cztery zywioly geologii, Literatura, Geologiczne
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->CZTERYŻYWIOŁYGEOLOGIISpis treści1.11.21.31.41.51.61.71.81.91.101.112.12.22.32.42.52.62.72.82.92.102.113.13.23.33.43.53.63.73.83.94.14.24.34.44.54.61. OgieńNarodziny Prasłońca…………………………………………………….……..…6Jak powstał Układ Słoneczny…………………………………………....…….…7Płonąca planeta………………………………………………….…………….….7„Iron catastrophy”………………………………………………….………...…...8Teoria wielkiego zderzenia………………………………………......……..….…9Płynne jądro i co dalej…………………………………………………….…......10Wielkie prowincje magmowe i superwulkany……………………..............…....13Przykłady popularnych skał magmowych–głębinowych i wulkanicznych...........16Atrakcje geoturystyczne.........………………………………………..……….....18Przykładowy scenariusz pt. „Ewolucja planery”………..........................……....19Spis literatury …………………………….…………..........................................222.WodaWoda.……………….................…………………………………...………..…...24Woda na Ziemi…………............……………………...……………………..…..24Skąd się wzięła woda na Ziemi…………………………………...……….…….24Woda to życie……………………………………………………...............…….25Woda pod lupą…………………………………………..………..….....…....…..27Czy z wody powstają skały?……………………….………………………….....30Zawartość węglanu wapnia w wodzie…………………………………………...30Skały osadowe……………………………………………………………….…..30Atrakcje geoturystyczne..…………………………………………............……..37Scenariusz lekcji……………….…………………………………………….…..39Spis literatury……………………………………………………………….……413.WiatrPowietrze…………………………………………………...………………........44Zmienność skaładu powietrza w dziejach Ziemi…………….....………………..44Efekt cieplarniany………………………………...........………………………...46Izotopy tlenu w geologii……………………….………………………....……...47Ruch powietrza, czyli wiatr……………………………………………….....…..47Skały osadowe okruchowe…….……………………………….……….....…….49Atrakcje geoturystyczne.………………………………………………….……..52Scenariusz lekcji.………………………....….…………………………..…...….54Spis literatury……………………………..……………………………………..564. ZiemiaOd skały do czarnoziemów, czyli procesy i czynniki glebotwórcze w pigułce....58Wybrane przykłady skał macierzystych…………………………………………61Barwa gleby……………………………………………………….……………..64Atrakcje geoturystyczne……………………………………………………........68Przykładowy scenariusz pt. „ Znaczenie wody w glebie”…........……………....70Spis litearury……………………………………...……………………………..72Redaktorzy wydania:Agata JURKOWSKAWydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGHKatedra Analiz Środowiskowych, Kartografii i Geologii GospodarczejAkademia Górniczo-Hutnicza w Krakowiejurkowska.a@gmail.comBeata STOŻEKInstytut Nauk Geologicznych Uniwersytetu Jagiellońskiegobeata.stozek@gmail.comRedaktor techniczny:Waldemar OBCOWSKIobco@go2.plInstytut Nauk Geologicznych Uniwersytetu JagiellońskiegoKorekta Merytorycznadla rozdziału „Ogień”Ewa KOSZOWSKA (ING UJ)Zbigniew SAWŁOWICZ (ING UJ)dla rozdziału „Ziemia”Karolina LEWINSKA (IGFiKŚP UAM)Korekta językowa:Marta SZCZEPANIKProjekt graficzny okładki oraz ilustracje:Waldemar OBCOWSKI (ING UJ)ISBNWydawnictwo Naukowe “Akapit”, Krakówtel/fax (012) 280-71-51; kom. 608 024 572e-mail: wn@akapit.krakow.pl; www.akapit.krakow.plInspiracją do napisania tej książki była nasza pasją do nauk przyrodniczych, a przedewszystkim do geologii. Od najmłodszych lat biegałyśmy po kamieniołomach z młotkiemw 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 niewielemówi się o geologii i historii Ziemi mało kto decyduje się rozwijać swoją pasję na studiachwyższych.Właśnie dlatego postanowiłyśmy napisać książkę, który umożliwi pasjonatom geologiiposzerzenie swojej wiedzy pod czujnym okiem specjalistów, a także zapoznanie sięz badaniami jakie prowadzą geolodzy–naukowcy.Agata Jurkowska i Beata StożekZa codzienne podtrzymywanie na duchu i niegasnącą wiarę w moje możliwości Wojtkowii naszym chłopakom – Jeremiemu i Teo, dziękuję.BeataZa dyskusje naukowe oraz pomoc dziękuję Ewie Świerczewskiej–Gładysz z UniwersytetuŁódzkiego. Za cierpliwość i wyrozumiałość dziękuję Mikołajowi.AgataZa nieocenione uwagi i dyskusje, naszym recenzentom – profesorowi Joachimowi Szulcowiz Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie oraz profesorowi Kazimierzowi Wiechowiz Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie dziękujemy.Agata i Beata„Tegoświata, jednego i tego samego świata wszechrzeczy,nie stworzył ni żaden z bogów, ani żaden z ludzi, lecz byłon, jest i będzie wiecznie żyjącym ogniem zapalającymsię według miary i według miary gasnącym.”Heraklit z EfezuOGIEŃBeata StożekPublikacja finansowana jest ze środków przyznanych przez Fundację na rzeczNauki Polskiej na podstawie umowy nr 35/UD/SKILLS/2014 o wykorzystanie nagrodyprzyznanej w konkursie eNgage w ramach projektu SKILLS współfinansowanegoz Europejskiego Funduszu Społecznego.Ogień fascynował ludzi od zawsze. Jednym z fundamentalnych wynalazkówprehistorycznych cywilizacji była umiejętność jego rozpalania. Mogłoby się wydawać,że w tym momencie historii ludzkości, człowiek nauczył się ogień kontrolować - jednak nicbardziej mylnego. W tym rozdziale pokazane zostały procesy, które powiązane są z ogniemi na które my, ludzie, nie mamy żadnego wpływu, co gorsza jesteśmy od tych procesówcałkowicie zależni i im podlegli.1.1 Narodziny PrasłońcaOkoło 4,56 miliarda lat temu, pod wpływem własnej grawitacji zaczyna zapadać sięobłok molekularny, nazywany często także obłokiem międzygwiazdowym. Co właściwieznaczy, że się zapada? Otóż cząstki, które występują w obłoku, z niejasnej i jak dotądbędącej zagadką dla naukowców przyczyny, zaczynają wykazywać tendencję ruchuw kierunku środka, gdzie następuje wzrost gęstości.Obłok zbudowany jest w przeważającej części z atomów wodoru, dodatkowo występująw nim także atomy helu oraz sporadycznie atomy innych pierwiastków.W miejscu zagęszczenia cząsteczek wzrasta ciśnienie, a jednoczesne kurczenie sięobłoku sprawia, że następuje wzrost gęstości, a obłok nagrzewa się. Powstające ciepłoemitowane jest z gęstniejącej masy w postaci promieniowania podczerwonego, dziękitemu, 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 cząstekw płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu. Doprowadziło to do licznych zderzeń pomiędzytymi cząstkami. Zderzając się, wykazywały one tendencję do łączenia się, i w ten sposóbformowały coraz większe obiekty. Obiekty te mogły się łączyć, powiększając swoją masęlub ulegać fragmentacji i cały proces rozpoczynał się od nowa. Po wielu milionach latzderzeń, wyłoniło się kilka obiektów skupiających sporą ilość materii – nazywamy jeprotoplanetami.Skład chemiczny tych obiektów zależał w dużej mierze od ich odległości od Słońca.Najbliżej, w największej temperaturze łączyły się cząstki zbudowane z trudno topliwychmetali i krzemianów, w dalszej odległości w protoplanety łączyły się obiekty oblepionelodem i dwutlenkiem węgla. Na dalekich obrzeżach obłoku łączyły się cząstki oblepionemetanem i amoniakiem. W ten sposób w „bliskim” sąsiedztwie Prasłońca wyłoniły się czteryprotoplanety, które w procesie akrecji trwającym jeszcze około 100 mln lat przekształciłysię w planety typu ziemskiego, zwane inaczej planetami skalistymi. W dalszej odległościod Prasłońca uformowały się gazowe giganty.Prasłońce podczas gęstnienia wchłonęło w siebie z obłoku międzygwiazdowego99,86 % znanej nam materii. Jego wnętrze zaczęło płonąć, a w jądrze rozpoczęła się reakcjatermojądrowa, przetwarzająca wodór w hel. Energia, która zaczęła się uwalniać podczasfuzji jądrowej, sprawiła, że Słońce zaczęło świecić.Czy wiesz, że temperatura we wnętrzu Słońca znacznie wzrosła wrazz rozpoczęciem się reakcji termojądrowej? Obecnie naukowcy uważają,że temperatura we wnętrzu Słońca wynosi 16 mlnoC, natomiast napowierzchni zaledwie 6000 tys.oC.Przejście do etapu reakcji termojądrowej, oprócz świecenia zaowocowało takżeniezwykłym wzrostem aktywności młodej gwiazdy, która zaczęła wyrzucać z siebieogromne ilości materii. Pędzący z prędkością 2 tys. km/h wiatr słoneczny dosłowniezmiatał 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 akrecyjnyprotogwiazdy(wirujący obłokmający kształt dyskucharakterystycznyjest dla każdejprotogwiazdy,także Protosłońca,dżet – skolimowanystrumień materiiplazmowej,wyrzucany przezprotogwiazdę).Czy wiesz, że Słońce w swoim składzie zawiera około 2 % pierwiastkówciężkich? Świadczy to o tym, że Słońce nie powstało tylko z materiipozostałej po Wielkim Wybuchu, ale zawiera w sobie też pierwiastkipozostałe po wybuchu supernowej.Z bezładnego początkowo obłoku międzygwiazdowego powstaje kulisty twór nazywanyProtosłońcem lub Prasłońcem. Kurczący się obłok, podobnie jak łyżwiarz przyciągającyręce 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 momentowipędu. Obłok obraca się więc coraz szybciej, przyjmując kształt dysku ze skondesowanymcentrum w postaci Protosłońca (fig. 1). Dalsze jego zgęszczenie się zależy w dużej mierzeod momentu pędu – jeżeli będzie za duży, spowoduje zbyt szybki ruch dysku i nie pozwolina zagęszczenie się materii.61.3 Płonąca planetaOd czasu uformowania się około 4,54 miliarda lat temu Ziemia narażona byłana liczne bombardowania powierzchni mniejszymi ciałami niebieskimi. Wraz ze wzrostemaktywności Słońca bombardowanie nasiliło się na skutek wiejącego wiatru słonecznego.Ziemia była wówczas wyjątkowa gorąca, a jej powierzchnia składała się z rozpuszczonychmetali przypominając ogromny, płonący ocean lawy (fig. 2).7
[ Pobierz całość w formacie PDF ]