wykład 2 – 6.03

Koncepcja rozwoju układu słonecznego:

1. Około 4,5 mld lat temu wirujący obłok materii, składający się w 77% z wodoru, 21% z helu i 2% pyłu, zaczął stygnąć.

2. Materia stygła i powstało lokalne zagęszczenie materii. Obłok zaczął się kurczyć a jego temperatura, ciśnienie i prędkość wirowania zaczęły rosnąć.

3. W centrum wirującego obłoku, z jego materii, powstało PROTOSŁOŃCE i wirujący wokół niego dysk gazowo-pyłowy z licznymi zagęszczeniami materii. Zagęszczenia te tworzą ziarna pyłu, które zderzając się ze sobą tworzyły małe grudki materii, te zaś, zderzały się ze sobą tworząc coraz większe bryłki materii, z których powstały PROTOPLANETY.

4. Lekka materia gazowa została „zdmuchnięta” silnym podmuchem wiatru słonecznego w dalsze regiony układu – z niej uformowały się planety olbrzymy.

5. Między protoplanetami krążyły miliardy drobnych ciał, które bombardowały powierzchnie planet. Ten proces zakończył się 3,5 mld lat temu.

6. Zaczęło się wielkie sprzątanie. Wiatr słoneczny wymiótł śmieci poza strefę planet.

Ruch obiegowy Ziemi

Ruch obiegowy ziemi wokół słońca odbywa się po orbicie mającej kształt elipsy z prędkością średnio 29,78km/s. ze względu na nachylenie osi ziemskiej do płaszczyzny orbity (ekliptyki) zmienia się oświetlenie ziemi w ciągu roku co prowadzi do zjawisk pór roku.

Ekscentryczność (mimośród) ekliptyki

Orbita ziemi w jej ruchu wokół słońca, zmienia swój kształt na bardziej eliptyczny i mniej eliptyczny w okresie około 100 000 lat.

Zmiany nachylenia ekliptyki

Oś obrotu ziemi jest nachylone w stosunku do osi płaszczyzny jej orbity w ruchu obiegowym wokół słońca pod zmiennym kątem od 22,1˚ do 24,5˚. Nachylenie płaszczyzny równika względem płaszczyzny ekliptyki zmienia się w cyklu około 41 tys lat.

Ruch obrotowy to ruch ziemi wokół własnej osi który odbywa się w zachodu na wschód. Czas obrotu wynosi 23h 56m 4s.

Procesja – ziemia podlega wahaniom w swoim ruchu wokół osi obrotu. Jej oś obrotu zmienia swoje nachylenie w ciągu 23 tys lat zakreślając powierzchnię boczną stożka.

Następstwa przyrodnicze ruchu obrotowego:

• Rytm dzienny

• Siła Coriolisa – działa na powierzchni ziemi poziomo. Dzięki tej sile wiatry czy prądy morskie odchylają się na półkuli północnej w prawo a na półkuli południowej w lewo

• Fale pływów morskich

Grawitacja

W myśl prawa Izaaka Newtona wszystkie ciała przyciągają się wzajemnie. Wartość siły przyciągania grawitacyjnego (F) działającej między dwoma ciałami jest wprost proporcjonalna do iloczynu mas oddziaływujących ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami.

m₁, m₂ - masy oddziaływujących grawitacyjnie ciał
r - odległość między środkami ciał
G - stała grawitacji [G = 6.67·10^-11Nm²/kg²]

Na wszystkie ciała znajdujące się na powierzchni ziemi działa przyciągnie ziemskie w kierunku środka ziemi F i siła odśrodkowa F_od skierowana na zewnątrz. Wypadkową tych dwóch sił jest siła ciężkości P, czyli ciężar ciał. Siła odśrodkowa jest największa w równiku, a najmniejsza na biegunach. Zatem siła ciężkości jest zależna od szerokości geograficznej.

Kształt ziemi

Glob ziemski ma w przybliżeniu kształt kuli spłaszczonej na obszarach przybiegunowych co jest wynikiem ruchu wirowego ziemi (różnica między promieniem równikowym a biegunowym). Pod względem geometrycznym Izaak Newton określił kształt ziemi jako elipsoidę obrotową. Kształt ziemi jest określany powszechnie terminem geoidy.

Magnetyzm ziemski (geomagnetyzm) to zespół zjawisk magnetycznych związanych z ziemią jako wielkim magnesem. Około 1% pola geomagnetycznego to ulegające szybkim zmianom pole zmienne wywołane przez zachodzące w przestrzeni okołoziemskiej zjawiska elektromagnetyczne. Warunkuje ono istnieje magnetosfery. Pole zmienne jest rejestrowane w formie magnetogramów w wielu obserwatoriach. Obserwuje się wariacje regularne (dobowe, miesięczne, roczne) i nieregularne związane z burzami magnetycznymi

Około 99% całkowitego pola geomagnetycznego to pole główne, którego źródła znajdują się wewnątrz ziemi. W przybliżeniu jest to pole dipola znajdującego się w środku ziemi.

Deklinacja – kąt między południkiem geograficznym i magnetycznym w miejscu obserwacji

Inklinacja – kąt między wektorem F w miejscu obserwacji a rzutem tego wektora na płaszczyznę poziomą

Atmosfera – powłoka gazowa otaczająca kulę ziemską, złożona głównie z azotu i tlenu, sięga do kilkuset kilometrów i składa się z kilku warstw:

• Troposfera – od wysokości 10km w strefie umiarkowanej do 17km w tropikalnej; wskutek różnicy temperatur występują tu prądy atmosferyczne

• Stratosfera

• Mezosfera

• Termosfera/jonosfera

Hydrosfera

• Wody słone 97,5%

• Wody słodkie 2,5%

  • Lody i lądolody

  • Wody podziemne

  • Jeziora słodkie

  • Rzeki itp.

Cykl hydrologiczny obejmuje procesy i zjawiska związane z obiegiem wody na ziemi. Obejmuje parowanie wody (ewaporacja + transpiracja), kondensację pary wodnej, opady atmosferyczne, spływ powierzchniowy i przepływ wód gruntowych. Woda przemieszczająca się w systemie hydrologicznym jako woda płynąca, lodowce, fale, woda podziemna i prądy eroduje, transportuje i akumuluje materiał skalny w różnej formie (delty, plaże). W ten sposób materiał skalny wprawiany jest w ruch, który nieustannie zmienia krajobraz Ziemi.

Gęstość czystej wody – 1000kg/m³

Gęstość czystego lodu – 900 kg/m³

Sublimacja – zmiana stanu wody ze stałego na gazowy

Resublimacja – zmiana stanu wody z gazowego w stały

PROCESY GEOLOGICZNE

To zespół procesów fizycznych i chemicznych, które prowadzą do zmian powierzchni Ziemi i całej skorupy ziemskiej, zachodzących na powierzchni skorupy ziemskiej, w jej wnętrzu i w głębszych warstwach Ziemi. Zależnie od źródła energii dzielą się na dwie grupy:

• Endogeniczne (zachodzące pod wpływem energii nagromadzonej we wnętrzu Ziemi)

  • Magmatyzm

  • Metamorfizm

  • Diastrofizm (ruchy tektoniczne skorupy ziemskiej)

• Egzogeniczne (odbywające się w wyniku oddziaływania energii słonecznej oraz sił grawitacji)

  • Wietrznie

  • Ruchy masowe procesy niszczące

  • Erozja

  • Sedymentacja proces budujący

Cykl geologiczny

Szereg następujących po sobie zjawisk geologicznych pozostających we wzajemnym związku: (1) gromadzenie się osadów w obniżonych miejscach powierzchni Ziemi, (2) ich fałdowanie i wypiętrzanie (czemu towarzyszy zwykle magmatyzm i metamorfizm), następnie (3) niszczenie przez procesy wietrzenia i erozji; na obniżone wskutek niszczenia obszary lądowe wkracza morze, w którym ponownie gromadzą się osady i cykl geologiczny zaczyna się od nowa (cykl skalny).

Cykl skalny

Wszystkie procesy geologiczne wywołują przemieszczenie materii w obrębie górnych warstw Ziemi. Materia ta wielokrotnie morze przechodzić przez różne części skorupy ziemskiej i może być poddawana wielu różnorodnym procesom geologicznym. W wyniku przemieszczania się materii w obrębie górnych warstw Ziemi i oddziaływania na nią różnych procesów wewnętrznych i zewnętrznych, zmieniają się zbudowane z niej skały.

Rozwój głównych teorii geologicznych

Teoria katastrofizmu – twórcą i propagatorem tej teorii był Georges Cuvier, francuski zoolog i paleontolog, twórca paleontologii. Uważał on, że skoro warstwy leżące nad sobą zawierają szczątki oddzielnych organizmów, to świat organiczny od czasu do czasu ginął wskutek katastrofalnych zdarzeń, takich jak biblijne potopy. Przeciwnik teorii ewolucji.

Teorię uniformitarianizmu zapoczątkował szkocki lekarz i ziemianin James Hutton. W roku 1785 na zebraniu Towarzystwa Królewskiego w Edynburgu przedstawił on pogląd, że do zrozumienia przeszłości geologicznej wystarczy znajomość procesów współczesnych. Według niego stan Ziemi w przeszłość nie różnił się zasadniczo od stanu obecnego, a zmiany dokonywały się stopniowo i w stałym tempie (bez katastrof). Jego powiedzie teraźniejszość jest kluczem do przeszłości …

Aktualizm geologiczny

Tezy Huttona rozbudował, uzasadnił i rozpowszechnił angielski geolog Charles Lyell. W trzech wydaniach swojej książki, Lyell przedstawił dowody geologiczne z Anglii, Włoch, Francji i Hiszpanii obalające ostatecznie poglądy katastrofistów.

Początek teorii lodowcowej

Louis Agassiz zaszokował społeczność naukową najpierw w 1837 podczas wykładu w posiedzeniu Szwajcarskiego Towarzystwa Nauk Przyrodniczych, a potem w 1840 w swojej książce głosząc teorie, że podczas epoki lodowcowej lód pokrywał większość obszaru Europy, a może nawet większość powierzchni Ziemi. Był bardzo aktywnym propagatorem w europie i AM płn. Nazywany był często ewangelistą lub ojcem teorii lodowcowej.

Otto M. Torell – coś tam wapień

Teoria tektoniki płyt

Najbardziej współczesna przełomowa teoria geologiczna, tłumacząca wielkoskalowe ruchy skorupy ziemskiej, w szczególności przejawiające się w obserwowanych zjawiskach przemieszkania się kontynentów, trzęsień ziemi, występowania wulkanów. Alfred Lothar Wegenr (geofizyk niemiecki, twórca idei dryftu kontynentów); Harry Hess (w 1959 jako pierwszy przedstawił hipotezę rozszerzania dna oceanicznego, która stała się podstawowym paradygmatem teorii tektoniki płyt litosfery).