Apunte 1º Examen TOP

7/23/2019 Apunte 1º Examen TOP

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La fusión nuclear que originó la formación del Sol dio lugar a un desprendimiento de partículas que mástarde la fuerza de gravedad agrupó en núcleos que constituyeron los cuerpos integrantes del sistemasolar.

Uno de ellos, llamado Tierra, cuya órbita está situada entre las de Venus y Marte, es el planeta quehabitamos. Posee forma de esfera, algo achatada en los polos, y tiene un diámetro ecuatorial de12.756,78 km. y un eje de 12.713,82 Km. de polo a polo.La órbita de la Tierra es elíptica: hay momentos en que se encuentra más cerca del Sol y otros en queestá más lejos. Además, el eje de rotación del planeta está un poco inclinado respecto al plano de laórbita. Al cabo del año parece que el Sol sube y baja.

El camino aparente del Sol se llama eclíptica, y pasa sobre el ecuador de la Tierra a principios de laprimavera y del otoño. Estos puntos son los equinoccios. En ellos el día y la noche duran igual.Los puntos de la eclíptica más alejados del ecuador se llaman solsticios, y señalan el principio delinvierno y del verano.

Cerca de los solsticios, los rayos solares caen más verticales sobre uno de los dos hemisferios y localientan más. Es el verano. Mientras, el otro hemisferio de la Tierra recibe los rayos más inclinados, hande atravesar más trozo de atmósfera y se enfrían antes de llegar a tierra. Es el invierno.



Al igual que todo el Sistema Solar, la Tierra se mueve por el espacio a unos 20,1 km/s o 72,360 km/hhacia la constelación de Hércules. Sin embargo, la Vía Láctea como un todo, se mueve hacia laconstelación de Leo a 600 km/s.

Traslación: La Tierra y la Luna giran juntas en una órbita elíptica alrededor del Sol. La excentricidad de laórbita es pequeña, tanto que la órbita es prácticamente un círculo. La circunferencia aproximada de laórbita de la Tierra es de 938.900.000 km y nuestro planeta viaja a lo largo de ella a una velocidad deunos 106.000 km/h.

Rotación: La Tierra gira sobre su eje una vez cada 23 horas, 56 minutos y 4,1 segundos. Por lo tanto, unpunto del ecuador gira a poco más de 1.600 km/h y un punto de la Tierra a 45° de altitud N, gira a unos1.073 km/h.Otros movimientos: Además de estos movimientos primarios, hay otros componentes en el movimientototal de la Tierra como la precesión de los equinoccios y la nutación, una variación periódica en la

inclinación del eje de la Tierra provocada por la atracción gravitacional del Sol y de la Luna.

Para localizar cualquier punto de la superficie terrestre el hombre ideó un sistema de líneas ocoordenadas imaginarias, trazadas en sentido transversal y perpendicular. La coordenada transversalmás importante es el Ecuador, una circunferencia que pasa por el país del mismo nombre y divide a laTierra en dos hemisferios casi ¡guales. Al norte y al sur del Ecuador, también en sentido transversal, setrazan los paralelos, entre los que se destacan los trópicos de Cáncer y de Capricornio a 23° 7' delatitud norte y sur respectivamente; y los círculos polares ártico y antártico a 66° 33' de latitud norte elprimero, e igual latitud sur el segundo. Los paralelos se usan para determinar la latitud, es decir, ladistancia que hay de cualquier punto hasta el Ecuador. Esta se expresa en grados y se debe indicar si esnorte o sur, como en el caso de la ciudad de Lima, por ejemplo, que se halla a 12° de latitud sur.Las coordenadas perpendiculares al Ecuador, que pasan por los polos, se denominan meridianos. Pormedio de estos se determina la longitud que se expresa en grados; e indican además, el este u oestecon respecto a la coordenada que se toma corno referencia: el meridiano 0°, llamado Greenwich.Que pasa por el observatorio astronómico del mismo nombre. La ciudad de Tokio, por ejemplo, estásituada a 140° de longitud este.Existen 24 meridianos especiales, que se llaman husos horarios, distribuidos a ambos lados delmeridiano de Greenwich (doce hacia el este con un adelanto de una hora cada uno y doce hacia el oestecon un retraso de una hora en igual medida), que se toman como base para determinar las veinticuatrohoras del día.

Asimismo, las coordenadas se combinan con los puntos cardinales (Norte, Sur, Este y Oeste, que serepresentan gráficamente mediante sus iniciales N. S. E. O.).



Como los demás planetas del sistema, la Tierra realiza dos tipos de movimientos; el derotación sobre su propio eje y el de traslación alrededor del Sol.El primero de ellos se produce en sentido oeste-este. Es la base de medición del tiempo cuyaunidad es el día, período en el que la Tierra realiza un giro completo sobre sí misma y en el quetarda 23 horas, 56 minutos y 4 segundos. Mientras que para su movimiento de traslación emplea

365 días, 6 horas, 9 minutos y 24 segundos. El tiempo adicional a los 365 días provoca que seagregue al calendario un día más cada cuatro años, año que se denomina bisiesto.La Tierra, en su recorrido alrededor del Sol realiza un dibujo elíptico llamado revolución. Deacuerdo con la posición del Sol dentro de esa elipse se produce el perihelio del 2 de enero (máximaproximidad) y el afelio del 3 de julio (máximo alejamiento) Además, en su movimiento de traslación atraviesa cuatro puntos que indican el comienzo de lascuatro estaciones: estos puntos son dos solsticios y dos equinoccios. Los solsticios ocurren cuandolos rayos del sol caen en ángulo recto sobre los trópicos de Cáncer y de Capricornio.El 21 de diciembre es la fecha en que los rayos del sol caen perpendicularmente sobre el trópico deCapricornio. Ese día marca el inicio del verano en el hemisferio sur y del invierno en el hemisferionorte. Del mismo modo, el 21 de junio, al caer los rayos del sol perpendiculares sobre el trópico de

Cáncer, comienza el invierno en el hemisferio sur y el verano en el hemisferio norte.Los rayos solares inciden en ángulo recto sobre el Ecuador, en el equinoccio de primavera y deotoño. La primavera comienza el 21 de setiembre en el hemisferio sur y el otoño el 21 de marzo.Para el hemisferio norte el otoño comienza el 21 de setiembre y la primavera el 21 de marzo.

Manto y el núcleo. La corteza ocupa el 0,6% y se subdivide en corteza oceánica (de 5 a 9 km.de grosor) y corteza continental (de 30 a 40 km. promedio). La corteza oceánica está compuesta porsedimentos, basaltos, oxígenos, silicio, aluminio y magnesio. La capa continental incluyeprincipalmente, laca, granito, oxígeno, silicio y aluminio.La segunda capa de la estructura del planeta es el manto, que representa un 82% del volumentotal y tiene unos 2.900 km. de profundidad. Su naturaleza entre líquida y sólida hace que el planetapresente más actividad que otros cuerpos celestes. Se cree que la composición del mismo se basa enoxigeno, hierro, silicio y magnesio.El núcleo ocupa el 17% del volumen de la Tierra. Se divide en el núcleo externo, que es líquido yestá a 5.155 km. de profundidad y el núcleo interno, que es sólido. Se supone que en su composiciónse encuentra hierro, azufre, silicio, carbono, hidrógeno y oxigeno.El movimiento continuo de este sector de la tierra genera un campo magnético.

La atmósfera La exploración de la atmósfera es mucho más factible que la del interior del planeta. Se divide endiversas capas: la troposfera llega hasta los 10 km. de altura, donde suceden la mayoría de los



fenómenos meteorológicos; la estratosfera, que llega hasta los 50 km., donde se encuentra elozono (gas que absorbe los rayos ultravioletas del sol); la mesosfera, que llega hasta los 90 km.; laionosfera, hasta los 400 km.; la metasfera, hasta los 720 km. y la protosfera hasta los 1.000 km.Dentro de la ionosfera, los átomos de oxígeno y las moléculas de nitrógeno están ionizadas(cargadas eléctricamente). Estas cargas son las que, mediante el reflejo de ondas radioeléctricas,

hacen posibles las comunicaciones a grandes distancias.

Estaciones del año: ¡a Tierra, en su proceso de traslación efectúa un recorrido elíptico, denominadorevolución, que provoca las cuatro estaciones a lo largo del año, según caigan los rayos del sol enforma perpendicular sobre el Ecuador o los trópicos de Cáncer y Capricornio.

• Círculo Trópico de Cáncer [TC] y Círculo Trópico de Capricornio [TCp]: ambos pasan por losrespectivos solsticios.• Círculo Polar Ártico [CPA] y Círculo Polar Antártico [CPAn]: ambos están definidos por el eje de laEclíptica. V. Zonas de IluminaciónLos círculos polares y los trópicos dividen a la Tierra en zonas de iluminación las cuales poseen climasy temperaturas características.

Rotación y Traslación (ambos siguen la Regla de la Mano Derecha): si eleje de la Tierra es el pulgar, entonces al cerrar el puño los demás dedos dan la dirección de rotaciónque es en contra de las manecillas del reloj; si el eje del Sol es el pulgar, entonces al cerrar el puñolos demás dedos dan la dirección de traslación, la cual es en contra de las manecillas del reloj!),Precesión y Nutación (ambos causados porque la Tierra no es una esfera perfecta -es un geoide-, y

por la atracción gravitacional combinada de la Luna y el Sol sobre la Tierra).• Precesión: el eje polar terrestre [EPT] no está fijo en el espacio, por lo tanto, no apuntasiempre hacia la estrella polar. El EPT, al rotar, describe un círculo (Círculo de Precesión) en labóbeda celeste (fig.No. 6). Este movimiento es pequeño, aprox. 50.2" (segundos de arco) por año,de tal manera que el eje polar dará una vuelta completa en aprox, 26,000 años. Ahora el EPT apuntahacia la polar, pero hace 14,980 años apuntaba cerca de la estrella Vega en la constelación Lyra, enel año 3,000 apuntará hacia la estrella alpha-Draconis (const. Draco), en el 7,000 hacia alpha- Cephel (const. Cepheus) y en el año 14,980 apuntará nuevamente a Vega. Debido a este movimientoel Punto Vernal

antes (hace 20,000 años atrás) apuntaba hacía la const. de Aries, pero ahora apunta hacia Piscis y está

próximo a Acuario ! Este fenómeno es conocido como Precesión de los Equinoccios. Este es elmotivo por el cual el Punto Vernal se debe especificar en los atlas estelares, ya que las posicionesde las estrellas variarán ligeramente para el punto vernal del año 2000 de lo que fueron en el puntovernal del año 1900, puesto que el Pto. Vernal se mueve anualmente, aprox., en AR = 46.09" yen Dec = 20.05"



Eje Polar de la Eclíptica

Nutación: la inclinación del Ecuador de la Tierra con respecto a la Eclíptica no siempre es de23°27' (la cual es una cantidad promedio), sino que varía periódicamente con una amplitud de aprox.9" (segundos de arco) a medida que el EPT efectúa su precesión, o sea, el EPT describe una especiede curva sinusoidal alrededor del círculo de precesión (fig.No. 7). Este movimiento es también muy

pequeño... el EPT efectúa una oscilación completa en aprox. 18.6 años; en otras palabras, si elecuador estuviese formando en estos momentos un ángulo de 23°27' con la eclíptica, durante lospróximos 4.65 años el ángulo ecuador-eclíptica será 23°27'9" o 23<>26'51"; dentro de 4.65 años másvolverá a ser de 23°27'.

Otros movimientos: tanto el perihelio como el afelio de la Tierra se mueven aproximadamente11.5 segundos de arco por año. La órbita de la Tierra (la cual no es una circunferencia perfecta, sinouna elipse) se está deformando continuamente, de tal manera que dentro de unos 24,000 añosaproximadamente, será un círculo (el año será menor que 365 días, quizás sea de 360 días). LaTierra y todo el Sistema Solar se está moviendo hacia la constelación de Cygnus,

Las EstacionesIntroducciónUna vez se tiene clara la idea de que el eje de la Tierra se encuentra fijo respecto del plano de la eclípticay de las estrellas fijas del fondo, es fácil entender otros fenómenos fundamentales como por ejemplolas estaciones. Si alguien no tenia hasta ahora clara la influencia de la Astronomía en la vidacotidiana, pocos efectos influyen tanto en la vida, economía e incluso el curso de la historia como sonlas estaciones. Por tanto vale la pena detenerse un momento para estudiar sus causas.La causa de las estacionesSegún se ha visto anteriormente, el eje de la Tierra tiene una inclinación de 23,45° con respecto alplano orbital terrestre. Por esta razón, la eclíptica se encuentra inclinada dicha cantidad con respecto alecuador celeste. La consecuencia inmediata de ello es que el Sol, en su recorrido a lo largo de laeclíptica durante un año, a veces se sitúa sobre el ecuador celeste y a veces por debajo. La alturamáxima que alcanzará el Sol en el cielo en cualquier punto de la Tierra dependerá de su latitud y de laépoca del año. Por ejemplo, para una latitud aproximada de 41 °N como es nuestro caso, sabemos que elecuador celeste alcanza una altura sobre el horizonte en el sur (en su intersección con el meridiano) de90° - 41° = 49°. Para una latitud de 41°N, cuando el Sol se encuentra justamente sobre el ecuadorceleste, entonces su altura máxima sobre el horizonte es precisamente de 49°. En el punto de máximaseparación de la eclíptica por encima del ecuador celeste, el Sol se situará a 49° + 23.5° = 72,5° sobreel horizonte al pasar por el meridiano, mientras que al pasar por el punto más bajo de la eclíptica, sualtura será tan sólo de 49° - 23,5° = 25,5°.Nuestra experiencia nos indica que cuando el Sol pasa más alto sobre el horizonte el clima es máscaluroso y la estación corresponde al verano, mientras que en los momentos en que el Sol pasa másbajo, las temperaturas son más frías y nos situamos en invierno. Así que en definitiva, la inclinación del

eje de la Tierra es responsable de los cambios de altura del Sol sobre el horizonte y de la sucesión desituaciones climáticas que dan lugar a las estaciones.De todos es sabido que las estaciones son cuatro: primavera, verano, otoño e invierno,correspondiéndose con las sucesivas alturas que va alcanzando el Sol sobre el horizonte en sumovimiento anual a lo largo de la eclíptica.



La Figura 1, izquierda, nos explica qué pasa a lo largo del año y representa a la Tierra en su órbitavista desde el norte, y recordar que todos los fenómenos que se detallan a continuación sondebidos a que el eje de rotación terrestre posee una inclinación y orientación fija respecto delplano orbital. Cuando la Tierra se encuentra en la posición 1, su eje de rotación se encuentracompletamente orientado hacia el Sol, por tanto éste alcanzará su máxima altura sobre elhorizonte tal y como se representa en la figura de la derecha. El momento en que el Sol pasa por elpunto más alejado del ecuador celeste sobre la eclíptica se le denomina solsticio de verano, y tienelugar alrededor del 21 de junio. En el solsticio de verano se tiene el día más largo y la noche máscorta del año.Cuando la Tierra en el recorrido de su órbita alrededor del So! alcanza el punto 2, el eje derotación se encuentra completamente paralelo a la línea que separa el día de la noche. En estasituación, el Sol se sitúa directamente sobre el ecuador celeste (ver la figura de la derecha), el Solsale exactamente por el este y se pone exactamente por el oeste, y las duraciones del día y de lanoche son idénticas. Al cruce del ecuador celeste por el Sol se le denomina equinoccio, en este casode otoño, acontece alrededor del 23 de septiembre, y marca el fin del verano.Cuando la Tierra alcanza la posición 3 en su órbita alrededor del Sol, tenemos la situaciónopuesta a la 1. El Sol alcanza su mínima altura sobre el horizonte y la duración del día es la máscorta del año mientras que la de la noche es la más larga. Cuando esto sucede, alrededor del 22 dediciembre, entonces se produce el solsticio de invierno, finaliza el otoño y entramos en la estación

invernal, con los meses más fríos del año.Finalmente, cuando la Tierra se encuentra en la posición 4, la situación es análoga a la 2: el ejeterrestre se encuentra paralelo a la línea del día y de la noche, el Sol cruza el ecuador celeste yacontece el equinoccio de primavera, hacia el 21 de marzo, y la duración del día y de la noche esidéntica.El mismo lector puede comprobar si ha entendido los conceptos fundamentales, imaginando cómose ve el Sol y cuando se producen las estaciones en el hemisferio sur de la Tierra.Los círculos notables Vamos a ver que ocurre en distintos puntos de la Tierra durante el solsticio de verano, para elloestudiaremos la Figura 2.



Durante el solsticio de verano, el eje de la Tierra (verde), se encuentra completamente dirigido haciael Sol. Según la figura, que cualquier punto de la Tierra que se encuentre por encima del círculo Ptendrá siempre al Sol por encima del horizonte, es decir, será de día durante las 24 horas. Dichocírculo se encuentra a una latitud de 66°,5N. Al círculo P se le denomina Círculo Polar Ártico, e indicala latitud a partir de la cual durante el solsticio de verano el Sol no se pone en todo el día. Una vez

pasado el solsticio, la latitud a partir de la cual no se pone el Sol se va retirando hacia el polo norte,hasta que llega el equinoccio de otoño. En ese momento el único punto desde el cual puede verse elSol todo el día es el polo norte.Durante el solsticio de verano, también puede verse en la Figura 1 que existe una región de laTierra en el hemisferio sur delimitada por el círculo P', a partir de la cual siempre es de noche. Alcírculo P' se le denomina Círculo Polar Antártico, se encuentra a una latitud de 66°, 5S. A partir deeste círculo polar y hasta el polo Sur, comprendiendo gran parte del continente antártico, nuncase hace de día durante el solsticio de verano. El lector puede comprobar que durante el solsticio deinvierno la situación es justamente la contraria, es decir, que para puntos por encima del círculopolar ártico no sale el Sol durante todo el día, mientras que entre el círculo polar antártico y elpolo sur no se pone el Sol.Si a partir del círculo polar ártico nos vamos moviendo progresivamente hacia el sur tambiéndurante el solsticio de verano, el Sol cada vez cruzará el meridiano a más altura sobre elhorizonte, hasta llegar al círculo marcado como T, en el cual el Sol se situará justamente en elcénit. Para cualquier punto de la Tierra situado a una latitud más alta que el círculo T, el Sol jamásalcanza el cénit,



mientras que en T lo hace exacta y únicamente durante el solsticio de verano. A dicho círculo se ledenomina Trópico de Cáncer, y se encuentra a una latitud de 23°,45N. El homólogo del Trópico deCáncer en el hemisferio sur es el Trópico de Capricornio, indicado por la línea T1. A la latitud delTrópico de Capricornio, el Sol culmina en el cénit durante el solsticio de invierno.

Todos estos círculos delimitan las grandes áreas climáticas de la Tierra. La zona tropical es la franjacomprendida entre los trópicos de Cáncer y Capricornio con el ecuador E en medio. Las regionespolares son las limitadas por los círculos polares, y las áreas denominadas templadas son lasbandas situadas entre los trópicos y los círculos polares.

Los cambios estacionales del climaEstá claro que la altura máxima del Sol sobre el horizonte varía con el transcurso del año, y que éstaestá directamente relacionada con los cambios estacionales del clima. Una de las razones principalespor las que la temperatura varía tanto en las zonas templadas a lo largo de las estaciones (notanto en las zonas polares y sobre todo en las tropicales), está en cómo la energía provenientedel Sol puede calentar de manera efectiva la superficie terrestre.

Puesto que el Sol se encuentra a diferente altura sobre el horizonte, su radiación calienta la superficiecon más o menos efectividad. Para un haz de energía solar (luz y otras radiaciones) con una secciónde 1m2, cuando alcanza el suelo durante el solsticio de verano (ver la Figura 3) a una latitud de 40°N,ésta se reparte sobre un área de 1,04m2, mientras que durante el solsticio de invierno lo hace sobre unárea de 2,24m2. Es decir que durante el invierno 1m2 de superficie terrestre recibe menos de la mitadde la energía que recibe durante el verano, razón por la cual el ambiente resulta más frío.¿Cómo son las estaciones en otros planetas?El paso de las estaciones, sobre todo en las regiones templadas de la Tierra, supone laalternancia de una serie de cambios climatológicos y meteorológicos que forman parte del ciclo vital

de muchos ecosistemas en nuestro planeta. La vida se ha adaptado perfectamente al paso de lasestaciones y no supone ningún impedimento para el desarrollo de ésta. Sin embargo, ¿cómoserian las estaciones si el eje de rotación de la Tierra tuviese una inclinación distinta?.Curiosamente, planetas como Marte o Saturno, tienen sus ejes de rotación inclinados de manerasemejante, 25,19° y 26,73° respectivamente. Pero Júpiter y Urano representan dos casos

Cuando hablamos de Topografía, nos encontramos ante una disciplina de vital importancia entodos los procesos relacionados con la ingeniería en general. Tanto es así que se trata de unaasignatura común en la gran mayoría de las carreras técnicas que se estudian en nuestropaís. A nadie pasará desapercibido que en casi cualquier tipo proyecto o estudio, seránecesario disponer de un modelo, a escala reducida, del terreno sobre el que vamos a

plasmar nuestras ideas, es decir, a construir. Posteriormente, la Topografía también seránuestra fiel aliada para materializar en el terreno todo aquello que hemos proyectado.



Queda claro, por tanto, que el conocimiento de las técnicas y métodos disponibles paramodelizar el terreno es necesario e imprescindible para todos los futuros ingenieros, sea cualsea la especialidad en la que estos vayan a desarrollar su futura labor profesional.

Tradicionalmente se ha venido definiendo la topografía como "el conjunto de métodos

e instrumentos necesarios para representar el terreno con todos sus detalles naturales oartificiales". Esta definición, sin embargo, resulta hoy en día un tanto parcial, debidoprincipalmente al desarrollo experimentado por otras disciplinas anexas, como es el caso dela Fotogrametría (Conjunto de técnicas y métodos que, mediante un proceso denominado restitución

fotogramétrica, que se lleva a cabo con aparatos restituidores; se utilizan para obtener medidas reales del

terreno y para elaborar mapas y planos a partir de fotografías aéreas.). Este desarrollo ha venidomarcado básicamente por la rapidez y precisión que ha supuesto la generación de planostopográficos y mapas a partir de fotografías aéreas mediante los aparatos denominadosrestituidores. Asimismo, es de gran interés la información complementaria que aportan estas

fotografías, muy difícil de obtener mediante la utilización de otras técnicas.

Uno de los mayores avances en este sentido ha sido la revolución de la informática yde la electrónica en los últimos años. La combinación de equipos informáticos e instrumentostopográficos, el desarrollo de avanzados programas de cálculos topográficos y modeladodigital de terrenos, la utilización ya generalizada de estaciones totales (

equipo topográfico

electrónico que realiza todas las operaciones de medición y replanteo, sustituyendo las libretas de toma de

datos por libretas electrónicas que se conectan directamente con el ordenador para el tratamiento de

los datos con ios programas adecuados.) que permiten combinar una toma de datos automática con

programas de cálculo topográfico y de CAD (Computer Aided Design, o diseño asistido porordenador), así como las gran revolución que ha supuesto el sistema de posicionamientoglobal (GPS, Global Positioning System), han aumentado mucho el campo abarcado por latopografía, permitiendo unas precisiones antes sólo alcanzables por métodos geodésicos,pero que son imprescindibles para las nuevas exigencias que plantea la ingeniería en general.

No debemos perder de vista que la Topografía va a centrar su estudio en superficiesde extensión limitada, de manera que sea posible prescindir de la esfericidad terrestre sincometer errores apreciables. Para trabajar con grandes superficies será necesario recurrir a la

Geodesia y a la Cartografía. Podríamos decir que la Topografía acaba donde comienza laGeodesia, aunque hoy día, con el empleo de aparatos cada vez más sofisticados,, también esdifícil precisar estos límites de una forma clara. En todo caso, en la mayor parte de trabajos,la Topografía tendrá que apoyarse en la Geodesia y en la Cartografía para obtener resultadoscorrectos.

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