Žemės evoliucija ir struktūra

1. Žemės evoliucija ir struktūra

2. Trečia nuo Saulės planeta - Žemė Pagrindiniai fizikiniai parametrai: Nuotolis nuo Saulės – 152 mln. km, Skersmuo – 12756 km pusiaujo, 12714 km ašigalinis, Masė - 5.974*1024 kg, Tankis - 5.52 g/cm3,

3. Žemė - judėjimas

4. Žemė – judėjimas -ašis Šiuo metu Žemės ašies pasvyrimo kampas 23.5. Kampas svyruoja tarp 21.6 ir 24.5 laipsnių 41000 metų periodu. Ašis, dėl judėjimo aplink Saulę ir Mėnulio aplink Žemę, patiria precesiją, kurios periodas yra 26000 metų Figure 9: The Earth's precession

5. Žemės amžius – 4.6 mlrd. metų. Nustatytas matuojant radioaktyviųjų izotopų – urano ir torio ir iš jų susidariusių irimo produktų masę. Iš 1 kg urano per 100 mln. metų susidaro 10 g švino ir 2 g helio. Šių dienų duomenimis – Žemės planeta egzistuoja 4.6 mlrd. metų. Taip pat paskutiniais duomenimis radioaktyvieji elementai susidarė kitoje žvaigždėje prieš 6 mlrd. metų.

6. Žemės evoliucija nuo planetų akumuliacijos pradžios • Žemės masei, akumuliuojant asteroidus, pasiekti dabartinę reikėjo apie 200 mln. metų laiko tarpo. • Asteroidų susidūrimo energija galėjo sudaryti iki 5 % bendros šiluminės energijos. • Tai turėjo įkaitinti Žemės gelmenis (gylyje - 2500 km) iki 100oC. • Tokiu būdu gauname pakankamai šaltą homogeninės struktūros sferinį darinį.

7. Žemės vidinė sandara • Skirstom į keturias dalis: • 1. Vidinis branduolys, • 2. Išorinis branduolys, • 3. Mantija, • 4. Pluta.

8. Žemės vidinė sandara Skirstoma pagal chemines ir fizikines savybes

9. Žemės vidinė sandara - matavimai Matuojama fiksuojant Žemės drebėjimų sukeltų garso bangų atspindžių laiką. Taip pat matuojamas atspindžio laikas tarp skersinių ir išilginių bangų. Skersinių bangų greitis 2/3 karto mažesnis nei išilginių bangų. Skystyje sklinda tik išilginės bangos. Bangų greitis priklauso nuo aplinkos, šiuo atveju nuo medžiagos tankio, tamprumo, slėgio ir temperatūros. Paviršiuje 5 km/s, 300 km gylyje – 13.5 km/s.

10. Žemės vidinių dalių savybės – temperatūra ir tankis Aukštos temperatūros kilmė ?

11. Žemės evoliucija baiginėjantis akumuliacijai Aukštos temperatūros kilmė vidiniuose Žemės sluoksniuose aiškinama radioaktyvių elementų skilimu. Žemės evoliucija skirstoma į tokias epochas: 1. Žemės formavimasis akumuliuojant išorinius asteroidus – 200 mln. metų, 2. Žemės masės padidėjimas iki 0.8 pilnos masės, 3. Temperatūros didėjimas skylant radioaktyviems elementams, 4. Temperatūros pakilimas iki mineralinių silikatų lydymosi temperatūros, 5. Lydymosi etapas, 6. Pirminio kieto branduolio formavimasis ir susitraukimas (pluta dėl to įkrito 100km). 7. Branduolio augimas, 8. Tolesnis temperatūros kilimas iki plutos, 9. Masės diferenciacija mantijoje ir lengvesnių elementų iškėlimas į paviršių, 10. Temperatūrinės pusiausvyros nusistovėjimas.

12. Žemės branduolio sandara Savybės: 1. Vidinis branduolys: 2. Išorinis branduolys – skystas, a) kietas kūnas. a) skystas, b) spindulys – 1300 km, b) storis – 2200 km, c) masė – 12*1023 kg, (2 %) c) masė – 177*1023, (30 %) d) tankis – 12 kg/m3 d) tankis – 10 kg/m3 e) temperatūra ~ 5000 K e) temperatūra – 3500 K Kelios teorijos: 1. Plačiai pripažinta – sudėtis Fe + Ni, su sulfatų ir oksidų priemaišomis. 2. Prieštaraujanti teorija – “metalitiniai silikatai” – pirminė Žemės materija (aster.) Homogeninė ir heterogeninė akrecija. (?)

13. Žemės mantijos sandara Turi tris sluoksnius: 1. Apatinė mantija. 2. Pereinamoji zona. 3. Viršutinė mantija.

14. Žemės apatinės mantijos sandara 1. Apatinė mantija. Tarpinė būsena tarp kietos ir skystos fazės, Masė - 245*1023 kg, (41 %). Storis – 1900 km, (gylyje 1000-2900 km). Cheminė sudėtis:

15. Žemės pereinamosios mantijų zonos sandara Pereinamoji zona. Masė - 100*1023 kg, (17 %) Storis – 600 km, (gylyje 400-1000 km)

16. Žemės viršutinės mantijos (pirolito) sandara Viršutinė mantija. Masė - 62*1023 kg, (10 %) Storis – 350 km (gylyje 50 – 400 km).

17. Elementai Koncentracija, % O 46 Si 28 Al 8 Fe 6 Ca 2.4 Na 2.5 K 2.5 Mg 1.87 Žemės plutos sandara Storis 5 – 70 km, Pagrindiniai elementai: Masė – 2.4*1023 kg, (0.4 %) Cheminė sudėtis:

18. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Reljefo susidarymas – masyvių meteoritų lietus ankstyvajame laikotarpyje – prieš 4.05 – 3.95 Mlrd. metų.

19. Tipas Storis Amžius Pagr. sudėtis Kontinentinis 20-80 km 3 mlrd. metų Granitas Vandenyno 10 km 70-100 Mln.metų Bazaltas Žemės plutos struktūriniai ypatumai Kontinentų ir vandenynų litosferų ir plutos skirtumai.

20. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Reljefas

21. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Plutos struktūriniai elementai – plokštės.

22. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Plutos plokščių susikirtimai – riftai.

23. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Plutos struktūriniai elementai – plokštės.

24. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Tektoninių plokščių judėjimas.

25. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Plokščių susikūrimo mechanizmas – plutos skilimas, veikiant mantijos slėgiui. Pasireiškia vandenynuose – skilimo vietose plutos aukštis yra ~ 2 km aukščiau, nei vidutinis – 4 km.

26. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Plutos struktūriniai elementai – plokštės – judėjimo mechanizmai. • Vandenyno plutų atsiskyrimo riftas.

27. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Plokščių naikinimo mechanizmai. • Vandenyno ir kontinento plutų riftas. • 2. Kontinentinių plutų riftas. • 3. Vandenynų plutų riftas.

28. Žemės plutos struktūriniai ypatumai Plutos struktūriniai elementai – plokštės – judėjimo mechanizmai. • Kontinentinių plutų šoninis judėjimas.

29. Žemės plutos judėjimai - Pangėja Žemynų judėjimai praeityje Dabar 400 Mln. metų 20 Mln. metų 540 Mln. metų 190 Mln. metų

30. Žemės plutos judėjimai

31. Žemės plutos judėjimai Žemynų padėties po 50 mln. metų prognozė (Pagal R. Ditcą ir Dž. Choldeną).

32. Žemės palydovas - Mėnulis Pagrindinės charakteristikos

33. Žemės palydovas - Mėnulis Vidinė struktūra

34. Žemės palydovas – Mėnulis - kilmė Mėnulio kilmės hipotezės: 1. Susidarė kartu su Žeme iš to paties proplanetinės medžiagos ūko, 2. Atitrūko nuo sparčiai besisukančios Žemės, 3. Susidarė kaip savarankiškas Saulės sistemos kūnas, bet atskriejęs pernelyg arti Žemės, buvo jos pagautas. 4. Katastrofinė kilmės hipotezė.

35. Žemės palydovas – Mėnulis – kilmė Katastrofinė Menulio kilmės hipotezė – teigianti, kad Menulis susidarė, trenkiantis Marso dydžio kūnui į Žemę.

36. Atmosferos kilmė ir savybės

37. Atmosfera – dujinė sfera, supanti Žemę. Neturi ryškios viršutinės ribos – tolygiai pereina į tarpplanetinę erdvę. Sąlygiškai viršutinė riba laikoma 1000-1200 km aukštyje. Palydovų duomenimis 2000-3000 km atmosferos tankis nebesiskiria nuo kosminės erdvės tankio. Atmosferos masė – 5.3*1018 kg. Pagrindinė dujų masė (80 %) susikoncentravusi 18 km aukštyje. Supaprastintai atmosferos tyrimo objektai yra skirstomi pagal: Cheminę dujų sudėtį, Fizikines savybes: Temperatūra, Slėgis, Drėgnumas, Jonizacija,... Dujų srautų judėjimo dinamika,

38. Kintamoskomponentės Pagrindinės komponentės Anglies dioksidas (CO2) 0.0003% Vandens garai (H20) 0-4% Azotas (N2) 78.08% Metanas (CH4) - Deguonis (O2) 20.95% Sieros dvideginis (SO2) - Argonas (Ar) 0.93% Ozonas (O3) - Neonas, Helis, Kryptonas 0.0001% Azoto oksidai (NO, NO2) - Atmosferos dujinė sudėtis Pagal dujų cheminę sudėtį atmosfera skirstoma į dvi sferas: Homosfera - (iki 100 km aukščio), kurioje nekinta deguonies ir azoto procentas, bei molekulinis svoris. Heterosfera - (aukščiau 100 km), kur vyrauja atominis deguonis, azotas, helis, vandenilis. Molekulinis oro svoris mažėja

39. Atmosferos ir jos dujinės sudėties kilmė • Susidarė degazuojantis išsiveržusiai mantijai ir išsiveržiant ugnikalniams. • Pirmus du milijardus metų atmosferą sudarė pagrinde vandenilis, anglies • dioksidas, vandenilio chloridas, amoniakas ir metanas. • Žemės plutoje vyrauja dvi dujų susidarymo zonos: • Giluminė Žemės pluta ir mantija, kur vyrauja anglies dioksidas, • Sieros dioksidas, vandenilio chloridas, vandenilio sulfidas ir kt. • Nuosėdinės uolienos, iš kurių išsiskiria metanas, azotas, anglies • dioksidas, vandenilio sulfidas, argonas. • Išimtis yra deguonis, kurio didžioji dalis sudaroma fotosintezės būdu. • Pagrindinės anglies dioksido mažėjimo priežastys yra: • Tirpstamumas vandenyje ir nusėdimas, sudarant klinčių nuosėdas, • 2) Didelis jo vartojimas gyvais organizmais – augalais, dumbliais.

40. Atmosfera - struktūra Pagal vertikalų oro temperatūros kitimo pasiskirstymą, fizines savybes ir reiškinius, atmosfera dalijama į 5 sluoksnius arba sferas: 1. Troposfera, 2. Stratosfera, 3. Mezosfera, 4. Termosfera, 5. Egzosfera.

41. Atmosfera – struktūra - Troposfera Troposfera – apatinė sfera, kurios vidutinis aukštis yra 11 km. Susikaupę 70-90 % visos atmosferos masės. Troposferoje daugiausiai formuojasi debesys, iškrinta krituliai. Kylant nuo Žemės paviršiaus temperatūra mažėja 0.6oC/100m. Viršutiniuose sluoksniuose temperatūra nukrinta iki –50, -60oC vidutinėse platumose, pusiaujyje iki -70oC, Šiaurės ašigalyje priklausomai nuo sezono: žiemą -65oC, vasarą -47oC. Šiuose sluoksniuose dėl didelių temperatūros skirtumų susidaro stiprios oro srovės, kurių greitis siekia 150-300 km/h. Pereinamasis atmosferos sluoksnis tarp troposferos ir stratosferos vadinamas tropopauze. Jos storis kinta nuo kelių šimtų metrų iki 1-2 km. Apatiniuose tropopauzės sluoksniuose temperatūra nebekrinta, o pradeda kilti.

42. Atmosfera – struktūra - Stratosfera Stratosfera – atmosferos sluoksnis, esantis tarp 8-17 ir 50-55 km aukščio. Poliariniuose rajonuose prasideda nuo 8 km. Ekvatoriuje – nuo 17 km. Temperatūra visoje stratosferoje kyla 1-2oC/km iki 20-30 km, aukščiau temperatūros gradientas padidėja. Temperatūros didėjimo priežastis yra Ozono sluoksnis, stipriai sugeriantis ultravioletinę Saulės radiaciją. Didžiausia Ozono koncentracija yra 22-25 km aukštyje. Pačiame stratosferos viršuje Ozono susidarymas yra intensyviausias. Stratosferoje beveik nėra vandens garų. Tarpinė sritis virš stratosferos vadinama stratopauze.

43. Atmosfera – struktūra - Mezosfera Mezosfera – atmosferos sluoksnis, esantis tarp 50-55 ir 80 km aukščio. Visoje Mezosferoje oro temperatūra krinta, nes joje nėra ozono. Apatinėje sluoksnio dalyje temperatūra yra apie 0oC, viršuje - 75oC, - 90oC. Būdingiausias mezosferos požymis yra sidabriniai debesys. Jie yra 80-85 km aukštyje melsvos, plieno spalvos. Vidutinis vėjo greitis mezosferoje – 150 m/s. Virš mezosferos yra tarpinis sluoksnis – mezopauzė.

44. Atmosfera – struktūra - Termosfera Termosfera - atmosferos sluoksnis, esantis tarp 80 ir 800 km. Termosferoje temperatūra tolygiai kyla iki 1000oC dėl Saulės radiacijos absorbavimo ir dėl labai mažo slėgio didelio atomų ir molekulių laisvojo prabėgimo kelio. 600 km aukštyje dujų tankis yra 10 mln. atomų į 1 cm3. Termosfera – smarkiai jonizuotų dujų sfera. Pagal jonizacijos laipsnį skirstoma į: D (60-80 km), E (100-120 km) ir F (200-400 km) sluoksnius. Labiausiai jonizuota D sritis. Dėl didelio jonizacijos laipsnio smarkiai padidėjęs atmosferos laidumas. Dėl to stipriai jonizuota apatinė termosferos dalis, dar vadinama jonosfera atspindi, laužia, sugeria radijo bangas. Baigiantis termosferai yra tarpinis sluoksnis termopauzė.

45. Atmosfera – struktūra - Egzosfera Egzosfera - atmosferos sluoksnis, esantis tarp 800 ir 1000 km. Vadinamas išoriniu atmosferos sluoksniu, sudarytu iš didelių energijų H ir He atomų. Egzosfera dar vadinama dujų dispersijos zona, nes iš šios srities nemaža dalis lengvų atomų palieka atmosferą. Ištirta, kad aplink Žemę susidaro į Kosmosą sklindančio vandenilio vainikas. Jis nutįsta nuo Žemės iki 20000 km aukščio. Žemės rutulį supa radiacijos juostos su didžiule koncentracija elektronų, labai greitai judančių magnetiniame Žemės lauke. Vidinė radiacijos juosta yra vidutiniškai 1000-6000 km, o išorinė – vidutiniškai 15000-25000 km. Už vidinės apimdama išorinę tęsiasi mažos energijos protonų radiacijos juosta. Už išorinės juostos 50000-60000 km aukštyje yra dalelių kvazipagavimo radiacijos juosta. Radiacijos juostos susidaro, Žemės magnetiniam laukui pagavus kosminių spindulių protonus ir elektronus. Jie dideliu greičiu spiralėmis juda aplink magnetinio lauko jėgų linijas nuo vieno Žemės pusrutulio iki kito.

46. Atmosfera – oro srautų judėjimo dinamika Visų oro srautų cirkuliacijos priežastis yra Saulės energija. Tiksliau nevienodas jos energijos pasiskirstymas nuo pusiaujo iki ašigalio (50oC vidutinis skirtumas), paroje ir sezone. Gradientinis energijos pasiskirstymas nuo pusiaujo įtakoja bendrą atmosferos cirkuliaciją, kai įkaitęs pusiaujo oras kyla į viršų, o į jo vietą juda srautai iš šiaurinio ir pietinio poliaus.

47. Atmosfera – oro srautų judėjimo dinamika - Pasatai Kylantys oro srautai dėl Žemės sukimosi susiskaido į atskirus srautus vadinamus pasatais. Tokios pastovios srovės sukuria vadinamas atskiras oro mases. Kurių kryptis, priklausomai nuo aukštumos yra skirtinga. Pasatų kryptingą-tvarkingą judėjimą griauna susidarę sūkuriai, vadinami ciklonais. Atskiros oro masės susiliečia tarpusavyje skirtingais mechanizmais.