial de la Geografía, lo primero que se ve. El
paisaje se define por sus formas, naturales o antrópicas. Todo paisaje está
compuesto por elementos que se articulan entre sí. Estos elementos son
básicamente de tres tipos:
-
Abióticos
-
Bióticos
-
Antrópicos
Cada uno de estos elementos del paisaje evoluciona dialécticamente con los
otros dos. Se hace necesario, construir un modelo de funcionamiento del paisaje. En
él aparecen los contactos, las repeticiones, las irregularidades y todo lo que defina
al paisaje. Además, se debe determinar cómo evoluciona en el tiempo. Esto
constituye el segundo nivel del análisis geográfico.
En su sentido más amplio el espacio geográfico es la «epidermis de la Tierra»
que decía Tricart. La superficie terrestre y la biosfera, lo que los griegos llamaban
Ecúmene, aunque este concepto abarca sólo las tierras habitables, que son las
conocidas por la humanidad. Las tierras cultivables. Hoy en día las tierras habitadas
alcanzan a todo el planeta, según Max Sorre, hasta la Antártica, los mares, el aire e
incluso el espacio exterior son accesibles a la sociedad, y objeto de conocimiento y
aprovechamiento. El espacio geográfico es el espacio accesible a la sociedad.
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1.2. Sistema:
Sistema: Un sistema es la asociación y organización de los distintos elementos que
se encuentran en un determinado territorio, por tanto es un conjunto de atributos y
espacialidades que se complementan,
compuestos por una cierta cantidad de
elementos interdependientes. Todo este sistema esta movido por la entrada de
energía y materia.
El sistema funciona a través de ciclos abiertos de entradas y salidas de
energía o materia. Mediante esta inyección de energía el sistema pone en
funcionamiento sinérgico sus distintos subsistemas.
ENTRADA DE ENERGIA
(IMPUT)
SISTEMA ESPACIAL
SALIDA DE
ENERGIA
(OUTPUT)
Los elementos que componen un sistema
se ponen en funcionamiento a
través de la entrada y salida de energía al ciclo del sistema. Cada elemento va ha
tener distinta predominancia en el sistema, por lo cual
cada elemento que
componen el sistema tendrá un funcionamiento distinto, se debe tener en cuenta
sí, que cada sistema evoluciona con el tiempo dependiendo de la entrada y salida de
energía o materia.
Según la predominancia de los elementos en el sistema se puede clasificar de
distintas formas, estos elementos estructurantes son:
-
Elementos abióticos: Todo elemento sin vida como la corteza terrestre.
-
Elementos bióticos: Todos aquellos elementos vegetales o animales.
-
Elementos antrópicos: La sociedad y su humanización.
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2. Los sistemas más comunes.
Termosfera
Mesopausa
Mesosfera
Estratopausa
Estratosfera
Tropopausa
Troposfera
Litosfera
Atmósfera
Biosfera
Sistema
Terráqueo
Sistema
Solar
Sistema
Galáctico
Universo
Hidrosfera
Astenosfera
Biótico
Abiótico
Para hablar de sistema debemos ponernos en el plano de que todo en el
Universo es un sistema, los cuales se superponen entre sí e interactúan durante su
funcionamiento, por tanto estos son conjuntos de entrada y salida e energía.
El sistema donde actúan los principales elementos bióticos, abióticos
y
antrópicos es la biosfera.
Biosfera: Son todos los organismos que viven sobre la tierra, junto con los medios
ambientes en donde interactúan, estos conforman lo que se conoce como biosfera.
Estos organismos pertenecen tanto al reino animal como al vegetal y también
interactúan entre sí.
La biosfera a su vez se compone de los subsistemas: atmosférico, litosféricos
e hidroféricos.
Subsistema Atmósfera: Conjunto de gases que envuelve la Tierra, sostenida a
ella por la fuerza de gravedad. Está constituida por una mezcla de gases que se
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concentran principalmente en las capas inferiores, entre los que se encuentran el
Nitrógeno, el CO2 y el Oxígeno, además de otros gases trazas, tales como el argón,
helio, neón y ozono. En las capas bajas se encuentran el vapor de agua e impurezas
en forma de polvo.
Componente
Símbolo
Volumen % (aire seco)
Nitrógeno
N2
78.08
Oxígeno
O2
20.94
Vapor de agua
H2O
4
Ar
0.93
Dióxido de carbono
CO2
0.03
Neón
Ne
0.0018
Helio
He
0.0005
Ozono
O3
0.00006
Hidrógeno
H
0.00005
Criptón
Kr
Trazas
Xenón
Xe
Trazas
Metano
Me
Trazas
Argón
En la atmósfera también se encuentra el vapor de agua e impurezas en forma
de polvo. El vapor de agua es de gran importancia para la formación de nubes, pero
también juega un papel fundamental en las variaciones de temperatura de un lugar
a otro.
El polvo suspendido en la atmósfera favorece los procesos de condensación del
vapor de agua antes que se transforme en gotas y luego en lluvia.
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Estructura Vertical de la Atmósfera
Heterosfera
Ionosfera
Quenosfera
Homosfera
Ozonosfera
Según su composición se divide en Heterosfera y Homosfera:
- La homosfera: Es aquella porción de la atmósfera en que la proporción de los
gases es uniforme y se mantiene invariables hasta casi los 80 Km. de altitud.
- La heterosfera: Es donde los gases que la constituyen varían notablemente con la
altitud.
Según sus propiedades químicas y eléctricas se puede dividir en Ozonósfera,
Quenosfera e Ionosfera:
- La Ozonósfera: Es la zona en que los rayos ultravioleta del Sol disocian los átomos
de oxígeno para transformarse en Ozono (O3) que protege a la Tierra de los rayos
ultravioleta, hasta más o menos 30 Km. de altitud.
- La Quenosfera: Los rayos del Sol disocian el vapor de agua en hidrógeno atómico
(H) y en radical oxidrilo (OH), el gas carbónico en oxígeno atómico (O) y en oxido
carbónico
(CO).
Lo
que
hace
posibles
numerosas
reacciones
químicas
y
transformaciones energéticas que producen la luminiscencia atmosférica, hasta más
menos 100 Km. de altitud.
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- La Ionosfera: Zona donde por la ionización del Sol se transforman electrones e
iones positivos que tienen la capacidad de reflectar ondas de radio a grandes
distancias, se extiende hasta los 400 Km. de altitud.
Según la temperatura se dividen en Troposfera, Estratosfera, Mesosfera y
Termosfera:
- La Troposfera: Es la capa que se extiende desde la superficie terrestre hasta los
18 Km. de altura en el Ecuador, hasta los 13 Km. en latitudes medias y a 8 Km.
sobre los Polos. Es la capa donde se forman las nubes y procesos atmosféricos
(Frentes, nubes, etc.) y se originan todos los fenómenos meteorológicos. La
temperatura del aire disminuye con la altura en una razón de 6,4º C por kilómetro
de altitud, recibiendo el nombre de gradiante vertical de temperatura, la que sufre
variaciones dependiendo de la época del año.
Ecuador
TROPOSFERA
18 Km
TIERRA
ESTRATOSFERA
- Estratosfera: Se extiende aproximadamente hasta los 50 Km. de altura. La
temperatura comienza a aumentar con la altura, fenómeno que se le atribuye a la
presencia del ozono (oxígeno cuya molécula está compuesta de tres átomos). La
concentración de este gas es máxima entre los 20 y 25 Km. de altitud. Tanto la
formación como la destrucción del ozono, se hace por reacciones fotoquímicas. La
gran absorción de rayos ultravioletas que tiene lugar, explica la elevación
considerable de la temperatura en estas capas.
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- Mesosfera: Es una capa en que la temperatura vuelve a disminuir con la altura
hasta -100º C, y se extiende hasta los 80-90 Km., altitud a la que se observa un
nuevo cambio en la forma de variar la temperatura con la altura. La densidad del
aire en la mesosfera es mínima, pues allí la presión varía entre 1 mb y 0.01 mb. A
pesar de su extensión, esta capa contiene solamente alrededor del 1% de la masa
total de la atmósfera.
- Termosfera: En una capa en que la temperatura aumenta nuevamente con la
altura. La influencia de partículas electrizadas juega un papel predominante, dando
lugar a la presencia de capas ionizadas (capas de Heaviside), que tienen la
propiedad de reflejar las ondas radio-eléctricas. Gracias a este fenómeno, ciertas
estaciones emisoras pueden ser recibidas en lugares donde, por causa de la
curvatura de la Tierra, no serían directamente perceptibles, incluyéndose dentro de
la Ionosfera.
Importancia de la atmósfera para la vida en el Planeta
Radiación Solar
Entrante 100 %
Albedo Terrestre
30% reflejado y disponible
4%
20
%
6%
Atmósfera
Tope de la Atmósfera
Nubes
19% absorbido por
la atmósfera y
nubes
Superficie Terrestre
51% absorbido por la tierra
Es de vital importancia porque:
-
Regula la distribución de calor en la superficie terrestre.
-
Durante el día, protege a la Tierra de la fuerte radiación solar y filtra radiaciones
nocivas.
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-
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Si no existiera la atmósfera, la temperatura de la Tierra aumentaría en 100° C
por el día y -150° C en la noche.
-
Impide que se escape al espacio el calor emitido por el Sol.
Subsistema de la litosfera: Es todo lo relativo al dominio de la tierra sólida. En
tectónica de placa, es la capa terrestre exterior dura y quebradiza situada encima
de la astenosfera. Se puede dividir en litosfera continental o corteza continental, y
litosfera oceánica o corteza oceánica.
Subsistema de la astenosfera: Capa blanda del manto superior situada bajo la
litosfera rígida. La roca de la astenosfera se halla casi en su punto de fusión y tiene
una resistencia baja.
En la biosfera se producen casi todos los procesos sistémicos relacionados con los
elementos bióticos y abióticos que conciernen a la vida animal y vegeta. De lo cual
se procura la ecología.
Ecología: El estudio de las interacciones entre el reino vegetal y animal en los
diferentes medios ambientes, en forma de intercambios de materia y energía y
estímulos de diverso tipos, los cuales componen lo que se llama ciencia de la
ecología. La unión completa de todos los componentes que toman parte en las
interacciones de un grupo de organismos, es conocida como sistema ecológico, o
más simple Ecosistema.
La raíz eco proviene de la palabra griega que connota “casa” en el sentido de
“vida en familia” conjunta y que interactúa dentro de una estructura física funcional.
Los ecosistemas son parte de la composición física de la capa de vida, son también
un sistema de recursos naturales. Los alimentos, las fibras, el combustible y la
estructura material son producto de los ecosistemas; representan los componentes
orgánicos almacenados por los organismos mediante el desembolso de la energía
procedente del sol, básicamente dentro de estos sistemas influye el clima en su
productividad, el conocimiento que se tiene de los climas del mundo, y la variación
a lo largo de este de los recursos hídricos y de los diferentes suelos, forman y
explican los modelos globales de ecosistemas sobre los continentes.
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Los ecosistemas tienen aporte de materia y energía que son empleados en la
construcción de estructuras biológicas, reproducción y mantenimiento interno
necesario de los niveles de energía. La materia y energía también son exportadas
desde el ecosistema. Un ecosistema tienda a conseguir un equilibrio entre los
diferentes procesos y actividades que se desarrollan en su interior. La mayoría de
estos equilibrios son muy sensibles y pueden ser fácilmente alterados o destruidos.
El sistema de la cadena alimentaría: La transformaciones de energía en el
ecosistema suceden por medio de una serie de escalones o niveles, conocidos
también como cadena alimentaría o cadena trófica.
La cadena alimentaría es realmente un sistema de flujos de energía que
marcan la trayectoria de la energía solar a través del ecosistema. La energía solar
es almacenada por una clase de organismos, los productores primarios, los que
obtienen productos resultantes de la fotosíntesis. En cuanto estos organismos son
consumidos y digeridos por un nivel trófico superior, esta energía química queda
liberada, siendo de nuevo utilizada para nuevas reacciones bioquímicas, que
producirán de nuevo energía química que será almacenada en el cuerpo de los
consumidores.
Cada nivel de transformación de energía esta seguido por una pérdida de
calor. Gran parte del aporte energético de cada organismo debe ser consumida por
la respiración, la respiración debe ser entendida como la quema de combustible
dedicado al funcionamiento del organismo, la energía desembolsada se emplea en el
mantenimiento del cuerpo y esta no puede ser de nuevo almacenada para su
utilización por parte de otros organismos en los niveles superiores de la cadena
trófica. Ello significa, que generalmente, tanto el número de organismos, como la
masa total de tejidos vivos deberán decrecer drásticamente a medida que
ascendemos en cada estadio de la cadena alimentaría.
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Esquema de los flujos de un ecosistema de marismas en invierno. Las flechas
indican cómo fluye la energía desde el Sol a los productores, consumidores y
transformadores.
Energía
solar
Halcones y
lechuzas
Musarañas
Ratones,
ratas
Gorriones
Garzas y
garcetas
Culebras,
insectos
Pequeños peces
Vegetación
de marismas
Algas y vida
acuática flotante
Detritus
Microorganismos
trasformadores
Rascones y
ánades reales
Lavandera
Culebras,
insectos
Plantas
acuáticas
Mar
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3. Relaciones de sistema y modelos en Geografía Física.
La geografía física es la ciencia de la tierra que estudia el medio físico. Los
principales elementos que estructuran el medio físico corresponden al relieve, las
aguas terrestres, el clima, la vegetación, la fauna y el suelo; y el estudio de cada
uno de estos da origen a distintas subramas de la geografía física como son: la
climatología, la geomorfología, hidrografía, etc.
En cada uno de ellos se crea modelos explicativos para distintos procesos
dinámicos y cambiantes en cada uno de los sistemas.
Como por ejemplo: el modelo e erosión hídrica para explicar los distintos
tipos de redes hidrográficas actuales, con aportes del pasado y prediciendo como
serán en un futuro. De tal modo, los modelos nos permiten formular leyes que
establecen el comportamiento de los elementos en un sistema determinado.
Por tales razones dentro de los sistemas
podemos crear modelos, que
generalmente nos grafican más la realidad de los sistemas. Universalmente se
pueden agrupar o clasificar estos modelos dependiendo del elementos y las formas
que adoptan, como por ejemplo en el sistema de los centros urbanos a través de
planos, se pueden representar los siguientes modelos:
-
Ortogonal
-
Triangulo equilátero
-
Irradiante o radial
También los modelos de sistemas espaciales urbanos se pueden clasificar según
su función predominate.
-
Administrativo-político
-
Comercial
-
Residencial
-
Industrial
-
Religioso
-
Cultural
-
Cívico
-
turístico
Los modelos son todas aquellas características que nos configuran un paisaje
singular con sus propias particularidades, por ejemplo la biogeografía o estudio de
modelos de distribución de las plantas y animales sobre la superficie terrestre y el
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proceso que lo configuran, es así como se diferencias diversos ecosistemas a lo
largo del planeta
con diferentes asociaciones vegetales y animales, que son
modelos de distribución espacial y características
de los tipos singulares de
vegetación del planeta, como son los biomas que son la subdivisión reconocible más
grande
de los ecosistemas terrestres y que comprende la integración total de la
vida animal y vegetal que interactúan dentro de la capa de vida, por ejemplo:
- Biomas de bosque: Bioma que comprende todas las regiones forestales sobre los
continentes de la tierra.
- Biomas de praderas: Bioma compuesto en su
gran parte o completamente por
plantas herbáceas entre las que se pueden incluir las hierbas, gramíneas y las
forbias.
- Bioma de sabana: Bioma que esta constituido por árboles ampliamente
distribuidos e hierbas, todo ello en diferentes proporciones.
- Bioma de tundra: Clima frío de la zona ártica caracterizado por poseer una
evapotranspiración potencial igual a cero durante ocho meses más o menos.
- Bioma desértico: Biomas de los climas secos caracterizado por una ligera
cobertura vegetal dispersa compuesta de arbustos, o bien gramíneas o hierbas
perennes pero que carece de árboles.
4. Materia y energía, los equilibrios del sistema.
La Geografía Física está compuesta por dos elementos: la materia y la
energía. La física y la química son ciencias básicas que se ocupan de la naturaleza
de la materia y la energía y de la formulación de leyes que rigen su
comportamiento. Definir los términos de materia y energía no es una labor fácil, ya
que representan conceptos que incluyen calcular cosas en el mundo real. Para
comenzar podemos sustituir la palabra “materia” por “sustancia”, puesto que la
sustancia tiene la característica de ocupar el espacio. La materia es una sustancia
tangible que puede ser vista, sentida, probada, medida, pesada o almacenada. La
materia posee la misteriosa propiedad de la gravitación, la atracción mutua que
actúa entre dos conjuntos (grupos o piezas) de materia.
La energía se define a menudo basándose en sus efectos. Quizás la definición
más común es que “la energía posee la capacidad de producir trabajo”. De alguna
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manera, la energía implica la noción de materia, pero la energía puede ser
almacenada en la materia, que no aparece aparentemente en movimiento.
Frecuentemente nos referimos a la energía como algo que se gasta. Por
ejemplo, podemos decir:”He utilizado mucha energía jugando estos dos sets de
tenis”. En realidad la energía no puede ser destruida por su utilización, sólo puede
transformarse de una forma a otra y moverse de un lugar a otro. Lo mismo puede
aplicarse a la materia, que no puede ser destruida, sino únicamente trasformada o
desplazada de un lugar a otro. Por “destruir” entendemos eliminar su existencia o
eliminar del universo.
4.1. Estados de la materia:
La condición física, o estados en que podemos hallar la materia son tres:
-
Sólido: Es una sustancia que resiste los cambios de forma y volumen. los
sólidos son capaces de resistir grandes fuerzas desiquilibradoras (es decir,
grandes tenciones), sin ceder, aunque sufre una pequeña deformación
elástica. Cuando cede generalmente se produce una ruptura. Los cambios de
estado vienen acompañados por una entrada o salida de energía
en las
sustancias en que se produce el cambio.
-
Líquido: Es una sustancia que fluye libremente en respuesta a fuerzas
desequilibradoras pero mantiene una superficie alargada y no llega a llenar el
recipiente o cavidad en la que se encuentre. Las moléculas de un líquido se
mueven más o menos libremente una delante de otra en forma individual o
en pequeños grupos. Bajo presiones bastante fuerte (como la que existe en el
fondo de un profundo océano) los líquidos se comprimen sólo ligeramente en
un pequeño volumen. Para muchos fines prácticos, los líquidos puedes ser
considerados como incomprensibles (no capaces de ser comprendidos). Tanto
los gases como los líquidos son clasificados entre los fluidos porque ambas
sustancias fluyen libremente. Dicho sencillamente, estas sustancias fluyen
hacia niveles más bajos, cuando ello es posible, por influencia de la fuerza de
gravedad. Como resultado, los fluidos de diferentes densidades tienden a
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situarse en capas, con el fluido de mayor densidad en el fondo y el de menor
densidad encima. Este principio tiene algunas aplicaciones muy importantes
en las ciencias atmosféricas y los océanos.
-
Gaseoso: Es una sustancia que se expande fácil y rápidamente para llenar
cualquier pequeño recipiente vacío. Los átomos o moléculas de gas, según
sea el caso, están moviéndose a gran velocidad. el espacio vacío entre los
átomos o moléculas es enorme en comparación con las dimensiones de estas
partículas. Los movimientos de las partículas toman direcciones al azar; las
colisiones son frecuentes. Las partículas rebotan como perfectas esferas a
cada impacto, cambiando bruscamente su dirección. las paredes también
chocan y rebotan de las paredes del recipiente. Un gas generalmente, es
mucho menos denso que un líquido o de un sólido que este formado de la
misma sustancia química.
Se aplican tanto a sustancias puras (elementos y compuestos) como a las
mezclas.
Utilizando
únicamente
los
más
sencillos
conceptos
de
átomos
y
compuestos podemos describir los tres estados de la materia en relación con su
comportamiento observable, para este fin, los átomos y las moléculas de los que se
compone la materia deben ser visualizadas como esferas uniformes, semejantes
físicamente.
4.2. Tipos de energía:
La energía se define como la capacidad de producir trabajo, es decir una
fuerza actuando a lo largo de una distancia. De esta manera, la energía es la
capacidad de mover un objeto a lo largo de una distancia. La energía es almacenada
y transportada de muchas formas. Algunos de los tipos de energía son la energía
mecánica, energía calorífica, energía transmitida por radiación a través del espacio
(energía electromagnética), energía química, energía eléctrica y energía nuclear.
-
Energía mecánica: Es una energía asociada al movimiento de la materia. Hay
dos tipos de energía mecánica, energía cinética y energía potencial. La
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energía cinética es la capacidad de moverse que tiene una masa para
producir un trabajo, es proporcional a la cantidad de masa en movimiento
multiplicada por el cuadrado de su velocidad, se encuentra en muchas formas
actuando en los procesos naturales de la superficie terrestre. La energía
potencial o energía de posición, es la energía cinética que alcanzaría un
objeto si se dejará caer bajo la influencia de la gravedad, es siempre valorada
con respecto a un determinado nivel de referencia o nivel base. La energía
mecánica puede ser transmitida de un lugar a otro en forma de movimientos
ondulatorios, en el cual la energía cinética pasa a través de la materia en
forma de impulsos que se transmiten de una partícula a la siguiente
-
El calor sensible: Es un tipo de energía cinética que es convertida en calor
sensible a través del mecanismo de la fricción, pero es más una forma interna
de energía que una forma externa apreciada en las masas en movimiento. El
calor sensible se desplaza a través de los gases, líquidos o sólidos mediante
el proceso de conducción. La dirección del flujo calorífico por la conducción es
siempre en la dirección de mayor temperatura a menor temperatura. En el
proceso de conducción. las moléculas de la materia más caliente, que se
mueven más rápida, pasan parte de su energía cinética a la materia más fría
originando un aumento en la velocidad de su movimiento molecular. De esta
forma el calor se desplaza a través de la materia, por la conducción el calor
puede convertir un gas en un líquido o sólido, un líquido en gas o sólido y un
sólido en líquido o en gas. El calor sensible también puede ser transportado
en una capa de gas o líquido a través de la coalición, proceso en que las
corrientes redistribuyen el calor por la mezcla de las partes calientes y frías
del fluido. Cuando el hielo se derrite, debe realizarse un trabajo para vencer
los vínculos cristalinos entre las moléculas, este trabajo precisa un aporte de
energía pero la temperatura de la sustancia no asciende, la energía parece
desaparecer, pero la energía no puede perderse, sólo se almacena en una
forma conocida como calor latente. puesto que el calor sensible se puede
transformar en calor latente y el calor latente puede volver a transformarse
en calor sensible, ya que ambos representan una forma de energía
almacenada (como la energía potencial). Sin embargo, el calor sensible
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almacenado en la materia puede perderse directamente en el espacio
circundante a través de la conducción, e incluso en los objetos vacíos puede
perderse el calor. Ya que, cualquier materia por encima del cero absoluto
despide energía electromagnética, el proceso de desprender energía se
denomina radiación, que son en forma de ondas que se desalan en línea recta
por el espacio, las ondas poseen una gran amplitud de longitud, pero todas se
desplazan a la misma velocidad (300.000 Km. por hora) independientemente
de su longitud. El conjunto de ondas de todas las longitudes constituyen el
espectro electromagnético, que incluye la luz visible con todos los colores del
arco iris y también las ondas invisibles, como los rayos ultravioleta, rayos X y
rayos gamma. Además de estos, el espectro incluye las ondas visibles
conocidas como rayos infrarrojos e incluso las microondas y las ondas de
radio. la energía electromagnética recibida del Sol impulsa un tipo importante
de procesos naturales que se producen constantemente en la superficie de la
Tierra. La energía electromagnética al llegar a la superficie de la Tierra se
convierte continuamente en energía mecánica y calor sensible, que a su vez
son transformadas en actividades como vientos en la atmósfera o la
degradación de las rocas, y en el transporte de las partículas resultantes a los
nuevos lugares.
-
Energía química: Es absorbida o desprendida cuando se producen las
reacciones químicas, estas reacciones provocan la unión de átomos para
formar moléculas, la reconversión de moléculas en nuevos compuestos, y los
cambios contrarios, a formas simples de la materia. Las plantas verdes
utilizan la energía electromagnética del Sol para producir energía química,
que es almacenada en las hojas y el tallo de las plantas, en forma de
complejas moléculas orgánicas.
-
Energía eléctrica: Es la manifestación de la combinación de átomos que son
capaces de conducir energía eléctrica, y la manifestación de esta tiene que
ver con la dispolaridad de sus polos. Una manifestación natural de ella es el
rayo.
-
Energía nuclear: Se produce por la alteración espontánea de los átomos de
ciertos elementos, llamados reactivos. La energía nuclear es un importante
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proceso natural que se produce en las profundidades de la Tierra, donde se
genera continuamente calor, se cree que este calor acumulado es el
responsable de las rupturas de la corteza exterior de la Tierra, y de los
movimientos de las grandes masas de rocas de muchos kilómetros de
espesor.
En el gas las
colisiones de las
moléculas son
más frecuentes.
En el líquido las
moléculas están
muy juntas y
deslizan
fácilmente unas
por delante de
las otras.
En un sólido fracturado por
tensión las moléculas se sitúan
en
un
estricto
orden
geométrico.
4.3. Sistema de flujo de materia y energía:
Un sistema de flujo es simplemente una serie de trayectorias a través de las
cuales la energía y/o la materia se mueven más o menos continúa.
Un sistema de flujos de energía: Traza la trayectoria de la energía desde
un punto de entrada hasta un punto de salida. Como la energía fluye a través de
este sistema, puede cambiar de forma o detenerse temporalmente, en este proceso
el flujo de energía utiliza la materia como el medio de movimiento y de
conservación.
Los sistemas de flujo de energía inician el movimiento y mantienen los
sistemas de flujos de materia. La materia introducida en los sistemas no es
solamente transportada de un lugar a otro, sino que también puede sufrir cambios
de estado y cambios químicos, la materia que se desplaza a través del sistema
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también puede quedar almacenada temporalmente en ciertos puntos, ya que este
sistema posee un límite del sistema una entrada de energía al sistema que
representa la fuente de energía, la cual tiene una trayectoria, , luego tiene una
salida de la energía que debe ser igual al de entrada de energía, por lo que el
sistema se encuentra en equilibrio, cuando los ritmos de entrada y salida de energía
son iguales y constantes y el almacenaje es también una cantidad constante. si
incrementamos el ritmo de entrada de energía, el almacenaje aumentará y también
aumentará la salida de energía, después de un corto período se restablecerá el
estado de equilibrio a un nuevo nivel de actividades. Cuando la entrada de energía
cesa, el sistema se detiene y deja de existir. Esto es un sistema abierto.
Sistema abierto: Sistema que requiere una entrada y salida de energía (o materia)
a través de los límites del sistema.
Un principio importante es que todos los sistemas de flujo de energía son
sistemas abiertos. Ningún sistema de energía real puede funcionar como un sistema
cerrado por completo dentro de sus límites, porque no existe ningún aislante
perfecto que implique la salida de energía en forma de calor a través de los límites
que lo encierran.
Radiador
de energía
infrarroja
Cambio de forma de
energía
Entrada
Fuente de
energía
Energía
radiante
Calor
sensible
Almacenaje de
energía
Calor
sensible
Cambio de forma de
energía
Energía
sensible
Salida
Energía
radiante
Limite del sistema
El diagrama superior muestra el sistema material consistente en el flujo de
enfriamiento y sus cambios de estado. Los cambios de estado se representan por el
mismo rectángulo utilizando como símbolo de transformación de la energía en el
sistema de energía.
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Sistema cerrado: Significa que no hay materia que entre o salga del sistema, ya
que se mantiene en estado de almacenaje, sin embargo es sólo cerrado para la
materia, ya que no existe ningún sistema herméticamente cerrado para la energía,
ya que este es el conductor que produce el funcionamiento de cualquier sistema.
Sistema de flujo de materia Cerrado
Cambio de estado
Gas a líquido
(Condensación)
Almacenaje
Gas
Almacenaje
Líquido
Cambio de estado
Líquido a gas
(Evaporación)
Límite del sistema
El sistema de energía debe tener entradas y salidas de energía añadidas al
circuito interno cerrado.
Generalmente existe una combinación de sistema de materia cerrado y un
sistema de energía abierto, muchos de los sistemas naturales dentro de la geografía
física son combinaciones de sistema de flujo de materia y energía. Ningún sistema
de materia, sea abierto o cerrado, puede operar sin el empleo de energía, sin
embargo, lo contrario puede darse, ya que puede existir un sistema de energía sin
la intervención de un movimiento de materia, debido a que la energía puede fluir a
través de la meteria por conducción o radiación, o una combinación de las dos, sin
que se necesite ningún movimiento de la materia.
En el balance de radiación terrestre el flujo de energía del Sol hacia la
Tierra y de ella al exterior, es un sistema complejo. Incluye no sólo su transmisión,
sino también su almacenaje y transporte, ocurriendo en los estados líquidos,
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gaseosos y sólidos que se encuentran en la atmósfera, hidrosfera y litosfera
respectivamente.
Radiación de
onda corta
Radiación de onda larga
Sol
Reflexión
Tierra
Transmisión
Fusión del
hidrógeno
Intercepción
Sistema de radiación Sol-Tierra-Espacio.
El ciclo hidrológico como un sistema cerrado de materia:
El balance hídrico del planeta es un sistema de flujo de materia cerrado que
representa la hidrosfera de forma global. En este están presente tres subsistemas:
-
Atmósfera.
-
Continente.
-
Océanos.
En el subsistema atmósfera las entradas se realizan en forma de vapor de
agua, obtenido por evaporación de las superficies oceánicas, y por evaporación y
evapotranspiración de las superficies continentales. El vapor de agua almacenado
experimenta una condensación para pasar a estado líquido en forma de lluvia (o
estado sólido en forma de nieve), abandonando entonces el subsistema atmósfera
para entrar el cualquiera de los dos subsistemas restantes, el eocénico y
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continental. Por escorrentía el agua contenida en los continentes se transfiere a los
océanos sin cambio de estado alguno.
Av
Ga
ATMÓSFERA
Ai
Condensación
Av
CONTINENTES
Evapotranspiración
Gc
Ai
Ai
Av
Ec
Subsistema
R
Ai
Go
Subsistema
OCÉANOS
Evapotranspiración
Ai
Av: Vapor de agua
Ai: Agua líquida y hielo
Ga: Reserva en la atmósfera
Gc: reserva en continentes
Go: Reserva en océanos
Av
Eo
Subsistema
Diagrama del Ciclo Hidrológico como un sistema cerrado de materia, en sus tres
estados vapor, líquido y sólido.
Otro ejemplo es el sistema de drenaje: Conjunto de cursos de agua que circulan
vertiente abajo desde el punto donde empezaron a fluir
sobre la superficie
terrestre. Este se compone de una red ramificada de canales fluviales que recogen
aguas superficiales y de las zonas intermedias procedentes de las diferentes
vertientes que tributan en ellos
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Ciclo de transformación de las rocas: sistema semiabierto.
Energía solar
Desintegración
descomposición
disolución
ROCAS ÍGNEAS
EXTRUSIVAS
Extrusión
ascenso
del
magma
Transporte y
deposición de
los sedimentos
Medio
superficial
(baja presión
y
temperatura)
Enterramiento y
litificación
Descubierto
por el
ascenso de la
corteza y su
denudación
ROCAS ÍGNEAS
INTRUSIVAS
ROCAS
SEDIMENTARIA
S
Intrusión
ascenso
del
magma
Metamorfismo
ROCAS
METAMÓRFICAS
Metamorfismo
Medio
profundo (alta
presión y
temperatura)
Fusión
Calor radiante
El sistema tectónico: El sistema de las placas litosféricas en movimiento
representa un enorme sistema de flujo de materia impulsado por un sistema interno
de flujo de energía.
Una placa litosférica oceánica sometida a un proceso de subducción transfiere
materia a la litosfera continental a través de procesos volcánicos y tectónicos. El
magma formado por la fusión de la superficie superior de la placa penetra en la
litosfera continental, incorporándose a la corteza continental en forma de plutones
ígneos y masas extrusivas (volcanes). La erosión de la superficie superior de la
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placa en subducción contribuye al crecimiento de prismas acrecionarios, los cuales
se transformar en adhesiones permanentes a la corteza continental en formas de
rocas metamórficas.
La mayor parte de la placa que desciende se ablanda por calor y es
reabsorbida por la astenosfera. En estas existen lentas y profundas corrientes que
se mueven generalmente en dirección opuestas a la de la placa, devolviendo la roca
enriquecida a los límites divergentes de la placa.
Durante la erosión tectónica parte de la roca félsica de la corteza continental
puede entrar en el manto y ser reciclada.
Generalmente se considera que el sistema de energía que causa los
movimientos de las placas tiene su fuente en el fenómeno de radiactividad, ya que
los elementos radiactivos de la corteza y del manto superior desprenden calor
constantemente, tratándose de un proceso de transformación de materia en
energía. Al aumentar la temperatura del manto las rocas se expanden, se cree que
las rocas del manto ascienden constantemente bajo los límites de expansión de las
placas, esto ocasiona que cuando las placas litosféricas son levantadas tienden a
desplazarse horizontalmente a partir del eje de expansión bajo la influencia de la
gravedad. En el lado opuesto e la placa la subducción, se produce por que la placa
oceánica es más densa que la astenosfera sobre la que se va moviendo. El
movimiento de la placa ejerce una erosión sobre la astenosfera, lo cual impulsa las
corrientes a las corrientes del manto superior. Por lo tanto, las corrientes de
convección pueden deberse al movimiento de las placas, pero su recorrido y
profundidad no son bien conocidos.
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Esquema del Sistema de placas tectónicas
Sistema de energía interna de la Tierra: La actividad tectónica y volcánica
representan una expansión de la energía interna almacenada en el núcleo de los
átomos de los elementos radiactivos, tales como el uranio y el torio, esta fuente se
encuentra dentro de los límites del sistema. Se trata de una herencia del tiempo de
crecimiento del planeta Tierra hace unos 4,6 billones de años. La decadencia
espontánea de estos átomos transforma la energía atómica en calor sensible que se
almacena en las rocas, ya sea en estado sólido como roca cristalina o en estado
líquido como magma. La mayor parte de este calor sensible es lentamente
conducido hacia la superficie de la Tierra, donde se pierde en los océanos y en la
atmósfera, y finalmente en el espacio exterior.
Sin embargo, parte del calor sensible del manto es utilizado para producir
las corrientes de la astenosfera y para mover las placas litosféricas, por lo tanto,
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parte del calor sensible se transforma en energía cinética de la materia en
movimiento. Esta energía cinética vuelve a convertirse en calor sensible a través de
la fricción interna de la astenosfera contra la roca del manto inferior y contra las
placas rígidas situadas por encima. Este calor sensible entra en almacenaje y
seguirá su trayectoria hacia la superficie.
Sistema de amortiguamiento exponencial: Debido a que no existe ninguna
entrada externa de energía en el sistema interno de movimiento de la Tierra, la
energía total disminuye con el tiempo, ya que no se tiene en cuenta la posibilidad
de que entre algo de energía en el sistema a través de la Tierra, es posible que
entre nueva energía a través del impacto de asteroides y grandes meteoritos.
Debido a que la cantidad inicial de elementos radiactivos de la Tierra
disminuye lenta pero firmemente, la energía total disponible para el sistema de
movimiento de las placas también disminuirá. A partir de esto se puede suponer
que los movimientos de las placas y la actividad tectónica será cada vez menos
vigorosa. En consecuencia, la intensidad de la actividad ígnea también disminuirá,
por lo tanto existirán menos orogenias y no se levantarán nuevas montañas por
encima del nivel del mar. La erosión será el proceso dominante y los continentes
presentarán una altura media muy baja, con escasos relieves importantes.
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LIMITE DEL SISTEMA
Superficie exterior de la tierra sólida
Energía interna almacenada
en el núcleo de los átomos
Descomposición
radiactiva espontánea
EN
EN
Movimientos de la
astenosfera y las placas
litosféricas
ECS
EC
EN = Energía nuclear
Almacenaje
ECS
ECS
Almacenaje
EC
(Conducción)
Pérdidas
en los
océanos.
Atmósfera
Espacio
Resistencia interna
de fricción
ECS = Calor sensible
EC
ECS
EC = Energía cinética
Sistemas climáticos: El clima es la energía que interviene en el modelado de los
relieves y por tales razones puede ser definido como sistema de entrada de energía
que produce cambios sobre la superficie de la Tierra. Cada sistema constituye una
combinación única de niveles de intensidad de los diferentes procesos básicos de
denudación. Los procesos más importantes son la meteorización, destrucción de
vertientes, acción fluvial y eólica. También se encuentran los procesos glaciales que
actúan bajo el control del clima, pero las formas son originadas por erosión y
deposición bajo el hielo separadamente. Mientras que los procesos de meteorización
y destrucción de vertientes que actúan en medios fríos constituyen el sistema
climático peri glacial.
Los grandes sistemas climáticos se encuentran en latitudes diferentes, por
ende con clima diferentes que producen procesos de formación del relieve
diferentes, como :
-
Sistema climático desértico
-
Sistema climático del ambiente de las sabanas
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La célula litoral como sistema abierto de flujo de materia: Este concepto de
célula litoral se aplica al conjunto de procesos costeros y a los relieves de la línea de
costa continentales, como un distintivo que representa un flujo abierto de materia.
El sistema consiste básicamente en la entrada de sedimentos procedentes del
continente, el transporte y almacenaje de los sedimentos a lo largo de la costa y el
área de rompiente, y una salida de materia hacia los fondos oceánicos.
Se ha calculado que en el conjunto del mundo, la mayor fuente de sedimentos
de las células litorales procede de los ríos (aproximadamente 95%) y sólo una
pequeña cantidad deriva de la erosión de los acantilados.
Entradas
Playas a dunas
De las
dunas
costeras
Dunas a playa
Salidas
Almacenaje
en la playa
De la carga
de los ríos
De los
acantilados
erosionados
por las olas
(Verano)
Almacenaje
en aguas
poco
profundas
Límite del sistema
(Invierno)
Salida a través del
talud continental
Diagrama esquemático del sistema abierto de materia Célula litoral.
Los glaciares como sistema de flujo de materia y energía: El equilibrio de un
glaciar es un sistema abierto de materia en el cual la entrada de precipitación
equivale a la suma de la evaporación más la escorrentía, mientras la cantidad de
materia en almacenaje permanece constante.
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Evaporación
(sublimación)
Precipitación
Nieve
Es
Es
Eg
Almacenaje
en forma de
hielo
Eg
Es = Estado sólido (hielo)
El = Estado líquido
Eg = Estado gaseoso
Es
Fusión
Es
El
El
Sistema de flujo de materia (abierto)
5. Las escalas espaciales y temporales.
Los distintos factores del medio físico influyen sobre el planeta y los animales
en distintas escalas, generalmente son escalas espaciales donde podemos tratar
dos:
- Una escala global que considera los factores climáticos como los modelos
estaciónales y latitudinales de insolación, luminosidad y oscuridad, temperatura,
precipitación y vientos predominantes.
- Escala de variaciones del medio físico pequeñas, el interior de una región o
particularmente un acantilado o una duna de reducidas áreas.
Sin embargo, los dos factores que dirigen a su vez las características de los
distintos modelos de espacios tanto a escala global como local, son la temperatura
del aire y la disponibilidad del agua.
Escala espacial: El espacio posee una superficie finita y constante, pero en el
análisis espacial interviene poderosamente la escala. Un elemento o variable
geográfica tiene mayor o menor importancia dependiendo de la escala de estudio
empleada, incluso puede desaparecer del análisis geográfico según la escala.
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Un sistema espacial no se presenta como un sólo sistema en una sola escala,
sino como una integración, es decir un agregado de sistemas que funcionan en
variadas escalas, en niveles espaciales.
Por ejemplo a gran escala espacial se encuentra el hábitat y su unidad de
explotación, en donde se le añaden subsistemas de equipamiento y de una
organización espacial funcional. Se produce en el espacio el estado de superficie no
diferenciada de superposición de sistemas. Por ejemplo un barrio se inserta en una
unidad espacial administrativa base, organizada por el pueblo de la comuna.
Estos sistemas espaciales imbricados, los unos de los otros, son aislados sus
elementos en una o varias escalas, pues poseen jerarquías según su posición dentro
del sistema espacial. Sólo en determinadas ocasiones se producen situaciones
particulares en donde se puede hablar
de incrustaciones sin verdaderas
interdependencias
en
plurifuncionales,
ejemplo
dominios
turísticos
de
gran
extensión.
Los subsistemas en el sistema espacial cambian según la escala de
observación. A pequeña escala por ejemplo
las redes de relación son más
importantes que las unidades administrativas, aún cuando sigue conservando
la
misma estructura global como es que sea un sistema urbano o rural. Cada sistema
en su nivel es centro de una red de comunicaciones que sirve a un territorio
delimitado por la influencia del centro.
Escala temporal: El espacio geográfico está sometido a continuos cambios. Estos
cambios suceden en una escala temporal muy variable. El espacio adopta una
apariencia debido a los cambios que en él se realizan y a esta apariencia se
la denomina paisaje. Un espacio adopta diferentes paisajes según la escala
temporal. Estos cambios se derivan de la variación de las interacciones de los
elementos que actúan en el paisaje. Por tanto, el espacio varía con el tiempo y el
que hoy observamos es fruto de un pasado acumulativo de múltiples interacciones
de elementos naturales y humanos. En un futuro el mismo espacio será diferente al
actual y así sucesivamente en una progresión dinámica.
La geografía como ciencia espacial, describe y explica el espacio actual a
través de su apariencia o fisonomía, es decir, a través del paisaje. Este estudio debe
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comprender el pasado y su hasta conformar el paisaje actual. Por lo tanto, el
cambio es consustancial al espacio y su resultado es el paisaje, y de hecho, puede
definirse a la geografía como la ciencia del paisaje.
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