cztery_zywioly_geologii.pdf

(15450 KB) Pobierz
CZTERY
ŻYWIOŁY
GEOLOGII
Spis treści
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
1. Ogień
Narodziny Prasłońca…………………………………………………….……..…6
Jak powstał Układ Słoneczny…………………………………………....…….…7
Płonąca planeta………………………………………………….…………….….7
„Iron catastrophy”………………………………………………….………...…...8
Teoria wielkiego zderzenia………………………………………......……..….…9
Płynne jądro i co dalej…………………………………………………….…......10
Wielkie prowincje magmowe i superwulkany……………………..............…....13
Przykłady popularnych skał magmowych–głębinowych i wulkanicznych...........16
Atrakcje geoturystyczne.........………………………………………..……….....18
Przykładowy scenariusz pt. „Ewolucja planery”………..........................……....19
Spis literatury …………………………….…………..........................................22
2.Woda
Woda.……………….................…………………………………...………..…...24
Woda na Ziemi…………............……………………...……………………..…..24
Skąd się wzięła woda na Ziemi…………………………………...……….…….24
Woda to życie……………………………………………………...............…….25
Woda pod lupą…………………………………………..………..….....…....…..27
Czy z wody powstają skały?……………………….………………………….....30
Zawartość węglanu wapnia w wodzie…………………………………………...30
Skały osadowe……………………………………………………………….…..30
Atrakcje geoturystyczne..…………………………………………............……..37
Scenariusz lekcji……………….…………………………………………….…..39
Spis literatury……………………………………………………………….……41
3.Wiatr
Powietrze…………………………………………………...………………........44
Zmienność skaładu powietrza w dziejach Ziemi…………….....………………..44
Efekt cieplarniany………………………………...........………………………...46
Izotopy tlenu w geologii……………………….………………………....……...47
Ruch powietrza, czyli wiatr……………………………………………….....…..47
Skały osadowe okruchowe…….……………………………….……….....…….49
Atrakcje geoturystyczne.………………………………………………….……..52
Scenariusz lekcji.………………………....….…………………………..…...….54
Spis literatury……………………………..……………………………………..56
4. Ziemia
Od skały do czarnoziemów, czyli procesy i czynniki glebotwórcze w pigułce....58
Wybrane przykłady skał macierzystych…………………………………………61
Barwa gleby……………………………………………………….……………..64
Atrakcje geoturystyczne……………………………………………………........68
Przykładowy scenariusz pt. „ Znaczenie wody w glebie”…........……………....70
Spis litearury……………………………………...……………………………..72
Redaktorzy wydania:
Agata JURKOWSKA
Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH
Katedra Analiz Środowiskowych, Kartografii i Geologii Gospodarczej
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
jurkowska.a@gmail.com
Beata STOŻEK
Instytut Nauk Geologicznych Uniwersytetu Jagiellońskiego
beata.stozek@gmail.com
Redaktor techniczny:
Waldemar OBCOWSKI
obco@go2.pl
Instytut Nauk Geologicznych Uniwersytetu Jagiellońskiego
Korekta Merytoryczna
dla rozdziału „Ogień”
Ewa KOSZOWSKA (ING UJ)
Zbigniew SAWŁOWICZ (ING UJ)
dla rozdziału „Ziemia”
Karolina LEWINSKA (IGFiKŚP UAM)
Korekta językowa:
Marta SZCZEPANIK
Projekt graficzny okładki oraz ilustracje:
Waldemar OBCOWSKI (ING UJ)
ISBN
Wydawnictwo Naukowe “Akapit”, Kraków
tel/fax (012) 280-71-51; kom. 608 024 572
e-mail: wn@akapit.krakow.pl; www.akapit.krakow.pl
Inspiracją do napisania tej książki była nasza pasją do nauk przyrodniczych, a przede
wszystkim do geologii. Od najmłodszych lat biegałyśmy po kamieniołomach z młotkiem
w ręce w poszukiwaniu skamieniałości i minerałów, choć wtedy jeszcze się nie znałyśmy.
Mamy nadzieję, że takich osób jak my jest więcej, lecz ze względu na to, że w szkole niewiele
mówi się o geologii i historii Ziemi mało kto decyduje się rozwijać swoją pasję na studiach
wyższych.
Właśnie dlatego postanowiłyśmy napisać książkę, który umożliwi pasjonatom geologii
poszerzenie swojej wiedzy pod czujnym okiem specjalistów, a także zapoznanie się
z badaniami jakie prowadzą geolodzy–naukowcy.
Agata Jurkowska i Beata Stożek
Za codzienne podtrzymywanie na duchu i niegasnącą wiarę w moje możliwości Wojtkowi
i naszym chłopakom – Jeremiemu i Teo, dziękuję.
Beata
Za dyskusje naukowe oraz pomoc dziękuję Ewie Świerczewskiej–Gładysz z Uniwersytetu
Łódzkiego. Za cierpliwość i wyrozumiałość dziękuję Mikołajowi.
Agata
Za nieocenione uwagi i dyskusje, naszym recenzentom – profesorowi Joachimowi Szulcowi
z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie oraz profesorowi Kazimierzowi Wiechowi
z Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie dziękujemy.
Agata i Beata
„Tego
świata, jednego i tego samego świata wszechrzeczy,
nie stworzył ni żaden z bogów, ani żaden z ludzi, lecz był
on, jest i będzie wiecznie żyjącym ogniem zapalającym
się według miary i według miary gasnącym.”
Heraklit z Efezu
OGIEŃ
Beata Stożek
Publikacja finansowana jest ze środków przyznanych przez Fundację na rzecz
Nauki Polskiej na podstawie umowy nr 35/UD/SKILLS/2014 o wykorzystanie nagrody
przyznanej w konkursie eNgage w ramach projektu SKILLS współfinansowanego
z Europejskiego Funduszu Społecznego.
Ogień fascynował ludzi od zawsze. Jednym z fundamentalnych wynalazków
prehistorycznych cywilizacji była umiejętność jego rozpalania. Mogłoby się wydawać,
że w tym momencie historii ludzkości, człowiek nauczył się ogień kontrolować - jednak nic
bardziej mylnego. W tym rozdziale pokazane zostały procesy, które powiązane są z ogniem
i na które my, ludzie, nie mamy żadnego wpływu, co gorsza jesteśmy od tych procesów
całkowicie zależni i im podlegli.
1.1 Narodziny Prasłońca
Około 4,56 miliarda lat temu, pod wpływem własnej grawitacji zaczyna zapadać się
obłok molekularny, nazywany często także obłokiem międzygwiazdowym. Co właściwie
znaczy, że się zapada? Otóż cząstki, które występują w obłoku, z niejasnej i jak dotąd
będącej zagadką dla naukowców przyczyny, zaczynają wykazywać tendencję ruchu
w kierunku środka, gdzie następuje wzrost gęstości.
Obłok zbudowany jest w przeważającej części z atomów wodoru, dodatkowo występują
w nim także atomy helu oraz sporadycznie atomy innych pierwiastków.
W miejscu zagęszczenia cząsteczek wzrasta ciśnienie, a jednoczesne kurczenie się
obłoku sprawia, że następuje wzrost gęstości, a obłok nagrzewa się. Powstające ciepło
emitowane jest z gęstniejącej masy w postaci promieniowania podczerwonego, dzięki
temu, pomimo wzrostu pozostałych parametrów, przez pewien czas obłok nie nagrzewa się.
Po pewnym czasie gęstość tego tworu jest już tak duża, że nie przepuszcza promieniowania,
a temperatura w jego wnętrzu zaczyna rosnąć bardzo szybko.
1.2 Jak powstał Układ Słoneczny?
Wirujący obłok mający kształt dysku niejako wymusił gromadzenie się cząstek
w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu. Doprowadziło to do licznych zderzeń pomiędzy
tymi cząstkami. Zderzając się, wykazywały one tendencję do łączenia się, i w ten sposób
formowały coraz większe obiekty. Obiekty te mogły się łączyć, powiększając swoją masę
lub ulegać fragmentacji i cały proces rozpoczynał się od nowa. Po wielu milionach lat
zderzeń, wyłoniło się kilka obiektów skupiających sporą ilość materii – nazywamy je
protoplanetami.
Skład chemiczny tych obiektów zależał w dużej mierze od ich odległości od Słońca.
Najbliżej, w największej temperaturze łączyły się cząstki zbudowane z trudno topliwych
metali i krzemianów, w dalszej odległości w protoplanety łączyły się obiekty oblepione
lodem i dwutlenkiem węgla. Na dalekich obrzeżach obłoku łączyły się cząstki oblepione
metanem i amoniakiem. W ten sposób w „bliskim” sąsiedztwie Prasłońca wyłoniły się cztery
protoplanety, które w procesie akrecji trwającym jeszcze około 100 mln lat przekształciły
się w planety typu ziemskiego, zwane inaczej planetami skalistymi. W dalszej odległości
od Prasłońca uformowały się gazowe giganty.
Prasłońce podczas gęstnienia wchłonęło w siebie z obłoku międzygwiazdowego
99,86 % znanej nam materii. Jego wnętrze zaczęło płonąć, a w jądrze rozpoczęła się reakcja
termojądrowa, przetwarzająca wodór w hel. Energia, która zaczęła się uwalniać podczas
fuzji jądrowej, sprawiła, że Słońce zaczęło świecić.
Czy wiesz, że temperatura we wnętrzu Słońca znacznie wzrosła wraz
z rozpoczęciem się reakcji termojądrowej? Obecnie naukowcy uważają,
że temperatura we wnętrzu Słońca wynosi 16 mln
o
C, natomiast na
powierzchni zaledwie 6000 tys.
o
C.
Przejście do etapu reakcji termojądrowej, oprócz świecenia zaowocowało także
niezwykłym wzrostem aktywności młodej gwiazdy, która zaczęła wyrzucać z siebie
ogromne ilości materii. Pędzący z prędkością 2 tys. km/h wiatr słoneczny dosłownie
zmiatał rozproszone w przestrzeni resztki materii w kierunku zewnętrznej krawędzi dysku,
poza elipsoidy planet. Te resztki materiału, który nie dołączył do formujących się planet,
utworzyły prawdopodobnie Pas Kuipera.
Fig. 1.
Dysk akrecyjny
protogwiazdy
(wirujący obłok
mający kształt dysku
charakterystyczny
jest dla każdej
protogwiazdy,
także Protosłońca,
dżet – skolimowany
strumień materii
plazmowej,
wyrzucany przez
protogwiazdę).
Czy wiesz, że Słońce w swoim składzie zawiera około 2 % pierwiastków
ciężkich? Świadczy to o tym, że Słońce nie powstało tylko z materii
pozostałej po Wielkim Wybuchu, ale zawiera w sobie też pierwiastki
pozostałe po wybuchu supernowej.
Z bezładnego początkowo obłoku międzygwiazdowego powstaje kulisty twór nazywany
Protosłońcem lub Prasłońcem. Kurczący się obłok, podobnie jak łyżwiarz przyciągający
ręce do siebie w trakcie wykonywania obrotów, ma coraz mniejszy moment bezwładności.
Ponieważ moment pędu pozostaje stały, wraz ze spadkiem wartości momentu bezwładności,
musi wzrosnąć prędkość obrotowa, gdyż iloczyn tych wartości jest równy momentowi
pędu. Obłok obraca się więc coraz szybciej, przyjmując kształt dysku ze skondesowanym
centrum w postaci Protosłońca (fig. 1). Dalsze jego zgęszczenie się zależy w dużej mierze
od momentu pędu – jeżeli będzie za duży, spowoduje zbyt szybki ruch dysku i nie pozwoli
na zagęszczenie się materii.
6
1.3 Płonąca planeta
Od czasu uformowania się około 4,54 miliarda lat temu Ziemia narażona była
na liczne bombardowania powierzchni mniejszymi ciałami niebieskimi. Wraz ze wzrostem
aktywności Słońca bombardowanie nasiliło się na skutek wiejącego wiatru słonecznego.
Ziemia była wówczas wyjątkowa gorąca, a jej powierzchnia składała się z rozpuszczonych
metali przypominając ogromny, płonący ocean lawy (fig. 2).
7

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin