21.11.2012 Wykład
21 listopada 2012
15:09
Biosfera
Mianem biosfery nazywamy tą część Ziemi, w której można znalez
ć żywe organizmy
(średnio -200m p.p.m. do 6000m n.p.m.)
Na wysokości około 6000m n.p.m. życie spotyka się tylko w okolicach wysokich gór.
Całkowita ilość gatunków roślin i zwierząt to od 3 do 30mln. Do tej pory wyróżniono 1,5mln
Ponad połowę wszystkich gatunków stanowią owady. Ssaków są znane cztery tysiące gatunków, co
oznacza 0,25% całej populacji)
Tak duża ilość jeszcze nie wyróżnionych gatunków jest spowodowana dominacją gatunków małych,
choćby jednokomórkowe.
Czynniki rozwoju życia:
- Temperatura
- Ciśnienie
- Właściwości chemiczne środowiska
Dwutlenek węgla z atmosfery został zaabsorbowany przez organizmy żywe, które wbudowały w
swoje szkielety.
Dzięki organizmom powstały złoża węgli, ropy naftowej.
Gatunki obecnie żyjące to ok 10% gatunków, które pojawiły się w historii Ziemi.
Hydrosfera
Jest to miejsce na Ziemi, gdzie występują wody. Oznacza wszystkie wolne wody, nie związane w
żadnym związku chemicznym.
Pod względem miejsc występowania wyróżnia się wody:
- Juwenilne - pochodzące z roztworów magmowych (na przykład para wodna ulatniająca się z
kraterów)
- Atmosferyczne (meteoryczne/ wadyczne łac. vados - błądzący) - krople wody, para wodna,
kryształki lodu i śniegu
- Wody strefy aeracji - wody z warstwy gruntu, którego wolne przestrzenie są zazwyczaj
wypełnione przez powietrze. Znajdują się one przede wszystkim w obrębie gleby (wilgoć
glebowa), w strefie orsztynu.
- Wody strefy saturacji (freatyczne, gr. Studzienne) - spotykane w obrębie warstw
wodonośnych, które zbudowane są z materiału porowatego, pod którym znajduje się warstwa
nieprzepuszczająca wody na większą głębokość. Często są to wody czyste, gdyż znajdują się na
takiej głębokości, że zostały już przefiltrowane podczas przesiąkania z powierzchni.
- Wody powierzchniowe - wody mórz, oceanów, rzek, jezior.
Wody można też podzielić na:
- SÅ‚odkie
- SÅ‚one
Wartość zasolenia to ilość substancji stałych rozpuszczonych w kilogramie wody. Dawniej jednostką
zasolenia były promile, ostatnio jednostką jest. PSU (practical selenity unit). Określa się je na
podstawie przewodnictwa elektrycznego wody. Jeden PSU odpowiada najczęściej jednemu
promilowi, jest prawie identyczna.
Wody lÄ…dowe: Ca2+ > Mg2+ > Na+
HCO3- > SO42- > Cl-
Wody oceaniczne : Na+ > Mg2+ > Ca2+
Cl- > SO42- > HCO3-
Geo fiz - wykłady Strona 1
Przeciętne zasolenie wód oceanicznych to 3,5%
99% masy soli zawartej w wodach oceanicznych stanowi 6 pierwiastków:
Cl 55%
Na 31%
Mg 4%
Siarczany 8%
Ca 1%
K 1%
Zawartość K czy Mg w wodach słodkich jest znacznie niższa w stosunku do wód morskich.
Większość wód na Ziemi to wody słone
Oceany 97,25%
Lodowce 1,97%
Wody podziemne 0,1%
Jeziora, rzeki 0,005%
Gleby 0,001%
Atmosfera 0,001%
Przedział głębokości, w którym obserwujemy stosunkowo nagłą zmianę temperatury ( tem. zmienia
się szybciej niż w warstwie wyżej i niżejległej) zwana jest termokliną. Wystarczy w jeziorze wsadzić
nogę i już jest zimniej niż na powierzchni.
Wody występujące nad termokliną to wody stosunkowo dobrze wymieszane dzięki działaniu prądów
powierzchniowych i falowaniu. Miąższość tych wód to ok. 100 - 200m
Poniżej termokliny wody są chłodniejsze, gęstsze, a spadek temperatury jest powolniejszy.
Różnica gęstości wód nad i poniżej termokliny wynosi zaledwie 0,05 g/cm3, ale już ta wartość
wystarcza, by to rozwarstwienie miało charakter trwały, co sprawia, że wody poniżej termokliny są
znacznie mniej natlenione.
Zakres termokliny i wartości temperatur wody są bezpośrednio zależne od szerokości geograficznej.
Poniżej 2500m głębokości temperatura przestaje się zmieniać wraz z wzrostem głębokości.
Zasolenie wód.
Im wyższa temperatura, tym wyższe parowanie, tym większe zasolenie. Gdyby cała woda
wyparowała z oceanów, otrzymalibyśmy pokład soli o miąższości 60m. I brak wody& :(
Zasolenie zmienia się wraz z głębokością.
Obszar, w którym zmienia się prędkość zmiany zasolenia to haloklina.
W małych szerokościach geograficznych zasolenie przy powierzchni jest większe niż na głębokości, ze
względu na duże parowanie.
W dużych szerokościach geograficznych zasolenie przy powierzchni jest mniejsze ( topnienie
lodowców i lądolodów)
Poniżej 3000m zasolenie jest homogeniczne (jednorodne) dla wszystkich szerokości geograficznych.
Gęstość wód.
Pyknoklina - strefa gwałtownej zmiany gęstości wód wywołana łączną zmianą temperatury i
zasolenia.
Na pewnej głębokości wartość gęstości wody staje się jednorodna.
Cyrkulacja wód.
Mianem prądów określany jest ruch części wód, charakteryzujący się zwiększoną prędkością i w
przybliżeniu stałym kierunkiem.
Wywoływane są głównie przez 4 czynniki:
- Wiatry ( głównie przez pasaty)
Geo fiz - wykłady Strona 2
- Wiatry ( głównie przez pasaty)
- Różnice temp. Wód
- Zróżnicowane zasolenie
- PÅ‚ywy
Przyjmując te czynniki jako kryterium nazwy wyróżniane są prądy:
- Dryfowe (powstają na skutek oddziaływania wiatrów wiejącym w stałym kierunku)
- Okresowe (powstają pod wpływem krótkotrwałego działania wiatru)
- Gęstościowe
- Pływowe (efekt grawitacji Słońca i Księżyca)
- Kompensacyjne (dążą do wyrównania poziomu wód)
Ze względu na położenie prądu w masie wody wyróżniane są prądy:
- Powierzchniowe
- Głębinowe
- Przydenne
- Przybrzeżne
Cyrkulacja powierzchniowa jest wywołana oddziaływaniem wiatrów. Gdyby nie było kontynentów,
cyrkulacja wody byłaby identyczna jak cyrkulacja powietrza.
Aktualny układ kontynentów jest aktualną przeszkodą dla prądów morskich
Kiedy prąd równikowy płynący na zachód napotyka na wschodnie wybrzeże kontynentu, ulega
rozdwojeniu. Jedna nitka kieruje się na północ, druga na południe. W szerokościach umiarkowanych
Cyrkulacja głębinowa (termohalinowa) - dotyczy opadania i wznoszenia się wód wywołanych
różnicami gęstości.
Ubytek zimnych (gęstych) wód na skutek ich pogrążania to downwelling. Zazwyczaj jest on
kompensowany przez
Upwelling.
Wody natlenione, a w dodatku wzbogacone w nawozy (azotany) sprzyjają rozwojowi życia (przede
wszystkim planktonu). Wędrują one ku górze.
Cyrkulacja głębinowa dotyczy oceanu światowego.
U wybrzeży Antarktydy część wód ulega zamarznięciu, dzięki czemu ok 70% soli, które były zawarte
w zamarzniętych wodach pozostaje w niezamarzniętych. Wody te, jako cięższe bardzo łatwo opadają
w głąb, a następnie ulegają przemieszczeniu w kierunku północy w formie tzw. prądów przydennych
(abisalnych/abysalnych gr. Abysos - otchÅ‚aÅ„, bezdenna gÅ‚Ä™bia), mniej wiÄ™cej do 40°N. Ta część wód,
która nie ulega przemieszczeniu ku północy Atlantykiem jest kierowana ku wschodowi przez Ocean
Indyjski i Pacyfik w postaci Antarktycznego Prądu Okołobiegunowego.
Wody tworzące się u wybrzeży Arktyki a Antarktydy opadają na dno, migrują ku południu, następnie
prądem przydennym na wschód, na północ przy zachodnich wybrzeżach Am. Poł. I wypływają na
powierzchnię dopiero u zachodnich wybrzeży USA.
Wody płynące z północy ku południu unoszona jest wyżej, niż woda płynąca z południa, ze względu
na zagłębienie na północy, do którego wpadają gęstsze wody, a dalej płyną tylko te najmniej gęste.
Wody grenlandzkie potrzebują na przemierzenie Atlantyku na południe ok 400 lat, a na
przemierzenie Pacyfiku na wschód kolejnych 1500 lat.
Spirala Ekmana
1902 roku statek badawczy został oblepiony krą i dryfował. Robił to pod pewnym kątem w stosunku
do wiejącego wiatru. Zjawisko to wyjaśnił Ekman. Na masy wód popychane siłą wiatru działa siła
Coriolisa, która zmienia ich kierunek. Zmiana tego kÄ…ta dochodzi do 45°.
Niżej płynące wody też zmieniają kierunek płynięcia, w stosunku do kierunku wód
powierzchniowych, ale już o mniejszy kąt. W ten sposób najniższe warstwy wody mogą płynąć pod
kÄ…tem innym o 180° od kierunku czynnika wpÅ‚ywajÄ…cego na kierunek pÅ‚yniÄ™cia wód
Geo fiz - wykłady Strona 3
kÄ…tem innym o 180° od kierunku czynnika wpÅ‚ywajÄ…cego na kierunek pÅ‚yniÄ™cia wód
powierzchniowych. Wszystko to się odbywa w zakresie do 100m głębokości.
Czynniki wpływające na klimat:
- Nasłonecznienie
- Ilość opadów
- Cyrkulacja prądów powierzchniowych
- Wysokość nad poziomem morza
Warunki klimatu tropikalnego znajdujÄ… odzwierciedlenie w postaci:
- rozwoju lasów tropikalnych, których następstwem są pokłady węgla.
- duża ilość dużych rzek, usypujących dużych rozmiarów delty. Jest to idealny magazyn dla
przyszłych pokładów ropy naftowej i gazu. Bituminy.
- wietrzenie laterytowe, którego efektem jest powstawanie czerwonych ziem, a nawet złóż
tlenków glinu i żelaza (boksyty).
Następstwa obecności klimatów pustynnych:
- Depozycja ewaporatów (soli)
- Depozycja osadów piaszczystych ( np.. Wydm)
- Mała liczba rzek (mała depozycja osadów rzecznych)
- Powolne wietrzenie skał
Następstwa klimatu umiarkowanego
- Intensywne wietrzenie
- Intensywna obecność osadów rzecznych
- Duży, istotny rozwój gleb (szczególnie w warunkach klimatu stepowego, gdzie tworzą się
czarne ziemie i czarnoziemy)
Następstwa obecności klimatu polarnego:
- Rozwój lądolodów
PARAMETRY ZIEMI
Kształty Ziemi:
W roku 1910 uznano, że przybliżony kształt Ziemi najlepiej odzwierciedla elipsoida obrotowa.
Półoś wielka (równikowa) = 6378,4km
Półoś mała (biegunowa) = 6356,9
LÄ…dy zajmujÄ… 29% powierzchni Ziemi.]
Objętość kuli ziemskiej = 1083mld km3
Bryła, która w każdym miejscu jest prostopadła do wektora siły ciężkości to geoida. Odzwierciedla
ona kształt kuli Ziemskiej, jaki by miała, gdyby wszystkie lądy były przykryte wodami.
Pole magnetyczne
Każdy atom jest jednocześnie małym, dwubiegunowym magnesem (dipolem).
PÅ‚aszczyzna niby-magnesu sztabkowego umieszczonego hipotetycznie wewnÄ…trz Ziemi jest
umieszczona pod kÄ…tem 11° do osi obrotu. Nazywane jest to polem dipolowym.
Przedłużenia tego hipotetycznego magnesu to bieguny magnetyczne Ziemi.
Pole dipolowe to 90% pola magnetycznego Ziemi, pozostałe 10% pochodzi z jonosfery
bombardowanej cząsteczkami wiatru słonecznego.
Pole magnetyczne ma właściwości wektora. Kąt, który tworzy igła kompasu z kierunkiem północy
astronomicznej to deklinacja.
Za pomocÄ… kompasu wyznacza siÄ™ biegun magnetyczny, a nie geograficzny.
Kąt, jaki tworzy igła magnesu z poziomem nosi nazwę inklinacji pola magnetycznego.
Geo fiz - wykłady Strona 4
Kąt, jaki tworzy igła magnesu z poziomem nosi nazwę inklinacji pola magnetycznego.
Równik magnetyczny to miejsce, gdzie wartość inklinacji wynosi 0°
Biegun pola magnetycznego to miejsce, w którym kÄ…t inklinacji wynosi 90°
Geo fiz - wykłady Strona 5