CIENCIAS DE LA TIERRA

CIENCIAS DE LA TIERRA

El estudio de los fenómenos terrestres permite acercar al estudiante a la aplicación práctica y productiva del método científico. Los temas que se desarrollaran en esta área permitirán que el estudiante adquiera herramientas y las ponga en práctica para lograr comprender las causas que originan diversos fenómenos naturales y profundizar en la explicación de estas causas.

LOS PROCESOS DE LA CIENCIA

El conocimiento científico esta basado en la investigación, la cual permite explicar los hechos rutinarios y los fenómenos que se presentan en la vida diaria. Para realizar investigación es indispensable la aplicación de un método que permita organizar las observaciones y hallazgos y crear estrategias para su comprensión. Para ello la ciencia se basa en el método científico cuyo desarrollo es posible gracias a la observación, planteamiento de problemas, formulación de hipótesis, experimentación y comprobación de hipótesis.

EL METODO CIENTÍFICO

El Método Científico es la recopilación de datos para su ordenamiento y posterior análisis, con el fin de buscar explicación a realidades observables. El Método Científico se aplica en todas las ciencias: física, matemáticas, biología, química, geología, etc. Igualmente se aplica en Ciencias de la Tierra, donde diversas ciencias puras se conjugan para estudiar los fenómenos naturales. Los fenómenos naturales han sido divididos en geológicos, climatológicos e hidrológicos, entre otros. Su explicación, alcances e influencia son objeto de estudio para comprender su influencia en el equilibrio del planeta.

Para desarrollar el método científico es necesario seguir algunos procesos que se esquematizan a continuación:

Explora el esquema

Los procesos básicos son procesos iniciales que permiten conseguir información valiosa que requerirá posteriormente de los procesos integrados para generar un resultado. A través de la observación, clasificación y la creación de relaciones tiempo y espacio, es posible generar interrogantes o detectar problemas. La comunicación de observaciones o experiencias y el conocimiento de resultados generados por otros investigadores complementan la información. Las mediciones, inferencias y predicciones son parte del proceso de reflexión que se requiere cuando se plantea una interrogante o problema. Una vez que se ha generado una interrogante, problema o necesidad concreta, después de la aplicación de uno o varios procesos básicos, entran en acción los procesos integrados.

Los procesos integrados representan los pasos generales para estructurar una investigación acerca de un tópico determinado. Si bien existen diversos tipos de investigaciones, según el método utilizado para conseguir la información: documental, de campo o experimental, siempre los procesos integrados tendrán cabida con pequeñas variaciones. Los procesos integrados articulan la investigación y al final permiten generar resultados y conclusiones.

Los Procesos de la ciencia no tienen un orden determinado que limite la creatividad del investigador, tanto procesos básicos como integrados se interrelacionan sin una secuencia lo cual permite conseguir respuestas a las interrogantes planteadas. A continuación se presenta un ejemplo del uso de algunos procesos de la ciencia en una investigación en el área de Ciencias de la Tierra. Este ejemplo pretende mostrar una investigación que permite comprender la naturaleza y generar resultados prácticos para la sociedad (adaptación del artículo del Dr. F. Sherwood Rowland premio Nóbel de química en 1995):

Titulo de la investigación: El fenómeno de la reducción del Ozono.

Observación: Cada año desde finales de la década de los años 70, gran parte de la capa protectora de ozono estratosférico situada sobre la Antártica desaparece durante el mes de septiembre, creando lo que se conoce como el agujero de ozono. Actualmente, el agujero de la Antártica mide alrededor 23 millones de kilómetros cuadrados. En otros lugares del planeta también se ha detectado una reducción importante de los niveles de ozono.

Comunicación: El ozono es una molécula relativamente simple compuesta por tres átomos de oxígeno conectados entre sí. Cerca de la superficie de la Tierra, las altas concentraciones de la molécula resultan tóxicas para los seres vivos. A mayor altitud, donde se concentra el 90% del ozono del planeta, éste desempeña una función esencial al absorber radiaciones ultravioleta. Sin este escudo gaseoso en la estratosfera, las radiaciones perjudiciales pueden llegar sin ningún problema a la Tierra.

Capa de ozono como escudo protector de la superficie

terrestre contra los rayos UV.

Reducción de un 40% de los niveles de Ozono

en la estratosfera para 1984 en

comparación con los años 70.

Relación espacio – tiempo,establecida mediante mediciones: Con base en diversas observaciones que establecen la formación de un agujero en la capa de ozono, los investigadores determinaron a través de diversas mediciones los diferentes componentes de la atmósfera y el origen de los mismos con el fin de determinar cuales de estos compuestos son los responsables de la disminución de los niveles de ozono. Las mediciones de los diferentes componentes de la estratosfera indicaron para 1987 una pérdida de ozono sin precedentes, registrada en la Antártica, posteriormente se determinó que se debía a la presencia de radicales atómicos de cloro y óxido de cloro. Las mediciones en las capas más bajas de la atmósfera reflejaron que los niveles de Clorofluorocarbonos (CFC) habían aumentado considerablemente y de forma constante al ser

comparados con las primeras mediciones realizadas por Lovelock en 1970. También los disolventes industriales metilcloroformo y tetracloruro de carbono se encontraban en grandes concentraciones.

Los investigadores generaron una hipótesis basándose en inferencias después de conocer los resultados de las mediciones. La hipótesis es la siguiente: “Los clorofluorocarbonados son los responsables de la formación del agujero de ozono”.

Experimentación e Interpretación de datos: El papel desempeñado por los CFC sobre la capa de ozono fue revelado por los datos obtenidos a través de un satélite de la NASA, el cual indicó la existencia de estos compuestos en la estratosfera. El satélite realizó un seguimiento de la acumulación de gases de flúor, un producto derivado de los CFC. El equilibrio cuantitativo de CFC y sus productos derivados, eliminó cualquier posibilidad de que el cloro procedente de erupciones volcánicas o cualquier otra fuente natural fuese el responsable del agujero de ozono. Estas mediciones probaron que los CFC eran los principales responsables de la formación del agujero de la capa de ozono.

Los científicos demostraron que los CFC permanecen inalterados en las capas inferiores de la atmósfera durante décadas, ya que son prácticamente insolubles en agua, resistentes a la acción de la luz solar visible y a la oxidación. Por encima de los 29 kilómetros de altitud, las radiaciones ultravioletas de alta energía emitidas por el sol inciden directamente en las moléculas de CFC, descomponiéndolas en átomos de cloro y fragmentos residuales. Para el análisis de estos fragmentos, los científicos se valieron de investigaciones básicas anteriores sobre cinética química, el estudio de la velocidad con que las moléculas reaccionan entre sí y el modo en que se producen estas reacciones.

Tras analizar las reacciones pertinentes, los investigadores determinaron que la mayoría de los átomos de cloro se combinaban con ozono. Al reaccionar el cloro con el ozono, se forma el radical libre óxido de cloro que, a su vez, pasa a formar parte de una reacción en cadena. Como resultado de dicha reacción en cadena, un solo átomo de cloro puede eliminar hasta 100.000 moléculas de ozono. Destruyendo así la capa protectora de Ozono.

Esto prueba que la hipótesis que afirma que “Los clorofluorocarbonados son los responsables de la formación del agujero de ozono”, es verdadera.

Conclusiones de la investigación: Después de su investigación los científicos recomendaron y solicitaron que se prohibiera la expulsión de más CFC a la atmósfera. Al ser alertados sobre este peligro los Estados Unidos, Canadá, Noruega y Suecia decidieron prohibir a finales de los años 70 el uso de CFC en aerosoles. A partir de 1996 el Protocolo de Montreal prohíbe totalmente el uso de CFC. A pesar de esta prohibición, el cloro procedente de los CFC seguirá acumulándose en la atmósfera durante otra década. Es posible que haya que esperar hasta mediados del siglo XXI para que en la Antártica se vuelvan a alcanzar los niveles de ozono de los años 70.

El método científico: Es posible observar que la aplicación de los Procesos de la Ciencia en el caso del ejemplo, los procesos básicos aplicados fueron: observación, comunicación y mediciones, los cuales permitieron definir un problema y crear una hipótesis, entrando así a los procesos integrados. En el ejemplo se aplican la experimentación y la interpretación de los datos obtenidos, para determinar si la hipótesis generada es verdadera o no. Los resultados de la investigación representada como ejemplo, permitieron definir un problema y sus consecuencias, con alcances en la toma de decisiones políticas para tratar de revertir los daños ya ocasionados al ambiente y evitar mayores consecuencias. El ejemplo permite observar que los procesos

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