Mindennapok tudománya

A borítón látható képek: Abráziós kapuk az Atlanti-partvidéken (Algarve, Portugália); Csillagászati óra, Orloj részlete (Prága, Csehország); Matterhorn (Pennini-Alpok Svájc és Olaszország határán); Nagy-Korallzátony (Ausztrália)

Mindennapok tudománya

eLőSzÓ

Szerző:

Sáriné Dr. Gál ErZSéBEt LeKTOrOK: Bába Károly középiskolai tanár • Sándor József középiskolai tanár • Dr. Sümeghy Zoltán egyetemi adjunktus Az OH által kirendelt szakértők: Király Ildikó Dr. Klicasz Szpirosz Dr. Szenyéri Zoltán Felelős szerkesztők:

Műszaki szerkesztők: Korrektor: Képek: Ábrák: Illusztrációk: Térképek: Borítóterv és layout: Első kiadás

Bába Károly Erdei András Gábor Szabóné Mihály Hajnalka

Botos Tamás (Vintézis Kreatív Stúdió) Szekretár Attila Bondár Edit

Nemzetközi képügynökségek Tóth Róbert

Falcione Sarolta Dimap Bt.

Botos Tamás (Vintézis Kreatív Stúdió)

Kiadói kód: MX-725 Tankönyvi engedélyszám: TKV/4408–5/2013 (2013.04.22. – 2018.08.31.) Kerettanterv: 51/2012. (XII.21.) számú EMMI rendelet 3. melléklet (3.2.10.), 4. melléklet (4.2.11.), 5. melléklet (5.2.15.), 6. melléklet (6.3.6.) Tömeg: 533 g Terjedelem: 152 oldal (18,62 ív)

Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítást, a mű bővített, illetve rövidített változata kiadásának jogát is. A kiadó írásbeli engedélye nélkül sem a teljes mű, sem annak része semmilyen formában nem sokszorosítható.

MIérT TAnuLd? MIérT SzereSd Meg?

M

iről tanultatok a korábbi földrajzórákon? Megismerkedtetek a távoli kontinensek és Európa természeti adottságaival, jellegzetes országaival, lakóinak életmódjával, gazdasági életével. Részletesen foglalkoztatok a Kárpátmedence és benne hazánk földrajzával. Láttátok azt is, hogy az ember a természeti adottságok hasznosítása során jelentősen átalakította, és ma is alakítja környezetét, gyakran veszélyeztetve a természet törékeny egyensúlyát. Ez a tankönyv a távolról közelre alapelvet követve a kozmikus környezetünktől jut el egészen lakókörnyezetünkig. A könyv fejezetei olyan ismeretanyagot közvetítenek, amellyel el tudtok igazodni a Földön zajló természeti és részben a társadalmi folyamatokban is, térben és időben egyaránt. Amikor a jelenségeket, folyamatokat összefüggéseikben vizsgáljuk, nemcsak a földrajz, hanem más tantárgyak keretében megszerzett ismereteitekre is építünk. Kiemelten foglalkozunk a környezeti kérdésekkel, és tőletek is környezettudatos magatartást várunk. Szeretnénk, ha a tankönyv tovább növelné érdeklődéseteket a földrajz iránt. Rendkívül sokszínűek és a szöveggel szoros kapcsolatban állnak a kötet magyarázó rajzai, térképvázlatai, ábrái és fotói – éppen azért, hogy elősegítsük a szöveg megértését, tanulhatóságát és a bemutatott jelenségek felismerését a valóságban. Felhívjuk figyelmeteket a tananyagon túlmutató érdekességekre, a projektfeladatokra, az egyszerű eszközökkel elvégezhető kísérletekre, a mindennapi életünket is érintő kérdésekre!

A tankönyvön kívül más forrásból is bővíthetitek földrajzi ismereteiteket: olvassatok szakfolyóiratokat és szakkönyveket, lexikonokat, enciklopédiákat! Kísérjétek figyelemmel a rádió és a televízió hír- és ismeretterjesztő műsorait! Megfelelő körültekintéssel az internet is sok és hasznos ismeretet nyújt. Ehhez a tudományos igényességgel készült honlapok ajánlásával nyújtunk segítséget. Legyen mindennapi segítőtársatok az atlasz az iskolai és az otthoni felkészülésben egyaránt! Bízunk abban, hogy ha jól megértitek, akkor meg is szeretitek ezt a rendkívül sokoldalú tájékozottságot nyújtó tantárgyat! Ennek reményében ajánljuk e tankönyvet. Tanulmányaitokban sok örömet és jó eredményeket kíván

a Szerző és a Kiadó

ISBN 978 963 2612 44 7

© Maxim Könyvkiadó, Szeged 5

TÁjéKOzÓdÁS A TAnKönyvBen

TArTALOM

HOgyAn HASznÁLd?

A tankönyvben szerves egységben jelenik meg az érdeklődés felkeltése és az ismeretek közlése. A leckék minden esetben valamilyen érdekes, az adott lecke egészére ráhangoló történettel vagy probléma leírásával kezdődnek. A bevezető gondolatokat kutatásra bíztató kérdés vagy feladat zárja.

A tAnAnYAG rövid összefüggő tartalmi egységekből épül fel, melyekhez a legtöbb esetben képi elem, ábra vagy fotó kapcsolódik. Az egyes gondolati egységek közben gyakran adódik megválaszolható kérdés, illetve feladat.

A tananyaghoz kapcsolódó kiegészítő olvasmányokat színes, halvány háttérrel különböztetjük meg.

A szövegben a félkövér betűs kiemeléseket összeolvasva megkaphatjuk az adott tananyag tartalmi összefoglalóját. A tankönyvben található szakkifejezések, a könnyebb áttekinthetőség kedvéért, a kötet végén is szerepelnek azzal az oldalszámmal együtt, amelyen az adott kifejezés a legalaposabban van kifejtve. Iránytű jelöli a térképismeretet gyakoroltató példákat.

A képekhez tartozó magyarázat dőlt betűvel olvasható.

14

4. Valós és látszólagos mozgások ............................................. 16 5. Hány óra van? .......................................................................................................... 18 6. Mi csak az egyik oldalát látjuk ............................................. 20

II. FejezeT: TérKéPéSzeT 7. Tájékozódás a földi térben ............................................................. 8. A legrészletesebb térkép méretaránya 1:1 ....... 9. Útitársunk, a térkép (Gyakorlati óra) .................... 10. A távérzékelés térhódítása ..............................................................

22 24 26 28

III. FejezeT: KőzeTBurOK 11. Utazás a Föld középpontja felé ............................................ 32 12. Tutajok a tűzóceánon .............................................................................. 34 13. Kileng a szeizmográf ................................................................................ 36

14. A gigászi kazán ..................................................................................................... 38 15. Emelkedik, de hogyan? ........................................................................ 42 16. A szüntelenül változó földfelszín ................................... 44 17. Csillogó sokféleség szigorú rendszerben ........ 46 18. A Föld kincsei ........................................................................................................... 50 19. A Föld és az élet fejlődése I. – A kezdetektől… ......................................................................................................................................................................

54

.....................................................................................................................................................................

56

21. A Föld élő bőre

1. A leckék végén az otthoni megoldásra javasolt feladatokat gyűjtöttük össze. 6

néhány esetben projektfeladat zárja a leckéket, melyek egyéni vagy csoportos feldolgozása gondos tanári szervezés és segítség mellett hozhat kellő eredményt.

......................................................................................................................................................................

20. A Föld és az élet fejlődése II. – … napjainkig

egérmutató piktogrammal jelöljük a digitális kompetenciát igénylő kutatási feladatokat.

Kérdőjel hívja fel a figyelmet a gondolkodtató kérdésekre.

Projekt feladatok

I. FejezeT: CSILLAgÁSzAT 1. A misztikus elképzelésektől a modern kozmológiáig ....................................................................................................................................... 8 2. Galaxis útikalauz .............................................................................................. 12 3. Nagyobb és kisebb égitestek a Nap családjában

.......................................................................................................

Iv. FejezeT: LevegőBurOK 22. Mi van a levegőben? ................................................................................... 23. Erőművünk, a Nap ........................................................................................... 24. Megnyílnak az ég csatornái ....................................................... 25. Honnan fúj a szél? ........................................................................................... 26. Borús égbolt, derült égbolt ......................................................... 27. A szelek szárnyán ............................................................................................

60

62 64 66 68 70 72

28. Érdemes néha egy-egy pillantást vetni az égre

76

.....................................................................................................................................................................

78 29. Ahol a szél és a csapadék az úr .................................................. 80 30. A veszélyeztetett védőburok ............................................

v. FejezeT: vízBurOK 31. A Föld hatalmas víztömege ........................................................... 32. A mindig mozgó tenger ....................................................................... 33. Édesvíz a felszín alatt ............................................................................ 34. Édesvíz a felszínen ....................................................................................... 35. A csodálatos föld alatti világ ................................................... 36. Felszínformálás a porondon .................................................... 37. Felszínformálás a színfalak mögött ................................... 38. Felbecsülhetetlen kincsünk ..................................................... 39. Az ivóvíz semmi mással nem pótolható! .......

82 84 88 90 92 94 96 100 104

vI. FejezeT: FöLdrAjzI övezeTeSSég 40. Az egyenlítőtől a sarkokig ........................................................... 106 41. A Föld legcsapadékosabb és legszárazabb helyei .................................................................................................................................................. 108 42. Az éghajlat által meghatározva ........................................ 112 43. A problémák továbbgyűrűznek ....................................... 114 44. A forró övezet szomszédságában ................................ 116 45. Ahol a tengertől való távolság a meghatározó 118 46. A hideg övezet szomszédságában ............................... 122 47. Műtájak és tájpusztulás ..................................................................... 124 48. Az éjféli nap és a nappali sötétség területei ....................................................................................................................................................................

49. Ahol a magasság a meghatározó

....................................

vII. FejezeT: néPeSSég- éS TeLePüLéSFöLdrAjz 50. Napról napra egyre többen ....................................................... 51. A mérhető zsúfoltság ............................................................................... 52. Nem vagyunk egyformák .............................................................. 53. Mindenki lakik valahol .................................................................................. 54. Túl sok már a városlakó? ................................................................ FüggeLéK Szakkifejezések listája

.......................................................................................

126

128

130 134 138 142 146

150 7

I. CsIllagászat

a mIsztIkus elképzelésektől a modern kozmológIáIg

1.

Nag y

öncöl

Sá júl.

sG

jún .

Ki

c.

máj. ápr. ncö l ö G

ny rká

febr.

má r

Földtörténeti szempontból egy pillanattal ezelőtt még ősemberek üldögéltek a tűznél, és rácsodálkoztak az égbolton a fényes pontok sokaságára. Manapság a városokból már alig látni a csillagokat, akkora mértéket öltött a fényszennyezés. Legelőször a csillagászoknak tűnt fel, hogy „nem tudnak észlelni”, pedig éppen az égitestek megfigyelése vezetett azokhoz az ismeretekhez, amiknek a mai tudományos és technikai színvonalat köszönhetjük. Mely területek csatlakoztak hazánkban a csillagoségbolt-park programhoz?

.

p

Tejút

t.

jan.

Cepheus sze

Cassiopeia

aug.

Sarkcsillag

ok t .

nov.

de c

A csillagképeket valójában egymástól eltérő távolságban lévő csillagok alkotják

keresd meg az ábrán feltüntetett csillagképeket az éjszakai égbolton!

Ptolemaiosz geocentrikus világképének későbbi ábrázolása

8

AZ ÉGBOLT érdekes és változatos jelenségei már az ősember figyelmét is felkelthették, babonás félelemmel és csodálattal tekinthetett rájuk. Később az emberek már rendszeres megfigyeléseket is végeztek az égbolton, bizonyos csillagok felkeléséhez vagy eltűnéséhez kötve a fontos mezőgazdasági munkák kezdetét. A csillagismeret bővülése során az egymás közelében látható fényesebb csillagokból alakították ki a csillagképeket, elhatárolásukra jelképes alakokat képzelve az égre. A csillagképek közül különösen azok voltak szembeötlőek, amelyek mindig a látóhatár fölött tartózkodnak. Ilyenek az északi égbolton a mi földrajzi szélességünkön például a Nagy Medve és Kis Medve, melyek felismerése megkönnyíti az északi pólus kijelölését is. Hét-hét legfényesebb csillaguk alkotja a négy kerékből és a rúdból álló Nagy Göncölt, illetve a Kis Göncölt. A Sarkcsillag a Kis Göncöl legfényesebb csillaga. Az ősmagyarok mondavilágában Göncöl egy híres csodatevő táltos, félisten volt, aki az emberek közt járva mindenkit meggyógyított, titkos és rejtett dolgokat ismert, beszélni tudott a fákkal és a madarakkal. Egyszer, amikor eltört a szekere rúdja, kérlelte az embereket, hogy segítsenek, de senki nem segített neki. Ezért Göncöl haragosan a lovak közé csapott, és a szekéren fölrepült az égbe. Azóta jár körbe a Sarkcsillag körül Göncöl görbe rúdú szekerén. Az ókori csillagászat fejlődése Görögországban érte el a tetőpontját. A görög gondolkodók nem elégedtek meg az égi jelenségek puszta rögzítésével, hanem keresték az okokat, összefüggéseket, és következetesen alkalmazták az alapvető geometriai törvényeket is. Arisztarkhosz (Kr. e. 320–250) görög tudós mérései és számításai segítségével arra a következtetésre jutott, hogy a Föld-

nek kell a Földnél lényegesen nagyobb Nap körül keringenie. Ismerte Arisztarkhosz napközéppontú világképét Ptolemaiosz is (Kr. u. 90–161), aki mégis a geocentrikus (földközéppontú) világképet fogadta el és fejlesztette tovább. Eszerint a világegyetem központjában a mozdulatlan Föld helyezkedik el, amely körül a Nap, a Hold és a többi bolygó kör alakú pályán mozog.

Európában a késő középkorig a csillagászat jóformán semmit sem fejlődött, az egyház csak a geocentrikus világképet fogadta el. A 15. század elejétől meginduló nagy földrajzi felfedezések során a hajósok azt tapasztalták, hogy észleléseik és a földközéppontú világkép alapján készített bolygótáblázatok adatai nem esnek egybe. Feltehetően a jobb bolygótáblázatok készítésének igénye miatt kezdett el foglalkozni Kopernikusz (1473–1543) lengyel csillagász a bolygómozgások Kopernikusz heliocentrikus világképének tanulmányozásával. Arisztarkhosz későbbi ábrázolása felfogásához visszatérve a heliocentrikus (napközéppontú) világképet fejlesztette tovább. Tanai kimondták, hogy a bolygók (köztük a Föld is) kör alakú pályán keringenek a Nap körül. Elméletét részletes számításokkal próbálta alátámasztani, mégsem tudott a bolygók helyzetére a régieknél jobb előrejelzéseket adni, mert ragaszkodott a körpályákhoz.

Hasonlítsd össze a geocentrikus és a heliocentrikus világképet! Kepler első törvénye szerint a bolygók ellipszis alakú pályán keringenek, amelynek egyik gyújtópontjában a Nap áll. Ezért a bolygóknak a Naptól való távolsága állandóan változik a napközel és a naptávol szélsőértékei között.

Kepler első törvénye

A második törvény azt mondja ki, hogy a Napot és a bolygót összekötő vezérsugár egyenlő idők alatt egyenlő területet súrol; azaz a bolygók keringési sebessége napközelben nagyobb, mint naptávolban. vezérsugár

t1 A1

A2 t2

A1 = A2 t1 = t2

Galileo Galilei

Johannes Kepler

A CSILLAGÁSZAT FEJLŐDÉSÉBEN hatalmas lépést tett Galilei (1564–1642) olasz csillagász, természettudós és matematikus. Az égbolt tanulmányozására távcsövet használt, és az eredményeiről írásos műveiben is beszámolt. Maga készítette lencsés távcsövével felfedezte a Jupiter négy holdját, a Vénusz fényváltozásait, a napfoltokat és a Nap forgását, megfigyelte a Hold felszínét. Továbbfejlesztette a heliocentrikus világképet: a Jupiter holdjainak keringéséből azt a következtetést vonta le, hogy a Napon kívül más keringési központ is lehetséges.

Kepler (1571–1630) kiváló német matematikus egyértelműen a heliocentrikus világképet fogadta el, és eljutott ahhoz a rendkívüli horderejű felfedezéshez, hogy a bolygók keringési pályájának alakja nem kör, hanem ellipszis. Később Newton bizonyította be, hogy a bolygók Nap körüli keringését gravitációs kölcsönhatásuk okozza.

Fogalmazd meg kepler törvényeit és következményeit a bolygómozgásra!

Kepler második törvénye

A harmadik törvénye a bolygók keringési ideje és a Naptól való távolságuk közötti összefüggést határozza meg: minél távolabb van egy bolygó a Naptól, annál hosszabb a keringési ideje. T3 a3

T2

a2

a1

T1

T2 = állandó a3

Kepler harmadik törvénye

9

I. CsIllagászat A távcső felfedezésével összemérhető lökést adott a csillagászat fejlődésének a színképelemzés a 19. század végén. A módszer azon alapul, hogy az egyes anyagok más-más színű fényt sugároznak és nyelnek el. A színképből következtetni lehet a csillag anyagi összetételére, felületi hőmérsékletére és ezzel összefüggő abszolút fényességére, a bolygók légkörének összetételére, hőmérsékletére. Kiderült az is, hogy a világegyetem tágul (a galaxisok egymástól való távolodása miatt a galaxisok színképvonalai vöröseltolódást mutatnak), és az egész világegyetem ugyanazokból az anyagokból épül fel, mint Földünk.

Színképelemzéssel állapították meg, hogy a Naphoz legközelebbi csillag, a Proxima Centauri a csillagfejlődés vörös törpe állapotában van

A 20. század új fejezetet nyitott a világegyetem megismerésében. Kifejlesztették a csillagászati fotográfiát, megszületett a rádiócsillagászat (az univerzumban keletkezett rádióhullámok vétele) és speciális ága, a radarcsillagászat: a vizsgált – csillagászati értelemben közeli – égi objektum felé rádióhullámokat irányítanak, és a visszaérkező hullámokat elemzik. A földi és az űrbe telepített rádióteleszkópok együttes mérései sok eredménnyel gazdagították ismereteinket. keresd meg a google Föld segítségével az obszervatóriumot puerto ricóban, ez segít elképzelni óriási méretét!

A világ legnagyobb (305 m átmérőjű) egytányéros rádió- és radarteleszkópja Areciboban (Puerto Rico) üzemel

A műhold a Föld (vagy más bolygó, hold) körüli pályán keringő mesterséges égitest. A műholdak megfigyeléseket végeznek a meteorológiai előrejelzésekhez, helymeghatározási adataik segítik a közlekedést, lehetővé teszik járművek, szállítmányok nyomon követését, felmérik a környezetszennyezést, megbecsülik a termésmennyiséget, segítenek az ásványkincsek felkutatásában, biztosítják a telekommunikációt, és a térképezésnek is nélkülözhetetlen eszközei. 2012-ben indult útjára az első magyar fejlesztésű műhold, a Masat–1. A bűvös kockánál alig nagyobb szerkezet a nagy méretű műholdak összes alapfunkcióját képes ellátni. A vezérlési, szabályozási és adatgyűjtési feladatot mikroszámítógépek végzik.

A mesterséges bolygók elhagyják a Föld gravitációs terét, és a Nap körüli pályán keringenek. Ilyen űreszköz a Kepler-űrtávcső, melynek feladata a Naprendszeren kívüli exobolygók kutatása, az általa felfedezettek között több földszerű bolygó is lehet. A Kepler-űrtávcső nem tesz mást, mint újra és újra megméri nagyon pontosan a csillagok fényességét. Azt a parányi fényességcsökkenést regisztrálja, amelyet egy bolygó okoz a csillag fényében, amikor elhalad előtte. A több száz felfedezett bolygó többsége igen közel kering szülőcsillagához, így folyékony víz valószínűleg nincs rajtuk. De akadnak olyanok is, amelyek mérete és éghajlata a Földéhez hasonló lehet. A legújabb kutatások már az élet lehetőségeit is vizsgálják.

A NASA marsi robotja, a Curiosity 2012-től kutatja a bolygón a víz és az élet nyomait (grafika)

Az űrszondák is elhagyják a Föld gravitációs mezejét. Vannak közöttük olyanok, amelyek műholdakként keringenek vagy le is szállnak a bolygó vagy hold felszínére, mások csak elrepülnek mellettük. A Pioneer–10 és a Pioneer–11 űrszondák fedélzetén grafikus üzeneteket tartalmazó táblákat helyeztek el, hogy ha földön kívüli értelmes lények találnának rájuk, információt kaphassanak Földünkről és az emberiségről. mi a különbség a műhold és a mesterséges bolygó pályájában? mondj példákat a műholdak gyakorlati jelentőségére!

Ismertesd az űrhajó, űrállomás és űrrepülőgép szerepét az űrkutatásban!

Nemzetközi Űrállomás (ISS), a 21. század eddigi legnagyobb űrhajózási vállalkozása

Az űreszközök fejlődésében igazi szenzáció volt, amikor először indult űrhajó emberrel együtt az űrbe. Jurij Gagarin orosz pilóta 1961-ben a Vosztok fedélzetén egyszer kerülte meg a Földet. Fontos esemény volt az űrkutatás történetében a holdra szállás 1969-ben: az égitesten az első lépést Neil Armstrong amerikai űrhajós tette meg. Az olyan műholdat, amelyen létfenntartó rendszer is működik, űrállomásnak nevezzük. A tartós súlytalanság állapotában nagyon sok fontos fizikai, biológiai és anyagtudományi kísérletet végeznek el rajtuk.

Ismerd meg az Iss építésének szakaszait, részeinek feladatait az alábbi link segítségével! a grafikán azt is megnézheted, hogy az egyes részek melyik nemzethez tartoznak! www.mmart.hu/nol/infografika/technologia/urallomas

Az űrkutatásban az Amerikai Egyesült Államok, Oroszország (Szovjetunió), Japán és az Európai Unió legfejlettebb országai járnak az élen. Az űrprogramba hazánk is be tudott kapcsolódni. 1980-ban a Szojuz–36 űrhajó fedélzetén Farkas Bertalan magyar űrhajós indult a világűrbe, és végezte el kutatási feladatait a Szaljut–6 űrállomáson. Napjainkban elsősorban high-tech repülőgép-fedélzeti és űrtechnológiai berendezések kutatásával, fejlesztésével kapcsolódunk be az űrprogramba. A műszerek közül talán a legismertebb a Nemzetközi Űrállomás (ISS) fedélzetén a Pille elnevezésű sugárdózismérő magyar műszer, amelyet Charles Simonyi űrturista már kétszer tesztelt. 1981-ben indult útnak az első űrrepülőgép, amely indításkor és a világűrben űrhajóként, leszálláskor a sűrű légkörben repülőgépként közlekedik.

1. miért az egyenlítő közeli Francia guyanában (kourou) működtetik a franciák az űrközpontjukat? 2. mi az űrszemét és miért veszélyes? 3. melyek a legújabb mars-kutató eszközök és eredményeik? gyűjtőmunkádat használd fel a nagybolygókkal foglalkozó tananyagnál!

Az EUMETSAT meteorológiai műhold (grafika)

10

2009-ben indult útjára a Kepler-űrtávcső (grafika). A főtükör 1,4 méter átmérőjű

segítségképpen néhány honlap: www.urvilag.hu (Űrvilág) www.mcse.hu (magyar Csillagászati egyesület) tudasbazis.csillagaszat.hu (Csillagászati tudásbázis)

A Discovery űrrepülő 1984 és 2011 között 39 alkalommal járt az űrben

11

I. CsIllagászat fö l d p

2.

galaxIs útIkalauz A Hubble, a NASA űrteleszkópja 2012 őszén felfedezte a legtávolabbi címre pályázó galaxist, amelyik csupán 420 millió évvel az ősrobbanás után alakult ki. A felvétel tehát a csillagrendszer 13,28 milliárd évvel ezelőtti állapotát örökítette meg. Minden bizonnyal közelebb viszi a tudósokat a nagy végső rejtély, vagyis a világegyetem létrejöttének megfejtéséhez. Mi Edwin Hubble (1889–1953) amerikai csillagász jelentősége a világegyetem megismerésében?

A NAPrENDSZEr A TEJúTrENDSZErNEK az a tartománya, amelyen belül a Nap gravitációs hatása érvényesül. E gömb alakú tér sugara kb. 2 fényév. A Naprendszerbe a következő égitesteket sorolják: a Nap, a bolygók és holdjaik, az üstökösök, meteorok és a bolygóközi anyag. A bolygók, az üstökösök és a meteorok mind a Nap körül, a holdak a bolygók körül is keringenek. A Naprendszer vizsgálatakor használatos távolságegység a csillagászati egység. A csillagászati egység értéke 150 millió km, amely a közepes Nap–Földtávolsággal egyenlő. korona kromoszféra

sugárzási öv

mag

A VILÁGEGyETEM KELETKEZÉSÉrŐL biztosat nem tudunk, de a legelfogadottabb az úgynevezett ősrobbanás-elmélet („Big Bang”). Az elmélet szerint 13,7 milliárd évvel ezelőtt felrobbant a világegyetem anyagát magába foglaló kozmikus tömeg, anyagot és energiát lövellve a tér minden irányába. Az ősi univerzum egy táguló gázfelhő volt, mely főleg hidrogénből és héliumból állt. A tágulás ellenére több gázfelhő együtt maradt, és egyesek a saját gravitációs erejük hatására összezsugorodtak. A gáz olyan sűrűvé és forróvá vált bennük, hogy az atommagfúzió révén megindult az energiatermelés. Így keletkeztek és születnek ma is a csillagok. Az ősrobbanást követően kialakult idős csillagok közül napjainkban valószínűleg már csak kevés létezik. A csillagok élete nagyban függ a tömegüktől. A nagyobb tömegű csillagok esetében kezdetben a hidrogénatommagok héliumatommagokká történő fúziója biztosítja az energiát. Ezek persze nagyobb teljesítménnyel sugároznak, így hamarabb elfogy a magjukban lévő hidrogén. Magjukban ezek után megindul a nehezebb elemek fúziója is, vörös szuperóriássá válnak, majd szupernóva-robbanás után neutroncsillagként vagy fekete lyukként végzik. A kisebb tömegűek (mint a mi Napunk is) – a vörös óriás állapoton keresztül – fehér törpecsillaggá esnek össze.

A Tejútrendszer (Galaxis, Galaktika). A központi sűrűsödésből spirális alakban csillagokból álló „karok” ágaznak ki, melyeket a rövid életű, nagy tömegű, erősen sugárzó kék csillagok tesznek feltűnővé. A Napunk átlagosan 220 km sebességgel keringve, s 240 millió év alatt futja be teljes pályáját

12

A világegyetemben különböző alakú és méretű galaxisok milliárdjait láthatjuk. A csillagok száma minden galaxisban több százmilliárd, körülöttük legtöbbször bolygók keringenek. Földünk a Tejútrendszernek nevezett spirálgalaxis egyik külső spirálkarjában kering a Nap körül. A csillagászok a távolság meghatározására a fényévet használják. A fényév az a távolság, melyet a légüres térben 300 000 km sebességgel haladó fény egy év alatt s megtesz. A Tejútrendszer átmérője 100 ezer fényév, a Napunk a középponttól 30 ezer fényév távolságra helyezkedik el. Hol van a Föld helye a világegyetemben?

fotoszféra

áramlási öv

Föld

á ly a

Nap

csillagászati egység

A csillagászati egység értelmezése (1 CsE = a földpálya nagytengelyének fele)

A NAP ANyAGA gáz halmazállapotú, főképp hidrogénből és héliumból áll, 2%-ban tartalmaz nehezebb elemeket. A gázok a magas nyomás és hőmérséklet hatására ionizált állapotba kerülnek.

Mag: itt történik a Nap energiatermelése. Hatalmas nyomás és hőmérséklet mellett a hidrogénatommagok héliumatommagokká egyesülnek. Az energia kifelé sugárzás útján (sugárzási öv), illetve anyagáramlással (áramlási öv) terjed. Fotoszféra: ezt a mindössze 400 km vastag övet tekintjük a Nap felszínének, innen származik a Nap fényének közel 90%-a. Legfeltűnőbb jelenségei a napfoltok.

Kromoszféra: 10 ezer km vastag, a fotoszféránál lényegesen kisebb sűrűségű tartomány. Hőmérséklete kifelé 1 millió °C-ig nő. Látványos jelenségei a napkitörések. A napfoltok hőmérséklete mintegy 1000 °C-kal alacsonyabb a fotoszféra 6000 °C-os hőmérsékleténél. Átlagos átmérőjük 10 ezer km

Korona: a légkör legnagyobb hőmérsékletű (1-2 millió °C) és legritkább tartománya. Ritka anyaga napszélként áramlik ki a bolygóközi térbe. A töltött részecskék egy része a Föld mágneses pólusai környékén légkörünkbe jut, és 100-800 km-es magasságban a légköri gázokat ütközésekkel sugárzásra gerjeszti. Ezt a jelenséget nevezzük sarki fénynek.

Szinte minden földi folyamat a Nap hatására jött létre és működik. A napsugarak adják az energiát, mely biztosítja a víz körforgását, megszabja a légkör hőháztartását, mozgásban tartja a levegőt, és közvetve szerepet játszik a földfelszín formálásában is. Az élővilág léte is a napsugárzástól függ. A növények a fotoszintézis során a Nap energiáját felhasználva szervetlenből szerves vegyületeket állítanak elő, melyek az állatok és az ember számára is nélkülözhetetlenek. Az oxigén szintén a fotoszintézis révén került a légkörbe. A szénben, kőolajban elraktározott energia szintén napenergia volt hajdanán. A naptevékenység változásai hatást gyakorolnak az időjárásra is. Kimutatható a napfoltminimumok 11 évenkénti ismétlődése és az időjárás közötti összefüggés. Erős naptevékenység hatására erőteljesebb a sarki fény és a Földön mágneses viharok figyelhetőek meg. Napkitörésekkor a részecskesugárzás fokozódása hibákat okozhat a távközlésben, a villamos hálózatokban, sőt hatással lehet az élővilágra is. A Nap energiáját közvetlenül is lehet hasznosítani. A napkollektorok fűtésre, vízmelegítésre használható hőenergiát állítanak elő, a napelemek pedig közvetlenül villamos energiává alakítják át a napenergiát. 1. számold ki, hány kilométerre jut el a fény 1 év alatt? 2. mutasd be a nap szerkezeti felépítését! 3. mi a kapcsolat a napszél és a sarki fény között? 4. Ismertesd a nap földi életre gyakorolt hatásait!

keress példákat a lakóhelyeden és környékén a napenergia felhasználására! milyen más megújuló energiaforrásokat ismersz?

13

I. CsIllagászat

3.

nagyobb és kIsebb égItestek a nap Családjában 2006. augusztus 24-én Prágában véget ért a Plútó több mint hetvenéves bolygó státusza. Hiába kapta a mentőövet még 2005-ben is, amikor a Charon után újabb holdakat fedeztek fel körülötte, a Nemzetközi Csillagászati Unió konferenciáján részt vevő küldöttek kirúgták a Plútót a nagybolygók közül. Ezzel a döntéssel Naprendszerünk nagybolygóinak száma nyolcra csökkent. Melyik bolygót nevezik Esthajnalcsillagnak, kék bolygónak, vörös bolygónak?

A BOLyGÓKAT (NAGyBOLyGÓKAT) – a két legtávolabbi kivételével – szabad szemmel is láthatjuk. Saját fényük nincs, a Nap fényét verik vissza. A Nap körül keringenek, és közben forognak saját tengelyük körül (Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz). A törpebolygók és a kisbolygók is a Nap körül keringenek, de kisebb a méretük, szabad szemmel gyakorlatilag nem láthatóak.

A törpebolygó méretében átmenetet képez a nagybolygó és a kisbolygó között. Tömege elegendően nagy a közel gömb alak kialakulásához (pl. a kisbolygóövben keringő Ceres és a Neptunusz pályáján túl keringő Plútó). A kisbolygó (aszteroida) a törpebolygónál kisebb, szabálytalanabb alakú, főleg kőzetekből felépülő égitest. A Mars és a Jupiter közötti fő kisbolygóövben vagy a Jupiterrel azonos pályán keringve, illetve a Neptunuszon túli külső kisbolygóövben találhatóak.

NAPrENDSZErÜNK NAGyBOLyGÓIT a Naphoz viszonyított helyzetük és anyagi összetételük alapján két jellegzetes csoportra oszthatjuk. A Föld típusú vagy kőzetbolygókhoz a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars tartozik. Viszonylag kicsi a tömegük, nagy a sűrűségük. Valamennyinek van szilárd kérge és ritkább vagy sűrűbb légköre. A Naphoz viszonyított helyzetük alapján a belső Naprendszer bolygóinak is nevezik őket. Keringési idejük rövid, átlagos keringési sebességük viszonylag nagy. Holdakban szegények vagy nincs is holdjuk. A bolygók másik nagy csoportját a Jupiter típusú vagy gázbolygók alkotják: a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz. Tömegük és térfogatuk jóval nagyobb, sűrűségük jóval kisebb a Föld típusú bolygókénál. Gáz légkörük nagy nyomása miatt a gázok folyékony halmazállapotban is megjelennek a mélyben, és szilárd maggal is rendelkeznek. Hosszú keringési idő és kisebb átlagos keringési sebesség jelemző rájuk. A Naphoz viszonyított helyzetük alapján a külső Naprendszerhez tartoznak. Hasonlítsd össze a Föld típusú és a jupiter típusú bolygókat a táblázat adatai segítségével!

miért szerepelhet egyes bolygók holdjainak számánál két érték?

14

Átlagos Egyen- Közepes Ismert SűrűKeringési Tömeg Térfogat keringési lítői napholdak ség idő sebesség átmérő távolság száma

Merkúr Vénusz Föld Mars Jupiter Szaturnusz Uránusz Neptunusz

Föld = 1 Föld = 1 0,05 0,81 1,00 0,10 317,81 95,11 14,51 17,21

0,05 0,83 1,00 0,15 1347,0 770,5 50,6 42,8

g cm3

5,62 5,09 5,51 3,97 1,30 0,68 1,58 2,22

km s

47,8 35,0 29,8 24,1 13,0 9,6 6,8 5,4

Föld = 1 év

km

0,24 4840 0,62 12 228 1,00 12 756 1,88 6770 11,86 140 720 29,46 116 820 84,02 51 800 164,79 49 500

CsE

0,39 0 0,72 0 1,00 1 1,52 2 5,19 50 (66) 9,54 53 (62) 19,23 27 30,06 13

A Föld típusú bolygók közül a Földön kívül a Vénusz és a Mars rendelkezik légkörrel. A Vénusz légköre a legsűrűbb. 45-60 km magasságban vastag, főleg kénsavcseppekből álló felhőréteg húzódik. Ez a réteg nagy fényvisszaverő képességű, így a Vénusz a hajnali és alkonyati égbolton a Hold után a legfényesebb égitest. Alsó légkörének fő összetevője a szén-dioxid. Az üvegházhatás a Vénusz légkörében olyan erős, hogy a felszíni hőmérséklet mindenütt, éjjel és nappal csaknem ugyanakkora, majdnem 500 °C. Légkörének tulajdonságai miatt felszíne csak radarral vizsgálható. Felszínén sok a vulkanikus képződmény, vulkánkitörés napjainkban is történhet.

A Mars felszínén több űrszonda (pl. Opportunity, Spirit, Curiosity) is leszállt, így rohamos ütemben nő a rendelkezésre álló adatok mennyisége a bolygóról. A Mars légköre is főleg szén-dioxidból áll, de rendkívül ritka. A gyenge üvegházhatás miatt nagyok a hőmérséklet-különbségei a nappali és az éjszakai félgömb, illetve a pólusok és az egyenlítő között. A nagy hőmérsékletkülönbség akár 300 km sebességű szeleket is gerjeszthet. A hetekig h tartó porviharok végén az esőmentes légkör lassan tisztul meg a magasba került porszemcséktől. A legkisebb méretű részecskék azonban még akkor is a légkörben lebegve maradnak, vörösre festve annak színét. A Mars felszínén jelenleg nem található cseppfolyós víz, de számos bizonyíték arra utal, hogy régen, még az aktív vulkánok idejében voltak hirtelen és rövid ideig tartó áradások.

ioncsóva

porcsóva

fej (mag + kóma)

A Hale–Bopp-üstökös 1997-ben

Az üstökösök kisebb tömegű égitestek, amelyek többsége hoszszan elnyúlt ellipszispályán kering a Nap körül. Az üstökösmag (1–100 km átmérőjű) porból és jégből álló „piszkos hógolyó”. A Naphoz közeledve fagyott gázai szublimálnak (a szilárd anyagok közvetlenül légneművé válnak), és kiterjedt, ritka légkört alkotnak körülötte: ez a kóma. A Napot még jobban megközelítve a napszél részecskéi magukkal ragadják a kóma anyagát, és a Nappal ellentétes irányban létrehozzák a gázokból és porrészecskékből álló csóvát.

1. Hogyan keletkezett és miért maradt meg tartósan a merkúr kráterekkel borított felszíne? 2. melyek a jupiter felhőtakarójának jellegzetességei? 3. melyik űrszonda vizsgálja a szaturnuszt és holdjait már 2004-től várhatóan 2017-ig? 4. melyek az uránusz forgásának különlegességei? 5. mi adja a neptunusz kék színét? 6. miért hívják az üstökösmagot „piszkos hógolyónak”, a csóvát „látható semminek”? 7. mi az 1857-ben megtalált kabai meteorit tudománytörténeti jelentősége?

A meteorokat hoszszabb expozíciós idővel lehet fényképezni

miért gyakori augusztusban és novemberben a „hullócsillag” jelenség?

A Hoba-meteorit. A Föld eddig ismert legnagyobb meteoritját a Hoba-farmon találták meg Észak-Namíbiában. Tömege közel 60 tonna

A METEOrOK a világűrből a Föld légkörébe nagy sebességgel belépő, kőből, vasból álló, általában kis méretű égitestek. A légköri gázokkal ütközve felizzanak, a kisebbek elégnek. Útjuk mentén felhevítik, ionizálják a levegőt is, amely sugározni kezd. Az így keletkező, gyorsan haladó fénycsík a „hullócsillag” jelenség. Ha a meteor „túléli a repülést” és eléri a földfelszínt, meteoritnak nevezzük. 15

I. CsIllagászat

4.

Valós és látszólagos mozgások A tengerparti nyaralás idején megfigyelhetjük, hogy a kikötőbe érkező hajónak először a vitorláját látjuk, és csak később a hajótestet. Tapasztalatunk a Föld gömb alakjának következménye. Legelőször az ókor görög tudósai állították, hogy a Föld gömb alakú. Első emberként Gagarin repült az űrbe és egyszer megkerülte a Földet, a Hold felé tartó űrhajó ablakából pedig elkészültek az egész Földet ábrázoló fényképek is. Amikor a hajó kapitánya jutalmat tűzött ki a „Szárazföld!” felkiáltásért, miért igyekeztek a hajósinasok az árboc tetejére?

Közepes naptávolság

Egyenlítői sugara Sarki sugara Közepes földsugár Egyenlítőjének hossza Egy hosszúsági kör hossza Felszíne

A Föld legfontosabb adatai

150 millió km (1 CsE) 6378 km 6357 km 6371 km 40 076 km 40 009 km

510 millió km2

miért hosszabb az egyenlítő, mint egy hoszszúsági kör?

A FÖLD ALAKJÁNAK szabatos megfogalmazásához nem elég, ha azt mondjuk, gömbölyű. A Föld forog a tengelye körül. A forgás következtében fellépő centrifugális erő hatására bolygónk az Egyenlítő mentén kiszélesedett, emiatt a Föld egyenlítői sugara nagyobb, mint a sarki sugár. Így alakját a matematikailag könnyen leírható mértani testek közül a forgási ellipszoiddal közelíthetjük a legjobban. A Föld valódi alakját az a szintfelület rajzolja ki, amely minden pontban merőleges a nehézségi erő irányára, és egybeesik a közepes tengerszinttel. Ezt az elméleti földalakot geoidnak nevezzük. A továbbiakban – az egyszerűség kedvéért – gömb alakú Földről beszélünk. A Föld gömb alakjának egyik következménye, hogy a Nap párhuzamosnak tekinthető sugarai a Föld felszínét különböző földrajzi szélességeken másmás hajlásszögben érik, így különböző mértékben melegítik fel. Megfigyelési pontunkból körbetekintve kör alakú az éggömb és a földfelszín látszólagos metszésvonala, a látóhatár (horizont).

Minden nap tapasztaljuk, hogy a Nap A le nem nyugvó Nap. reggel felkel, délben eléri napi útjának Hol készülhetett a fotó? legmagasabb pontját, este lenyugszik. Ez a mozgás csak látszólagos, valójában a Föld tengely körüli forgásának következménye. A valóságot leegyszerűsíti, ha azt mondjuk, hogy a „Nap keleten kel és nyugaton nyugszik”, mert ez évente csak kétszer van így. Az év többi napján az jellemző, hogy a napfelkelte a látóhatár keleti, a napnyugta a nyugati oldalán történik. Hazánkban a Nap kelése és nyugvása nyáron eltolódik északkeleti, illetve északnyugati, télen délkeleti és délnyugati irányba. Ez már a Föld Nap körüli keringésének következménye, mint ahogy az is, hogy nyáron a Nap magasabban halad az égbolton, mint télen, és a nappalok hosszabbak, mint az éjszakák. 16

A FÖLD FOrOG a tengelye körül, képzelt forgástengelye az Északi- és a Déli-sarkot köti össze a Föld középpontján keresztül. A tengely északi vége a Sarkcsillag felé mutat. E tengely körül a Föld 24 óra alatt tesz meg egy teljes fordulatot. Az Északi-sark felől szemlélve a Föld az óramutató járásával ellentétes irányban, tehát nyugatról keletre forog. A Föld tengely körüli forgásának következménye a nappalok és az éjszakák váltakozása. A Nap a gömb alakú Földnek csak az egyik felét világítja meg, de a forgás következtében a megvilágítás határa kelet–nyugati irányban állandóan eltolódik.

Újabb területek kerülnek a Föld megvilágított felébe, és ennek megfelelően más területek jutnak az árnyékos oldalra. A nappalok és az éjszakák váltakozása meghatározza az ember napi életének ritmusát, az időjárási elemek napi alakulását. A Föld forgásának hatására bolygónkon a mozgó testek – például a légtömegek, folyóvizek, tengeráramlások – kitérnek eredeti mozgási irányukból. Ezt az erőt eltérítő erőnek vagy – első tanulmányozója tiszteletére – Coriolisa keringés síkja erőnek nevezzük.

A FÖLD ELLIPSZIS ALAKú PÁLyÁN KErING a Nap körül. Keringésének időtartama 1 év (kerekítve 365 és ¼ nap). A Föld képzeletbeli forgástengelyének ferdesége következtében ugyanazon szélességi kör mentén változik a napsugarak hajlásszöge és a megvilágítás időtartama egy év alatt. Az éghajlati övezeteken belül évszakok alakulnak ki, amelyek évről évre megismétlődnek, és befolyásolják az ember életét, gazdasági tevékenységét. Az évszakok váltakozása szempontjából fontosak azok a napok, amikor a Nap a nevezetes szélességi körök – az Egyenlítő, a ráktérítő és a Baktérítő – fölött delel merőlegesen. Március 21-én a Nap az Egyenlítő felett delel merőlegesen, ezért egyenlő mértékben világítja meg és melegíti fel az északi és a déli félgömböt. A nappal és az éjszaka az egész Földön 12-12 óráig tart. Ez a nap az északi félgömbön a tavaszi, a délin az őszi napéjegyenlőség napja, június 22. a csillagászati tavasz, illetve ősz kezdete.

március 21.

Június 22-én a Nap a ráktérítő felett delel 90°-ban. Az északi félgömbön nagyobb a napsugarak hajlásszöge, mint a délin, és a nappalok is hosszabbak, mint az éjszakák. szeptember 23. E nap az északi félgömbön a csillagászati nyár, a délin a tél kezdete. E napot követően a Nap merőleges delelése visszafordul az Egyenlítő irányába. Június 22. az északi félgömbön a nyári, a délin a téli napforduló napja.

Sarkcsillag a tengely ferdesége 23,5°

a Föld forgástengelyének a keringés síkjával 66,5° bezárt szöge

az Egyenlítő éggömbre vetített síkja a Föld forgástengelye

értelmezd az ábrát! melyek a Föld forgástengelyének jellemzői?

December 22-én a Nap a Baktérítő felett delel merőlegesen. A déli félgömb jobban felmelegszik a napsugarak nagyobb hajlásszöge és a hoszszú nappalok miatt. E nap az északi félgömbön a csillagászati tél, a délin a nyár kezdete. E napot követően a Nap merőleges delelése visszafordul az december 22. Egyenlítő irányába. December 22. az északi félgömbön a téli, a délin a nyári napforduló napja.

Szeptember 23-án a Nap ismét az Egyenlítő felett delel merőlegesen. Mint március 21-én, egyenlő mértékben világítja meg a két félgömböt, és egyenlő hosszú a nappal és az éjszaka az egész Földön. Ez a nap az északi félgömbön az őszi, a délin a tavaszi napéjegyenlőség napja, a csillagászati ősz, illetve tavasz kezdete.

1. melyik szélességi körön van egész évben napéjegyenlőség? 2. miért rövidebb nyolc nappal a téli félévünk a nyárinál? 3. Hasonlítsd össze a Föld tengely körüli forgását és nap körüli keringését a Föld mozgásainak időtartamai, irányai és következményei szerint!

alkalmazd kepler első és második törvényét a Földre vonatkozóan!

17

I. CsIllagászat

Hány óra Van? Arra már régen felfigyelt az ember, hogy a mindennapi élet során több, szabályos időközönként ismétlődő jelenség az égitestek mozgásától függ. Mivel e mozgások időtartama kiszámítható és állandó, ezért a naptárakban használt legtöbb időegység (az év, a holdhónap és a nap) csillagászati jelenségekhez köthető. A többi naptári elemet mesterségesen hozoták létre. Európa nagy részén – 1582 óta nálunk is – Gergely-naptár van használatban. Milyen naptárt használtak a maják? Ismersz-e más, még használatban lévő naptárt?

A NAPI IDŐSZÁMÍTÁS a Földünk tengely körüli forgására vezethető vissza. A Föld egyszeri körülfordulását mérhetjük a Naphoz. Az adott helyen akkor van déli 12 óra, amikor fölötte legnagyobb szögben látszik a Nap. Ettől az időponttól 12 órát visszaszámolva kapjuk meg a „helyi” nap kezdetét (0 óra), 12 órát hozzáadva pedig a „helyi” nap végét (24 óra). A napi időszámításnak a Nap deleléséhez viszonyított tagolása a helyi idő. A Nap egy adott hosszúsági kör minden pontján azonos időpontban delel (innen ered a délkörök elnevezés). A Föld tengely körüli forgása miatt azonban eltérő földrajzi hosszúságok felett más-más időpontokban delel a Nap, vagyis minden délkörnek más a helyi ideje. Földünk 24 óra alatt 360°-ot fordul a tengelye körül, így egy óra alatt 15°-ot tesz meg. A Föld Ny–K-i forgásának megfelelően tőlünk 15°-kal keletre már egy órával több, tőlünk 15°-kal nyugatra egy órával kevesebb a helyi idő. Fokonként 4 perc az eltérés. Ha óráink mindig a helyi időt mutatnák, akkor keleti vagy nyugati irányú utazásaink során folyamatosan igazítani kellene őket. Dönthetnénk úgy is, hogy az egész Földön a greenwichi helyi időt használjuk, de ez sem lenne célszerű, mert ugyanahhoz az időhöz más-más napi feladatok kötődnének. Amikor Greenwichben reggel 6 óra és ébresztő van, ugyanehhez a reggeli időhöz Pekingben a kora délutáni tennivaló kapcsolódik. Célszerű volt hát egy olyan időszámítás bevezetése, amelynél a Nap mindig csaknem 12 órakor delel. 18

A Földet ezért a hosszúsági körök mentén 24 időzónára osztották, és azonos időzónákon belül egységesített, úgynevezett zónaidőt használnak. Az első zóna a greenwichi kezdő délkörtől a keleti és nyugati hosszúság 7,5 fokáig terjed. Ebben az időzónában az órák mindenütt a Greenwichben mért helyi időt (a világidőt) mutatják (GMT-nek vagy UTC-nek rövidítik). A határoló délköröket átlépve kelet felé egy órával előbbre, nyugat felé eggyel vissza kell állítani az órákat. Magyarország Greenwichtől keletre fekszik, a mi zónaidőnk UTC+1.

péntek 18 óra szombat 18 óra 180°

24 óra péntekről szombatra virradóan

szombat 12 óra a Föld forgása 0° szombat 6 óra

A dátumválasztó vonala

A greenwichi csillagvizsgáló órája a helyi időt mutatja, ezt tekintjük az egész Földön egységes világidőnek. Az óra számlapja szokatlan módon 24 órára van beosztva

1. mennyi a helyi idő magyarország legkeletibb pontján, garbolcon (k. h. 23°), ha a legnyugatabbi ponton, Felsőszölnökön (k. h. 16°) dél van? 2. mennyi a helyi idő sevillában (spanyolország), amikor zágrábban (Horvátország) szombaton 14 óra 25 percet mérnek helyi idő szerint? 3. mennyi a helyi idő new yorkban, ha budapesten hétfő 21 óra van?

napsugarak

5.

A zónaidő természetesen csak a zóna középvonalánál egyezik meg a helyi idővel; a zóna határainál a különbség fél órára nő. A Föld időzónatérképén látható, hogy az időzónák határainak kijelölése nem követte pontosan a délkörök vonalát, a gyakorlatban igazodtak az országok határaihoz. Nagy területű országok vagy Európa esetén egy-egy zóna 15 foknál nagyobb kiterjedésű területsávot is lefedhet.

1112 1 2 10 9 3 4 8 76 5

1112 1 2 10 9 3 4 8 76 5

1112 1 2 10 9 3 4 8 76 5

los angeles

new york

london

1112 1 2 10 9 3 4 8 76 5

1112 1 2 10 9 3 4 8 76 5

budapest

tokió

Nézzük meg az idő múlását egy világutazó szemével! Ha a kiindulási pontban szombat reggel 6 óra van, 180°ot kelet felé haladva 12 órával több (szombat 18 óra), ugyanennyit nyugat felé haladva 12 órával kevesebb (péntek 18 óra) lenne az idő. Ebben az esetben tehát ugyanott péntek és szombat 18 óra is lenne egyszerre. Ezért vezették be a dátumválasztó vonalat. Ha a világutazó ezt a vonalat keletről nyugatra lépi át, akkor egy nappal előre, ha nyugatról keletre, akkor egy nappal viszsza kell lapoznia naptárát. Vizsgáld meg a térképen a dátumválasztó futását! Vajon miért fut javarészt lakatlan területen?

A zónaidőt a kormányok rendeleti úton is megváltoztathatják. Magyarországon 1980-ban vezették be a nyári időszámítást, amikor óráinkat egy órával előbbre állítjuk. Ezzel energiát spórolunk, és a nyári időszámítás kedvező hatással van a szabadidő eltöltésére is. 1. melyik napon és hány órakor kell debrecenből telefonálnod a san Franciscó-i barátodnak, hogy te legyél az első, aki felköszönti a szombati napra eső születésnapján? 2. a Forma-1 újdelhiben rendezett nagydíját hazánkban a televízió élőben, 2012. október 28-án 10 órakor kezdte el közvetíteni. mikor kezdődött a futam újdelhiben? 3. londonba, a 2012-es nyári olimpiára a pekingből induló sportolók 12 órás repülőutat tettek meg. pekingből pénteken 12 óra 30 perckor szállt fel a gép. melyik napon, hány órát mutattak az órák londonban, amikor megérkeztek?

1. nézz utána ki vezette be a négyévenkénti szökőévet! 2. nézz utána kinek a nevéhez fűződik az a naptárreform, amely a ma is használatos gergely-naptár alapja! 3. állapítsd meg az atlasz időzóna térképe alapján, mennyi a zónaidő a felsorolt városokban, ha londonban szerda 7 óra van! a) brazíliaváros b) Helsinki c) sydney d) los angeles 4. mennyi a helyi idő budapesten (k. h. 19°), amikor a szent István-bazilika harangja delet jelez?

EGy ÉV a Föld Nap körüli egyszeri keringése alatt eltelt idő. Ez több, mint 365 nap (pontosan 365 nap 5 óra 48 perc 46 másodperc). A keringési idő tehát nem fejezhető ki napok egész számú többszöröseként, és ez némi bonyodalmat okoz a naptárkészítésnél.

Ha egy naptári évben 365 napot számítunk, négy év alatt a töredéknapokból 23 óra 15 perc 4 másodperc gyűlik össze. Emiatt a néggyel maradék nélkül osztható év 366 napos szökőév lett. A további pontosítás miatt a százzal maradék nélkül osztható évek közül csak azok a szökőévek, amelyek négyszázzal is oszthatóak.

19

I. CsIllagászat

mI Csak az egyIk oldalát látjuk

6.

Hol található a Nyugalom tengere? Senkit ne vezessen félre a tenger szó, ne a Földön, hanem a Holdon keressük! Az elnevezés Galilei nevéhez fűződik, aki a Hold felszínén megkülönböztette a világos „szárazföldeket” a sötét „tengerektől”. A Nyugalom tengere 1969. július 20-án vált igazán ismertté. Itt lépett a Holdra Neil Armstrong, az Apolló–11 utasa és fogalmazta meg híressé vált mondatát: „Kis lépés egy embernek, de nagy ugrás az emberiségnek.” Hány ember járt eddig a Holdon? Hol tart napjainkban a holdkutatás?

A HOLDAT MEGFIGyELVE azt tapasztaljuk, hogy napról napra változik a képe. Mivel a Hold a Föld körül kering, ezért bolygónkról nézve állandóan változtatja a Naphoz viszonyított helyzetét. A Nap mindig a felé forduló félgömbjét világítja meg, de a Földről ennek különböző nagyságú és alakú részét látjuk. A jelenséget a Hold fényváltozásainak vagy holdfázikövesd végig a Hold soknak nevezzük. Amikor a Hold a fényváltozásait egy teljes Föld és a Nap között helyezkedik el, cikluson keresztül! melyik napújhold van, ekkor nem látjuk, mert szakban kel, delel és nyugszik a a sötét oldalát mutatja felénk. KerinHold? gése során folyamatosan „dagad”, és kb. két hét múlva már a teljes megvilágított oldalát láthatjuk: ekkor van telihold (holdtölte). Ezt követően két héten át a Hold megvilágított oldalából egyre kevesebbet látunk („csökken”). Amikor a Hold 90°-ra áll a Naptól, a Földről csak fél korongja látható. Ha ez a növekvő Hold esetén következik be, akkor első negyedről, ha fogyó Holdnál, akkor utolsó negyedről beszélünk. Egy teljes ciklus hossza 29,5 nap.

384 ezer km

Átmérője

3476 km

Felszíne

38 millió km2

Sűrűsége

3,34

g cm3

a Föld tömegének

Tömege

Nehézségi gyorsulás

Felszíni hőmérséklet

1 -ed része 81

a földi érték

1 -a 6

–160 °C és 130 °C között

A Hold legfontosabb adatai

A Nap után a Hold a legnagyobb fényességű égitest az égbolton, de a Holdnak saját fénye nincs, csak a Nap sugárzását veri vissza. Földtől való távolsága és méretei azt eredményezik, hogy az égbolton közel akkorának látszik, mint a Nap. Nincs légköre, ezért égboltja teljesen fekete, rajta nappal is látszanak a csillagok. A Holdon az árnyékok élesek és feketék. Két hétig tart a nappal, két hétig az éjszaka. A hosszú nappalokon felszíne erőteljesen felmelegszik, éjszaka pedig gyorsan lehűl. A légkör és a víz hiánya, valamint a nagy hőingás miatt a Holdon nincs élet. Felszínét főleg vulkanikus kőzetek építik fel, melyek a meteoritütközések és a nagy hőingadozás miatt erősen aprózódtak. Felszínét így laza törmelék és vastag porréteg borítja. Az Apollo-program utasai és a holdrakéták kőzetmintákat is hoztak a Holdról. A kőzetek közel egyidősek a Naprendszer belső bolygóival. Ebből arra következtethetünk, hogy a Hold és a belső bolygók anyaga egyszerre, azonos módon alakult ki.

egy „Föld” felirattal ellátott papírlapot helyezz a padlóra, a másik „x” feliratút ragaszd fel az egyik falra! állj a padlóra tett papírlap széle mellé, és fordulj szembe az „x” jelzésű papírlappal! járd körül a Földet úgy, hogy közben állandóan fordulj arccal az „x” jel felé! járd körül a Földet úgy is, hogy közben állandóan a Föld felé fordulj! mit igazol a kísérlet?

fö l d p

ály a

földközel földtávol holdpálya naptávol

20

napközel

A HOLD MOZGÁSAI a Föld mozgásaihoz hasonlóak. Forog a tengelye körül és kering a Föld körül ellipszis alakú pályán. A Földdel együtt kering a Nap körül, és a Naprendszer részeként kering a Tejútrendszer központja körül is. Mivel a saját tengelye

körül ugyanannyi idő alatt fordul meg, mint amennyi időt a Föld körüli keringése igénybe vesz (27,3 nap), ez a magyarázata annak, hogy mindig ugyanazt a félgömbjét mutatja a Föld felé.

újhold

nappal első negyed

napkelte

napnyugta

utolsó negyed

éjszaka

telihold

Újhold és telihold idején általában nincs teljesen egy egyenesben a három égitest. Ha a három égitest teljesen egy egyenesbe esik, és a Föld vagy a Hold a másik árnyékába kerül, akkor beszélhetünk fogyatkozási jelenségről. félárnyék

Közepes Föld–Holdtávolság

napsugarak

Nap

félárnyék

holdpálya

Nap

H

teljes árnyék kúpja

teljes árnyék

F

F

földpálya

NAPFOGyATKOZÁS újhold idején jöhet létre. Ha a Hold árnyéka a Földre vetődik, mi azt látjuk, hogy a Hold teljesen vagy részlegesen eltakarja a Napot. A Hold árnyékkúpjának sávjában teljes, a félárnyékban pedig részleges napfogyatkozás figyelhető meg. Az a véletlen, hogy a Nap és a Hold szinte ugyanakkora átmérőjűnek látszik az égen, a jelenséget különösen érdekessé teszi.

földpálya

H

holdpálya

HOLDFOGyATKOZÁS teliholdkor figyelhető meg. Lehet teljes vagy részleges, attól függően, hogy a Hold teljesen vagy csak részben halad át a Föld árnyékkúpjában. A Hold teljes holdfogyatkozáskor sem sötétedik el teljesen, vörös fényben dereng.

A napfogyatkozás megfigyelése veszélyeket rejt magában, tilos szabad szemmel vagy megfelelő szűrő nélküli távcsővel megfigyelni. A megfigyeléshez használjunk speciálisan napfogyatkozáshoz való szemüvegeket, szűrőket! A házi készítésű eszközök (kormozott üveg, CD) nem védenek meg a káros sugárzásoktól, sőt a pupilla kitágulása révén még nagyobb egészségi károkat is okozhatnak!

1. készíts magadnak egy egyszerű vázlatrajzot a holdfázisok folyamatáról! lásd el magyarázattal! 2. mikor láthattunk hazánk területéről teljes napfogyatkozást, és mikor következik be újra? 3. milyen körülmények között következik be gyűrűs napfogyatkozás?

Hasonlítsd össze a napfogyatkozást és a holdfogyatkozást!

21

II. térképéSZEt

7.

tájékoZódáS a földI térbEn Földrajzórán falitérképet és atlaszt, kirándulásaink alkalmával autóstérképet, turistatérképet és várostérképet használunk. A hagyományos térképfajták mellett az utóbbi időben megjelentek a digitális térképek is. Mindig a céljaink határozzák meg, hogy melyik típusú térképet választjuk. Milyen elvárásaid lehetnek egy térképpel szemben?

KEZDETLEGES TÉRKÉPEKET már az ősember is készített. Kőbe, sziklába, földbe, fába faragva jelölte meg a bebarangolt vadászterületeket, hogy a következő alkalommal a már ismert úton juthasson el oda. Az írott térképek közül a legrégebbieket a mezopotámiai és az egyiptomi kultúra hagyta ránk. A csillagászati és matematikai ismereteken alapuló földmérés, térképkészítés gyakorlati célokat szolgált. A folyók rendszeres áradásai után a földparcellahatárokat újra ki kellett jelölni, a csatornaépítési munkákhoz szükség volt a lejtőviszonyok ismeretére. Mezopotámiában agyagtáblára, az egyiptomiak papiruszlapra, később pergamenre és fatáblára készítették térképeiket. A mi kartográfia szavunk a papirusznád rostjainak elnevezéséből, a „kharta” szóból ered.

A TUDOMÁNYOS TÉRKÉPÉSZET megalapítói a görög Eratoszthenész (Kr. e. 276–194) és a szintén görög Ptolemaiosz (Kr. u. 90–161) voltak. Eratoszthenész rajzolt először térképére fokhálózatot, és megfigyeléseken, méréseken alapuló tényeket sorakoztatott fel annak bizonyítására, hogy a Föld gömbölyű. Elsőként számította ki a délkör hosszát, és a valóságot elég jól megközelítő értéket kapott. Három évszázaddal később Ptolemaiosz fejlesztette tovább a vetülettant, és részletes útmutatót is adott a világ térképének 26 lapon való megszerkesztéséhez. Ptolemaiosz eredeti térképei nem kerültek elő, de fennmaradt híres könyve, a Geographia, melynek megismerése a 15. században a térképnyomtatás megjelenésével együtt forradalmasította az addigi európai térképészetet. (A Geographia leírásai alapján szerkesztett térképek az addig feltérképezett „Óvilágot” és a feltételezett nagy déli szárazföldet – a Terra Australist – ábrázolták.) A 15. századtól meginduló nagy földrajzi felfedezések is lendületet adtak a térképészet fejlődésének. A hajózás, a navigáció szükségessé tette a régi térképek újítását és pontosítását, a hadászat, a közigazgatás, a kereskedelem is részletesebb, jobb térképeket követelt. A térképészet történetében fordulópontot jelentettek Mercator (1512–1594) flamand térképész munkái. Szögtartó, tengerhajózást segítő világtérképe a közelmúltig a tengerészek mindennapos eszköze volt, és ő használta először térképgyűjteményére az „atlasz” szót. A magyar térképészet első tárgyi emléke az 1528-as Lázár-térkép, amely saját korát megelőző, világszínvonalú alkotás. A térkép nagyon részletes hegy- és vízrajza 300 földrajzi névvel és 1300 településnévvel van ellátva. Tudománytörténeti szempontból mérföldkőnek nevezhető a Kitaibel Pál (1757–1817) és Tomcsányi Ádám (1755–1831) készítette móri földrengéstérkép. Az 1810-ben készült térkép a világ első ilyen típusú tematikus térképe. A „Tabula Hungariae” értelmezése első ránézésre nehéz, mert a térképlap észak helyett északkeletnek van tájolva. A térkép egyetlen példányát az Országos Széchényi Könyvtárban őrzik

22

A 18. században különösen nagy fejlődésnek indult a katonai térképezés, mert a hadmozdulatok tervezése még inkább igényelte a terepviszonyok ismeretét. A terepen végzett katonai felmérések során hazánkról is egyre pontosabb térképek készültek, melyek felújítása és helyesbítése ma már légi felvételek kiértékelésével történik. A légi fényképezés és napjainkban már a nagy felbontóképességű űrfelvételek felhasználásával a térképkészítés gyorsabbá és pontosabbá vált. A terepi felvételezési munkálatok csökkenése jelentős költségmegtakarítást is jelent. A légi- vagy űrfotótérkép készítése során a felvételeket megfelelő vetületi rendszerbe transzformálják, és névrajzzal, illetve jelekkel látják el. A távérzékelési módszerekkel a különböző szakterületek számára nagy pontosságú tematikus térképek is szerkeszthetőek. A műholdas helymeghatározó rendszer és a mobilkommunikáció fejlődése és alkalmazásának általánossá válása egyaránt segíti a térképezést és a térképek navigációs célú felhasználását. A FÖLDGÖMB Földünk arányosan kicsinyített mása. A földgömbön a szélességi és hosszúsági körökből álló koordináta-rendszer – a földrajzi fokhálózat – segítségével tájékozódhatunk.

A földrajzi fokhálózat

A Föld forgástengelyére merőleges, Mi a csillagászati alapja a annak középpontján átmenő sík a nevezetes szélességi körök Földet két egyenlő részre – északi kijelölésének? és déli félgömbre – osztja. E sík és a földfelszín metszésvonala az Egyenlítő. A földgömbre az Egyenlítővel párhuzamosan rajzolt körök a szélességi körök. Kerületük az Egyenlítőtől távolodva csökken, a sarkpontokon ponttá zsugorodnak. Számozásuk észak és dél felé egyaránt az Egyenlítőtől (0°) kezdődik, és a sarkpontoknál (90°) végződik. A szélességi körök fokonkénti távolsága azonos, kb. 111 km. A földrajzi szélesség tehát az Egyenlítőtől mért szögtávolság. Nevezetes szélességi körök: Egyenlítő (0°); Ráktérítő (é. sz. 23,5°), Baktérítő (d. sz. 23,5°); északi sarkkör (é. sz. 66,5°), déli sarkkör (d. sz. 66,5°); Északi-sark (é. sz. 90°), Déli-sark (d. sz. 90°).

A hosszúsági körök (délkörök, meridiánok) az Északi-sarkon, az Egyenlítőn és a Déli-sarkon átmenő, a szélességi körökre merőleges gömbi főkörök. Kerületük egyforma, egymástól mért távolságuk változó: legnagyobb az Egyenlítőn, a sarkok felé haladva közelednek egymáshoz, a sarkokon egymást metszve találkoznak.

A kezdő hosszúsági kör (0°) nemzetközi megállapodás szerint 1883 óta Greenwich (London kerülete) csillagvizsgálójának tornyán fut keresztül, és a Földet keleti és nyugati félgömbre osztja. A hosszúsági körök (valójában félkörök) számozása a kezdő hosszúsági körtől keletre és nyugatra 180°-ig történik. A földrajzi hosszúság tehát a kezdő hosszúsági körtől 1. Határozd meg az alábbi mért szögtávolság. helyek pontos földrajzi helyzetét: Mivel egy szélességi és egy hoszkékes, Canberra, atlanta, Sangszúsági kör csak egyetlen pontban haj, oslo! metszheti egymást, a földrajzi 2. Határozd meg lakóhelyed ponszélesség és hosszúság, valamint a tos földrajzi helyzetét! tengerszint feletti magasság adata 3. Mely földrajzi helyet határozegyértelműen meghatározza a földzák meg a megadott földrajzi A kezdő hosszúsági kör Greenwichben felszín egy-egy pontjának helyzetét. koordináták? a) é. sz. 60°, k. h. 30°; b) d. sz. 20°, ny. h. 44°; 1. Mi volt Eratoszthenész megfigyelésének és számításának lényege c) é. sz. 38°, ny. h. 122°; a föld méretére vonatkozóan? d) é. sz. 38°, k. h. 140,5°. 23

II. térképéSZEt

a lEgréSZlEtESEbb térkép MérEtaránya 1 :1 A karácsonyi ajándékok csomagolása nem nagy feladat, ha a testvéred egy jó könyvet kap ajándékba, de próbáltál már gyűrődésmentesen becsomagolni egy kosárlabdát? Hasonlóképp nehéz a térképkészítők feladata, amikor ennek a műveletnek a fordítottjaként megpróbálják a gömb alakú Földet síkba kiteríteni. Ehhez olyan szabályokat alkotnak, amelyek megteremtik a kapcsolatot a gömb- és a síkfelület között. Próbálj meg egy labdára gyűrődésmenetesen csomagolópapírt rásimítani! Mit tapasztalsz?

A TÉRKÉP: a gömb alakú Föld, illetve egyes részeinek síkbeli és felülnézeti; arányosan kicsinyített; egyezményes jelrendszerrel rendelkező ábrázolása. SíkBAn kitERítvE, vEtülEtEn ábrázolják a térképen a földfelszínt. keress példákat a vetületek különböző típusaira az atlaszodban!

Síkvetület

A földgömbről csak torzítások árán készíthető térkép, mert a gömbfelület torzulásmentesen nem teríthető ki síkba. Ha a földfelszínnek csak egy kis darabjáról kell térképet készíteni, a torzulás mértéke nem szembetűnő, de nagyobb ábrázolandó terület esetén a vetítésből adódó torzulások is jobban érzékelhetőek.

A készítendő térkép céljának megfelelően választják ki a legalkalmasabb vetületet, és készítenek területtartó, szögtartó és általános torzulású térképeket. Minden irányban hossztartó vetület nem létezik, csak a kitüntetett irányokba. Melyik vetületet választják a torzulások szerinti típusokból •anavigációscéllalkészülttérképeknél? •nagykiterjedésűgömbifelületekbemutatására? •országokméreteinekösszehasonlítására?

24

Hengervetület

Síkvetület

50

1:20 000 000 5°

2

° 20° ° 45 15°

48°

22°

46° 18° 16° 1:6 000 000

20°

47°

18° 1:1 000 000

A vetítésből adódó torzulások kisebb területeknél kevésbé érzékelhetőek

A méretarány megmutatja, hogy a térképen ábrázoltak hányszor kisebbek a valóságosnál. Az 1:100 000 azt jelenti, hogy a térképen pl. 1 cm távolság a valóságban 100 000 cmnek, azaz 1 km-nek felel meg. Az aránymérték, a méretarányból számított, a térképeken feltüntetett skála. Beosztása alapján a 0 pontjától számítva közvetlenül

leolvasható, hogy a térképen mért távolság mekkora a valóságban. A térkép méretaránya az ábrázolt terület nagyságától, alakjától és a térképezés céljától függ. Ezek alapján vannak: nagy méretarányú (> 1:10 000) térképek (földhivatalok, települések, tájfutók térképei); közepes méretarányú (1:10 000 – 1:200 000) térképek (turistatérképek, megyetérképek, katonai térképek, polgári topográfiai térképek); kis méretarányú (<1:200 000) térképek (régiók, országok, kontinensek áttekintő térképei).

az 1:40 000 vagy az 1:100 000 méretarány esetében lehet nagyobb területet ábrázolniugyanakkoraméretű térképlapon? vízszintes metszősíkok 150 100 50 0

A szintvonalas domborzatábrázolás értelmezése

A TÉRKÉPEKNEK EGYEZMÉNYES JELRENDSZERE van. A harmadik dimenzió érzékeltetésére a térképen különféle rajzi eszközöket és más megoldásokat alkalmaznak. A felszín tengerszint feletti magasságát magassági adatok jelzik. KözépEurópában ezek a Balti-tenger középvízszintjéhez viszonyított tényleges (abszolút) magasságot mutatják méterben kifejezve. Két pont abszolút magasságának különbsége a relatív magasság. Az azonos tengerszint feletti magasságú pontokat összekötő, szabálytalan, önmagába visszatérő vonalat szintvonalnak nevezzük. A szintvonalak futásából a felszín alakjára, kiterjedésére, lejtőinek meredekségére is következtethetünk.

A színfokozatos domborzatábrázolás a magasság emelkedését – vizek esetén A Luzern környéki sípályákat panorámaa mélységet – egyre sötétebb színárnyalatokkal jelzi. képen mutatják be (Svájc) A domborzatárnyékolás a domborzati formákat fény- és árnyékhatásokkal emeli ki. Ezeket az ábrázolási módokat gyakran együtt is alkalmazzák. A domborzatot gyakran jelenítik meg panorámaképekkel, keresztmetszeti rajzokkal, tömbszelvényekkel, számítógépes modellekkel.

Hengervetület

Kúpvetület

Kúpvetület

ARÁNYOSAN KISEBBÍTVE ábrázolják térképeink a Föld felszínét, vagy annak egy részét. A kisebbítés mértékét kifejező arányszám a méretarány.

10 0 50 0

8.

Síkrajznak nevezzük összefoglaló néven egy térkép minden képi elemét – a domborzatot kivéve. A síkrajzhoz tartozik a vízrajz, a határok, a települések, az utak, a vezetékek és a növényzet ábrázolása. A térkép a felszín elemeit alaprajzszerűen vagy különböző jelekkel ábrázolja.

névrajznak nevezzük a térképen található nevek, számok, magyarázó írások együttesét. A különféle névcsoportokat (település-, táj-, folyónevek) eltérő betűtípussal és színnel különítik el.

A TÉRKÉPEK FAJTÁI tartalmuk szerint: Általános térképek: a természeti és társadalmi környezet tájrajzi elemeit (domborzat, vízrajz, növényzet, települések) mutatják be. Topográfiai térképek: a domborzatot és a tereptárgyakat részletesen ábrázolják. Ebbe a csoportba tartoznak az egyedi igényeknek megfelelő tájékozódási térképek (turista-, autós- és várostérképek). Földrajzi térképek: kontinenseket, országokat, nagy tájakat mutatnak be. Szaktérképek (tematikus térképek): bizonyos természeti, gazdasági, társadalmi jelenségek területi elhelyezkedését, azok mennyiségi jellemzőit tárják fel (pl. földtani, éghajlati, mezőgazdasági, népsűrűségi térképek).

1. keress példákat az atlaszodban a különböző méretarányú és tartalmú térképekre! 2. keress példákat az atlaszodban a domborzatábrázolás különböző módszereire!

Újabban a Föld felszínének leírására számítógépes modellek is szolgálnak

25

II. térképéSZEt

9.

ÚtItárSunk, a térkép (gyakorlatI óra)

Kis Göncöl

Sarkcsillag

D

Nagy Göncöl

A térképeket a szabadban csak akkor tudjuk helyesen használni, ha a térképi irányok megfelelnek a valódi irányoknak. Ezt az összehangolást elvégezheti helyettünk a navigációs GPS, de iránytűt használva nekünk kell a világtájakhoz igazítani a térképeinket. A megfelelő beállítást nevezzük tájolásnak. A térképi északot a térkép felső szegélye felé a hosszúsági körök vagy a térkép oldalsó keretvonalai mutatják. Adódhat olyan eset, amikor az iránytűvel és térképpel tudsz boldogulni, míg a GPS-szel nem?

Mérj és számolj! 1. Debrecen és Szeged légvonalbeli távolsága az 1:1 425 000 méretarányú térképen mérve 12,5 cm. Hány km a két város légvonalbeli távolsága a valóságban? 2. Mérd meg egy cérnaszál és az aránymérték segítségével a két város távolságát a Debrecen–Berettyóújfalu–Békéscsaba–Szeged közúton! Végezd el a távolságmérést görbületmérővel is! 3. Mekkora lesz a területe az 1:20 000 méretarányú várostérképen annak a sportlétesítménynek, amelynek a valóságban az egyik oldala 800 m, a másik pedig 600 m? 4. A Balaton hosszúsága az 1: 850 000 méretarányú térképen mérve 9 cm, legnagyobb szélessége az 1:300 000 méretarányú térképen mérve 4,6 cm. a) Hány km a Balaton hosszúsága és legnagyobb szélessége a valóságban? b) Melyik térkép ábrázolja (a feladatban szereplő két térkép közül) a valóságot kevésbé torzítva? 5. Tokió és Fukushima (ahol 2011 tavaszán földrengés és cunami által okozott atomerőmű-baleset történt) légvonalban 250 km-re található egymástól. Mennyi annak a térképnek a méretaránya, amelyiken a két város távolságát 2,5 cm-nek mérjük? 6. Mekkora a szélességkülönbség Chile legészakibb és legdélibb pontja között? Hány km Chile észak–déli kiterjedése? 7. A kontinensek legmagasabb épületének helyszínei: London, Dubaj, Johannesburg, Chicago, Caracas, Gold Coast. Határozd meg a városok koordinátáit! 8. Figyeld meg a térképen a Budapest–San Francisco repülőgép útvonalát! Budapest � é. sz. 58°, k. h. 7° � é. sz. 67°, ny. h. 15° � é. sz. 71°, ny. h. 44° � é. sz. 65°, ny. h. 94°� é. sz. 46°, ny. h. 116° � San Francisco. Miért ezen a légifolyosón halad a repülőgép? 9. Mennyi hazánkon belül a legnagyobb relatív magasság?

26

Túrázz az Aggteleki-karszton! A térkép méretaránya: 1:30 000 Indulj el a Baradla-barlang aggteleki bejáratától a sárga útvonalon az Aggteleki-tóig! Mérd meg az útvonal hosszát (tekints el a szintkülönbségtől)! Az Aggteleki-tótól kapaszkodj fel a Galya-tetőre! Mennyi az Aggteleki-tó és a Galyatető relatív magassága? Készítsd el az Aggteleki-tó és a Galya-tető közötti út keresztmetszetét! Hol van még hazánkban máshol Galya-tető?

12 É

9

3 6

álláspont

Az iránytű az északi irány megállapításának megbízható műszere. Használatakor figyelembe kell venni, hogy az acélcsúcson szabadon forgó lemezcsík a mágneses észak–déli irányba áll be, amely nem esik egybe a földrajzi (csillagászati) észak– déli iránnyal. Hazánkban az eltérés olyan kicsi, hogy az iránymeghatározást nem befolyásolja. A tű É-i végét rendszerint fluoreszkáló festékkel vonják be

A térkép iránytűvel történő tájolása során a vízszintesen tartott térképre helyezzük az iránytűt úgy, hogy az iránytű észak–déli vonala egybeessen a térképkeret nyugati vagy keleti keretvonalával. Ezután forgassuk a térképet – az iránytűvel együtt – mindaddig, míg az iránytű mutatójának mágnesezett része a tok É (N) betűje fölé nem kerül. Ekkor a térkép északi iránya megegyezik a valódi északkal, azaz a térkép tájolt. Betájolt térképpel is csak úgy tudunk tájékozódni a terepen, ha ismerjük álláspontunkat. A digitális technika fejlődésének köszönhetően ma már egyre jobban terjed a GPS. A GPS helymeghatározó eszköz – amelyhez térkép is tartozhat egyben –, megmutatja, hogy éppen hol vagyunk. De hogyan tudjuk meghatározni álláspontunkat hagyományos módszerrel?

Derült éjszaka a Sarkcsillag mutatja a földrajzi (csillagászati) északi irányt. Hosszabbítsuk meg képzeletben a Nagy Göncöl két hátsó csillagán áthaladó egyenest, és erre az irányra mérjük rá a két csillag közötti távolság ötszörösét: így megtaláljuk a Sarkcsillagot, amely valamivel halványabban fénylik a Nagy Göncöl csillagainál

É Nappal a számlapos óra a déli irány meghatározásában segít. Az órát vízszintes helyzetben úgy fordítjuk, hogy a kismutató a Nap irányába mutasson. Délelőtt a kismutatótól a számlap 12-es számáig, délután a 12-es számtól a kismutató irányáig bezárt szög felezőegyenese mutatja a déli irányt

Milyen tapasztalati megfigyelések nyújthatnak segítséget az észak-déli irány megállapításához?

Álláspont meghatározása tereptárgyakkal

Álláspont meghatározása hátrametszéssel

Akkor találjuk meg legkönnyebben álláspontunkat a térképen, ha olyan tereptárgyaknál (hídnál, útkereszteződésnél) állunk, amelynek jele megtalálható a térképen. Más esetben válasszunk ki kéthárom közeli, térképen is azonosítható tereptárgyat a terepen. A kiválasztott tereptárgyak iránya és becsléssel megállapított távolsága szerint jelöljük ki álláspontunkat a térképen

Legalább két, térképen is azonosítható tereptárgyat választunk ki. Ezután a betájolt térképünket rögzítjük. Vonalzót helyezünk az egyik tereptárgy jelére úgy, hogy annak irányvonala a terepen a megfelelő tereptárgy felé mutasson, és az így beállított vonalzó mellett vonalat húzunk. Ugyanezt elvégezzük a másik tereptárgy irányába is. Az álláspontot a két vonal metszése jelöli ki

A térképen való gyorsabb keresést szolgálja a keresőhálózat és a névmutató (pl. autós- és településtérképeken). Ezt a módszert alkalmazzák a földrajzi fokhálózattal rendelkező térképeken is. A turistatérképek kilométerhálózata gyors távolságbecslést tesz lehetővé. A hálózat négyzetének egy-egy oldala a méretaránynak megfelelően más és más, de mindig kerek értékű kilométerhosszat jelent. 1. Hogyan állapítható meg a terepen az északi irány? 2. Hogyan történik a térkép tájolása? 3. Milyen módszerekkel állapítható meg az álláspontunk?

27

II. térképéSZEt

10. a távérZékEléS térHódítáSa Ma már a számítógép előtt ülve a világ bármely tájára tehetünk virtuális utazást. Háromdimenziós megjelenítésben kereshetjük fel a városokat, természeti jelenségeket, lemerülhetünk az óceánok mélyére. Bejárhatjuk a galaxisokat, megfigyelhetjük a bolygók mozgását vagy akár a marsjárók útvonalait is. A tájékozódást a Föld háromdimenziós modelljére vetített műholdképek és légi felvételek mellett látványos animációk is segítik. Miért hangsúlyozzuk mégis, hogy a Google Föld program az utazásért, és nem az utazás helyett született?

A technika fejlődésével a műholdas távérzékelés egyre nagyobb szerepet kap a tudományos és a gyakorlati életben. A földmegfigyelő műholdakat pályájuk, keringésük tulajdonságai és a feladatuk alapján csoportosíthatjuk. A műholdak kör vagy ellipszis alakú pályán keringenek a Föld körül, földközeli (2000 km-nél alacsonyabb), közepes magasságú (2000–35 786 km) vagy nagy magasságú (35 786 km) pályán. A pálya síkja alapján három fő típust különböztetünk meg:

A MŰHOlDAS tÁvÉRZÉkElÉS során a Föld felszínének területeiről, építményeiről, jelenségeiről, folyamatairól úgy nyerünk adatokat, hogy azokkal az érzékelő műszerek nincsenek közvetlen kapcsolatban. A Landsat és a Spot műholdak működése azon alapul, hogy érzékelőik a Napból a Föld felszínére érkező, majd onnan visszaverődő fényt, vagy a Föld és a földfelszíni tárgyak, élőlények által kibocsátott hősugarakat fogják fel.

A Terra és az Aqua műholdaknál a műholdon elhelyezett radarjeladó bocsátja ki a sugárzást, melynek egy része a Föld felszínéről visszaverődve jut a műhold érzékelőjébe.

Landsat, Spot

Terra, Aqua

MŰHOlDFElvÉtElEkkEl a mindennapi életben leggyakrabban az időjárás-jelentésekben találkozunk. Műholdfelvételek alapján vizsgálható a légkör összetevőinek tér- és időbeni eloszlása, változása. A látható fény és az infravörös tartományban jól látszanak például a frontokhoz tartozó felhőzónák, a légköri örvények (ciklonok, hurrikánok), a mikrohullámú tartományban vizsgálhatóak a zivatarcellák. Mi az előnye és a hátránya a kétféle érzékelésnek?

A pálya síkja egybeesik az Egyenlítő síkjával (EUMETSAT, METEOSAT, NOAA-GOES)

A pálya síkja merőleges az Egyenlítő síkjára, a műhold áthalad a sarkok fölött (SPOT, LANDSAT)

A meteorológiai műholdakat gyakran állítják geostacionárius pályára. A műholdnak ez a típusa az Egyenlítő síkjában, nagy magasságú pályán kering, a keringési ideje 1 nap, így mindig a Föld ugyanazon pontja felett tartózkodik. A műhold nagy távolsága miatt azonban a felvételek részletessége viszonylag kicsi.

A pályasík az Egyenlítő síkjával 0° és 90° közötti szöget zár be (GPS, Galileo)

keresd meg francia guyanát és a kourou Űrközpontot a térképen!

A műholdak másik típusa csak meghatározott időközönként halad át ugyanazon terület fölött. Egy adott terület folyamatos megfigyelésére nem alkalmasak, de a földfelszín változása a különböző időpontokban készült felvételek összehasonlításával nyomon követhető. Ezek a műholdak alacsonyabban is keringhetnek, így részletesebb felvételeket készíthetnek. 28

Kourou (Francia Guyana) űrközpontból hordozórakéta viszi a Galileo navigációs műholdakat Föld körüli pályára. A műholdak (30 db) három, 56 fokos hajlású, közepes magasságú Föld körüli pályán keringenek

nemzetközi viszonylatban a távérzékelés legnagyobb felhasználója a mezőgazdaság. A műholdfelvételek kiértékelésével jól tervezhető a terület adottságaihoz igazodó növénytermesztés, növényvédelem. A talajok termőképessége, a gyomok és kártevők elterjedése kis területen belül is nagy változatosságot mutathat. Ezért nem célszerű a nagy táblákat egységesen kezelni, hanem olcsóbb és hatékonyabb a trágyázást, öntözést, permetezést célzottan a szükséges területre irányítani. Könnyen feltérképezhető a műholdképekről az egyes parcellákon vetett termények pontos kiterjedése és fajtája, és így ellenőrizhető az agrártámogatások igénybevételének jogossága. Megbecsülhető a várható termésmennyiség is.

A műholdak a beérkezett elektromágneses sugárzást elektromos jellé alakítják át, és a földi fogadóállomásra továbbítják. A digitális adattömeget számítógépeken futó képfeldolgozó programok teszik láthatóvá. Az így nyert képek nem azonosak a tárgyakról készített fotókkal, ezért ezeket megkülönböztetésül felvételeknek nevezzük.

A technika fejlődésével a felbontóképesség 5-10 m-re javult, és várhatóan tovább fog javulni, valamint gyarapszik az érzékelt hullámsávok száma is, így egyre bővül a felhasználók köre.

Idősoros műholdfelvétel az Andrew hurrikánról (1992). Egymást követő napokon figyelték meg a hurrikán mozgási irányát, sebességét, fejlődését, ami alapján előrejelzéseket készítettek (GOES-7)

A rendszeresen visszatérő műholdak felvételein az erdőirtások időbeli és térbeli változása nyomon követhető (Amazónia). A kiirtott erdők világoszöld és barna színben látszanak (LANDSAT). Az erdészeti szakemberek a fákat károsító betegségek terjedésénél, szennyeződések felmérésénél, erdőtüzek megfékezésénél is használják a műholdfelvételeket

29

II. térképéSZEt A távérzékelés jó kiegészítője a terepi vizsgálatoknak az ásványi nyersanyagkutatásban is. Az ásványkincsek általában jellegzetes geológiai szerkezetek közelében fordulnak elő, melyek a világűrből is azonosíthatóak. A vulkanológusoknak is nagy segítséget nyújt a távérzékelés, mert egyrészt a régi vulkáni krátereket, másrészt az éppen működő vulkánokat az űrfelvételen jól lehet tanulmányozni.

Az Etna műholdas képe (TERRA). A vulkán mellékkráteréből kiáramló gőz és füst fehér, a lávafolyamok sötétszürke, a növényzet piros, a folyók világoskék, a tenger fekete színűnek látszanak. A településeket szürkésfehéres színárnyalat jellemzi

nagyon fontos feladat az óceánok vizsgálata, mert a bennük lejátszódó folyamatoknak globális hatása van. Műholdak mérik a tengervíz hőmérsékletét, sótartalmát, feltérképezik az óceáni áramlásokat, érzékelőkkel követik az úszó jéghegyeket. Az adatok segítik az éghajlat változásainak előrejelzését. A legkorszerűbb érzékelők azt is lehetővé teszik, hogy az óceánok felszíne alá is belássunk, ami az óceánfenék feltérképezésében vagy a halrajok követésében hatékony segítség.

Felhasználják a távérzékelést a környezetvédelemben is. Megfigyelhető pl. a vizek hőszennyezése, olajszennyeződése, az óceánokban a fitoplanktonok túlszaporodása. Az ózonréteg állapotának követése, az egészségre káros légköri szennyezők mennyiségének és eloszlásának vizsgálata is műholdas módszerekkel történik.

A műholdas távérzékelés rendkívül hasznos alkalmazási területe a napjainkban egyre gyakrabban bekövetkező természeti/környezeti katasztrófák megfigyelése, a katasztrófaveszélyes területek kijelölése. A vészhelyzetek korai felismerése lehetővé teszi a hatékony védekezést, a károk, szennyeződések továbbterjedésének megakadályozását, segítheti a károk felmérését, a helyreállítási munkálatokat is. Műholdak segítségével történik a legpontosabb és leggyorsabb háromdimenziós helymeghatározás a földön, a vízen és a levegőben. Ezen a területen a GPS (Global Positioning System) az egyik legismertebb rövidítés. A mai GPS alapjait 1973-ban hozták létre az Egyesült Államokban. Elsődlegesen katonai célokra jött létre, de ma már a polgári célú felhasználása a dominánsabb.

A GPS-hálózat egy rendkívül jól és sokoldalúan használható, könnyen kezelhető rendszer. A helymeghatározási adatok segítik a közlekedést, a rendőrség, mentőszolgálat, tűzoltóság munkáját, lehetővé teszik járművek, szállítmányok nyomon követését. Használjuk a tájékozódásban kirándulás, síelés vagy egyszerűen autóval való utazás során. járj utána a geocaching játék lényegének! Helyezz el (virtuálisan) egy ládát környezeted valamilyen szempontból érdekesnek tartott helyszínén! add meg a helyszín koordinátáit a leírásával együtt!

A múlt század közepétől kezdve rohamosan növekedett az egy-egy területről rendelkezésre álló adatmennyiség (statisztikai adatok, táblázatok, diagramok, térképek stb.). A számítógépek és szoftverek fejlesztése lehetővé tette ezeknek az adatoknak adatbankokban való tárolását, az adatbevitel utáni kiegészítését, módosítását. A felhasználók azt is igényelték, hogy az adatrendezésen túl az információs rendszer segítse őket az adatok értékelésében, elemzésében, modellek készítésében is. Így alakult ki és terjedt el a földrajzi információs rendszer (Geo-információs rendszer, rövidítés: GiS), amelyet hazánkban térinformatika néven is ismernek.

ügyfelek

utak

telkek

A Mexikói-öböl és a Nyugat-Atlanti-óceán vizének felszíni hőmérséklete ősszel. A piros szín mintegy 32°C-os, a sötétkék 15°C-os vizet mutat (NASA Aqua)

tengerszint feletti magasság

földhasználat

GPS műholdak

• A rendszer 24 műholdból áll, amelyek mindegyike naponta kétszer kerüli meg a Földet, a Föld felszíne fölött 20 200 km-es magasságban. Elhelyezkedésük olyan, hogy minden pillanatban a Föld minden pontjáról legalább négy látszódjon egyszerre. Kisugárzott jeleik egyidejű vételére van szükség a hely-, további egyre a magasság meghatározásához

korrekciós műhold

földi korrekciós állomás vevő

• A GPS-vevőnek rendelkeznie kell a műholdakon lévő atomórák pontos idejével • A műholdakon lévő atomórák nagyon pontosak, de nem tökéletesek. Az eltéréseket a korrekciós földi állomások (és műholdak is) figyelik, és szükség esetén korrigálják azokat

A műholdas helymeghatározás gyakorlatilag egy „egyszerű” időmérésből kiszámított távolságmérésen alapul. Mivel ismerjük a rádióhullámok terjedési sebességét, a rádióhullám kibocsátásának és beérkezésének idejét, ezek alapján meg tudjuk határozni a forrás távolságát. A GPS-vevő egyszerre legalább négy műhold helyzetéből számítja ki a földi helyzetünket. Az Európai Unióban a fejlesztés alatt álló Galileo rendszer 2014-től az amerikai GPS-nél pontosabb helymeghatározást tesz majd lehetővé. 30

A tematikus rétegek által leírt földfelszín

A GIS összegyűjti, feldolgozza és elemzi a város- és területrendezéshez kapcsolódó adatokat, amelyeket korábban papíron (térképeken, tervrajzokon) és digitális formában tároltak a szakemberek

A GIS-ben a különböző tematikus térképek, illetve információszintek együttes feldolgozását, a közöttük lévő kapcsolatok feltárását végzik el. Óriási előny, hogy a távérzékelési adatok is beépíthetőek a rendszerbe, és azok a nem távérzékelt adatokkal együtt kerülnek további elemzésre. A felszín alatti modellezés legnagyobb gyakorlati felhasználója a bányászat. Számítógépes programokkal modellezték pl. a Pannonmedencét létrehozó folyamatokat, és jelölték ki, hogy hol érdemes még szénhidrogén után kutatni. Felhasználják a térbeli adatbázisokat a felszín alatti vízkészletek felmérésénél, a radioaktív hulladéktemetők elhelyezésénél is (mert segítségükkel modellezhető a talajvízáramlás és az esetleges szennyezés terjedési iránya). Elterjedt a térinformatika alkalmazása a társadalom- és gazdaságföldrajzban is, hiszen alkalmas az adott helyhez kötődő adatok és folyamatok dinamikus elemzésére. Ráadásul, ha az adatokat frissítjük, a megjelenítés automatikusan igazodik az új helyzethez. Ez lehetővé teszi például annak eldöntését, hogy mikor és hol lesz szükség a közeljövőben új iskolára a jelenlegi születési adatok tükrében. Legújabban a GIS üzleti alkalmazásai terjednek rohamosan. Az üzleti szféra felhasználja a GIS-t pl. célzott reklámra, telephely kiválasztására, vagyonkezelésre, kockázatelemzésre, házhozszállítás szervezésére, a legjobb eladási helyek kiválasztására.

Fontos megemlíteni az adatok eredetének, minőségének fontosságát: helytálló információkat csak valós adatokból lehet levezetni. 1. Gyűjtstovábbipéldákatatérinformatikatársadalmi,gazdaságialkalmazására! 2. Nézzutána,melyekakövetkezőműholdakalkalmazásiterületei:GOCE,Aquarius,Lacrosse!

31

III. KŐZETBUROK

11. UTaZás a Föld KöZéppOnTja FElé A Kola-félszigeti két évtizedig tartó mélyfúrást 1989-ben befejezték. A fúrás a tervezett 15 km helyett „csak” 12 km mélyre hatolt a földkéregbe – mégis a mai napig ez a legnagyobb mélység, ameddig a Föld belsejébe jutottunk. A legnagyobb nehézséget a magas hőmérséklet okozta, 12 km mélyen a várt 100 °C helyett már 180 °C uralkodott. Pedig a Föld belseje felé haladva a Baltipajzs területén a hőmérséklet nem emelkedik olyan gyorsan, mint a vékonyabb kéregrészű területeken. Számold ki, hogy a Föld sugarának hányad részéig jutott le a fúrófej! FÖLDÜNK BELSŐ SZERKEZETÉT a Vizsgáld meg az ábrákat! kutatók közvetett módszerekkel vizsMi jellemző a primer (p) és gálják. A 20. század elején fedezték fel, a szekunder (s) hullámok terjedéhogy a Föld belsejében terjedő földrensére? Hogyan utalnak a Föld géshullámok sebessége a különböző belsejének sűrűség-, illetve halsűrűségű rétegekben eltérő. Ha egy mazállapot-változásaira? hullám két eltérő vezetőképességű anyag határfelületére érkezik, akkor sebessége megváltozik, elhajlást vagy visszaverődést szenved, illetve elnyelődik. A felszínre visszaérkező hullámok tulajdonságaiból következtettek arra, hogy a Föld belseje koncentrikusan elhelyezkedő gömbhéjakra tagolódik, melyeket néhány km vastag (gyakorlatilag éles) határfelületek választanak el egymástól. Az egyes gömbhéjak fizikai jellemzőikben és vegyi összetételükben is különböznek egymástól. A NYOMÁS a mélység függvényében Hogyan változik a nyofolyamatosan növekszik. más, a sűrűség és a hőA SŰRŰSÉG növekedése ezzel szemben mérséklet a Föld belseje felé a határfelületeknél ugrásszerű változáhaladva? sokat mutat. A HŐMÉRSÉKLET szintén nő a mélység felé haladva. (Ez kb. 20 méter mélységtől érződik csak, mert eddig a szintig a hőmérséklet évszakosan ingadozik.) A hőmérséklet-emelkedés mértékét geotermikus gradiensnek nevezzük, átlagértéke a kőzetburokban 100 m-enként 3 °C. Valószínű, hogy a kőzetburoknál mélyebben a geotermikus gradiens csökken, mert a Föld középpontjában 5000 °C körüli hőmérsékletet feltételeznek. Jelenlegi ismereteink szerint a Föld belső hője radioaktív elemek (uránium, tórium) bomlásából származik. A hő a Föld belsejében termelődik, tehát amit mi befelé haladva hőmérséklet-növekedésnek értelmezünk, az tulajdonképpen a hőmérséklet csökkenése belülről kifelé haladva. A geotermikus gradiens kőzetburokban mért átlagértéke nagy területi különbségeket mutat a Földön. Az ősmasszívumok területén 1°C/100 m körüli, míg a vulkáni területeken vagy a vékonyabb kérgű és fiatal üledékgyűjtő medencékben (mint hazánk területén is) az átlagnál jóval nagyobb (5-7 °C/100 m) a hőmérséklet-emelkedés. 32

földköpeny

kéreg

v km h 14 12 10 8 6 4 2

külső mag

belső mag

A Föld belső hőjéből származó geotermikus energia napjaink egyik legfontosabb, környezetkímélő energiahordozója. Legtöbbször hévíz közvetítésével hasznosítják fűtésre, sőt villamos áram termelésére is. Hasznosításában élen jár Olaszország, Izland, Oroszország, Japán, Új-Zéland, Mexikó és az Egyesült Államok. Hazánk a hévízkincséből adódó lehetőségeit még korántsem aknázta ki teljesen. Gyűjtsd össze a hévíz hasznosításának lehetőségeit hazánkban!

Geotermikus erőmű Larderelloban (Toscana, Olaszország)

A FÖLDKÉREG a Föld legkülső rétege. A kontinensek ún. szárazföldi kérge 30-40 km vastag, és két fő részre osztható: a felső, Si-ban és Al-ban gazdag gránitos, és az alsó, Si-ban kevésbé, Mg-ban gazdag gabbrós rétegre. Az óceánok aljzatában található óceáni kéreg 7-11 km vastag, a felépítésében a Mg-ban gazdag kőzetek két változata, a bazalt és a gabbró vesz részt: ez alapján nevezik bazaltos-gabbrós kéregnek.

1. 2.

3.

P-hullám

S-hullám

4.

2000

p ( – 1011 Pa)

4000

6000

nyomás

4 3 2 1

h (km) 0



2000 g cm3

4000

6000

sűrűség

10 5 h (km) 0

2000

4000

6000

A földrengéshullámok sebessége, a nyomás és a sűrűség alakulása a Föld belsejében

A MAG a Föld legbelső gömbhéja. A mag fő alkotóelemei feltehetően a vas és a nikkel, ugyanis sűrűsége ezekhez áll közel, és bizonyos meteoritok anyaga is ilyen összetételű.

3.

A földköpeny alsó része szilárd.

4. A külső mag folyékony, benne a viszonylag kisebb nyomás miatt a kőzetek olvadt állapotban vannak jelen.

h (km) 0

A felső köpenyen belül (50-100)350 km közötti mélységben található az asztenoszféra képlékeny anyaga. Ez szilárd anyagot jelent, de a hosszú ideig fennálló erőhatásra (magas nyomás és hőmérséklet mellett) plasztikussá válik. 2.

A FöldköpeNY 2900 km mélységig húzódik. Összetételében a fémes elemek (vas, magnézium) játszanak döntő szerepet. Ez a gömbhéj a Föld tömegének közel 70%-át teszi ki.

1. A földkéreg és a földköpeny legfelső szilárd rétege együtt alkotja a kőzetburkot, a litoszférát. Az asztenoszférához képest merev, ridegen viselkedő kőzetekből áll. A kőzetburok átlagos vastagsága a szárazföldek alatt 70-100 km, az óceánok alatt 50 km.

5.

5. A belső mag szilárd, benne olyan óriási nyomás uralkodik, hogy a vas-nikkel összetételű anyaga a 4500-5000 °C-ra becsült hőmérsékleten sem olvad meg.

Kezdetben a Föld anyagi eloszlása homogén volt. A koncentrikusan rendeződő gömbhéjak (geoszférák) kialakulása az izzó állapotba került Föld fokozatos lehűlésével, tengely körüli forgásával és a nehézségi erővel magyarázható. A nehéz elemek a magban, a könnyebbek a külső övekben koncentrálódtak. A belső gömbhéjakon (földkéreg, földköpeny, földmag) kívül koncentrikusan rendeződtek a külső gömbhéjak is: a vízburok (hidroszféra) és a légkör (atmoszféra). A bioszféra az élővilág lakóhelyét jelenti a Földön, amely kiterjed a víz- és talajburok egészére, a légkör alsó részére és a kőzetburok felszínére, felszínközeli szintjeire. 1. Hasonlítsd össze a szárazföldi és az óceáni kőzetburok kőzettani felépítését, vastagságát! 2. a földkéreg és a földköpeny találkozási zónáját geofizikus leírójáról Mohorovičić-felületnek nevezzük. nézz utána miért Mohorovičić volt a névadó! 3. Melyek a hévizek hasznosításának környezeti problémái?

33

III. KŐZETBUROK

12. TUTajOK a TűZócEánOn 2.

A térkép nézegetése közben feltűnhet, hogy vannak kontinensek, amelyek partvonala jól öszszeilleszthető. Mintha szétvándoroltak volna a földtörténet során. Innen indult ki Alfred Wegener az 1910-es évek elején, ahonnan már előtte többen is. A logikus érvekkel alátámasztott elméletét azonban a korabeli kutatók nagy része elutasította, mert Wegener nem tudott magyarázatot adni a kontinenseket mozgató erőkre. Ráadásul végzettsége szerint meteorológus volt, nem geológus... Mely mai kontinensek partvonalai illeszthetőek jól össze?

A kőzetburok nem folyamatos és egybefüggő, hanem darabokból, úgynevezett lemezekből áll, amelyek egymáshoz képest állandóan mozgásban vannak. A lemeztektonika a lemezek mozgásával kapcsolatos jelenségeket vizsgálja. A kőzetlemezeket kétféle szempont szerint csoportosíthatjuk:

Északamerikai -lemez

KaribiKókusz- lemez lemez DélPaci�ikusNazcaamerikai lemez lemez -lemez

Horizontális kiterjedésük alapján hét nagyobb (Eurázsiai-, Afrikai-, Észak-amerikai-, Dél-amerikai-, Ausztrál–Indiai-, Antarktiszi-, Csendes-óceáni- [Pacifikus-] lemez) és több kisebb lemezt (Arab-, Fülöp-, Nazca-, Kókusz- és Karibi-lemez) különböztetünk meg.

cm év

Csendes-óceáni-lemez Nazca-lemez

17-18

Nazca-lemez Dél-amerikai-lemez

10-11

Észak-amerikai-lemez Eurázsiai-lemez

Csendes-óceáni-lemez Észak-amerikai-lemez

A lemezmozgások sebessége

34

2-3

5-6

3.

1. 2. 3. 4. 5.

Eurázsiailemez

Arablemez

Afrikailemez

Fülöplemez

Ausztrál–Indiailemez

Antarktiszilemez

Felépítésük szerint megkülönböztetünk óceáni (pl. Pacifikus-, Fülöp- és a Nazca-lemez) és szárazföldi (pl. Arab-lemez) kőzetlemezeket. Az óceáni kőzetlemez vékonyabb, kérge bazaltos-gabbrós kőzetekből áll. A szárazföldi kőzetlemez vastagabb, kérgét alul a gabbrós, felül a kisebb sűrűségű gránitos kőzetek építik fel. A gránitos kéregrész miatt a szárazföldi lemez átlagsűrűsége kisebb az óceáni lemeznél. A nagy kőzetlemezek többsége viszont vegyes felépítésű: szárazföldi és óceáni típusú kéregrészeket egyaránt hordoz a hátán. lemezhatárok

4.

Mutasd meg a kőzetlemezek határait domborzati térképen is! Vigyázz! a kontinensneveket viselő lemezek határai általában nem esnek egybe a kontinensek szegélyeivel!

A lemezeket az asztenoszférában zajló anyagáramlások mozgatják, de szerepe van az óceáni hátságok mentén felnyomuló bazaltos lávatömegek nyomóerejének is, és az alábukó lemez súlyából származó húzóerőnek is. Az egyes kőzetlemezek mozgási sebessége a lemezhatárokon eltérő (néhány cm évente), és nemcsak nagysága, hanem iránya is változik a Föld története során. A mozgás minden részlete még nem tisztázott.

A LEMEZEK TÁVOLODÁSA általában a kontinentális lemezen indul 1. meg: az áramlási cellák felszálló 5. ágai fölött elvékonyodik a litoszféra, hasadékvölgy képződik (pl. Keletafrikai-árok). A hosszanti hasadékvölgyön keresztül felszínre jut az asztenoszféra fémekben gazdag olvadt anyaga. A kőzetolvadék lehűlve hozzáforr a hasadék peóceánközépi hátság hasadékvölggyel reméhez, a nyomában felhatoló Mélytengeri árok olvadék pedig – helyet követelve Közeledő (ütköző) kontinentális lemezek magának – széttolja a lemezeket. Távolodó kontinentális lemezek - hasadékvölgy párhuzamosan mozgó lemezek A folyamat előrehaladtával a szárazföldi árokba benyomul a tenger (ebben a fázisban van a Vöröstenger), amely évmilliók alatt óceánná szélesedhet (kinyílt óceán az Atlantióceán). Tehát a távolodó lemezhatárok épülő határok, melyek mentén új óceáni litoszféra jön létre. Az óceánok mélyén a hosszanti hasadékvölgy két oldalán óceánközépi hátságok alakulnak ki. Ezek az egész Földet behálózó tenger alatti hegyvonulatok 1-2 km-nyire közelítik meg a tengerszintet, kivételes esetben ki is emelkedhetnek belőle (pl. Izland szigete).

Az Észak-amerikai- és az Eurázsiai-lemez határa Izlandon

Hogyan változik a hasadékvölgytől távolodva a bazaltos kőzetek kora?

LEMEZEK KÖZELEDÉSEKOR óceáni kőzetlemez találkozhat szárazföldi vagy egy másik óceáni lemezzel, de két szárazföldi lemez is ütközhet. Ha az ütközésben óceáni lemez is részt vesz, akkor a nagyobb sűrűségű óceáni lemez 40-60° közötti síkban a kontinentális lemez vagy a fiatalabb (a kevésbé lehűlt és kisebb sűrűségű) óceáni lemez alá bukik, és fokozatosan beolvad az asztenoszférába. Az alábukó, pusztuló lemez vonalát mélytengeri árok jelöli ki. Ez a folyamat zajlik a Nazca- és a Délamerikai-, illetve a Csendes-óceáni- és a Fülöp-lemez határán. A kontinentális lemezek ütközésekor nincs tartós alábukás, inkább csak alácsúszásra kerülhet sor a kisebb sűrűségük miatt. A két korábbi kontinensből egy egységes jön létre, találkozási felületük mentén pedig hegylánc emelkedik ki. Erre példa a Himalája az Ausztrál–Indiai- és az Eurázsiai-lemez határán.

AZ EGyMÁSSAL pÁRHuZAMOS – távolodás vagy közeledés nélküli – horizontális elcsúszás a harmadik mozgásforma. A leghíresebb példa erre a kaliforniai Szent András-törésvonal és a törökországi Anatoliai-vetődés.

Az aktív geológiai jelenségek (vulkánosság, földrengések, hegységképződés) leginkább a lemezhatárokhoz kapcsolódnak, a lemezbelsők viszonylag nyugodt területek. Melyik óceáni medencében alakult ki a legtöbb mélytengeri árok? Mire lehet ebből következtetni?

1. Hogyan mozognak egymáshoz képest a kőzetlemezek? 2. Mik jelölik ki az egyes lemezek határát? 3. a határok jellegéből következtess a lemezmozgás típusaira!

A Szent András-törésvonal 1300 km hoszszan nyúlik Nyugat-Kaliforniában (USA)

35

III. KŐZETBUROK

13. KIlEnG a sZEIZMOGRáF A földrengéseket a mai napig nem sikerül megbízhatóan előre jelezni. Évente ugyan 7-800 ezerszer is jelezhetnek a szeizmográfok, de csak néhány földrengésről olvashatunk az újságokban, hisz a lakott területen kívüli, illetve kis erejű rengéseknek nincs hírértéke. Az elmúlt években több súlyos katasztrófáról kaptunk részletes tájékoztatást Haititől Indonéziáig, a 2011-es japán rengés például az utóbbi száz év hatodik legnagyobb földrengése volt. Nevezd meg a 2011-es japán földrengésben részt vevő lemezeket! A FÖLDRENGÉSEK KELETKEZÉSÉT a lemeztektonikai elmélettel magyarázhatjuk. A kőzetlemezek mozgása miatt a kőzetekben nagy mennyiségű energia halmozódik fel. Bizonyos küszöbérték felett a kőzetlemez hirtelen eltörik, illetve elmozdul. Ekkor a felhalmozott energia egyszerre felszabadul és rugalmas hullámként halad végig a kőzetekben. ennek következménye a Föld felszínének hirtelen rázkódása, a földrengés. A földrengések mélységbeli kipattanásának helyét rengésfészeknek (hipocentrum) nevezzük. A hipocentrum földfelszíni vetülete a rengésközpont (epicentrum). A rengésfészekből induló rengéshullámok (általában) az epicentrumba jutnak el leghamarabb, itt rázzák meg legerősebben a Föld felszínét. A rengésközponttól oldalirányban távolodva a földrengés epicentrum erőssége csökken. Vannak a Földnek olyan zónái, ahol előbb-utóbb bekövetkezik egy nagy erejű földrengés, ezek a zónák a hipocentrum kőzetlemezhatárokkal esnek egybe. A veszélyeztetett területeken emberek A földrengéshullámok terjedése milliói élik mindenMelyek a leginkább földrengénapjaikat. ses zónák? A Csendes-óceán körüli övezet, ahol a földrengések 70%-a, és a Földközi-tenger térségétől Törökországon, Közép-Ázsián, Kínán keresztül az indonéz szigetvilágig húzódó sáv, ahol a világ földrengéseinek 15%-a pattan ki. Hasonlítsd össze a földnézd meg a MagyarorMelyek a földrengésbiztosabb rengések epicentrumait szági Földrengési Informáhelyek? feltüntető térképet a lemezhatációs Rendszer honlapját! Az egyes kőzetlemezek belső terülerok térképével! Melyik típusú lewww.foldrenges.hu tei, ahol nem gyakoriak a földrengémezmozgás váltja ki a legtöbb Mennyire van földrengésekkel sek, és azok is közepes vagy kisebb földrengést? veszélyeztetve hazánk területe? erősségűek. 36

A szeizmológusok a földrengés méretét a Richter-skála számadatával (magnitúdó, jele: M) adják meg, amelynek alapja a hipocentrumban felszabadult energia nagysága. A skála minden egyes fokozata harmincszoros energianövekedést jelent. A Richter-skálának elméletileg nincs felső határa, de a gyakorlatban létezik egy határérték, melynél nagyobb földrengés nem fordulhat elő. Az ismert legnagyobb földrengés magnitúdója M = 9,5 körüli (Chile, 1960). Körülbelül mennyi a felszabadult energiamennyiség különbsége a 2011. év két földrengése között? [Oroszlány (M=4,8) és japán (M=9,0)]

A FÖLDRENGÉSEK ELŐREJELZÉSÉVEL a földrengéstan (szeizmológia) foglalkozik. A tudományág sokat fejlődött, de még nagyon messze van attól, hogy a földrengések helyét, időpontját, és azok méretét pontosan meg tudja határozni. A földrengések romboló hatását viszont lehet csökkenteni, ha az ember a környezet hasznosítása során figyelembe veszi a földtani adottságokat.

Sok földrengésnél nem maga a földmozgás, hanem annak kísérőjelenségei okozzák a legnagyobb pusztítást. A városokban a gázés villanyvezetékek sérülése, és a miattuk kialakuló robbanások, tűzvészek okozhatnak nagy károkat. A földrengés elleni védelem fontos módja Port-Au-Prince, a főváros (Haiti) a megelőzés. Amerikában és Japánban a magyar Tarics Sándor szabadalmát használják az építkezéseknél. Ennek lényege, hogy az épületek, hidak nem érintkeznek közvetlenül a talajréteggel, közöttük acéllapok közé préselt gumirétegek vannak. A vas-gumi pogácsák együtt mozognak az építményekkel, és eközben tompítják a földrengés energiáját. Különösen fontos a kórházak, mentő- és tűzoltóállomások, atomerőművek és vegyi üzemek építésénél figyelembe venni, hogy azok a várható legnagyobb rengés után is üzemképesek maradjanak. Az „intelligens szeizmikus épületben” egy számítógép vészhelyzetben egy olyan rendszert indít be, amely földmozgásokat érzékelve megkezdi az épület ellenkező irányba történő lengetését. Ha a földrengés epicentruma a tenger alatt található, és megfelelően nagy az erőssége, akkor tengerrengés keletkezhet. Az epicentrum feletti víztömeg megmozdulása hatalmas szökőárt (japánul cunamit) okozhat, amely akár 30 m magas vízfallal törhet a partokra. A cunami elleni védekezés lehetősége a szökőárriasztó rendszerek kiépítése: a tenger alatti nyomásmérő érzékelőkkel, műholdas megfigyeléssel követni lehet a kialakult szökőár terjedését, és riasztást lehet kiadni a veszélyeztetett partszakaszokon. 1. Fogalmazd meg a nemzetközi segítségnyújtás fontosságát katasztrófahelyzetben! 2. Melyek a tudomány legújabb eredményei a földrengések előrejelzésében?

Szeizmográf működés közben. A szeizmográf műszeres mérésein alapulva dolgozta ki Charles Francis Richter amerikai szeizmológus az 1930-as években a róla elnevezett skálát

SEGíTSÉG HAiTiNEK 2010 januárjában Haiti történelmének legszörnyűbb katasztrófáját élte át: a Richter-skála szerinti 7-es magnitúdójú földrengésben – amely leginkább a fővárost és környékét sújtotta – 230 ezer ember vesztette életét, több mint másfél millióan váltak hajléktalanná, 390 ezer épület lett lakhatatlan. Emberek százezrei éltek hónapokon keresztül sátortáborokban, tiszta víz és közművek nélkül. A világ országai és nemzetközi szervezetei gyorsan reagáltak a földrengés hírére, orvosok, mentőcsapatok indultak a helyszínre. Első fázisban a romok alatt rekedtek felkutatása és a sebesültek ellátása volt a legsürgetőbb feladat. A segélyszállítmányokkal alapvető élelmiszerek és más létfontosságú eszközök (gyógyszerek, víztisztítók, takarók, sátrak) érkeztek a szigetországba. A földrengés által érintett embereknek az azonnali ellátáson túl pszichológiai segítségnyújtásra is nagy szükségük volt. Világszerte megindult az adománygyűjtés: a segélyszervezetek közvetítésével sok-sok magánszemély és cég adománya, segélykoncertek, sportversenyek bevételei jutottak el a földrengés áldozataihoz. A rövid távon biztosított humanitárius segítségnyújtáson túl folyamatos támogatásra is szükség van, hogy Haiti gazdasága talpra álljon, és az újjáépítés földrengésbiztos módon történjen meg. A 2010-es földrengés óriási pusztításának oka ugyanis a gyenge minőségű építőanyagok mellett abban rejlett, hogy Haitin eddig a hurrikánok elleni védekezésre készültek inkább. 37

III. KŐZETBUROK A Columbia-fennsík bazalttakarója (USA)

14. a GIGásZI KaZán

földkéreg litoszféra asztenoszféra földköpeny

A MAGMA oldott gázokat is tartalmazó kőzetolvadék. Akkor keletkezik, amikor a földkéregben vagy a köpenyben a hőmérséklet olyan magasra emelkedik, amely a kőzetek megolvadásához vezet. A magmának hatalmas energiája van, képes arra, hogy a nehézségi erő ellenében a kőzetburokban fölfelé mozogjon. A felszínt nem Mely tényezők hatására minden esetben kerülnek a kőzetek olvadt éri el: ha megreked állapotba? Mi a hasonlóság és a mélyben, akkor az különbség a magma és a láva alacsonyabb hőközött? mérsékletű szintben a felszín alatt szilárdul kőzetté. Ebben az esetben beszélünk mélységi magmatizmusról. A folyamat során mélységi magmás kőzetek (gabbró, diorit, gránit) és mélységi magmás ércek keletkeznek. Vulkánosságról akkor beszélünk, ha a magma eléri a Föld felszínét. A magma felszínre kerülési helyén képződik a vulkán, a felszínre kerülő magmát lávának nevezzük. A lávából vulkáni kiömlési kőzetek (bazalt, andezit, riolit), a lávafoszlányokból, kőzettörmelékből vulkáni törmelékes kőzetek (tufák) keletkeznek, miközben vulkanikus gázok keverednek a légkörbe.

atmoszféra troposzféra sztratoszféra stratoszféra

A vulkáni jelenségeket már az ókori rómaiak is ismerték. Vulcanust, a tűz istenét egy Szicíliához közeli kis sziget hegyének gyomrába képzelték, ahol fegyvert kovácsol más isteneknek és haragos kedvében izzó köveket röpít a felszínre. Pluto volt az alvilág istene, akit a föld alatti kincsek, fel nem tárt bányák istenének is gondoltak. A mitológiát tükrözik az elnevezések is: megkülönböztetünk felszín alatti, plutonikus magmatizmust és felszíni magmatizmust, azaz a vulkanizmus folyamatait. Keresd meg a térképen Vulcanus otthonát!

A lávaömlések többsége tenger alatt következik be. A tengervíz hűtő hatása miatt a bazaltláva külső burka hamar megszilárdul, ezen a kérgen azonban még ki-kibuggyan a forró láva, kerekded formát, párnalávát hozva létre. A szárazföldön felszínre kerülő hígan folyós bazaltlávából lapos bazaltfennsíkok jönnek létre. A földtani múlt hasadékvulkanizmusa hozta létre a Dekkán-fennsík, a Columbia-fennsík és az Etióp-magasföld többszintes lávatakaróit.

KÖZELEDŐ ÉS ALÁBuKÓ LEMEZSZEGÉLyEKRŐL beszélhetünk a mélytengeri árkokhoz kötődő vulkánoknál. Bár csak töredékét szolgáltatják a felszínre érkező magmának, mégis ezeket lehet leginkább tanulmányozni, mert működésük látványosabb, és jobban meg is közelíthetőek, mint az óceánok víztömege alatti vulkánok. A mélytengeri árkok mentén az alábukó kőzetlemez és a hátán utazó vízdús üledékek anyaga lefelé haladva fokozatosan megolvad. Az olvadás gázokban gazdag, nagy nyomású magmát eredményez, amely a szárazföldi kőzetlemezt áttörve jut ki a felszínre. A magas hőmérsékletű (800-900 °C) kőzetolvadék nem megállás nélkül tör a felszín felé, hanem a szárazföldi kéregben (óriási magmakamrákban) felgyűlik. A hő hatására a magmába beleolvad a szárazföldi kéreg SiO2-ban gazdag kőzetanyaga is. Így a felszínre törő kőzetolvadék több SiO2-ot, kevesebb fémet tartalmaz, noha az alábukó óceáni lemez önmagában bazaltos összetételű olvadékot szolgáltatott volna. Ezeknek a vulkánoknak a lávája sűrűbben folyik, belőle meredekebb lejtőjű vulkáni kúpok épülnek. A magas gáztartalom miatt a kitörések gyakran heves robbanásokkal járnak, és nemcsak lávaömlést, hanem törmelékszórást is eredményeznek, amelyből vulkáni törmelékes kőzet, tufa képződik. Az egymást követő lávaömlésből és törmelékszórásból rétegvulkánok épülnek fel. Az alábukó lemezszegélyekhez kapcsolódó vulkánok uralkodó kőzetei az andezit, andezittufa és a riolit, riolittufa. A kéreg kőzetei közé benyomuló, megrekedő és ott kihűlő magmából diorit és gránit kőzettömegek keletkeznek. 2.

1. 2.

Magyarázd meg a kőzetlemezek tulajdonságaival, hogy miért történik alábukás!

a kürtő közvetíti a kőzetolvadékot a magmakamrából a kráter felé.

a magasra nőtt csúcskráteres tűzhányóknál a tűzhányó oldalában mellékkráterek is működésbe léphetnek, és a vulkánok oldalán újabb, kisebb kúpok (parazitakúpok) épülnek.

3. 3.

4.

4. 5.

TÁVOLODÓ LEMEZHATÁROKHOZ köthető a felszínre érkező magma 80%-a, mely főképp az óceánközépi hátságok hasadékvölgyein keresztül kerül a felszínre. A magma nagy mélységből, az asztenoszférából érkezik, hőmérséklete ezért igen magas (1100-1200 °C), fémes elegyrészekben (magnézium, vas, mangán) gazdag, SiO2-ban viszont szegény. A lávából bazalt, a kéregben megrekedő magmából gabbró képződik. 38

Alábukó lemezszegély vulkanizmusa

1. a kráter a kürtő felső, tölcsérszerűen kiszélesedő, felszínre nyíló szakasza.

A magmatizmus sematikus ábrája

A VuLKÁNi TEVÉKENySÉG a lemeztektonikai magyarázat szerint döntően a lemezhatárokhoz kötődik. A különböző típusú lemezszegélyeken eltérő összetételű magma nyomul a felszínre. A magma tulajdonságai (hőmérséklete, összetétele, a gázok mennyisége, folyóssága) meghatározzák a működés jellegét, a kialakuló vulkáni formákat.

A párnalávák szokásos mérete 0,5-1 m. A párnaláva semmi mással nem téveszthető össze, mindig víz alatt jön létre. Jelenlétét felismerték a Föld idős, 3,5 milliárd éves kőzeteiben. Innen tudjuk, hogy a Földön ekkor már volt óceáni környezet

lávafolyás 5.

Vulkáni törmelékes kőzetek

6.

Magmakamra

A rétegvulkán szerkezete

6.

39

III. KŐZETBUROK A rétegvulkánok andezit és andezittufa rétegek váltakozásából épülnek fel. Ide tartozik a Fuji, a Vezúv, az etna és a Mount St. Helens.

A japánok szent hegye, a Fuji, az egyik legszabályosabb rétegvulkán

projekt feladatok nézz utána a st. Helens 1980-as kitörésének, amelynek minden rezdülését műszerekkel, kamerákkal követték nyomon!

A St. Helens vulkán 1980-ban történt kitörése a levegőbe röpítette az eredeti kúp 400 m-nyi tetejét (USA)

A Hawaii-szigetek legmagasabb vulkánja a Mauna Loa bazaltból felépülő enyhe lejtőjű pajzsvulkán (USA)

Martinique szigetén, 1902-ben a Mont Pelée vulkánból kitörő finom törmelék és a mérgező gázok a 29 ezer lakosú St. Pierre városát teljesen elpusztították

VuLKÁNOSSÁG A KŐZETLEMEZEK BELSŐ TERÜLETEiN is zajlik, bár sokáig rejtélynek számított, hogyan működhetnek vulkánok a kőzetlemezek aktív szegélyeitől távol. Kialakulásukat azzal magyarázzák, hogy a földköpenyben a külső mag határáról induló, függőlegesen feláramló, a köpenynél magasabb hőmérsékletű olvadék „átégeti” a litoszférát. Az így létrejövő „forró ponton” (helyesebben folton) keresztül folyamatosan bazaltos láva ömlik a felszínre. Mivel a feláramlás helye hosszú geológiai időkön át nem változik, a fölötte elmozduló kőzetlemez elvonszolja a forró pontról az ott kialakult – viszonylag rövid életű – vulkánt. Erre példa a Hawaii-szigetek.

40

2.

alakítsatok 4-5 fős csoportokat! Minden csoport dolgozzon fel egy-egy témát az alábbiak közül! a téma ismertetéséhez használhattok bármilyen bemutató programot (diasort, posztert), vagy készíthettek tablót. Egy-egy előadás időtartama ne haladja meg a 7 percet, hogy kérdések feltevésére és megválaszolására is maradjon idő! 1. Rendkívül nagy lehet azoknak a vulkáni kitöréseknek a száma, amelyek az alatt a néhány ezer év alatt zajlottak le, mióta a Földön civilizált emberek élnek. Van azonban néhány, amelyről viszonylag pontos feljegyzések maradtak ránk. Közéjük tartozik a Vezúv Kr. u. 79-ben történt kitörése, amelyet ifjabb plinius tárgyilagos leírásaiból ismerünk. Őt kérte meg Tacitus történetíró, hogy számoljon be nagybátyja, caius plinius természettudós halálának körülményeiről. Ismertessétek a Vezúv Kr. u. 79-ben történt kitörését!

3.

2. Izlandon, hazánknál alig nagyobb területen hasadékvulkán, pajzsvulkán, rétegvulkán is működik, a vulkáni utóműködésekről nem is beszélve. Miért alakult ki a vulkánoknak ilyen sok típusa Izlandon? Miért került a figyelem középpontjába az Eyjafjallajökull 2010-es kitörése? 3. a földtani szakirodalomba is bevonultak azok a nevek – az „aa” és a „pahoehoe” –, amelyeket a Hawaii-szigetek polinéziai lakói a bazaltos lávafolyásoknak adtak, és tőlük származik a pelée istennő hajszálai elnevezés is. Ismertessétek a Hawaii-szigetek vulkanizmusát, a bazalt lávaszökőkutakkal, lávaárakkal kapcsolatos jelenségeket!

A VuLKÁNi uTÓMŰKÖDÉSEK jelentős idegenforgalmi vonzerővel bírnak a vulkanikus tevékenységek mellett. Megfigyelhetjük ezeket a gőz- és gázszivárgásokat az aktív vulkánok környékén (a működés szüneteiben), de még évmilliókkal a vulkáni kitörések végleges megszűnte után is. Közülük legismertebbek a különféle kénes kigőzölgések, amelyekből sárga kénkristályok válnak ki, a szén-dioxid gázt és szénsavas vizet adó mofetták, illetve a gejzírek. 1. Hasonlítsd össze a távolodó és a közeledő (alábukó) lemezszegélyek vulkanizmusát a láva származása, kémiai összetétele, hőmérséklete, folyóssága, a kitörés jellege és a keletkező felszíni formák alapján! a példákat keresd meg az atlaszodban is! 2. a vulkáni működéssel kapcsolatban érdekes írásokat, káprázatos felvételeket találsz: „Tűzhányó” blog tuzhanyo.blogspot.hu

Vulkánhíradó láthattátok, hogy a Föld geológiai (belső) erőinek leglátványosabb és egyben legfélelmetesebb megjelenési formája a vulkáni tevékenység. lakott területek pusztulhatnak el néhány perc alatt, és emberek tízezrei eshetnek áldozatul a kitöréseknek. az ember mégsem riad vissza a veszélyektől, mert a kihűlt láván és tufán gyorsan képződik újra a talaj, és a vulkáni utóműködés anyagait is tudja hasznosítani. a lávakitörések, gejzírek szemet gyönyörködtető látványa, a mofetták gyógyító hatása turisták sokaságát vonzza a területre.

1.

4.

4. a Yellowstone nemzeti park a lakhelye a kedves rajzfilmhősnek, Maci lacinak. Ez a csodálatos hely a világon elsőként (1872-ben) vált nemzeti parkká és 1978 óta a Világörökség része. a terület rendkívül gazdag vulkáni utóműködésben, itt található a világ egyik legismertebb gejzíre, az Old Faithful (öreg Hűséges) gejzír. a Yellowstone neve napjainkban gyakran felmerül egy esetleges szupervulkáni kitörés helyszíneként is. Mutassátok be a gejzír működését! lehet-e a közeljövőben a Yellowstone-nak hatalmas kitörése? A Solfatara kráterében (Olaszország)

41

III. KŐZETBUROK

15. EMElKEdIK, dE HOGYan? A Himalája Földünk legmagasabb hegysége, 14 csúcsa emelkedik 8000 m fölé. Talán meglepő, hogy e magas hegycsúcsok szikláiból kagylók, csigák, fejlábúak maradványai kerülnek elő. Ezek az élőlények a középidő trópusi tengereiben éltek, így azt bizonyítják, hogy a ma magasan fekvő területek egykor a tengerek mélyén helyezkedtek el. Az élőlények maradványait tartalmazó üledékes kőzetrétegeket főképp az összeütköző kőzetlemezek gyűrték meg és emelték a magasba. Mely kőzetlemezek határán fekszik a Himalája?

A HEGySÉGEK SZÜLETÉSÉT a lemeztektonika a kőzetlemezek közeledésével, ütközésével magyarázza. Kőzetanyaguk különböző magmás folyamatokból és az óceáni medencékben felhalmozódott üledékekből származik. A tengeri üledékek nagy tömege szárazföldi eredetű, melyek főleg a partközeli részeken, a peremi medencékben halmozódnak fel. Az üledékképződéshez a tengervízből kiváló karbonátok, a tengeri élőlények mész- és kovavázai is hozzájárulnak. A hegységek kialakulása a közeledő szárazföldi lemezek által közrefogott, bezáródó óceáni medencékben, valamint a mélytengeri árkokban indul meg. A hegységek szerkezetét az óceáni medencékben elsősorban a gyűrődés, a mélytengeri árkokban a vulkánosság és a vetődés hozza létre. A kőzetek gyűrődéses formái a kőzetburok mélyebb zónáiban alakulhatnak ki, ahol a magasabb hőmérséklet és a nagyobb nyomás miatt a kőzetek képlékenyek. Így a közeledő kőzetlemezek oldalirányú nyomásának hatására boltozatból és teknőből álló redőkbe gyűrődnek. Ha a kétoldali nyomás nagysága egyenlő, álló redők; ha különböző, akkor ferde, illetve fekvő redők keletkeznek. A fekvő redők keletkezési helyüktől elszakadva távolabbi felszínekre is áttolódhatnak, takaróredővé alakulhatnak. Az áttolódás több száz kilométert is elérhet, ami gyakori az Alpokban.

Gyűrt kőzetrétegek, Dorset (Anglia, Egyesült Királyság)

Hasonlítsd össze a gyűrődést és a vetődést a szerkezeti mozgásban részt vevő kőzet állapota, az erőhatás iránya, a szerkezeti alapforma és a létrejövő formák szerint!

AZ ÓCEÁNi LEMEZEK ÜTKÖZÉSEKOR általában az idősebb, jobban lehűlt, nagyobb sűrűségű óceáni lemez bukik alá a másiknak. Mivel a folyamat a kontinensek széleitől távolabb jön létre, az alábukás vonalában kialakult mélytengeri árokba kevés üledék kerül. Az alábukó lemez megolvadó anyaga szolgáltatja a mélytengeri árkot kísérő, szigetívet alkotó vulkánok anyagát (andezit- és riolitvulkánok). A Csendes-óceán nyugati részén ilyen szigetívekből állnak az Új-Hebridák és a Salamon-szigetek.

A világosabb színű telérkőzet elhelyezkedése jól mutatja a törési sík menti elmozdulást. A törési sík és a felszín metszésvonala a törésvonal, Verzasca völgye (Svájc)

42

vulkáni ív szárazföldi kéreg

üledék óceáni kőzetlemez

ÓCEÁNi ÉS SZÁRAZFÖLDi LEMEZEK ÜTKÖZÉSEKOR a nagyobb sűrűségű, vékonyabb óceáni lemez bukik a szárazföldi lemez alá. Az alábukás vonalát ebben az esetben is mélytengeri árok jelöli ki. Mivel a mélytengeri árok a kontinens pereméhez kötődik, a tengeri üledéken kívül nagy mennyiségű szárazföldi eredetű üledéket tartalmaz. A belőlük képződő üledékes kőzetek redőkbe gyűrődve a szárazföld pereméhez préselődnek. A gyűrt üledékes kőzetek szerepe azonban alárendelt a magmás kőzetekéhez képest. A hegységben az andezitből és riolitból felépülő vulkánok uralkodnak. Ez a hegységképződés hozta létre a pacifikus-hegységrendszer tagjait (például Kordillerák, Andok). árok

óceáni kőzetlemez

szárazföldi kőzetlemez

vulkán

üledékfelhalmozódás

óceáni kőzetlemez

szárazföldi kőzetlemez asztenoszféra

asztenoszféra

A SZÁRAZFÖLDi LEMEZEK ÜTKÖZÉSE a köztük lévő óceáni medence megszűnésével jár, ehhez a folyamathoz kapcsolódik a legtöbb vulkáni működés is. Az óceáni medence térrövidülése miatt az üledékes kőzetek redőkbe gyűrődnek. Az ütközéskor – kis sűrűségük miatt – egyik szárazföldi lemez sem képes alábukásra, inkább a lemezszegélyek roncsolódásáról, egymásra tolódásáról beszélhetünk. Az ütköző lemezek szét is töredeznek, a lemeztöredékek önálló mozgásba kezdenek, megszabva a keletkező új hegység vonulatainak elhelyezkedését. A hegységképződés zónája jóval szélesebb, mint a másik két típus esetében. Így jöttek létre az eurázsiai-hegységrendszer tagjai, például az Alpok, a Kárpátok, a Kaukázus, a Himalája. Felépítésükben a gyűrt üledékes kőzetek játsszák a főszerepet. Az egykori óceáni lemezperem alábukásához kötődő vulkáni kőzetek, a gyűrődéses zónába beékelődött óceáni lemezdarabok szerepe alárendelt. sekélytengeri üledék

szárazföldi kőzetlemez

mélységi magmás kőzet

szárazföldi kőzetlemez

szárazföldi kőzetlemez

szárazföldi kőzetlemez asztenoszféra

A kőzetek a felszínhez közelebb eső zónákban ridegek, törésre hajlamosak. Húzó- vagy nyomóerők hatására törési síkokkal határolt tömbökre, rögökre különülnek. Vetődésről akkor beszélünk, ha a törés síkja mentén a szomszédos rögök egymáshoz viszonyítva (függőleges, ferde és vízszintes irányban) elmozdulnak. A lépcsős vetődésnél a rögök lépcsőszerűen követik egymást, a szomszédos röghöz képest magasabban kiálló rögöt sasbércnek (horszt) nevezzük, ennek ellentéte az árkos vetődés. A vetődések a gyűrődéssel kialakult hegységek tömegét is átjárhatják, módosíthatják. A kőzetlemezek ütközése megtörténhet két óceáni, egy óceáni és egy szárazföldi, illetve két szárazföldi lemez határán. A különböző lemezhatárokon eltérő szerkezetű és kőzetanyagú hegységek jönnek létre.

óceáni kőzetlemez

gyűrthegység

óceáni kéreg maradványa asztenoszféra

asztenoszféra

A hegységképződésnél a gyűrt üledékek, valamint a magmás kőzetek a szárazföldi kérget megvastagítják, a lemez átlagos sűrűségét csökkentik. Ezért a hegységképződési övek térsége kiemelkedik. 1. Keress további példákat a különböző típusú lemezütközésekre és a keletkező hegységekre! 2. Magyarázd meg, miért különbözik a hegységek szerkezete, kőzetanyaga egymástól! 3. nevezd meg azokat a kőzetlemezeket, amelyek részt vettek az andok és a Himalája kialakulásában! a kőzetlemezek típusából következtess a felépítő kőzeteikre!

Mi a magyarázata annak, hogy Földünkön a szárazföld legnagyobb csúcsmagasságú hegységei az Eurázsiai-hegységrendszer ázsiai szakaszán találhatóak?

43

III. KŐZETBUROK

A Balaton és környéke igen gazdag természeti szépségekben. Túrázás alkalmával érdemes felkeresni a Tapolcai-medence tanúhegyeinek különleges világát. Közülük legmagasabb a Badacsony, melyet alakja miatt koporsóhegynek is neveznek. Egyre meredekebb útvonalon juthatunk fel a Badacsony tetejére, a szinte teljesen vízszintes fennsíkra. A hegy peremén gyönyörű bazaltoszlopokat, az oszlopok lábánál a kőzetek omlásából, aprózódásából származó kőgörgeteget, „kőfolyást” láthatunk. Mely erők játszottak szerepet e táj arculatának kialakításában? A FÖLD FELSZíNE ÁLLANDÓAN VÁLTOZiK. A változások mögött a Föld geológiai (belső) és földrajzi (külső) erői állnak, amelyek eltérő sebességgel és időléptékben ugyan, de a természetben egymást kiegészítve, egymás hatását erősítve vagy éppen gyengítve formálják Földünk felszínét. A Föld belsejéből származó hatások energiájukat a radioaktív anyagok bomlásából nyerik. Ez a belső hőtermelés tartja mozgásban a földköpeny magmaáramlásait és az általuk mozgatott kőzetlemezeket. A kőzetlemezek mozgása eredményezi a vulkánok felépülését, a gyűrődést, vetődést, a hegységek kiemelkedését, óceáni hasadékvölgyek és hátságok képződését. Ezeket a felszín- és kőzetformáló hatásokat összefoglalóan geológiai (belső) erőknek nevezzük. A földrajzi (külső) erők a Föld felszínét kívülről formáló hatások. A földrajzi erők kiváltója a napsugárzás és a nehézségi erő. A földrajzi erők munkájában kirajzolódik a felszínformálás három részfolyamata: a lepusztítás, a szállítás és a felhalmozás.

AZ ApRÓZÓDÁS csak a kőzet méretében okoz változást. Fizikai folyamatnak tekintjük, mert az egyre kisebb darabokra széttöredező kőzet kémiai összetétele változatlan marad. Legfontosabb típusai a hőingadozás és a fagy okozta aprózódás; ezek mellett a szállítás folyamatának és az élőlényeknek (növények gyökereinek) is van kőzetaprózó szerepe.

A MÁllÁS a kőzet kémiai tulajdonságait változtatja meg, ezért ehhez különféle savakat tartalmazó vízre van szükség. A mállási folyamat hatékonysága a hőmérséklettel együtt nő, emiatt főként a meleg, nedves trópusi, szubtrópusi éghajlatú területeken erőteljes.

A földrajzi erők a kiemelkedések lepusztításával, a mélyedések feltöltésével mérséklik a felszín egyenetlenségeit. A geológiai és a földrajzi erők együttes munkálkodása tükröződik a Föld nagyobb szerkezeti egységeinek kialakulásában, kőzettani felépítésében, külső formakincsében.

A SZÁRAZFÖLDEK NAGySZERKEZETi EGySÉGEi Ősmasszívum (ősföld): a Föld ősi, elsődleges kérgének darabjaiból és a hozzájuk gyűrődött prekambriumi hegységek maradványaiból állnak. A fedetlen ősmasszívumokat főleg mélységi magmás és átalakult kőzetek építik fel (gránit, illetve gneisz, csillámpala). Jelentős hányadukat fiatalabb üledékes kőzetrétegek (homokkő, mészkő, dolomit) takarják be, ezek a fedett ősmasszívumok. A hegységek szerkezetét (a vulkáni hegységeket kivéve) a gyűrődés

A fagy kőzetaprózó hatása (Izland)

Óceán alatti vulkanizmus

44

Andok és a Brazil-felföld

aprózódás, folyóvíz, jég felszínformálása

5000

5184 m

m

folyóvízi feltöltés

2500 0

üledékképződés

Andok

-2500

Geológiai erők

-5000

A mállás az egyenlítői övben a legerősebb (Brazília)

sajátja, de az idősebbekben is megőrződhet. A hegységek formakincse magasságuktól függ, az alacsonyabbakat a folyóvíz, a hóhatár fölé nyúló hegységeket a jég formálja. Síkság: vízszintes vagy közel vízszintesen fekvő felszín, ahol a magasságkülönbség a 200 m-t, a térszín lejtése a 6 ezreléket (60 cm/100m) nem haladja meg. Süllyedékek feltöltésével vagy letarolással keletkeztek. A tengerszinthez viszonyított helyzetük szerint lehetnek mélyföldek, alföldek és fennsíkok.

Hogyan tükröződik a földrajzi és geológiai erők hatása a d. sz. 20°-án, ha végighaladunk a Nazca-hátságtól Dél-Amerikán keresztül az Atlanti-óceánig? Magyarázd az egyes tájakhoz kötődő kulcskifejezéseket!

Miért aprózza a kőzeteket a nagy napi hőingadozás és a fagy?

A törmeléket és a málladékot a keletkezési helyéről elszállítja és máshol felhalmozza a szél, a csapadékból származó felületi leöblítés, a folyó- és állóvíz, a gleccser és a jégtakaró. A törmelék és a málladék szállítóközeg nélkül, csupán a nehézségi erő hatására is áthalmozódhat.

és a vetődés alakította ki, természetesen e két típus közötti számtalan átmenettel. A gyűrthegységekben meghatározó a gyűrődés szerepe. A röghegységek többnyire az idősebb gyűrthegységek vetődésével jöttek létre, bár vannak olyanok is, amelyek kialakulásában a gyűrődésnek alig volt szerepe. A lánchegység elnevezést akkor használjuk, ha az egyes hegységek láncszerűen csatlakoznak egymáshoz, egymással párhuzamos hegyvonulatokból és a közöttük lévő hosszanti völgyekből állnak. Ez inkább a fiatal hegységrendszerek

A MÉLyTENGERi TERÜLETEK NAGySZERKEZETi EGySÉGEi Az óceánközépi hátságok a kőzetlemezek távolodásának köszönhetik kialakulásukat. A mélytengeri árkok az alábukó, illetve felülmaradó kőzetlemez határán alakulnak ki. A mélytengeri medencék az üledékek felhalmozódásának fő területei.

Földrajzi erők

16. a sZünTElEnül VálTOZó FöldFElsZín

-7500

NY NY. H. 85°

Nazcaküszöb 80°

bazaltos-gabbrós kéreg

Peruimedence 75°

fedetlen ősmasszívum, gránit szigethegyek

tengertelöntés, fedett ősmasszívum

Paraná-alföld

Brazil-felföld

Peru–Chileiárok 70° nazca-lemez alábukása, beolvadása

K 65°

60°

55°

süllyedék

50°

45°

40°

35°

ősmasszívum, gránit, vetődés, magmás eredetű vasérc, nikkelérc

óceáni és szárazföldi lemez ütközése, andezit, alárendelten gyűrődés, magmás ércképződés, működő vulkánok, földrengések

1. a domborzati és a „Föld szerkezete” térképek segítségével kövesd végig a k. h. 20°-a mentén Európa, a k. h. 100°-a mentén ázsia nagyszerkezeti egységeit! 45

III. KŐZETBUROK

17. csIllOGó sOKFélEséG sZIGORú REndsZERBEn Az ásványok részei mindennapi életünknek, gondoljunk csak az ételeinkben megtalálható sóra, a ceruzánk belét adó grafitra vagy az ékszereinkben előforduló zöld smaragdra, ibolyaszínű ametisztre vagy a sokféle színárnyalatban előforduló gyémántra! Az ásványok kedvező körülmények között nagyméretű kristályalakot vesznek fel. Bár az ásványok kristályszerkezetének felépítését szigorú rendező elv határozza meg, még sincs közöttük két teljesen egyforma darab! Készíts otthon egyszerű sókristályt egy darab spárga, víz és konyhasó felhasználásával!

aprózódás, mállás

vulkáni kőzetek

szállítás

kiemelkedés

üledékképződés

mélységi magmás kőzetek

tömörödés, cementálódás

magma

üledékes kőzetek beolvadás átalakult kőzetek

nagy nyomás és/vagy magas hőmérséklet

magma: a földkéreg és a földköpeny olvadt anyaga

A kőzetek körforgása

AZ ÁSVÁNy a kőKövesd végig a kőzetcsozetburok terméportok keletkezését és a szetes eredetű, közöttük megvalósuló körforgást! meghatározott vegyi összetételű, kristályszerkezettel rendelkező építőköve. Az ismert ásványok száma közel 2000, ebből kb. 200 a kőzetek fő tömegét felépítő, úgynevezett kőzetalkotó ásvány. Ezek közül a legfontosabbak az oxidok ásványosztályába tartozó kvarc, a szilikátok közé tartozó földpátok, a csillámok, a piroxének és az amfibolok, illetve a karbonátok. Egy-egy kőzetben általában többféle ásvány van jelen (pl. a gránit). Egy ásványból áll pl. a kvarcit (kvarcból) vagy a márvány (kalcitból). Az ásványokat és a kőzeteket keletkezésük szerint három csoportba sorolhatjuk: magmás ásványok és kőzetek; üledékes ásványok és kőzetek; átalakult (metamorf) ásványok és kőzetek.

MAGMÁS kőzetek kőzetolvadékokból keletkeznek hűléssel és kristályosodással. Kialakulásuk szerint tovább tagolhatjuk őket az alábbi módon: A magmás kőzet típusa

A kőzet anyagának származása

A kristályok mérete, alakja

példa

mélységi magmás

a Föld felszíne alatt megszilárduló, lassan kihűlő magma

a lassú kihűlés miatt nagyobb méretű (>5 mm), saját alakkal rendelkező kristályok

gabbró, diorit, gránit

a levegőbe kiszórt, majd onnan lehulló anyagok (lávacseppek, áttört kőzetek morzsaléka)

összetört és deformálódott kristályok

bazalttufa, andezittufa, riolittufa

vulkáni kiömlési vulkáni törmelékes

46

a felszínre kerülő láva

a gyors kihűlés miatt kisebb méretű (<5 mm) és alaktalan kristályok

bazalt, andezit, riolit

A kőzetek vizsgálatához a következő eszközökre lesz szükségünk: nagyító (esetleg sztereomikroszkóp), borszeszvagy Bunsen-égő, pipetta, kémcsövek, üvegpoharak, víz, 10%-os sósav, illetve egy Magyarország kontúrtérkép!

A magmás kőzetek vizsgálata Hasonlítsd össze a gránitot, az andezitet és a bazaltot! Mi jellemzi a színüket, ásványaik szemcseméretét? Magyarázd meg a tapasztalt különbségek okát! Jelöld kontúrtérképen a hazai felszíni előfordulási helyeiket! Gránit

Andezit

Bazalt

rózsaszín-húsvörös, világosszürke

szürke, néha zöldes- és sötétszürke, fekete színű változatai is lehetnek

sötétszürke, fekete

földpát: húsvörös vagy fehér, egyes lapjain fénylő; ezek az ásványok határozzák meg leginkább a kőzet színét; kvarc: szürke, zsírfényű, szabálytalan alakú; csillám: apró lemezekből áll, biotitcsillám (fekete, fémesen csillogó) és a muszkovitcsillám (ezüstösen csillogó)

földpát: fehér, sokszor csillogó, sima felületű; biotit: fekete, fémesen csillogó lemezkék; amfibolok (főleg a világosabb változatban) vagy piroxének (főleg a sötétebb változatban): fénylő oszlopocskák

finomszemcsés kőzet, ásványai (földpátok, piroxének, olivin, ércásványok) szabad szemmel nehezen különíthetőek el; esetleg fel lehet benne ismerni egy-egy nagyobb fekete piroxént és a zöldes színű olivint

Építő- és díszítőkőnek egyaránt alkalmas. Szebb, fényezésre alkalmas változataiból falburkolatot, szobortalapzatot, síremléket készítenek.

Az andezit fontos építőanyag: út-, vasút- és vízépítési célokra bányásszák.

A bazalt egyenletesen kopik, ezért útburkolásra kiválóan alkalmas. A még helyenként fellelhető „macskakövek” többsége bazalt.

Velencei-hegység és a Mecsek északkeleti-délkeleti előtere (Mórágyi-rög)

Visegrádi-hegység, Börzsöny, Cserhát keleti része, a Mátra és a Zempléni-hegység

Tapolcai-medence (Badacsony, Szent Györgyhegy) és a Marcal-medence (Somló, Ság) tanúhegyei, a Medves-fennsík bazalttakarója

Színük

Főbb ásványaik

Felhasználásuk

Hazai előfordulási helyeik

AZ ÜLEDÉKES elnevezés azokra a kőzetekre vonatkozik, amelyek már meglévő kőzetek elszállított, majd lerakott üledékrétegeiből váltak kőzetté. A Föld felszínén vagy annak közelében képződnek, kialakulásukban a fő szerepet a földrajzi (külső) erők (szél, csapadék-, folyó- és állóvizek, jég, tömegmozgások) játsszák. Üledékes kőzeteket három alapvető folyamat hoz létre, amelyek szerint osztályozzuk is őket: Az üledékes kőzet típusa

A keletkezés folyamata

példa

törmelékes üledékes

Keletkezésükben az aprózódásnak van meghatározó szerepe. Lehetnek durva törmelékes kőzetek, melyekben felfedezhetők az eredeti kőzet darabjai, vagy egészen finomszemcsések.

1. törmelékes üledék: homok, iszap, agyag; 2. törmelékes üledékes kőzet: homokkő, lösz;

Főleg szerves anyagokból állnak.

mészkő, kőszén, kőolaj (folyékony)

vegyi üledékes

szerves eredetű

A mállás során oldott állapotba került anyagok kiválásával keletkeznek.

mészkő, dolomit és a sókőzetek (például: gipsz, kősó, kálisó);

47

III. KŐZETBUROK Gyakorlati feladat Az üledékek és üledékes kőzetek vizsgálata A szemcseméret szerinti osztályozás során a durvaszemcsés (5 mm-nél nagyobb), középszemcsés és finomszemcsés (5 mm-nél kisebb) kategóriák itt is használhatóak. Az üledékes kőzetet alkotó szemcsék alakját a szállítás módja befolyásolja. A szél munkája lekerekített homokszemcséket (görgetve szállítja), de szögletes kavicsokat eredményez. Vízben történő szállítás esetén a homokszemcsék szögletesek (a vízfolyások lebegtetve szállítják), a kavicsok lekerekítettek lesznek. A törmelékes üledékek és üledékes kőzetek lazák vagy a cementáció (cementáló anyag: pl. kalcit, agyag, kova) során összeállóak lehetnek. A gyengén cementálódott kőzetek szemcséiből ujjunkkal le is tudunk dörzsölni.

1. Szórj egy kis homokot milliméterpapírra! Nagyítóval tanulmányozd a szemcsék méretét és alakját! Folyami homokot vagy futóhomokot vizsgáltál? Indokold a válaszod! 2. Állapítsd meg, milyen eredetű lehet a vizsgált mészkő!

3. Vizsgáld meg a homokkövet nagyítóval! Mit állapíthatsz meg a keletkezésével kapcsolatban?

4. Határozd meg az általad vizsgált homokkő kötőanyagát! víz

10%-os sósav

Mészkő

Homokkő

lösz

Színe nagyon változatos. A tiszta mészkő fehér (írókréta). Bitumenes változata sötétszürke vagy fekete, a vas-oxidos vörös

A kőzet színe a kötőanyag színétől függ. Lehet fehér, világossárga, szürke, barna vagy vörös színű

Világossárga, szürkés

kalcium-karbonát (CaCO3) • szerves eredetű, ha élőlények (például mészvá zas egysejtűek, kagylók, csigák, korallok) mészvázából származik; • vegyi eredetű, ha a vízben oldott CaCO3 kiválásából keletkezik

kvarc (szemcséinek nagysága 0,05-2 mm) és a kötőanyag (agyag, mész, dolomit, limonit és kova) ásványai

kvarc (szemcséinek nagysága 0,01-0,06 mm) és a kötőanyag (mész, agyag) ásványai

A mészkő viszonylag jól faragható, ezért közvetlenül is felhasználható építőkőnek, a tömött mészkő (pl. piszkei vörös mészkő) csiszolással értékes díszítőkőnek dolgozható fel. A cementgyártás alapanyaga, a vaskohászat segédanyaga.

Épületek, kerítések építésénél használják. Régen a hárshegyi homokkőből malomköveket is készítettek.

A löszt fel lehet használni a cementgyártásban. A löszön nagyon jó minőségű mezőségi talaj képződik.

A Dunántúli-középhegység, a Mecsek, a Villányi-hegység, a Bükk és az Aggteleki-karszt meghatározó kőzetanyaga

Budai-hegység (hárshegyi homokkő), a Balaton-felvidék és a Mecsekben Pécs környékén (vörös homokkő)

Mezőföld, a Hajdúság, a Nagykunság, a Maros– Körös köze, a Bácska és a Dunántúli-dombság

Színük

Főbb ásványaik

10%-os sósav

a vizsgálat közben a kőzet kötőanyaga változást nem mutat.

Felhasználásuk

Hazai előfordulási helyeik

Ha a kőzet vízben szétesik, vagy kézzel könnyen széttörhető. Kötőanyag:

agyag

a kötőanyag hígított sósavban pezsgéssel oldódik. kalcit (mész)

a kötőanyag hígított sósavban melegítés közben oldódik. dolomit

ha vörösesbarna színű: limonit; ha színtelen: kova Nagyon óvatosan melegítsd a kémcsövet! Fokozatosan melegítsd, és úgy tartsd, hogy az esetleg kifröccsenő sósav ne okozhasson kárt magad és társaid testi épségében, ruházatában, az iskola felszerelésében! A sósavval töltött kémcsövet nem szabad bedugaszolni, ujjal befogni! 5. A lösz vizsgálata Morzsolj ujjaid között egy kis löszdarabkát! Mit tapasztalsz? Gyúrd ujjaiddal a nedves löszt! Mit tapasztalsz? Cseppents 10%-os sósavat a löszre! Mit tapasztalsz? Hogyan magyarázod a tapasztaltakat a lösz kialakulásával?

6. Jelöld egy kontúrtérképen a vizsgált kőzetek hazai felszíni előfordulási helyeit! 48

AZ ÁTALAKuLT KŐZETEK nyersanyaga már kialakult magmás, üledékes vagy éppen átalakult kőzet. Az átalakulás nagy nyomás és/vagy magas hőmérséklet hatására szilárd vagy csaknem szilárd állapotban következik be. A felszín közelében a nyomás, mélyebben a hőmérséklet a fő alakító tényező. Ugyanabból a kőzetből más-más, különböző kőzetekből azonos átalakult kőzetek is létrejöhetnek. Hazánkban a Keleti-Alpok kristályos övezetének nyúlványában, a Soproni-hegységben fordulnak elő kristályos palák, gneisz és fillit. 1. járj utána, hogy mit nevezünk „piszkei márványnak”? Mi lehet a névadás oka? 2. nézz szét, hogy az épülethez, ahol laksz, mely kőzeteket használták fel az építkezés során! 3. Melyik kőzet kapott fontos szerepet az alábbi épületek építése során? a) a római colosseum; b) az esztergomi Bakócz-kápolna; c) az egri vár és a minaret; d) a balatonfüredi vörös templom; e) az indiai Taj Mahal!

Márványbánya Carrarában (Olaszország). A tiszta márvány fehér, de a színező ásványoktól egyenletesen vagy sávosan vörösesre, szürkére, feketére, zöldre színeződhet

49

III. KŐZETBUROK

18. a Föld KIncsEI

E18-1111895

Az emberiség közel 10 000 éve használ fémből készült tárgyakat, eszközöket. Mi történne, ha eltűnnének életünkből a fémek? Nélkülük a mai élet megbénulna, ellehetetlenedne a közlekedés, összeomlana a távközlés, az energiaellátás és a felsorolás szinte a végtelenségig folytatható. A fémek előállítása nagy környezeti terheléssel jár, de szerencsére teljes egészében újrahasznosíthatóak, amihez kevesebb energia szükséges, mint amikor a fémet az ércből kivontuk! Készíts plakátot, ami felhívja a figyelmet a fémhulladékok szelektív gyűjtésének fontosságára! AZ ÉRC olyan ásványok és kőzetek összefoglaló neve, amelyekből a technika adott szintjén a fémek gazdaságosan kinyerhetőek. Az ércek keletkezése túlnyomórészt a mélyben megrekedő magma fokozatos kihűléséhez (magmás ércképződés), kisebb mértékben az üledékképződés folyamataihoz (üledékes ércképződés) kapcsolódik.

A MAGMÁS ÉRCKÉpZŐDÉS FOlYAMÁN a felszín felé nyomuló magma alkotórészei meghatározott sorrendben válnak ki: az elkülönülésben elsősorban az egyes ásványok olvadáspontjának (így kristályosodási hőmérsékletének), sűrűségének és a felszín felé csökkenő nyomásnak van szerepe. (Az egyszerűség kedvéért a későbbiekben az ásványok nevei helyett az ásvány fémalkotójának nevét használjuk). A kristályosodás fázisai:

Először a legmagasabb hőmérsékleten megszilárduló nehézfémek, a nikkel, platina, vas és a króm ércásványai válnak ki. Mivel nehezebbek a még olvadt magmánál, az olvadék aljára süllyednek. Így jöttek létre a Föld elsődleges vasérctelepei Svédországban, Kanadában és Brazíliában. 1000 °C és 700 °C között a magma nagy része mélységi magmás kőzetté szilárdul. A nehézfémek érctelepei tehát az így keletkezett magmás Melyek a közös és eltérő kőzettesteken belül halmozódnak fel. vonások a magmás eredeA kiválás 700 °C alatt a környező kőzetek forró tű vasérc, uránérc és rézérc kerepedéseiben történik. Ezekbe nyomulvizes letkezése között? ólom nak be a jelentős feszítőerővel rendelkező arany ezüst cink oldatok magmamaradék és a belőle felszabaduló 350 °C réz gőzök gőzök, gázok. A magmás kőzettesten kívüli és magmaágakat és érckitöltő hasadékokat teléreknek nevezzük. A gőzökből, gázokból a gázok lehűlés során urán- és ónérctelepek képződnek. urán ón 500 °C magma350 °C alatt – ha elég nagy a nyomás – a víz már lehet folyékony halmazállapotban. maradék A magma által felforrósított víz fémeket old ki a magmamaradékból, és azokat átszállíthatja a mellékkőzetek repedéseibe, vagy a mellékkőzeteket fel is oldhatja. Ezekből 700 °C a forró vizes oldatokból válnak ki a színes- (ólom, cink, réz) és nemesfémek (arany, ezüst) ásványai. A benyomuló magmás test körül több kilométer távolságra is elnyúlmélységi hat az a repedésrendszer (érctelér), amelyben az ásványok kiválnak. Így jött létre a magmás kőzet Mátrában a Recsk környéki nem hasznosított rézérctelepünk is. izzó 1000 °C

vas

króm

1100 °C nikkel platina

50

magma

A nagy mélységben képződött érctelepek csak hosszú évmilliók során, a felettük elhelyezkedő takarórétegek lepusztulásával kerülhetnek a felszínre vagy a felszín közelébe.

ÜLEDÉKES ÉRCKÉpZŐDÉSRŐL akkor beszélünk, ha a magas fémtartalmú kőzetek lepusztulása során az érctartalmú ásványok az üledékes kőzetekben halmozódnak fel. A másodlagos ércképződés néhány típusa: A folyóvizek oldott fémtartalma az eltérő vegyi összetételű tengervízben, az ott élő baktériumok közreműködésével kicsapódik. Így keletkeztek a Föld üledékes vas-, mangán-, cink- és rézérctelepei. Az aprózódással, mállással szemben ellenálló ásványok folyóvízi hordalékban is felhalmozódhatnak. Ezeket az érctelepeket torlatoknak nevezzük. Jellemző ez a másodlagos előfordulás az arany- és Az arany kinyerésének ősidők óta alkalónérc esetén. mazott módja, amikor az aranymosó az Külső megjelenésében agyagra aranyszemcséket a folyami hordalékból emlékeztet az alumínium érce, a ba- mossa ki. Klondike (Kanada) uxit. A hasonlóság oka, hogy a bauxit alumínium-szilikátokat tartalmazó kőzetek agyagos málladékából keletkezik, nedves trópusi, szubtrópusi éghajlaton. A felszíni kőzetek mállásából napjainkban is folyik a lateritbauxit képződése, ez a típus teszi ki a Föld bauxitvagyonának túlnyomó részét. Európa – és így hazánk – teA bauxit vörös, sárgásbarna színű, agyagra rületén is karsztbauxit fordul elő, melynek telepei a földtörténeti múltban emlékeztető kőzet. Szárazon erősen nedvszívó, vízben nem dagad meg, nem esik szét mészkő- és dolomithegységek mélyedéseiben halmozódtak fel. ENERGiÁRA minden emberi tevékenységhez szükség van. Az ipari forradalom idején a legfőbb energiahordozó a szén volt. Az 1960-as évektől kezdve – a benzinmotorok elterjedésével – a kőszén mellett egyre fontosabbá vált a kőolaj, illetve a földgáz. Napjainkban ez a három energiahordozó adja az energiatermelés 80%-át. Szerves eredetűek, növényi és állati maradványokból, levegőtől elzárt bomlás során, évmilliók alatt alakultak ki. Az elpusztult élőlények szerves anyagainak energiatartalma elégetésükkel szabadul fel. fűtőérték

kJ kg

széntartalom (%) 90

3000

85

2500

80

2000

75

1500

70

1000

65

500

60

0

tőzeg

barnaszén antracit lignit feketeszén

A szénfélék fűtőértéke és széntartalma vízzáró kőzet kőolajkút gázkút

földgáz víztermelő kút kőolaj

tárolókőzet

víz

A szénhidrogének felhalmozódási helyét csapdának nevezzük

A KŐSZÉN a legtöbb esetben a Mi határozza meg a mocsári erdőkből alakul ki, ahol szénfélék fűtőértékét? a növények elhalásuk után víz alá kerülnek és iszappal betemetődnek. Oxigéntől elzártan, az üledéktakaró súlya alatt a szerves anyag nem tud teljesen elbomlani, így megindul a szénképződés folyamata. A szénülésnek is nevezett folyamat során a széntartalom fokozatosan nő . A szénülés fokát az eltemetődés mértéke, a fedőrétegek nyomásának nagysága és a folyamat időtartama határozza meg. A szénülési sor: tőzeg � lignit � barnaszén � feketeszén � antracit. A legnagyobb fűtőértékű feketeszén- és antracittelepek az óidei óriáspáfrányok és óriászsurlók alkotta mocsárerdőkből képződtek. Készleteik Kínában és a Variszkuszi-hegységrendszer tagjainak medencéiben a legnagyobbak (Pennine-hegység, Német-középhegység, Szudéták, Appalache). Hazánkban a széntermelés 90%-át a külfejtéses lignittermelés adja (Mátraalja – Visonta, Bükkalja). A KŐOLAJ ÉS A FÖLDGÁZ zárt, rosszul szellőzött beltengerek, lagúnák fenekén alakul ki. A kedvezőtlenné vált életfeltételek miatt a plankton élőlényei nagy tömegben elpusztulnak, és az elhalt maradványok a tengerfeMelyik szerkezeti forma nék iszapjába süllyednek. Az oxigén kedvez a csapda kialakulánélküli környezetben, a szerves anyasának? guk elrothadása, átalakulása során keletkeznek a szénhidrogének. A kőolaj és a földgáz nem marad a képződési helyén, az anyakőzetben, hanem a nyomás hatására – kis sűrűsége miatt – felfelé vándorol. Ha vízzáró kőzetréteg akadályozza meg a további vándorlást, akkor a tárolókőzetben (például mészkő, homokkő) felhalmozódik. 51

III. KŐZETBUROK A szénhidrogének leggazdagabb telepei a feltöltött tengeröblök helyén keletkezett alföldeknek (Mezopotámia, Mississippi-alföld), zárt tengeröblök partvidékének (Perzsa-öböl, Mexikói-öböl) és tengeraljzatoknak az üledékrétegeiben (Északi- és Norvég-tenger) fordulnak elő.

MEDDiG ELEGENDŐEK A KÉSZLETEiNK? Óhatatlanul felmerül bennünk a kérdés az ásványkincsek bányászatával kapcsolatban. A kérdés teljesen indokolt, mivel az ásványi nyersanyagokat fogyó, vagy más néven nem megújuló természeti erőforrások közé soroljuk. Ez valójában azt jelenti, hogy a keletkezésük üteménél sokkal gyorsabb a felhasználásuk üteme. A fenntartható bányászat azt vizsgálja, hogy elegendőek-e a belátható jövő számára a feltárt és a valószínűsíthető készletek – az újrahasznosítható nyersanyagokkal együtt. A fenntarthatóság ugyanakkor azt is jelenti, hogy a bányászat úgy termeli ki az ásványi nyersanyagokat, hogy nem károsítja a környezetet. Napjainkban a gazdaságosan kitermelhető készletek többnyire elfogytak, így egyre több gyengébb minőségű, illetve nehezebben feldolgozható ásványkincset termelünk ki. Ez viszont a bányászat során megmozgatott kőzettömegek, a bányászati hulladékok mennyiségének növekedésével, a külszíni művelés terjedésével jár.

A KÜLSZíNi FEJTÉSEKET akkor alkalmazzák, ha az ásványkincs gyenge minőségű, ellenben nagyon nagy mennyiségben van jelen a felszínre bukkanva vagy a felszínhez közel, így az a fedőréteg letakarítása után elérhető. A külszíni bányák által okozott tájsebek (a kisebb-nagyobb lépcsős mélyedések, tölcsérszerű gödrök, meddőhányók) nagyon szembetűnőek lehetnek. Európa legnagyobb lignitlelőhelye a Köln–Aachen-medence az Eifel-hegység előterében. Majdnem Nógrád megye nagyságú területen folyik a külszíni széntermelés. A lignit kavics-, homok- vagy agyagrétegek alatt található. Minden egyes köbméter kitermelt szénért kb. ötször annyi fedőréteget kell eltávolítani. A műveletekhez a felszíni bányászat legnagyobb, 100 méteres magasságot is elérő gépeit használják, melyek naponta több tízezer köbméter anyagot képesek megmozgatni. A kotrógépeket követő szalagkocsik a kitermelt meddőanyagot és a lignitet a bányát behálózó szalagpályákra juttatják. A művelés során arról is gondoskodni kell, hogy a meddő és a szenes rétegeknek száraz legyen a szintje. Ezért a felszín alatti vizet kiszivattyúzzák, szintjét a legalsó, művelni kívánt telep szintje alá csökkentik. Lignitbánya a Köln–Aachen-medencében (Németország)

Mészkőbánya (Cseh-medence, Csehország). A mészkövet pl. a cementgyártásban, vaskohászatban, terméskő formájában díszítő- és burkolókőként használjuk

52

Fogalmazd meg a környezetvédelmi problémákat a képen látható külszíni lignitbányával kapcsolatban! Miért telepítették a hőerőművet közvetlenül a bánya mellé?

Nagy tömegű kőzetet mozgat meg és alakít át az építőipar nyersanyag- és energiaigénye is. Az építkezések elterjedt kötőanyagának, a cementnek a gyártása nagy mennyiségű mészkövet, agyagot, valamint sok energiát igényel. Ráadásul a hagyományos technológia több lépésekor nagy mennyiségű szén-dioxid keletkezik. A környezet számára az lenne az ideális, ha az egy főre jutó évi cementfelhasználás a jelenlegi hetedére (80 kg-ra) csökkenne. Ha nem akarjuk tovább veszélyeztetni Földünket, cementet pótló anyagokra, a cementgyártásban új technológiákra van szükség.

A MÉLyMŰVELÉSŰ BÁNyA a föld felszíne alatt mélyebben fekvő, hasznosítható szilárd ásványkincsek kitermelési helye. A külszíntől a nyersanyagtelepig vízszintes folyosókat (tárókat), függőleges vagy lejtős aknákat építenek, a kitermelt nyersanyag felszínre szállítása pedig csillékkel és felvonókkal történik. A mélyművelésű bánya környezetterhelő hatása lényegesen kisebb, mint a külfejtéseké. A felszín alatti bányászatra a felszín kisebb süllyedései, beszakadásai, rogyásai vagy a meddőhányók utalhatnak.

A MEDDŐHÁNyÓ a kőzetekből felhasználható anyagok kinyerése után megmaradó anyagok, ipari melléktermékek felhalmozott tömege. A meddőhányók megbontják a természetes tájképet, átmenetileg vagy tartósan szennyezik a környezetet. Minden esetben lehetséges veszélyforrást jelentenek: jelentős a porszennyezésük, az öngyulladással égők pedig mérgező gázokkal terhelik a levegőt. Nagyon veszélyes a meddőhányók pirittartalma (FeS2), amely a legtöbb bányászati tevékenységgel érintett területen előfordul. A pirit oxidációja erősen savas környezetet eredményez, mely a környező kőzetekből és ásványokból veszélyes, sok esetben toxikus elemeket old ki. A BÁNyÁSZAT BEFEJEZÉSE uTÁN után az emberi beavatkozás miatt elpusztult természeti környezet helyreállítását minél hamarabb meg kell kezdeni. Törekedni kell arra, hogy a helyreállított terület az eredetihez hasonló, illetve természethez közeli legyen. Például az egykori lignitbányák gödreit feltöltik, termékeny talajjal beterítik, mezőgazdasági művelésre ismét alkalmassá teszik. Fém

Ásványai

Arra is van példa, hogy éppen az elmaradt rekultivációnak köszönhetünk egy-egy természeti kincset. Ilyen a Megyer-hegyi tengerszem, ahol a természet és az egykori kőbánya harmonikus egységben van. Az egyedülálló látványosság 1997 óta természetvédelmi terület (Zempléni-hegység, Magyarország)

Az egykori meddőhányót a szélsőségeket tűrő cserjeés fafélékkel fásították a Ruhr-vidéken (Németország)

Mire használjuk a fémeket?

nikkel

pentlandit, nikkelin

ötvözőelem, pénzérmék, laboratóriumi és orvosi eszközök, üvegszínezés

króm

kromit

korrózióálló, kopásálló, saválló ötvözetek

platina termésplatina vas

urán ón

réz

cink

ólom

arany ezüst

alumínium

hematit, magnetit

uraninit, uránszurokérc kassziterit kalkopirit szfalerit galenit

nemesfémek ötvözőeleme, orvosi műszerek, elektronikai berendezések ötvözetek formájában: rudak, csövek, idomacélok, huzalok

az atomerőművekben dúsított urán-dioxid-tartalmú pasztillaként

rézzel való ötvözete a bronz, ólommal való ötvözete a forrasztóón, orgonasípok áramvezetőként elektrotechnikai és elektronikai iparban, épületgépészetben galvánelemek gyártása, rézzel való ötvözete a sárgaréz

lőszergyártás, akkumulátorgyártás, vegyipari berendezések

termésarany, arzenopirit ékszerek, fizetőeszköz, áramkörgyártás, félvezetőipar termésezüst, argentit

ékszerek, egészségügyi műszerek, áramkörgyártás, tükörgyártás, hangszerek

böhmit, szilikátásványok ötvözetek formájában: repülő- és rakétagyártás, üdítős dobozok

1. Mit tehetünk azért, hogy a bányászatnak minél kevesebb káros hatása legyen? 2. Hol vannak a Föld legmélyebb bányagödrei? 3. Keresd meg a Google Föld alkalmazás segítségével a műholdfelvételen az alábbi külszíni bányákat: a Köln–aachen-medence és a Mátraalja lignitbányáit, valamint Bélapátfalva és a naszály-hegy mészkőbányáit! 4. Gyűjts példákat a felhagyott és helyreállított külszíni bányák hasznosításának lehetőségeire! 53

III. KŐZETBUROK

19. a Föld és aZ élET FEjlŐdésE I. – a KEZdETEKTŐl … Az emberi történelem földtani időben tekintve csak egy pillanat, a történészek legfeljebb évezredekben gondolkodnak. Amikor a földtörténeti eseményekkel vagy az élet fejlődésével ismerkedünk, hozzá kell szoknunk, hogy időskálánkon a beosztások tíz-százmillió évenként követik egymást. Bár a legtöbb földtani folyamat emberi érzékekkel alig észlelhető, de a Föld története során valahol mindig képződtek kőzetek, és belőlük kiolvashatjuk a régmúlt eseményeit. Alkalmazd kőzettani ismereteidet! Miről árulkodnak a Grand Canyon kőzetrétegei?

millió év 270 350

540

A Grand Canyon a világ egyik leglátványosabb szabadtéri geológiai múzeuma

Miből következtethetünk az egyes földtörténeti idők eseményeire és képződményeire? Miért az üledékes kőzetrétegekhez kapcsolódnak az őslénytani vizsgálatok?

A Colorado folyó kevesebb mint ötmillió év alatt vágta be magát a kanyon falait alkotó kőzetrétegekbe. Látható, hogy a különböző típusú kőzetrétegek közelítőleg megtartották eredeti vízszintes helyzetüket. Ez a vízszintes település nagyon jellemző az üledékes kőzetekre. Az egykori üledékgyűjtő medencében egymás fölé települtek a rétegek, a települési törvény értelmében tehát meg tudjuk mondani a kőzetek egymáshoz viszonyított korát: a legősibb kőzetek vannak a völgytalpnál, a legfiatalabbak pedig felül. Amikor megállapítjuk a földtörténeti események sorrendiségét anélkül, hogy azt években kifejeznénk, relatív kormeghatározásról beszélünk. Ez a módszer a gyakorlatban korántsem ilyen egyszerű, mert a szerkezeti mozgások (gyűrődés, vetődés) hatására az idősebb rétegek a fiatalabbak fölé kerülhetnek. De ilyen esetekben is segíthetik a kutatókat az üledékes kőzetekben lévő egykori élőlények maradványai, az ősmaradványok (fosszíliák). Megkönnyíti a rétegek közötti eligazodást, hogy a különböző földtani korokban más és más élőlények éltek. A földtudományok kutatói számára fontos a kőzet korának számszerű (azaz években való) meghatározása is. ezt végzi el az abszolút kormeghatározás. Ennek egyik módszere a radioaktív izotópok (főleg az urán, kálium, rubídium) bomlásán alapul, és elsősorban a magmás és metamorf kőzetekben alkalmazható. A Földön végbement folyamatok, változások megmagyarázásában kiemelkedő szerepe van a maiság (aktualizmus) alapelvének, mely szerint a jelenben végbemenő folyamatok alapján következtetni lehet a múltra.

FÖLDÜNK A NApRENDSZER RÉSZEKÉNT alakult ki. Az ősnap körül forgó gáz- és porfelhőben – a Nap hűlésével párhuzamosan – a porszemek összeütköztek, összetapadtak, és egyre nagyobb testeket hoztak létre. A Nap közelében a nehezebb elemekből kőzetbolygóként jött létre Földünk. A Föld tömegének növekedésében fontos szerepet játszottak a meteoritok. A meteoritütközések energiája és a radioaktív bomlás révén a Föld izzó állapotba került, és megindult az alkotók sűrűség szerinti elkülönülése, a gömbhéjas szerkezet kialakulása. Általánosan elfogadott, hogy a földkéreg 4,6 milliárd évvel ezelőttre tett kialakulásától számítják a Föld korát. 54

A FÖLDTÖRTÉNETi iDŐSKÁLA két legnagyobb egysége – eonja – a prekambrium és a fanerozoikum. Időtartamát tekintve a fanerozoikum jóval rövidebb, mert „csak” a földtörténet utolsó 540 millió évét foglalja magában, míg a prekambrium a Föld kialakulásától kezdve a fanerozoikum kezdetéig tartó időszakot, tehát több mint 4 milliárd évet. A két eon közötti elhatárolás alapja az élőlények szilárd vázának megjelenése. A fanerozoikumot három földtörténeti időre osztjuk: óidő, középidő és újidő. Ezek között az elhatárolás a nagy kihalási események alapján történik. A földtörténeti időkön belül időszakokat, azon belül korokat is megkülönböztetünk. A jelenkor felé haladva egyre többet tudunk Földünk múltjáról: így a földtörténeti események tagolása részletesebbé válik, az egyes kategóriák időtartama rövidül.

A pREKAMBRiuM (4,6 milliárd és 540 millió év között) a Föld történetének 88%-át öleli fel. Geológiai eseményeiről és folyamatairól viszonylag keveset tudunk, annak ellenére, hogy kontinenseink zömét az ekkor kialakult kőzetek alkotják.

A Föld egyik legidősebb kőzete a kanadai Hudson-öbölben található 4,28 milliárd éves zöldkő. Az ennél idősebb cirkonszemcsék (Délnyugat-Ausztrália) nem alkotnak összefüggő kőzetet harmadidőszak kréta

Melyek az óidő, középidő és az újidő időszakai?

jura triász perm karbon devon szilúr

A lehűlő Földön létrejött a kőzetburok. A földkérget felépítő kőzetek 4,6 milliárd évvel ezelőttre tett kialakulásától számítják a Föld korát.

ordovícium

prekambrium

kambrium

A Föld hidrogénből és nemesgázokból álló elsődleges légköre hamarosan elillant a világűrbe, így a Föld felszínére a későbbiekben több és nagyobb meteorit hullott. A becsapódásaik energiája megolvasztotta a földkéreg kőzeteit, és vulkáni tevékenységet indított el. A vulkáni működés gázaiból kb. 3,6 milliárd évvel ezelőtt alakult ki a Föld másodlagos légköre (amely főleg vízgőzből, szén-dioxidból, nitrogénből állt, oxigént még nem tartalmazott). Ez a légkör a továbbiakban már védelmet jelentett a kisebb me1. teorok ellen. Amikor a felszíni hőmérséklet 100 °C alá csökkent, a vulkáni eredetű vízgőz kicsapódott, és kialakult az ősóceán. 3,5-3,8 milliárd évvel ezelőtt, az ősóceán meleg vizében megjelent az élet baktériumok formájában. A fotoszintézist folytató baktériumok és moszatok megkezdték a légkör oxigéntartalmának kialakítását. A kutatók szerint a kőzetlemezek a maihoz hasonlóan mozogtak, és több hegységképződés gyarapította az első kéregdarabok területét. Lepusztulásukkal kialakultak az egyes kontinensek magját alkotó ősmasszívumok.

negyedidőszak (17 másodperc)

7.

Föld-óra

3.

2.

4. 6. 9.

8.

5.

10.

11. Az ősmasszívumok elhelyezkedése a kontinenseken: 1. Kanadai-, 2. Balti-, 3. Angara-, 4. Kínai-, 5. Dekkán-, 6. Arab-, 7. Guyanai-, 8. Brazíliai-, 9. Afrikai-, 10. Ausztráliai- és 11. Antarktiszi-ősmasszívum

1. Melyik kőzetforma utal arra, hogy 3,5 milliárd évvel ezelőtt megszülettek az ősóceánok? 2. Mi a radiometrikus kormeghatározás alapja? 3. nézz utána az urán-ólom módszernek!

Hogyan helyezkedtek el a kontinensek a prekambrium idején?

55

III. KŐZETBUROK

20. a Föld és aZ élET FEjlŐdésE II. – … napjaInKIG Szenzációs hír látott napvilágot hazánkban 1949-ben. Mátraderecskén egy ásatás során mamutcsontvázra leltek! A lelet több szempontból is ritkaságnak számít, hisz majdnem teljes épségben, az eredeti helyén került elő, szerencsére az állkapocscsonttal együtt. Ez utóbbi nagyon fontos a mamut korának meghatározásában. Szerencse ahhoz is kellett, hogy az elpusztult mamut szervezete megmeneküljön a fizikai, kémiai és biológiai pusztító hatásoktól, vagyis fosszilizálódjon. Mikor éltek hazánk területén mamutok? Melyek a fosszíliák típusai? AZ ÓiDŐ (540–250 millió év) kezdetén négy nagy földrész létezett, melyek az északi és déli szélesség 60. foka között helyezkedtek el. A földrészeket is magukon hordozó kőzetlemezek egymáshoz közeledésével, a közöttük lévő óceáni medencék üledékeinek felgyűrődésével két hegységrendszer képződött.

Az óidő elején a kaledóniai hegységképződés folyamán összekapcsolódott Ős-Észak-Amerika és 2. Ős-Európa. A kaledóniai-hegységrendszerhez 3. 4. tartozik a Skandináv-hegység, Skócia hegységei, Kelet-Grönland hegyei és az Appalachehegység északi része. Az óidő második fele az egész Földet átfogó Variszkuszi-hegységrendszer kialakulásának időszaka. Ennek fő láncai egybekapcsolták a korábban már egyesült Ős-Észak-Amerika–Ős-Európát Gondwanával, majd ezt a szárazföldet az Urál mentén Ázsia ősével. A Variszkuszi-hegységrendszer A szárazföldek elhelyezkedése az óidő tagjai így valamennyi kontinens területén megtalálhatóak. A legfontosabbak: elején. 1. Kanadai-pajzs (Ős-Észak-Amerika), 2. Balti-pajzs (Ős-Európa), 3. AngaraFranciaország röghegységei, a Német-középhegység, a Cseh-medence pajzs (Ős-Ázsia), 4. Gondwana (Dél-Ameperemhegységei, a Lengyel-középhegység, a Velencei-hegység, a Rodorika, Afrika, Ausztrália, Antarktisz, Arábia pe, az urál, a Nagy-Vízválasztó-hegység északi és az Appalache-hegység és India őseit tömörítette össze) déli része. Az óidő végére tehát egyetlen óriási kontinens keletkezett, a pangea (Összföld), melyet egyetlen ősóceán, a panthalassza vett körül. Keresd meg az óidei hegységrendszerek tagjait a domborzati és a A Pangea testébe kelet felől a Tethysföldtani szerkezet térképen! öböl mélyedt.

1.

4,6 milliárd éve

2,5 milliárd

AZ ÓiDŐ ELEJÉN még csak a tengerekben volt élet. Amikor a fotoszintézist végző baktériumok és moszatok már annyi oxigént termeltek, hogy az abból kialakult légköri ózonpajzs kiszűrte a káros ibolyántúli sugárzást, akkor megjelenhettek az első szárazföldi növények, majd állatok. Rendkívül dús volt a karbon időszaki növényvilág (fatermetű magvas páfrányok, korpafüvek, zsurlók); a Föld kőszénkészletének fele ezekből a mocsárerdőkből keletkezett. Az óidőben felgyorsult a gerinctelen és a gerinces állatvilág fejlődése is. A tengeri és édesvízi környezetben megjelentek a halak, kifejlődtek a kétéltűek és a szárazföldi ízeltlábúak.

Trilobita (háromkaréjú ősrák) kövülete. A kambrium legelterjedtebb állata volt

A KÖZÉpiDŐT (250–65 millió év) három időszakra – triász, jura, kréta – tagoljuk. A középidő kezdetekor a kontinensek még összefüggő szárazulatot (Pangea) alkottak, melynek keleti oldalába mélyen benyúlt az óceáni méretű Tethys-öböl.

56

ELŐIDŐ PREKAMBRIUM

Mire következtetsz abból, hogy az óceánok mélyéről vett kőzetminták kora sehol sem több 200 millió évesnél?

AZ ÓiDŐ VÉGÉRE a tengeri gerinctelen állatfajok 80%-a kipusztult. A tömeges kihalás okai máig sem tisztázottak. Szerepet játszhatott ebben az, hogy a kontinensek összeforrásából adódóan zsugorodott a sekélytengeri élettér, a tengeri élővilág leggazdagabb helyszíne.

Miért tudták a nyitvatermő növények és a hüllők meghódítani a tengerparttól távolabbi szárazföldi területeket is?

Kövesd végig az ábrasoron a pangea feldarabolódásának menetét! Ismertesd a távolodó és a közeledő, majd ütköző lemezhatárok mentén végbemenő folyamatokat!

A középidő folyamán friss hasadékvölgyrendszer kialakulásával a pangea feldarabolódott. A hasadékvölgyrendszeren felnyomuló bazaltos anyagok távolodó lemezmozgást és a mai óceáni medencék kinyílását eredményezték, míg az egymás felé közeledő és ütköző kőzetlemezek határán erőteljes vulkanizmussal kísért mélytengeri árokképződés és hegységképződés indult meg. A Csendes-óceán peremvidékén megindult a pacifikus-hegységrendszer, a Tethys-óceán fokozatosan szűkülő térségében az eurázsiai-hegységrendszer kialakulása. A középidő a nyitvatermők és az óriási őshüllők virágkora. Ebben az időben jelentek meg az első ősi emlősök is, de a méhlepényes emlősök igazi térnyerése csak az őshüllők kipusztulása után történhetett meg. A növényvilágban a középidő végétől válnak uralkodóvá a zárvatermők.

A Pangea feldarabolódásának menete a középidőben

540 millió Kambrium

ŐSIDŐ

Az óidőben a sekély tengerekben és a szilurtól kezdve a tengerpartokon is gazdag növény- és állatvilág élt

250 millió Ordovicium

Szilur

Devon

Karbon

Perm

ÓIDŐ

Triász

65 millió Jura KÖZÉPIDŐ

FANEROZOIKUM

Kréta

harmadidőszak

1,8 millió negyedidőszak ÚJIDŐ

57

III. KŐZETBUROK A középidő tengereiben elszaporodtak a puhatestűek (kagylók és a lábasfejű ammoniták), mészvázuk felhalmozódása, összetömörödése a középidei mészkő képződését eredményezte. A középidő végén az állatfajok 70%-a kihalt. A „nagy kihalás” az őshüllőket és a nyílt tengeri gerinctelen fajokat (ammonitákat) érintette. A kihalás okaira csak feltevések vannak. Az ammoniták a devontól a kréta időszak végéig éltek

Miért hívjuk a meleg tengerekben élt ammonitákat (rekeszes mészvázas fejlábúakat) vezérkövületnek?

AZ ÚJiDŐ (65 millió évtől napjainkig) két nagy időszakra tagolódik: harmadidőszakra és az 1,8 millió évvel ezelőtt kezdődő negyedidőszakra. A középidőben megindult kőzetlemezmozgások a harmadidőszakban tovább folytatódtak, ez a Pacifikus- és az Eurázsiai-hegységrendszer kialakulásának fő időszaka. Hasonlítsd össze a Föld képét a középidő végén és napjainkban! Ismertesd a változásokat! Mire számíthatunk 30 millió év múlva?

A pacifikus-hegységrendszer tagjai Kelet-Ázsiában (Kamcsatka, Kurilszigetek, Japán hegységei) és Amerika nyugati részén (Kordillerák, Andok) húzódnak. Többnyire óceáni lemezek alábukásával jöttek létre, így keletkezésükben a magmás folyamatok szerepe nagyobb a gyűrődésnél.

Az ollószerűen záródó Tethys óceán üledékeiből és az ütköző szárazföldi lemezszegélyek kőzetanyagából az Eurázsiai-hegységrendszer alakult ki, melyben a meghatározó gyűrt szerkezet mellett csak helyileg jellemző a vulkanizmus (Kárpátok, Appenninek, indonéz szigetvilág). A Tethys keleti medencéje teljesen bezáródott, nyugati medencéjének összeszűkült helyét a Földközi-tenger foglalja el. Az eurázsiai-hegységrendszer legismertebb tagjai: az Atlasz, a pireneusok, az Alpok, az Appenninek, a kárpátok, a dinári- és a Balkánhegység, a Kaukázus, Kis-Ázsia és az iráni-medence peremhegységei, a pamír és a Himalája. A két hegységrendszer kialakulásával egy időben lepusztulásuk is elkezdődött. A vonulataikból induló folyók rengeteg hordalékot szállítottak a környező medencékbe, tengeröblökbe. A lerakott hordalék a feltöltött síkságok alapját alkotja (Pó-síkság, Hindusztáni-alföld).

A NEGyEDiDŐSZAK pleisztocénre Miért és hogyan változott (negyedidőszaki jégkorra) és homeg a szahara éghajlata locénre (jelenkorra) osztható. A az eljegesedések idején? negyedidőszak folyamán alakult ki a tengerek és a szárazföldek megoszlásának mai képe. A pleisztocén legfőbb jellemzője a Föld egészére kiterjedő lehűlés, ezen belül a hideg, száraz és a meleg, nedves periódusok váltakozása. A jégkoron belül jégkorszakoknak nevezzük azokat a szakaszokat, amikor a jégtakaró a sarkvidékek felől benyomult a mérsékelt övezetbe, és a hegységek jégsapkái, gleccserei a mainál lényegesen alacsonyabbra kerültek. A jégkorszakokat jégkorszakközök választják el egymástól. A pleisztocénben többször nyomult előre és húzódott vissza a jégtakaró. A legutóbbi jégkorszak 10 ezer éve fejeződött be, ez a holocén kor (jelenkor) kezdetét jelenti. A jelenkor így az utolsó jégkorszakot követő jégkorszakköz, amely még nem ért véget. Miért nem érintette az eljegesedés – az antarktiszon kívül – a déli félteke kontinenseit? Miért tudott a jégtakaró észak-amerikában délebbre nyomulni, mint Európában?

A sarki jégsapkák növekedésére elsősorban az északi félgömbön került sor. A belföldi jégtakaró legnagyobb kiterjedése idején Európában az északi szélesség 50°, Észak-Amerikában az északi szélesség 40° szélességi körig nyomult előre. A jégtakaró felől fújó száraz, hideg szelek ekkor terítették szét ÉszakAmerikában és Eurázsiában a jégkörnyéki területeken a lösztakaró poranyagát.

A jégkorszakok miatt a harmadidőszaki növény- és állatvilág jelentős része kipusztult. A fennmaradó fajok alkalmazkodása, vándorlása, keveredése új fajok számára nyitotta meg az utat. A mai ember (bölcs ember, Homo sapiens) kialakulása a negyedidőszak utolsó szakaszában, 125 ezer éve indulhatott el.

ÉszakAmerika

Őskori barlangrajzok a Szaharában (Tasszili, Algéria)

Európa

Ázsia

Afrika DélAmerika

Ausztrália

Antarktisz

A jégtakaró és a magashegységi eljegesedés legnagyobb területi kiterjedése

Miért jellemzőek a nagytestű állatok a jégkorszakokban?

A medencék hordalék által eltemetett növényzetéből barnaszén- és lignittelepek, az oxigénszegény tengeröblök élőlényeinek rothadásából kőolaj- és földgáztelepek képződtek.

Jégkorszaki táj Harmadidőszaki táj

Az újidő növényvilága a maihoz volt hasonló. A tengerekben a moszatok, a szárazföldön a zárvatermők terjedtek el leginkább. Az óriáshüllők eltűnésével megnyílt az út az emlősök előtt, átvehették az uralmat a Földön. A méhlepényes emlősök Ausztráliában – az elszigetelődés miatt – nem tudták kiszorítani az erszényeseket. 58

1. Készíts magadnak időskálát a földtörténeti korokról! 2. Keresd meg a pacifukus- és az Eurázsiai-hegységrendszer tagjait a domborzati és a földtani szerkezet térképen! 3. Hogyan változott a szárazföldek területe a jégkorszakokban és a jégkorszakközökben? 59

III. KŐZETBUROK

csapadék napsugárzás

21. a Föld élŐ BŐRE

légköri gázok

A talaj fontos minőségi jellemzője a víztartalma, ami egyszerű kísérlettel meghatározható. Végy körülbelül 100 g talajmintát, vedd ki belőle a növényi maradványokat és mérd meg a tömegét! Ezután terítsd ki 1-2 cm vastagságban egy tálcára, és huzatmentes zárt helyiségben szárítsd légszárazra! Mérd meg a légszáraz talajminta tömegét, végül számítsd ki, hogy a tömegkülönbség hány százaléka a száraz talajminta tömegének! Melyek a talaj fontos építőelemei a nedvességen kívül?

A TALAJ a földkéreg legkülső, laza, termékeny rétege. Legfőbb tulajdonsága, hogy a rajta élő növényzetet képes tápanyagokkal és vízzel ellátni. A talajt a természeti környezet legösszetettebb rendszerének tekintjük, mert kialakulását, jellegét sokféle természetföldrajzi, környezeti tényező együttese határozza meg. A TALAJKÉpZŐDÉS alapját az alapkőzet aprózódása és mállása adja. A málladék akkor válik termőképes talajjá, ha humuszt tartalmaz. A humusz bonyolult kémiai átalakulások sorozatával jön létre. Az elpusztult élőlényeket a talajban élő baktériumok és mikroszkopikus gombák milliárdjai lebontják, majd a keletkezett anyagok humuszvegyületekké állnak össze. A humusz nagy molekulákból álló, sötét színű, szerves vegyületcsoport. A humusz fontos szerepet játszik a talaj tápanyag-gazdálkodásában, lassú lebomlása biztosítja a növények számára szükséges nitrogén- és foszforvegyületeket. Felületén tápanyagokat is megköt (kalcium-, magnézium-, réz-, nátrium-, kálium-, vas-ionokat).

Ismertesd a talaj összetételét a diagramok elemzése alapján!

A talajképződés fontos folyamata a kilúgozás, a viszonylag könnyen oldódó talajsók mélybe szállítása. A humusz nem vesz részt a kilúgozásban, mert vegyületei vízben nem vagy csak rosszul oldódnak. A kilúgozás ellentéte a felhalmozódás, az oldott anyagok kiválása, felhalmozódása a talaj valamelyik szintjében. 60

alapkőzet

időtartam emberi tevékenység

éghajlat élővilág

domborzat

aprózódás és mállás

talajlakó élőlények

idő

növény- és állatvilág humusz

A szint B szint C szint

A talajképző folyamatok hatására a felszíntől lefelé haladva több talajszint jön létre: A szint: a talaj legfelső, életjelenségekben gazdag, legnagyobb humusztartalmú szintje. B szint: az A szint alatt helyezkedik el, ahhoz képest kevesebb benne az élet, alacsonyabb a humusztartalom. Az A szintből kilúgozott talajsók itt halmozódnak fel. C szint: a talajképződés kiinduló kőzetén, az anyakőzeten kialakult mállástermék.

A ZONÁLiS TALAJOK szintjeinek tulajdonságait az adott térség éghajlata és növényzete határozza meg. AZ AZONÁLiS talajokat más-más éghajlati övben is megtalálhatjuk (pl. öntés- és szikes talajok), mert kialakulásukban inkább a helyi (kőzettani, domborzati, vízrajzi) tényezők dominálnak.

jég tundratalaj podzoltalaj barna erdei talaj csernozjom talaj félsivatagi és sivatagi szürke talajok sivatagi váztalajok szubtrópusi vörös és sárga talajok terra rossa talaj trópusi sárga talaj fekete agyagos trópusi talaj laterites talaj köves, sziklás váztalaj

Keress példát azonális talajtípusokra Magyarország talajtérképén! Melyik tényező játszhatott szerepet kialakulásukban?

A FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS egyik alapja a talaj és annak ésszerű hasznosítása, védelme. Ez azonban sajnos világméretekben nem érvényesül, mert az Földünk talajtérképe ember az oktalan erdőirtással, a helytelen talajműveléssel, a füves térszíneken való mértéktelen legeltetéssel, átgondolatlan vízgazdálkodással annyira felgyorsította a talajok pusztulását, hogy a Dél-Amerika, Afrika és Délkeletpusztulást a természetes talajképző folyamatok már nem tudják pótolni. Ázsia nedves trópusi területein

TALAJ

A talajképző tényezők

Mondj példákat a talajképző tényezők egymás közötti kapcsolataira! b) A talaj szerves anyagai a) A talaj szerves és szervetlen alkotóinak a szárazanyag aránya térfogatszázalékban tömegszázalékában 5% 7% 10%

93%

ásványi anyag szerves anyag

A talaj összetétele

85%

humusz növényi gyökerek talajlakó élőlények

c) A talaj élőlényei a szárazanyag tömegszázalékában 8% 12% 40% 40%

gombák és algák baktériumok gyűrűsférgek egyéb

A talajváltó földműveléshez használt eszköz a balta, a bozótvágó kés, sarló, a kapa és az ásóbot. A szántásra nem törekednek, mert az jobban elősegítené a talaj lepusztulását és a nedvesség elpárolgását (Nigéria)

A mértéktelen erdőirtás vagy az ugaroltatás időtartamának lerövidítése súlyos következménnyel jár: a nagyon alacsony humusztartalmú talaj pár év alatt kimerül, az esőzések pedig lemossák a talaj maradékát egészen az alapkőzetig (Etiópia)

napjainkban is elterjedt a talajváltó gazdálkodás. A földterülethez irtásos-égetéses módszerrel jutnak, amelyet néhány évig tartó növénytermesztés után nem vetnek be, ugaron hagynak. Az ugaroltatás az egyenlítői övben 2-3 évig is eltarthat, a szavannaövben a megművelt terület és az ugar váltakozása gyakoribb lehet. Sokszor ugyanabba a parcellába különböző növényeket vetnek: az egyszerre termesztett gumósok, gabonafélék és cserjék az eredeti növénytakaróhoz hasonlóan megvédik a talajt a lepusztulástól. A módszer a talaj termőképességének megőrzéséhez is hozzájárul, mert a vegyesen ültetett növényfajoknak más és más a tápanyagigénye.

1. az aranykorona több mint kétszáz éve alkalmazott módszer a magyar mezőgazdaságban. nézz utána, mit jelent a föld aranykorona-értéke! Vesd össze lakóhelyed környékének átlagos aranykorona-értékét a legkiválóbb magyarországi talajokéval! 2. Milyen folyamatok és környezeti tényezők veszélyeztetik leginkább a talajt a lakóhelyed környékén? 61

IV. LeVegőburok

22. MI Van a LeVegőben? 2012 őszén vakmerő mutatványról számoltak be a hírportálok. Felix Baumgartner egykori katonai ejtőernyős héliumballon alatt függő kapszulában több mint 39 kilométer magasba emelkedett, és onnan ugrott le a Földre. Ballonnal ember még nem jutott fel ilyen magasra, senki nem ugrott ki ilyen magasról, és ő volt az első, aki zuhanás közben átlépte a hangsebességet. A rekordkísérlet során gyűjtött adatokat az űrbéli mentési technikák továbbfejlesztéséhez is felhasználják. Milyen veszélyek leselkedtek Felix Baumgartnerre?

A LÉGKÖR (vagy más néven atmoszféra) az a levegőmennyiség, amelyet a Föld Nap körüli keringése folyamán magával visz az űrben. A légkör számos gáz keverékéből áll, de cseppfolyós és szilárd részeket is tartalmaz. A légköri gázokat kétféle módon osztályozzuk. Az osztályozás egyik szempontja, hogy az illető gáz mennyisége az időben és a térben mennyire állandó. Állandó gázok: mennyiségük hosszú időn át változatlannak tekinthető.

Változó gázok: mennyiségük néhány éven vagy évtizeden belül már észrevehetően módosul, és koncentrációjuk térben is különbözik.

sztratoszféra: 19%

mezoszféra, termoszféra és exoszféra: 1%

sztratoszféra: 5,5%

troposzféra: 1,5%

N2, O2, nemesgázok: He, Ne, Ar, Kr, Xe CO2, CH4, H2, O3

Erősen változó gázok: mennyiségi változáH2O, CO, NO2, NH3, suk néhány nap vagy hét leforgása alatt és SO2, H2S kis területen belül is jól érzékelhető.

troposzféra: 80%

A légkör tömegének megoszlása a szférák között

mezoszféra, termoszféra és exoszféra: 93%

oxigén nemesgázok és hidrogén együtt szén-dioxid

21%

0,93% 0,03%

Járj utána, mely gázok mennyisége nő meg a közútvonalak mentén!

62

műhold termopauza 1000 km 1000 °C

mezopauza 85 km –120-tól –90 °C-ig

sztratopauza 50 km 10 °C tropopauza 10-12 km –60-tól –50 °C-ig

a termoszférában (kb. 1000 km-ig) a hőmérséklet gyorsan emelkedik az ibolyántúli sugárzás elnyelődése miatt. a termoszféra ritka anyagai ionizált rétegeket alkotnak, melyekről a rádióhullámok visszaverődnek, lehetővé téve a Föld távoli pontjai közötti rádióadások vételét. a termoszférában keletkezik a sarki fény.

űrrepülőgép

a mezoszférában (50–85 km között) a hőmérséklet ismét csökken, felső határa a légkör leghidegebb része. a légkörünkbe érkező meteorok többsége ebben a szférában ég el.

sarki fény

a troposzféra fölött helyezkedik el 12–50 km-es magasságban a sztratoszféra. e tartományban a hőmérséklet jelentősen emelkedik. ennek oka, hogy a sztratoszféra (főleg a 20-30 km-es magasság közötti ún. ózonrétegben) magas koncentrációban tartalmaz ózont (o3). az ózon elnyeli a napból érkező ibolyántúli sugárzást, és hővé alakítja.

a troposzféra a légkör legalsó, legsűrűbb, 10-12 km vastag rétege. ez a réteg tartalmazza a légkör tömegének 80%-át, a légkör csaknem teljes vízmennyiségét. a troposzféra a színtere az időjárási jelenségeknek, például a nagy függőleges és vízszintes légmozgásoknak, a felhő- és csapadékképződésnek. a troposzféra hőenergiáját a földfelszíntől kapja, hőmérséklete a Föld felszínétől távolodva fokozatosan csökken.

kutatóléggömb

polgári repülőgép

A légkör felépítése

78%

Ez az összetétel csak a légkör alsó, majdnem teljes tömegét alkotó, kb. 85 km-es vastagságú rétegére vonatkozik.

a légkör 1000 km fölötti rétegét exoszférának nevezzük.

A légkör térfogatának megoszlása a szférák között

Az osztályozás másik szempontja, hogy milyen arányban vannak jelen a gázok adott térfogaton belül: nitrogén

A Föld nehézségi ereje miatt a légkör tömegének 99%-a az alsó 50 km-es rétegben sűrűsödik össze. A levegő sűrűsége a magassággal egyre jobban csökken, végül a légkör éles határ nélkül megy át a bolygóközi térbe. Légkörünk felső határának becsült magassága 50 000 km. A légkört mintegy 1000 km-es magasságig hőmérsékleti tulajdonságai alapján négy szintre osztjuk. Az egyes rétegeket (szférákat) ott határoljuk el egymástól, ahol a hőmérséklet változása ellenkező irányú folyamatba vált át (pauzák).

Kellemetlen, ha a légkörben található anyagok irritálják a szemet, a légutak nyálkahártyáját, köhögést, fejfájást okozva. A tünetekért, sőt a súlyosabb megbetegedésekért leginkább a levegő nitrogén-oxidjai, a kén-dioxid, a troposzférikus ózon, a szálló por és a virágpor a felelősek

FÖLDÜNKET A LÉGKÖRE KIEMELI A NAP­ kinyerhető neon, kripton) ipari nyersIsmertesd a RENDSZER TÖBBI BOLYGÓJA KÖZÜL. anyagként is használható. A légi közlelégköri réteVédelmet nyújt az élet számára a Napból kedés színtere. A levegő rezgései révén gek szerepét a földi érkező káros sugárzásokkal szemben, és a képessé tesz bennünket a szóbeli komélet szempontjából! légkörben elégve semmisülnek meg a Föld munikációra. felé száguldó meteorok is. A légkörben lejátszódó időjárási jelenséGázai közül az oxigén a légzés feltétele, a szén-dioxid gek az emberi megtelepedés, élelemtermelés jellegét, a a zöld növények szervesanyag-termelésének forlégkör oxigéntartalma pedig az állandó települések felső rása. Számos gáz (oxigén, nitrogén és csak a levegőből tengerszint feletti magasságát szabják meg. 1. Melyik légköri szféra nevének magyar fordításai a következők: feláramlási gömbhéj, középső gömbhéj, külső gömbhéj, meleg gömbhéj, réteges gömbhéj? Indokold is a magyar elnevezéseket! 2. a Föld legmagasabban – 4180 m-en – fekvő városa az andokban Potosi (bolívia). Hogyan alkalmazkodott az ott élő emberek szervezete a ritka levegőhöz? 63

IV. LeVegőburok

23. erőMŰVÜnk, a naP Hegyvidéken járva tapasztalhatjuk, hogy felfelé haladva a levegő hőmérséklete csökken. Télen az is gyakran előfordul, hogy a hegylábnál ködös, zord időjárás van, a magasabban fekvő sípályákon pedig szikrázó napsütés fogad bennünket. A fordított hőmérsékleti helyzetet az okozza, hogy télen a nehéz, hideg levegő leereszkedik a völgyek, medencék aljára, és ott megreked, miközben a hegytetőkön, hegyhátakon ragyogóan süt a Nap, és lényegesen magasabb a hőmérséklet. Melyik sugárzás ellen kell védeni a szemünket síelés közben?

KÖVESSÜK A NAPSUGARAK ÚTJÁT! A légkör külső felületére érkező napsugarakat különböző veszteségek érik, miközben áthaladnak a légkörön. A sugárzás jelentős részét a felhők és a parányi szennyeződések visszaverik. Az ibolyántúli sugarak javát elnyeli az ózon, az infravörös sugarakat pedig a vízgőz, illetve a szén-dioxid. Ez az elnyelődés csak nagyon csekély felmelegedéssel jár.

A földfelszínt ténylegesen elérő sugárzást besugárzásnak nevezzük. Mennyisége kb. fele a légkör külső felületére érkező napsugárzásnak. A besugárzott energiamennyiség egy részét elnyeli a földfelszín, egy része pedig visszaverődik. A LEVEGŐ MELEGEDÉSE azonban csak most kezdődik. A felszínt az elnyelt napsugarak felmelegítik, ami átadja a hője egy részét a levegő legalsó rétegének. A felmelegedett levegő felszáll, és átadja a meleget a magasabb légrétegeknek is. A felemelkedett levegő helyére a magasból hideg levegő áramlik. A Nap tehát alulról, a földfelszín közvetítésével melegíti fel a levegőt. A besugárzástól felmelegedett felszín az infravörös tartományba eső sugarakat bocsát ki. Ezt a sugárzást kisugárzásnak nevezzük. A kisugárzás olyan hullámhosszú, melyet a levegő bizonyos molekulái (vízgőz, szén-dioxid, metán, nitrogén-oxidok, freonok) elnyelnek, és hővé alakítva visszasugározzák a Földre. Ez a jelenség az üvegházhatás. Miért erőteljesebb a levegő lehűlése felhőtlen, derült éjszakán? A FELMELEGEDÉS MÉRTÉKÉT a napsugarak hajlásszöge határozza meg, amit a gömb alakú Földön sok minden befolyásol. A hajlásszög nagysága függ a földrajzi szélességtől, az évszakoktól és a napszakoktól is. Befolyásoló lehet a domborzat meredeksége, és az is, hogy melyik égtáj felé tekint a lejtő. 64

látható fény gamma 10-11

10-10

röntgen 10-9

ibolyántúli 10-8

infravörös

10-7 10-6 10-5 hullámhossz (m)

10-4

mikrohullám rádió 10-3

10-2

10-1

A napsugárzás hullámhossztartományai (10–6 m = 1 µm)

Miért találó az üvegházról történő elnevezés?

sugárzás a látható és a rövidhullámú infravörös tartományban

sugárzás a hosszúhullámú infravörös tartományban

elnyelődés a felhőkben visszaverődés a felhőkről a levegő besugárzás felemelkedése visszaverődés a földfelszínről

üvegházgázok a Föld kisugárzása

üvegházhatás

A napsugárzás légköri veszteségei és a levegő felmelegedése

Fogalmazd meg az ábra alapján a hajlásszög nagysága és a felmelegedés mértéke közötti összefüggést!

W m2 1 m2

342

Hogyan változik a napsugarak hajlásszöge és a felmelegedés mértéke a gömb alakú Földön?

W 2 2 m 4 3 W 242 2 45º m 1,41 m2

A napsugarak hajlásszögének szerepe a felmelegedésben

A napsugarak hajlásszöge különböző szélességeken

Miért a déli égtáj felé néző hegylábi területeinken alakultak ki a történelmi borvidékeink? Melyik égtáj felé néznek Chile szőlővidékének lejtői? 29 ºC

20 ºC

Dél

Észak

A domborzat módosítja a felmelegedés mértékét

A légáramlatok és a tengeráramlások az adott hőmennyiséget áthalmozzák, tovaszállítják.

FÖLDÜNKÖN A HŐMÉRSÉKLET periodikusan változik. Az egy nap alatti változást a hőmérséklet napi járásának nevezzük. Ennek közvetlen oka a nappalok és éjszakák váltakozása, tehát a Föld tengely körüli forgása: besugárzásról csak nappal beszélhetünk, és annak mértéke is folyamatosan változik; a kisugárzás viszont egész napon át tart. Ebből fakad, hogy napkelte után nem emelkedik azonnal a hőmérséklet, mert az éjszakai kisugárzás még érezteti hatását. Egy nap legmelegebb időszaka pedig általában nem esik egybe a Nap delelésével. A napi középhőmérséklet az egy nap alatt meghatározott időpontokban mért hőmérsékleti adatok számtani középértéke. A 24 óra alatt mért legmagasabb és legalacsonyabb hőmérséklet különbsége a hőmérséklet napi ingása. A hőmérsékleti érték éves szinten is változik, ez a hőmérséklet évi járása. Oka a Föld Nap körüli keringése és állandó irányú tengelyferdesége.

Egy hónap napi középhőmérsékleteinek számtani középértéke megadja a havi középhőmérsékletet, a tizenkét hónap havi középhőmérsékleteinek számtani középértéke az évi középhőmérsékletet. A legmelegebb és leghidegebb hónap havi középhőmérsékletének különbsége az évi közepes hőingás. 1. Hogyan hasznosítjuk az albedó hatást nyári és téli öltözködésünkben? 2. Mérd meg kétóránként – 8–18 óra között – a levegő hőmérsékletét (2 m-es magasságban) teljesen derült napon és egészen felhős napon! az észlelt adatokból szerkessz összehasonlító grafikont! Mit tapasztalsz? 3. Hol mérték eddig a legmagasabb és a legalacsonyabb hőmérsékletet Magyarországon és a Földön? Mennyi volt az értékük?

Egy terület felmelegedése attól is függ, hogy mennyi ideig süti a Nap. A napsugárzás időtartamát napfénytartamnak nevezzük, és óra/évben fejezzük ki. A besugárzás egy része a felszínről visszaverődik. Ennek mértékét a felszín anyaga, növényzettel való borítottsága, színe befolyásolja. Felszín

A sugárzás-visszaverődés mértéke

friss hófleszín homokfelszín szántóföld lombos erdő vízfelszín

85–90% 37–40% 15–20% 10–20% 8–9%

A földfelszín sugárzás-visszaverő képességét albedónak nevezzük, mértékét a besugárzás százalékában fejezzük ki T (°C) 20 15 10 5 O

t (h) 6

12

18

24

A hőmérséklet napi járása hónap I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII.

Antwerpen °C 2,5 3,2 5,7 8,7 12,7 15,5 17,2 17,0 14,4 10,4 6,0 3,4

Debrecen °C –2,6 0,2 5,1 10,7 15,8 18,7 20,3 19,6 15,8 10,3 4,5 –0,2

Antwerpen és Debrecen havi középhőmérsékleti adatai

A térképeken az egyenlő hőmérsékletű pontokat összekötő zárt görbét izotermavonalnak nevezzük. Keress az atlaszodban izotermatérképeket! Számold ki és értékeld a két mérőállomáson a hőmérséklet évi járására jellemző adatokat!

65

IV. LeVegőburok

24. MegnyíLnak az ég CSatornáI Az Univerzumban nem különleges vegyület a víz, hiszen megtalálható a Naprendszer bolygóin és holdjain, de még a távoli csillagok körül is. Ami a Földünket igazán különlegessé teszi, hogy rajta a víz mindhárom halmazállapotban előfordul. Gyakran hangsúlyozzuk a folyékony víz szerepét és úgy tekintünk a sarki jégtakarókra, mint a Föld legnagyobb édesvízraktárára, de ne feledkezzünk meg az atmoszféra vízkészletéről sem! Járj utána, hogy hány százaléka az atmoszféra vízkészlete a Föld vízkészletének?

Hőmérséklet (°C) –25 –15 –10 0 5 10 15 20 25 30 40

Max. vízgőztartalom g ( 3) m

0,7 1,5 2 5 7 9 13 17 23 30 52

A hőmérséklet és a legnagyobb vízgőztartalom kapcsolata

ábrázold az adatsort diagramon!

A LEVEGŐBEN LÉVŐ VÍZGŐZ mennyiségi jellemzője a tényleges (abszolút) vízgőztartalom, ami g tulajdonképpen a vízgőz sűrűsége és 3 -ben m fejezzük ki. Minél magasabb a levegő hőmérséklete, annál több vízgőzt tud befogadni. Ha egy adott hőmérsékleten a levegő már nem képes több vízgőz felvételére, akkor telítetté válik.

A viszonylagos (relatív) vízgőztartalom a telítési állapothoz viszonyít, azaz megmutatja, hogy a levegőben lévő vízgőz mennyisége hány százaléka az adott hőmérsékleten maximálisan befogadhatónak. Ez az érték jól jellemzi a levegő nedvességi viszonyát, gondoljunk csak az egyenlítői éghajlat átlagosan 80-85%-os (rendkívül párás) és a forró trópusi sivatagok nyári 10-20%-os (rendkívül száraz) relatív nedvességtartalmú levegőjére. A telítetlen levegő relatív vízgőztartalma 100% alatt van, a telített levegőé 100%-os.

A telítetlen levegő kétféleképp válhat telítetté: adott hőmérséklet mellett nő a levegő vízgőztartalma; vagy adott vízgőztartalom mellett a hőmérséklete csökken. A levegő a hőmérséklet csökkenésével éri el gyakrabban a telített állapotot. Azt a hőmérsékleti pontot, amikor a lehűlő levegő telítetté válik, harmatpontnak nevezzük. Ha a lehűlő levegő hőmérséklete a harmatpont alá süllyed (túltelítetté válik), a páramennyiség kicsapódik, megindul a csapadékképződés, és az eddig láthatatlan vízgőz láthatóvá válik. A vízgőz többnyire cseppfolyós vagy közvetlenül szilárd halmazállapotba alakul át. A lehűlés önmagában nem elegendő a kicsapódás megindulásához, szükséges valamilyen szilárd felület, amelyre a kicsapódás megtörténik. 66

harmat

dér

zúzmara

Derült, szélcsendes időben keletkezik a harmat és a dér. A földfelszín és a rajta lévő testek az erős éjszakai kisugárzás következtében lehűlnek, és lehűtik környezetük léghőmérsékletét is. A lehűlő levegő vízgőztartalma a szabadban lévő testek (tárgyak, növények) felületére kicsapódik. Ha a levegő harmatpontja 0 °C fölött van, a vízgőz folyékony halmazállapotban – harmat formájában – csapódik ki. 0 °C alatti harmatpont esetén a kicsapódás szilárd halmazállapotban, dér formájában jelenik meg. nyári kánikulában kiveszünk a hűtőszekrényből egy üveg ásványvizet. Mi jelenik meg az üveg külső oldalán? Mi képződik a természetben hasonló módon?

Mi a hasonlóság és a különbség a harmat és a dér, illetve a dér és a zúzmara keletkezése között?

A zúzmara képződéséhez légmozgásra van szükség. Ilyenkor a 0 °C alá lehűlt felszín fölé néhány fokkal enyhébb, páradús levegő áramlik. 0 °C alatti harmatponton a levegő vízgőztartalma jégkristályok formájában válik ki a szélnek kitett oldalon a fákra, bokrokra, kerítésekre, villanyvezetékekre. A zúzmara a villamos- és távbeszélődrótokra lerakódva üzemzavarokat okozhat, sőt le is szaggathatja a vezetékeket, letörheti a faágakat.

HULLÓ CSAPADÉKOK KÉPZŐDÉSEKOR a kicsapódás a troposzféra légtömegében jelenlévő parányi részecskék felületén indul meg. A vízgőz ezeken a kicsapódási magvakon sűrűsödik vízcseppekké vagy jégkristályokká. Így keletkeznek a felhők, amelyeknek közvetlenül a felszín fölött kialakuló, csak vízcseppekből álló változata a köd. A hajszálas higrométer működése a zsírtalanított hajszálnak azon a tulajdonságán alapszik, hogy nedvességváltozás közben változtatja hosszúságát. Ideálisnak a 40-60%-os relatív páratartalmú levegő mondható

1. 20 °C-os levegő 7 g/m3 vízgőzt tartalmaz. Mennyi a levegő viszonylagos vízgőztartalma? Hogyan válhat telítetté ez a levegő? 2. Mennyi a 20 °C-os és 30 °C-os levegő relatív vízgőztartalma, ha azonos mennyiségű, 13 g/m3 vízgőzt tartalmaznak? 3. a 15 °C-os levegő viszonylagos vízgőztartalma 46%. Mennyi a levegő tényleges vízgőztartalma? TALAJ MENTI CSAPADÉKFAJTÁK­ RÓL akkor beszélhetünk, ha a kicsapódás a levegővel közvetlenül érintkező földfelszíni testekre történik.

A hulló csapadék keletkezésének feltétele, hogy a levegő felemelkedés közben hűljön le. A levegő felemelkedését előidézheti felmelegedés, légköri frontok, de okozhatják az útjában álló hegységek is. Az emelkedő levegő 100 méterenként 1 °C-kal hűl le. Ha a harmatpont elérése után is folytatódik az emelkedés, akkor megindul a felhőképződés. Ezt követően a tovább emelkedő levegő hőmérséklete 100 méterenként már csak 0,5 °C-kal csökken, a kicsapódáskor felszabaduló hő ugyanis mérsékli a további lehűlést. Nem minden felhő, a képen látható bárányfelhő sem ad hulló csapadékot. A felhőelemek rendkívül aprók, így a felhő alatti térben lévő felszálló légmozgások lebegésben tartják őket. Ha méretük megnövekedik, akkor képesek lesznek legyőzni a feláramlást és kihullni a felhőből

Hulló csapadékot adhat pl. a zivatarfelhő. A magasra tornyosuló felhőben a jégszemcsékre egyre több víz fagy rá. A növekvő jégkristályok esési sebessége egyre nagyobb lesz, és a feláramlást legyőzve kihullanak a felhőből. Azt mondhatjuk tehát, hogy a mi éghajlati övezetünkben minden hulló csapadékfajta jégkristályként indul útjára

Ha a felszín közelében fagypont alatti a hőmérséklet, akkor hó, ha pedig magasabb, akkor eső esik. Ónos eső akkor keletkezik, ha a jégkristályként útjára induló csapadék magasabb hőmérsékletű légrétegen áthaladva megolvad, majd a hideg felszínre érve újra megfagy. A nyári zivatarfelhőkkel kapcsolatos a jégeső jelensége. A nagyon heves függőleges feláramlások miatt a jégszemek hosszabb időn át a felhőben maradnak. Olyan nagy jégszemek keletkeznek, amelyek lehullásuk közben sem olvadnak el teljesen. 1. Mi a magyarázata annak, hogy a vulkánkitörések gyakran heves esőzésekkel járnak együtt? 2. Mi a magyarázata annak, hogy a mi éghajlatunkon minden hulló csapadékfajta jégkristályként indul útjára? 3. Mitől függ a felszínre hulló csapadék típusa? 4. Hogyan lehet a jégeső ellen védekezni?

67

IV. LeVegőburok

25. Honnan FÚJ a SzéL? Ha repülőgépre szállunk, készüljünk fel arra, hogy repülés közben kellemetlen fizikai tünetek is jelentkezhetnek! Általában nem okoz problémát, hogy a repülőgép fedélzetén útközben alacsonyabb a légnyomás, mint a tengerszinten. Amikor a gép emelkedik vagy sülylyed, sokunknak be szokott dugulni a füle, kevésbé hallunk jól. Ilyenkor hirtelen csökken vagy nő a légnyomás, és a belső fül nem tudja elég gyorsan kiegyenlíteni a belső és a külső nyomás közötti különbséget. Adj tanácsokat a repülés közbeni kellemetlen tünetek elkerülésére!

Mivel a Föld felszíne különböző minőségű (kitettség, szín, domborzat stb.) így a napsugarak hatására különböző mértékben melegszik fel. Az így kialakult légnyomáskülönbségeket a helyi szelek egyenlítik ki. A szárazföld és a nagyobb vízfelületek (tengerek, nagyobb tavak) egyenlőtlen felmelegedésének nemcsak évi, hanem napi szakaszossága is van. A víz és a szárazföld fajhőkülönbségéből következik, hogy nappal a szárazföld feletti levegő jobban felmelegszik, mint a tenger feletti. Ez a levegő felemelkedik, és a magasban a nyílt víz irányába áramlik. A felemelkedő levegő helyét a víz felől érkező hűvösebb levegő foglalja el (tengeri szél). Éjszaka fordított a helyzet, a nyílt vízfelszín feletti levegő a melegebb, ezért az felfelé áramlik, és a magasban a szárazföld felé halad. A feláramló levegő helyét pedig a szárazföld felől érkező hűvösebb levegő foglalja el (parti szél). meleg levegő

hideg levegő

meleg levegő

nappal

Az azonos légnyomású pontokat összekötve a térképen izobárokat kapunk. nyiss keskeny rést egy fűtött és egy fűtetlen helyiség közötti ajtón! közelíts egy meggyújtott gyertyával az ajtórés alsó és felső részéhez! Magyarázd a tapasztaltakat!

1000 800 600 400

O

h (km) 10 20 30 40 50

A földfelszíntől mért magasság és a légnyomás kapcsolata

Melyik szférában a leggyorsabb ütemű a légnyomás változása? Hétköznapi tapasztalataink arra utalnak, hogy a levegő állandó mozgásban van. A nagyobb nyomású hely felől áramlik a kisebb nyomású felé. Mint ahogy a kiszúrt luftballonból a belső nagyobb nyomás hatására áramlik ki a levegő.

SZÉLNEK NEvEZZüK a Föld felszínével párhuzamosan áramló légmozgást. Előidézője a légnyomáskülönbség, melynek kiegyenlítésére a levegőrészecskék mozogni kezdenek. A folyamat addig tart, amíg a nyomáskülönbség meg nem szűnik. A szelet irányával és sebességével jellemezhetjük.

A szél a magas nyomású területek irányából az alacsony nyomásúak felé fúj. A Föld forgásából származó eltérítő erő miatt azonban a levegő ettől az iránytól az északi féltekén jobbra, a déli féltekén balra tér ki. A földfelszín közelében módosítja a szélirányt a súrlódás is. A meteorológiában a szelek a nevüket a világtájakról kapják (pl. északi, délnyugati szél). Ez mindig azt az irányt jelöli, ahonnan a szél fúj. m A szél sebességét -ban vagy km -ban adjuk meg. Nagyobb nyomáskülönbség esetén a szélsebesség is nagyobb. h s 68

hideg levegő

Éjjel a völgy a melegebb. Az innen felszálló levegő helyére a hegyoldalról hidegebb, sűrűbb levegő áramlik alá (hegyi szél).

éjszaka -0,5 °C/100m

200

meleg levegő

felhőképződés, csapadék

-10 °C 4700 m

felhők feloszlanak, derült idő

főn

szé

0 °C 100% g 5 °C 5 3 m

2200 m

l

2

g 15 °C m3

magas nyomású hely

nappal

magas nyomású hely

alacsony nyomású hely

éjszaka

AZ EXTRÉM SPORTOK között egyre népszerűbb a siklóernyőzés, amikor a sportoló – a madarakhoz hasonlóan – a szél energiáját és a felfelé szálló légáramlatok felhajtó erejét használja fel a földről való felemelkedésre és a repülésre.

+1 °C/100 m

A légnyomás értéke folyamatosan változik a légkörben. A tengerszint feletti magasság növekedésével a légnyomás csökken, hisz egyre vékonyabb a fölöttünk lévő levegőréteg. A szabad légtérben a hőmérséklet és a légnyomás fordítottan arányos egymással. A felmelegedő levegő kitágul, egységnyi térfogatban kevesebb levegőrészecske lesz, így a légnyomás csökken.

hideg levegő

p0 (hPa)

-1 °C/100 m

AZ ATMOSZFÉRA TÖMEGE a nehézségi erő hatására nyomóerőt gyakorol a testekre. Ennek a földfelszín egységnyi felületére kifejezett értékét határozzuk meg légnyomásként. A légnyomás mértékegysége a Pascal, de a meteorológiában ennek 100-szorosát, a hektopaszkált (hPa) használjuk. A légnyomás nagysága tengerszinten, 0 °C-os hőmérsékleten 1013 hPa, amely egyenlő 1013 cm magas vízoszlop nyomásával.

A hegyoldal és a völgy különböző mértékű felmelegedése hozza létre a hegy-völgyi szelet. Nappal a napsugárzásnak kitett hegylejtő melegszik fel jobban, a felmelegedett légtömeg felszáll, és pótlására a lejtőn felfelé indul meg a légáramlás (völgyi szél).

alacsony nyomású hely

A hegygerincről völgybe bukó szelet nevezzük főnszélnek, hazánkban a bakonyi főnszél a legismertebb. Hirtelen bukik le a Balatonra a Balaton-felvidékről, veszélyeztetve a vitorlásokat és a fürdőzőket. Az Alpok lavinaveszélyt növelő főnszelét „hófalónak” is nevezik. Hány méter magasságban indul meg a felhőképződés? Miért változik meg az emelkedő levegő hőmérsékletének csökkenése? Mennyi a levegő relatív páratartalma 2200 m magasságban a hegyen való áthaladás előtt és utána a főnös oldalon?

1. Hogyan mérte meg torricelli a légnyomást? 2. Hol mérték a legnagyobb sebességű szelet Magyarországon és a Földön? Mennyi volt az értékük? 3. Hol fújnak az alábbi helyi szelek: bóra, nemere, misztrál, burán? 69

IV. LeVegőburok

26. borÚS égboLt, derÜLt égboLt Katrina és Sandy. Ha ezeket a neveket halljuk, minden bizonnyal Amerika pusztító hurrikánjaira gondolunk elsőként. Ezek a trópusi ciklonok szerencsére csak kismértékben hasonlítanak mérsékelt övezeti társaikhoz. Méretük kisebb, de bennük a szelek akár a 240-350 km -ás sebességet is elérhetik. A vih harzónájuk keskeny, de ahol áthaladnak ott zivatarok, tengerár, árvizek, földcsuszamlások kísérik útjukat. Mikor és hol pusztítottak a „lányok”? Hányas osztályzatot kaptak a hurrikánerősségi skálán?

Vizsgáljuk meg az atlasz izobár térképeit! Ezeken jól felismerhetőek a zárt, koncentrikus izobárokkal határolt, több millió km2 kiterjedésű területek. CIKLONOKRÓL (alacsony légnyomású képződményekről [A]) akkor beszélünk, ha a légnyomásértékek a középpont felé haladva csökkennek. A ciklonok két fajtája a mérsékelt övezeti és a trópusi ciklonok. ANTICIKLONOKBAN (magas légnyomású képződményekben [M]) a légnyomás a középpont felé nő. MÉRSÉKELT ÖVEZETI CIKLO­ NOK rendszerint a különböző hőmérsékletű légtömegek határán alakulnak ki. Kontinensünkön leginkább Izland környéA kén keletkeznek, ahol a délnyugat felől áramló meleg légtömeg az északkeletről érkező sarkvidéki légtömeggel találkozik. A ciklonban a levegő a magasabb légnyomású külső területek felől befelé áramlik. A Coriolis-erő A hatására ez a beáramlás spirális jelleggel történik. A spirál járása a mi félgömbünkön az óramutató járásával ellentétes, a déli félgömbön azzal megegyező irányú. A ciklon belsejében a beáramlott levegő összetorlódik, és tovább már csak felfelé tud áramlani, ezáltal a ciklon a felhősebb, csapadékosabb időjárás hordozója. Az izlandi ciklont műholdképeken spirális felhőkarjairól ismerhetjük fel. Hozzánk Ny, ÉNy felől érkezik, télen enyhülést, nyáron lehűlést okoz. A Medárd-napi esőket is ciklontevékenység okozza. Hasonlítsd össze a mérsékelt övezeti ciklonokat és az anticiklonokat!

70

É

D

AZ ANTICIKLONOK a mérsékelt övezetben a ciklonok környezetében leszálló levegő örvénylő szétáramlásával keletkeznek. A térítők mentén az Egyenlítő M felől érkező leszálló levegőben jönnek létre. Anticiklonok keletkeznek akkor is, ha nagy mennyiségű hideg levegő halmozódik fel (Grönland és az Antarktisz fölött egész évben, telenként a nagy szárazulatok M belsejében, Szibériában és Kanadában). A Coriolis-erő az anticiklonok kifelé áramló levegőjét is spirális jellegűvé teszi. A kifelé áramlás iránya a mi félgömbünkön az óramutató járásával megegyező, a déli félgömbön azzal ellentétes. Az anticiklon belsejében a kifelé távozó levegő helyére a magasból érkezik az utánpótlás, így leszálló légmozgások alakulnak ki. Leszállás közben a levegő felmelegszik, vízbefogadó képessége nő, viszonylagos vízgőztartalma csökken, ezért az anticiklonok derült, száraz időjárást hoznak. Hazánk időjárását elsősorban az azori, esetenként a szibériai anticiklon befolyásolja.

A FRONTOK KIALAKULÁSA a különböző hőmérsékletű légtömegek találkozásához köthető és a légtömegek felemelkedésével, felhő és csapadékképződéssel jár. A frontok elnevezése aszerint történik, hogy melyik légtömeg áramlik a másik irányba. Egy mérsékelt övezeti ciklonon belül a hideg- és a melegfront is megtalálható. A ciklon többnyire nyugatról keletre halad, benne a frontok a ciklonnal együtt forognak, az északi féltekén az óramutató járásával ellentétesen. A hidegfrontot a térképeken kékkel, a haladás irányában kis háromszögekkel, a melegfrontot pirossal, a haladás irányában kis félkörökkel jelölik.

Ha hideg levegő érkezik a melegebb felé, akkor hidegfrontról beszélünk. Ilyenkor a gyorsabb mozgású hideg ék alakban benyomul a meleg levegő alá, és azt gyors felemelkedésre kényszeríti. Magasan feltornyosuló felhők keletkeznek, belőlük zápor, zivatar, esetleg jégeső is várható. A csapadékzóna viszonylag keskeny (50-70 km-es), és jellemzően a frontvonal mögött alakul ki. A gyorsan áthaladó hidegfront után derült, de hűvösebb idő jellemző.

Felülnézet: izobárok

hideg levegő

hideg levegő

meleg levegő

i irány

haladás

csapadékos terület

metszet vonala

meleg levegő

Közeledő melegfrontot jeleznek a pehelyés fátyolfelhők

Ha egy terület fölé az ott tartózkodónál melegebb levegő érkezik, akkor alakul ki a melegfront. A meleg levegő könnyebb, mint a hideg, ezért fokozatosan, széles sávban felsiklik a hideg levegő fölé. A melegfront csapadékzónája széles (200300 km), és a frontvonal előtt helyezkedik el. Több napig tartó csendes esőzést vagy havazást okoz. A front áthaladása után a hőmérséklet emelkedik, és az ég fokozatosan kiderül.

légtömegek és frontok vándorlása Metszet:

kumulonimbusz sztrátusz

kumulusz

cirrusz

időjárási események

derült, hűvös

A hidegfront gyakran zivatarfelhő keletkezésével párosul

zivatar derült, meleg

tartós esőzés

felhős, hideg

A mérsékelt övezeti ciklonok „tartozékai” a frontok

A melegfront hulló csapadékot adó felhőtípusa az esőrétegfelhő

OKKLÚZIÓS FRONTRÓL akkor beszélünk, ha a gyorsabban mozgó hidegfront utoléri a melegfrontot, és a két front összekapcsolódik. Ilyenkor a két eltérő hőmérsékletű légtömeg közül a meleg levegő a magasba szorul. Az okklúziós (záródott) front mindkét front tulajdonságait hordozza. 1. Hasonlítsd össze a hideg- és melegfronthoz kötődő csapadékképződést! 2. Miért nevezik a hidegfrontot betörési, a melegfrontot felsiklási frontnak? 3. az országos Meteorológiai Szolgálat honlapján kövesd nyomon európában egy-egy ciklon mozgását a műholdfelvételen! 4. nevezd meg azokat a területeket, amelyek fölött keletkező légnyomásképződmények hatással vannak éghajlatunkra! Hogyan befolyásolják éghajlatunkat? 71

IV. LeVegőburok 90º

27. a SzeLek Szárnyán Mindig hatalmas érdeklődés övezi azokat a versenyeket, amelyekben vitorlások szelnek át egy-egy óceánt, sőt hajózzák körbe a Földet. A részvételt komoly felkészülés előzi meg, hiszen a nyílt vizeken előfordulnak 30 méteres hullámok és a 100 km -s sebességet is meghah ladó szelek. Növeli a nehézséget, hogy bár a hajósok a nagy kiterjedésű területek egész évben uralkodó szeleit használják, ezekben nagy ingadozások is felléphetnek. Mit mond neked Fa Nándor és a St. Jupat neve?

A NAGY FÖLDI LÉGKÖRZÉS megértéséhez egyszerűbb gondolati modellek megértésével juthatunk el. Mindannyian tudjuk, hogy a levegő különböző mértékben melegszik fel a sarkvidéken és az Egyenlítő mentén, ez a hőmérsékletkülönbség egyúttal légnyomáskülönbséget is jelent. Ezek a különbségek a légkörzésnek köszönhetően szűnnek meg. Ha a Föld nem forogna, és a felszíne homogén volna, a kiegyenlítődés egyszerű szélrendszer formájában menne végbe. A légcsere a valóságban ennél bonyolultabb, mert a Föld forog, és a felszínén a tengerek és a szárazföldek egyenlőtlenül oszlanak el. M

M

A

60°

M A sarkok és az Egyenlítő mellett Földünk légkörében 30° több alacsony és magas légnyomású öv váltakozik. A 30° szélességi kör tájékán magas, a 60° széM M lességi kör tájékán alacsony légnyomású szubtrópusi futóáramlás 0° területeket találunk, amire nem ad magyasarki futóáramlás A rázatot a hőmérséklet. A A A 30° mentén létrejött magas légnyomású 30° övet részben a kisodródó anticiklonok, részM M ben az Egyenlítő felől a magasban érkező és leszálló légtömegek hozzák létre. A 60° szélességi körök vidékének alacsony légnyomású övét pedig a kisodródó ciklonok, illetve a sarkok felől a felszínen érkező és a felmelegedés miatt felszálló légáramlatok alakítják ki. A

tudod-e, hogy 8000 m körüli magasságban a viharos szelekkel is meg kell küzdeniük a hegymászóknak?

Nagy földi légkörzésnek nevezzük az eltérő légnyomású övek közötti, a troposzféra egészét átfogó légmozgások rendszerét.

A troposzféra és a sztratoszféra határán az egész Földön nyugatias szelek uralkodnak, melyek sebessége a 30°–40° szélesség között akár az 500 km -át is elérhetik. Ezeket a nyugatias szeleket nevezik futóáramlásnak (jet stream). h A futóáramlások hullámaiból képződnek azok a mérsékelt övezeti ciklonok és anticiklonok, amelyek a 30° és 60° szélességi körök tájékára sodródva a magas, illetve alacsony nyomású övet alakítják ki. 72

1. A sarkok környékén a hideg levegő felhalmozódása miatt magas a légnyomás. A magas nyomású sarkoktól a 60° szélességi körök alacsony nyomású vidékei felé áramlik a levegő. Ezek a sarki szelek, melyek irányát az eltérítő erő az északi félgömbön északkeletivé, a déli félgömbön délkeletivé változtatja.

2. A 30° és a 60° szélességi körök között a nyugati szelek uralkodnak. Kialakításukban a futóáramlásoknak van szerepük, amelyek magukkal ragadják az alacsonyabban elhelyezkedő légtömegeket is. Másrészt a 30° szélességi kör magasnyomású övéből nemcsak az egyenlítői, hanem a 60° szélességi kör alacsony nyomású öve felé is elindulnak légtömegek. Ezekből az észak, illetve dél felé haladó légtömegekből az eltérítő erő miatt nyugati szelek lesznek. Az övezet ciklonjai, anticiklonjai gyakran megzavarják az uralkodó szélirányt, ezért beszélünk inkább a nyugatias szelek rendszeréről. Segítség a tanuláshoz: készíts egyszerű vázlat3. A passzátszélrajzot a nagy földi légkörzésről! rendszer uralma az Jelöld a légnyomásövezetek Egyenlítőtől északra nagyságát, rajzold be és nevezd és délre a 30° szélességi meg a szeleket! körig terjed. Kiindulása az Egyenlítő vidéke, ahol az erős felmelegedés miatt felszálló légmozgás, alacsony nyomású öv alakul ki. A föláramlott levegő a troposzféra felső rétegében a térítőkörök felé indul, és ott az összetorlódás miatt leszállni kényszerül. A leszálló légtömegek a felszínnel párhuzamosan visszaáramlanak az Egyenlítő felé. Ez az állandóan fújó szél a passzát. Az eltérítő erő következtében az északi félteke passzátja ÉK-i, a D-i féltekéé DK-i szél.

ÉK-i sarki szél 1.

60º

Nyugatias szél 2.

30º ÉK-i passzátszél

3.

0º

DK-i passzátszél 30º Nyugatias szél

60º DK-i sarki szél 90º

Az Egyenlítő vidékén a felszálló, a 30° szélességi körök mentén a leszálló légmozgás miatt szélcsendes sáv alakult ki.

A vitorlázás Mount Everestje: a Horn-fok A Volvo Ocean Race vitorlás versenynek a Föld körbehajózása a célja. A verseny egyik igen komoly kihívása a Horn-fok megkerülése. Bár itt él a lenyűgöző dolmányos albatrosz és az óriás viharmadár, az óriás Magellán-pingvin, a déli szélesség 40° alatti térséget leginkább az Üvöltő Negyvenesek (Roaring Forties) km uralják. Az átlag 30 h sebességet km meghaladó, jellemzően 100 h

körüli lökésekkel tarkított szelek szárazföld hiányában akadálytalanul tombolhatnak. A fok azonban még ennél is délebbre, a Dühöngő Ötvenesek (Furious Fifties) és a Sikító Hatvanasok (Screaming Sixties) hazájába esik. A Föld legvadabb szélviharait még veszélyesebbé teszi, hogy az Andok déli vonulatai és az Antarktisz közötti viszonylag keskeny csatorna tovább erősíti őket. És ha ez még mindig nem lenne elég, akkor a természet küldi a jéghegyeket is, igaz, jellemzően „csak” a téli időszakban.

a verseny európai rajttal indul. Vázold fel a beszédes nevű szelek irányának ismeretében az útvonalat!

73

IV. LeVegőburok MONSZUNNAK nevezzük azokat a szélrendszereket, melyeket évszakokhoz kötött, legalább 120°-os irányváltás jellemez. Indiában például csak a téli időszakot jellemzik a keleties irányú szelek. De Földünk más területein is megfigyelhető, hogy a téli és a nyári uralkodó szélirányok közel ellentétesek. Kialakulásuk helyszíne szerint megkülönböztetünk trópusi és mérsékelt övezeti monszunokat, ezek a kialakulásuk helyszíne mellett a kialakulásuk folyamatában is különböznek.

A TRÓPUSI ÖVEZETBEN nagyon jellemző az éves periódusú szélirányváltozás. A Föld Nap körüli keringése és állandó tengelyferdesége miatt a jellemző légnyomásövezetek, és így az uralkodó szelek is évszakosan eltolódnak északra és délre, követve a Nap merőleges delelését. A legnagyobb felmelegedés sávja (az állandóan alacsony légnyomású zóna) a hőmérsékleti egyenlítő. Ez a Nap látszólagos évi járását követve az északi félgömb nyarán északra, a déli félgömb nyarán pedig délre tolódik.

július január

A hőmérsékleti egyenlítő júliusi és januári helyzete

A passzátszelek így csak a tavaszi és őszi napéjegyenlőség környékén fújnak a földrajzi egyenlítő felé, amikor megközelítőleg hasonló helyen tartózkodik a hőmérsékleti egyenlítő is. Az év nagy részében a passzátszelek a hőmérsékleti egyenlítő mozgását követve a másik félgömbre is áthelyeződhetnek, ahol az eltérítő erő miatt megváltozik az irányuk.

Nyár

Egyenlítő

Az északi félgömb nyarán a déli félgömb délkeleti passzátszele átlépi a földrajzi Egyenlítőt. A Föld forgásából származó eltérítő erő miatt az áramló levegő az Egyenlítőtől északra délnyugati szélként folytatja útját (trópusi nyári monszun). Az északi félgömb telén a hőmérsékleti egyenlítő a déli féltekére húzódik, és így utat enged az északkeleti passzátszélnek (trópusi téli monszun).

Tél

Egyenlítő

A déli félgömb trópusi monszunja ez alapján könnyen magyarázható. Amikor az északi félgömbön tél, a déli félgömbön nyár van, az északkeleti passzát a déli félgömbre átlépve északnyugati szélként fúj a hőmérsékleti egyenlítő felé (trópusi nyári monszun). A trópusi téli monszun itt is az illető félteke passzátszelével azonos, azaz DK-i irányú.

A trópusi monszun nem önálló szélrendszer, hanem az általános légkörzés része. Ez a jelenség legmarkánsabban a Hindusztáni- és az Indokínai-félsziget, valamint Észak-Ausztrália térségében észlelhető. Segítség a tanuláshoz: készíts egyszerű vázlatrajzot a trópusi monszun kialakulásáról! Jelöld a hőmérsékleti egyenlítő futását, rajzold be és nevezd meg a hőmérsékleti egyenlítő felé fújó szeleket!

74

tÁJÉKOZTATÓ

A

magas minőségi szint mellett a középiskolai tankönyvek kiadására szakosodott tankönyvkiadónk elkészítette a tankönyv másik felét is, amely nyomdailag kivitelezett kész könyv formában megtekinthető könyvbemutatóinkon. A kiadvány tankönyvvé minősítését elindítottuk, amelynek az eljárása várhatóan április végéig befejeződik. Így a tankönyv a rendeletben előírt május 15-e határidőig megrendelhető, ezt követően június 15-ig a könyv címe már nem változtatható, csak a könyv darabszáma 10%-on belül. Köszönjük, hogy megtekintette a Mindennapok tudománya: Földrajz 9. tankönyvünket. Szakmai kérdésekben szerkesztőink állnak a rendelkezésükre: Szabóné Mihály Hajnalka természettudományi főszerkesztő [email protected] 62/551-101

Erdei András Gábor földrajz, matematika szakos szerkesztő [email protected] 62/551-095 2013. február 28