Aula 3 Constituição Interna da Terra

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OBJETIVO
� Apresentar os princípios do estudo do
interior da Terra;
� Entender a estrutura e as camadas da
Terra;
� Compreender a formação da crosta;
� Entender alguns dos sistemas que
compõem a Terra.
COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA
INTERNA DA TERRA
COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA
INTERNA DA TERRA
TERRA: PLANETA DINÂMICO TERRA: PLANETA DINÂMICO 
� Terra: planeta dinâmico e complexo que vem sofrendo mudanças
contínuas desde a sua formação a 4,6 bilhões de anos;
� As atividades no Planeta Terra são governadas por dois mecanismos
térmicos:
� Mecanismo Interno: controla os movimentos no manto e no núcleo,
suprindo energia para fundir rochas, mover continentes e soerguer
montanhas;
� Mecanismo Externo (energia solar): gera energia para a atmosfera e
oceanos → clima e tempo. Chuva e vento erodem montanhas, modelam
paisagens que, por sua vez, alteram a forma da superfície e influencia no
clima.
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TERRA: PLANETA DINÂMICO TERRA: PLANETA DINÂMICO 
� Terra pode ser entendida como um sistema, ou seja, como uma
combinação de partes relacionadas que interagem de forma organizada.
Os componentes deste sistema são: Atmosfera; Hidrosfera; Bioesfera;
Litosfera; Núcleo.
CARACTERÍSTICAS PARA A VIDACARACTERÍSTICAS PARA A VIDA
A vida se desenvolve em três "camadas" principais: crosta, hidrosfera e
atmosfera.
A atmosfera é composta basicamente de N, O e Ar e foi, supostamente,
enriquecida ao longo do tempo, devido a emanações gasosas do interior da
Terra e, acredita-se, por meio de corpos cadentes (cometas), incluindo água e
matéria orgânica.
A temperatura da Terra é mantida/influenciada por uma fonte de calor
externa - o Sol - e também pelo calor no interior do planeta. O Sol, em especial,
tem uma grande influência no regime de ventos e chuva.
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A Hidrosfera e a Atmosfera não foram sempre iguais. Inicialmente não
existiam e sua composição mudou com alguns dos principais eventos da
história da Terra:
� 4,5 Ga: Formação do núcleo e desgaseificação;
� 4,3 Ga: Grande crescimento dos continentes (resfriamento da crosta);
� 3,9 Ga: Redução dos bombardeios meteóricos;
� 3,8 Ga: Registros mais antigos de atividade biológica e primeiros 
sedimentos, por deposição no fundo dos oceanos.
Pelo fato de terem surgido apenas após a formação do planeta, a atmosfera
e a hidrosfera são classificadas como secundárias. Sua origem primordial veio
do desprendimento de gases do núcleo e, além disso, uma parte de sua
composição tem origem extraterrestre.
A composição original de atmosfera era rica em gás carbônico (CO2) e
metano (CH4), levando a temperaturas extremamente altas pelo efeito-estufa.
Com o tempo esse gás carbônico foi fixado no fundo dos oceanos na forma de
CaCO3.
FORMAÇÃO: HIDROSFERA E ATMOSFERAFORMAÇÃO: HIDROSFERA E ATMOSFERA
� Todas as partes do nosso planeta e todas as suas interações juntas
constituem o SISTEMA TERRA;
� A Terra é um sistema aberto, ou seja, há troca de energia com o resto do
cosmos. A energia do sol energiza o intemperismo que provoca a erosão da
superfície terrestre. A energia do sol também é responsável pelo
crescimento de plantas, que servem de alimento para outros seres vivos.
� O SISTEMA TERRA é complexo, tornando difícil seu estudo por inteiro.
Desta forma é comum estar o SISTEMA TERRA em partes ou
GEOSISTEMAS.
GEOSISTEMAS: sistema clima, sistema de placas tectônicas, sistema 
geodinâmo (campo magnético terrestre). 
TERRA: PLANETA DINÂMICO TERRA: PLANETA DINÂMICO 
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TERRA: PLANETA DINÂMICO TERRA: PLANETA DINÂMICO 
TERRA: PLANETA DINÂMICO TERRA: PLANETA DINÂMICO 
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� Início: impactos de grandes corpos
– Bombas atômicas
– Fusão de 30 a 65% da superfície
� Camada de lava
– Centenas de quilômetros
– Oceano de lava
RESUMO DA FORMAÇÃO DA TERRARESUMO DA FORMAÇÃO DA TERRA
� Oceano de Lava = “líquido”
� Mistura de óleo e água... O que ocorre?
� Por quê?
� Diferença de densidade!
� Mais leve sobe!
� O mesmo ocorreu com a lava
RESUMO DA FORMAÇÃO DA TERRARESUMO DA FORMAÇÃO DA TERRA
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� Material mais leve da lava
– Subiu
– Esfriou/Solidificou
� Formação de 3 camadas
DIFERENCIAÇÃO
RESUMO DA FORMAÇÃO DA TERRARESUMO DA FORMAÇÃO DA TERRA
� Direto: Túnel
- Túnel mais profundo: 12,4km (Kola)
- Diâmetro da Terra: 6.370km
� Problema?
– Temperatura: 30 a 40º C por km
– Alta pressão
– Materiais
� NOTA: calor do Sol é irrelevante no interior da Terra
� Estudo por meios indiretos:
– Sismologia, gravidade e geomagnetismo
ESTUDO DO INTERIOR DA TERRAESTUDO DO INTERIOR DA TERRA
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Estudo da propagação das ondas de terremotos
SISMOLOGIASISMOLOGIA
� ondas P, que são paralelas à
direção de propagação da onda. São
ondas longitudinais de compressão
e dilatação das partículas do meio.
� ondas S que são verticais com
relação à superfície. Chamadas de
ondas transversais, são mais lentas
que a onda P.
� ondas Love, que são horizontais
com relação à superfície.
SISMOLOGIA: Ondas P, S e LoveSISMOLOGIA: Ondas P, S e Love
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O movimento é um pouco mais complexo, como pode ser visto na figura a
seguir. Esta onda pode ser entendida como uma combinação das ondas P e S.
As ondas P são, em geral, mais rápidas que as ondas S; assim, o primeiro
fenômeno observado são as ondas P e Love, posteriormente se observando
ondas S e Rayleigh.
As velocidades de propagação das ondas P e S dependem essencialmente
do meio por onde elas passam. Em geral quanto maior a densidade de uma
rocha, maior a velocidade das ondas sísmicas.
A partir dos dados obtidos pelos métodos diretos e indiretos, os cientistas
elaboraram modelos da estrutura interna da Terra.
SISMOLOGIA: Ondas RayleighSISMOLOGIA: Ondas Rayleigh
A velocidade de propagação das ondas é um importante fator para o
estudo do subsolo. A tabela a seguir apresenta alguns valores de velocidade
de propagação com relação ao tipo de solo.
SISMOLOGIA: Velocidade de Propagação (física!)SISMOLOGIA: Velocidade de Propagação (física!)
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Um outro efeito importante para o estudo do subsolo é a mudança de
direção de propagação das ondas quando a característica do solo muda,
similar ao que ocorre com a propagação da luz ao mudar de meio com
velocidades de propagação diferentes.
SISMOLOGIA: Direção de Propagação: Lei de Snell (física!)SISMOLOGIA: Direção de Propagação: Lei de Snell (física!)
A gravimetria (medida da gravidade) permite verificar que a gravidade na
superfície Terrestre não é constante. Em uma mesma altitude, inclusive, a gravidade
pode variar de um ponto para outro. Como isso é possível?
Bem, a Lei da Gravitação universal expressa que a força de atração F entre dois
corpos pode ser dada pela seguinte expressão:
F = G . (m1 . m2) / d2
Onde G é uma constante (constante da gravitação universal), m1 é a massa do corpo
1, m2 é a massa do corpo 2 e, finalmente, d é a distância entre ambos os corpos. Se
considerarmos a Terra como um único grande corpo, não faz sentido a força
gravitacional variar de um lugar para o outro... mas, se por outro lado,
considerarmos que a Terra é composta por minúsculos corpos e que a força
gravitacional é resultado das forças entre todos eles, a força gravitacional pode
variar em um lugar ou outro, porque a massa de cada elemento muda, e elementos
mais próximos, ou seja, menos distantes, influenciam mais na força gravitacional de
um determinado local.
GRAVIDADEGRAVIDADE
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GRAVIDADEGRAVIDADE
� Isostasia + Gravitação
Assim, se uma região da Terra for composta por material "mais leve" (isto é,
menos denso) que outra região, em similar altitude e latitude, a primeira região terá
uma gravidade ligeiramente inferior que a segunda.
Isso permite determinar, juntamente com outros elementos, a espessura
aproximada da camada superficial, a crosta terrestre, em geral composta de
materiais muito mais leves que o manto.
É claro que, como a Terra gira em torno de si mesma e doSol, a aceleração da
gravidade varia também com a latitude (fenômeno que faz com que a Terra seja
achatada nos polos); sendo assim, esses efeitos precisam ser considerados na análise.
� Polos Magnéticos ≠ Geográficos
– Importante para engenheiro civil!
– Documentos: referencia é polo geográfico!
– 11,5o de diferença!
� Ano de 2005
– Norte Magnético: 83,2º N 118º W
– Sul Magnético: 64,5º S 137,8º E
GEOMAGNETISMOGEOMAGNETISMO
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GEOMAGNETISMOGEOMAGNETISMO
Adicionalmente, convém lembrar que certas regiões possuem anomalias
magnéticas e, por essa razão, o campo magnético terrestre não é exatamente
uniforme.
A direção do campo magnético da Terra varia, o que pode ser observado
por observação direta; essa direção do campo magnético é "armazenada" em
rochas que se formam a partir do magma em uma determinada época. Com
base nessas informações, há fortes indícios de que em determinados
períodos ocorre uma completa inversão dos pólos magnéticos terrestres.
ESTRUTURA INTERNA DA TERRAESTRUTURA INTERNA DA TERRA
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� Crosta continental – Espessura muito variável 30 a 40km nas regiões
sismicamente estáveis mais antigas até 60 a 80km nas cadeias de
montanhas (Cordilheiras dos Andes e Himalaia). A crosta continental é
formada por rochas graníticas caracterizadas pelos elementos Si e Al, por
isto esta camada é conhecida com SIAL.
� Crosta oceânica – Possui constituição basáltica com predominância de Si
e Mg, sendo chamada de SIMA.
� Manto superior: se manifesta a uma profundidade de cerca de 400km, o
manto superior apresenta densidade que varia desde 3,2g/cm3 no topo
até em torno de 3,6 a 3,7g/cm3 a 400km. Apresenta rochas ultramáficas
ricas em olivina magnesiana (Mg2SiO4) e os piroxênios (MgSiO3 e
CaMgSi2O6). As rochas presentes são com maior probabilidade o
peridotito (olivina+piroxênio) ou o eclogito (granada+piroxênio). No
manto superior esta localizada a zona de baixa velocidade denominada
de ASTENOSFERA.
ESTRUTURA INTERNA DA TERRAESTRUTURA INTERNA DA TERRA
� Núcleo: Os aumentos de densidade da velocidade, ao atravessarem a
descontinuidade de Gutenberg (≈ 2900km) são muito grandes e não
podem ser gerados por alterações do material que compõe o manto
inferior. As densidades calculadas para o núcleo terrestre deixam poucas
dúvidas de que seja composto predominantemente por uma liga metálica
de ferro e níquel.
� Núcleo Externo: Profundidade: 2.900km, Líquido;
� Núcleo Interno: Profundidade: 5.200km, Sólido... Por quê? Pressão!
Características físicas da Terra:
� Raio médio = 6.371km;
� Raio polar = 6.356,8km;
� Raio equatorial = 6.378,2km;
� Massa = 5,98 x 1024 kg;
� Densidade Média = 5,52g/cm3
� Aceleração da gravidade no pólo norte = 93,864 m/s2
� Aceleração da gravidade no equador = 97,982 m/s2
ESTRUTURA INTERNA DA TERRAESTRUTURA INTERNA DA TERRA
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CONCLUSÕESCONCLUSÕES
� A Terra faz parte do Sistema Solar;
� Formação há 4,6 bilhões de anos;
� Interior da Terra conhecido indiretamente: Sismologia,
Gravimetria, Paleomagnetismo;
� A Terra pode ser descrita por 3 camadas;
� Na Terra a interação entre seus elementos forma um sistema
complexo, com um comportamento de difícil previsão.
AGUARDEM!!!
CENAS DOS PRÓXIMOS 
CAPÍTULOS….
AGUARDEM!!!
CENAS DOS PRÓXIMOS 
CAPÍTULOS….