Földrajz | Felsőoktatás » Az élettelen anyag fejlődéstörténetéről

1 Az élettelen anyag fejlődéstörténete 1. Kölcsönhatások • elvont fogalom, közvetlenül nem tapasztalható • a körülöttünk levő világ sokfélesége az állandó változás következménye • változás és kölcsönhatás • változás térben és időben • a kölcsönhatások többszempontú osztályozása: • strukturáltság • erősség • változás szerint strukturáltság szerint lehet: a. b. c. d. strukturált anyag strukturált anyaggal, pl. proton ütközik protonnal strukturált anyag strukturálatlan anyaggal, pl. elektron mozog mágneses térben strukturálatlan anyag strukturált anyaggal, pl. napfény testet melegít strukturálatlan anyag strukturálatlan anyaggal, pl. mező-mező kölcsönhatás erősség szerint lehet: a. erős kölcsönhatás, nukleonok között hat, nukleon lehet proton vagy neutron, töltésfüggetlenség elve nagyon rövid hatótávolságú kölcsönhatás, az atommagon belül működik, r<10-15 m csak vonzó

hatás intenzitás 1 b. elektromágneses kölcsönhatás töltött részecskék között hat atomi távolságon belül domináns, mert a makroszkopikus testek általában elektromosan semlegesek, r<10-10 m lehet vonzó, lehet taszító hatású intenzitás 10-2 c. gyenge kölcsönhatás a radioaktív folyamatokért felelős, ma már egyesítették az elektromágneses kölcsönhatással intenzitás 10-3 d. gravitációs kölcsönhatás minden test között hat, a tömeg a kölcsönhatás forrása végtelen hatótávolság jellemzi mindig vonzó hatású intenzitás 10-30 változás szerint lehet: a. mechanikai kölcsönhatás makroszkopikus lendületváltozás, vagy az alak megváltozása (deformáció) jellemzi b. termikus kölcsönhatás hőmérséklet vagy halmazállapot változás (együttesen belsőenergia változás) jellemzi c. kémiai kölcsönhatás az anyag elektronszerkezetében bekövetkező változás (pl. égés ) 2 2. A világegyetem keletkezése és

fejlődése • Volt-e valaha kezdete a Világegyetemnek, avagy öröktől fogva létezik? A fizikusoknak és csillagászoknak egészen e század közepéig nem voltak olyan hatékony elméleteik és érzékeny kísérleti berendezéseik, amelyekkel érdemben megválaszolhatták a fenti kérdést. Végül két egymással versengő kozmológiai modell alakult ki. Az egyszerűen csak Ősrobbanásnak nevezett elméletben azt feltételezik, hogy a Világegyetem egy olyan forró és sűrű kezdeti állapotból jött létre, amelyben csak sugárzás és elemi részecskék létezhettek. Az Univerzum azután kitágult és lehűlt, miközben galaxisok és csillagok csomósodtak össze benne A másik, állandó állapotú modell szerint a Világegyetem mindig is létezett. Az anyag szétszóródását, mely a Világegyetem megfigyelt tágulásából ered, új anyag folyamatos keletkezése egyenlítené ki A kozmológiai elméletek és jóslataik Ősrobbanás Állandó állapot A világűr

hőmérséklete Kezdetben igen nagy, jelenleg alig néhány kelvin Zérus sugárzás) (nincs Univerzum kora 2 milliárd év (l950es nézet) 10-20 milliárd év (mai becslés) Végtelen Az anyag keletkezése Egyszerre az összes Elemek képződése Állandóan Csillagokban folyamatosan Ősrobbanás után Az ősrobbanás-modellnek három fontos, kísérletileg igazolható következménye van. Először: a modell szerint a világegyetem tágul, a galaxisok távolodnak egymástól, mégpedig a köztük lévő távolsággal arányos sebességgel. A húszas években Hubble éppen ezt a tágulási törvényt igazolta a távoli galaxisok vöröseltolódásának tanulmányozása során. A színképelemzéssel az égitestek sugárzását a színeire bontva vizsgálják. Minden kémiai elem meghatározott hullámhosszakon nyeli el vagy bocsátja ki a sugárzást. Ezek a hullámhosszak azonban rövidebbnek látszanak, ha a sugárzó test közeledik felénk („kékebb” lesz ), míg

hosszabbnak („vörösebbnek”), ha távolodik. Ez a vöröseltolódás jelensége. Másodszor: az ősrobbanás-modell megjósolja, hogy kell lennie olyan mikrohullámú háttérsugárzásnak, amely a kezdetben uralkodó nagy hősűrűség maradványa, s amelyben benne „úszik” a világegyetem. E sugárzás számára néhány százezer évvel az ősrobbanás után vált „átlátszóvá” az univerzum. Azóta az anyag csillagokká, galaxisokká és egyéb objektumokká csomósodott, a sugárzás azonban tovább folytatta tágulását, vöröseltolódása nőtt, vagyis lehűlt. Penzias és Wilson a Bell Laboratórium munkatársai 1964-ben fedezték fel ezt a mikrohullámú háttérsugárzást, amely minden irányból egyenletesen érkezik hozzánk s hőmérséklete körülbelül 3 kelvin. Harmadszor: a modell sikeresen következtet arra, hogy protonokból és neutronokból könnyű atommagok keletkeztek az ősrobbanás utáni első percekben. Gamow szerint a nagyobb atommagok a

kisebbekből épültek fel, mégpedig oly módon, hogy a hidrogénből kiindulva újabb és újabb neutronok fogódtak be. Ez a folyamat mindaddig tartott, amíg voltak szabad neutronok, a hőmérséklet le nem csökkent, és a részecskék szét nem 3 szóródtak. Sikeresen meg lehet mondani ily módon a deutériumnak, a héliumnak, a lítiumnak a gyakoriságát A nehezebb atommagokét nem, mert azokról feltételezik, hogy jóval később a csillagok belsejében keletkeztek Habár az ősrobbanás elmélet hívei a legtöbb bírálatot ki tudják védeni, mégis akad néhány megmagyarázhatatlan részlet. Így például a mikrohullámú háttér túlságosan egyenletesnek tűnt. Hiányoztak belőle azok a kicsiny hőmérséklet- és sűrűségingadozások, amelyek eredetileg a későbbi gravitációs csomósodás magvai lehettek. Ilyen csomósodás nélkül túl rövid lett volna az idő ahhoz, hogy a galaxisok és az újabban megfigyelt, ezeknél is nagyobb léptékű

szerkezetek ( hatalmas „buborékok” ) kialakuljanak. Végül 1992 áprilisában a csillagászok arról számoltak be, hogy a kozmikus sugárzást kutató Cobe műhold mérési adataiban kicsiny hőmérséklet eltéréseket találtak, pontosan akkorákat, mint amekkorákat az Ősrobbanás-elmélet hívei vártak. A kutatók ezeket úgy értelmezik, mint az anyag és az energia sűrűségének ingadozásait a Világegyetem történetének nagyon korai szakaszában. Ezek az ingadozások segítenek megmagyarázni, miképpen csomósodott össze később saját tömegvonzásának hatására a Világegyetem anyaga, csillagokat, galaxisokat és a ma megfigyelhető nagyobb szerkezeteket hozva létre. A csillagok élete Az élőlényekhez hasonlóan a csillagok is születnek, megöregszenek majd elpusztulnak. A legnagyobb tömegűek csak rövid ideig élnek, és egy fényes szupernóva robbanásban végzik. A Naphoz hasonló, közepes tömegű csillagok, melyek jóval gyakoribbak, szebben

vesznek búcsút életüktől. Amikor felélik termonukleáris üzemanyagukat, kitágulnak, és ledobják magukról külső rétegeiket, miáltal egy táguló, gömb alakú gázfelhőbe burkolódznak. A központi csillag kicsiny, forró maradványa felmelegíti és világításra készteti a gázt, s a haldokló csillagot néhány ezer éven keresztül egy izzó gázfelhő, planetáris köd veszi körül. A csillagok életük mintegy 90 százalékában nukleáris fúzióval folyamatosan energiát termelnek, a hidrogén atommagok héliummagokká egyesülnek bennük, miközben energia szabadul fel (tömeghiány effektus és az anyag-energia egyenértékűség elve alapján). Fejlődésének ebben a szakaszában fősorozatinak nevezzük a csillagot, a földi élet szerencséjére ilyen csillag maga a Nap is. Az hogy egy csillag mennyi időt tölt a fősorozati állapotban, elsősorban a tömegétől függ. A nagy tömegű csillagok sokkal fényesebbek a kisebbeknél, és ezért a

hidrogénkészletüket is jóval hamarabb felélik. A Naphoz hasonló csillagok mintegy 10 milliárd évig tartózkodnak a fősorozatban, az ötször nagyobb tömegűek viszont alig 60 millió évig. A csillag öregedésével magjában hélium halmozódik fel. Amikor már a teljes hidrogénkészlet elfogyott, a héliumból álló mag saját tömegvonzásának hatására összehúzódik és felforrósodik. A nukleáris fúzió a magot körülvevő héjban folytatódik tovább, ahol az anyag még bővelkedik hidrogénben. Ekkor a csillag kitágul, és átmérője a Napénak (ami kb 1,4 millió kilométer ) több tízszeresére nő. Az égitest felszíne távolabb kerülvén a központi energiaforrástól lehűl és csak vörösen izzik. A kisugárzott teljes energiamennyiség azonban több mint százszorosára nő. Fejlődésének ebben a szakaszában a csillagot vörös óriásnak nevezzük. 4 A belső héjban zajló hidrogénfúzió következtében a csillag magjában egyre több

„héliumhamu” rakódik le, és ettől a mag mind forróbbá és nagyobb tömegűvé válik. Amikor a hőmérséklete eléri a körülbelül 100 millió kelvint, a héliummagok szénné és oxigénné kezdenek egyesülni. Eközben a csillag külső részei összehúzódnak, felszíne forróbb és kékebb lesz. Végül a hélium is elfogy a csillag magjából, a központi energiaforrás kimerül és ismét a tömegvonzási erők kerekednek felül A héliumhéj kialakulása után a csillag a Nap átmérőjének több százszorosára duzzad, sűrű magját (amit szén és oxigén alkot) egy óriási, de rendkívül ritka gázburok, a csillag felfúvódott külső része övezi (planetáris ködök központi csillagai). Nem minden csillagnak lesz ilyen életútja, a 0,8 naptömegnél kisebb csillagok anyaga nem elegendő egy planetáris köd létrehozásához. A 8 naptömegnél nagyobb csillagok is kiesnek, mert ezek egy heves szupernova robbanással fejezik be pályafutásukat (

illetve folytatják életüket mint neutroncsillag majd tömegüktől függően feketelyuk). Hol vagyunk a világegyetemben? Univerzum>extragalaxisok>galaxishalmazok>galaxis (a mienk a Tejútrendszer) >Naprendszer>Föld A Naprendszer kialakulása Figyelembe kell venni a bolygórendszer egységes anyagi összetételét, a tengely körüli forgásuk és keringésük irányát, a perdület eloszlását (A Naprendszerben a legnagyobb tömegű égitest a Nap, a rendszer tömegének 99,86 százalékát tartalmazza. A probléma az, hogy ugyanakkor a perdületnek csak 2 százaléka esik a Napra. ) Szigorúan figyelni kell a fizika megmaradási elveire. ♦ Katasztrófa elméletek • véletlenül bekövetkező, kivételes esemény, nem oldja meg a perdület eloszlását, • a bolygók abból az anyagtömegből alakultak ki, amelyet a Napból egy közvetlen közelében elhaladó csillag a nagyobb gravitációs erejével szakított ki. ♦ Kaptációs elméletek • a Nap a

bolygók anyagát a csillagközi térből vonzotta magához, • a bolygók hideg úton álltak össze, belsejükben radioaktív bomlás emeli a hőmérsékletet, • megoldja a perdület eloszlást, örökli a csillagközi gáz perdületét, • problémát jelent az a kicsi valószínűség, hogy hogyan fogja be ilyen rendezett módon a részecskéket. 5 ♦ Köd- vagy nebuláris elmélet • a bolygók és a Nap ugyanabból a gáz- és porfelhőből összesűrűsödés révén alakultak ki, • az elektromágneses erők nagy szerepe a perdület átadásban, • a bolygók hideg anyagból összetömörüléssel való keletkezése (kisbolygók bizonyítékai). 3. A Föld élete A Föld, mint égitest A Föld alakja: • a gömbalak bizonyítékai: 1. a Föld felszínén északi vagy déli irányban haladva változik a csillagok látóhatárhoz viszonyított helyzete, változik a Nap vagy bármely csillag delelési magassága, 2. a Föld felületének nyugat-kelet irányú

szabályos görbültségét a Nap és a többi csillag delelés idejének a megtett úttal való arányos változása igazolja. • a Föld valódi alakja geoid • a gömbalak következményei: 1. változik a napsugarak beesési szöge, szoláris éghajlati övek, 2. növénytakaró és talajok övezetessége, 3. tengeráramlások és szélrendszerek kialakulása, 4. a látóhatár kör alakja, 5. szélességi- és hosszúsági körök A Föld mozgásai: ♦ tengely körüli forgás direkt irányú forgás (nyugatról keletre), a Föld forgása változik (állandó lassulás, periodikus változás), következmény : gömbalak módosult, Coriolis-hatás ( víz- és levegőtömegek mozgása), az égbolt látszólagos napi elfordulása (Nap és a csillagos égbolt), nappalok és éjszakák váltakozása, bizonyíték : Foucault inga kísérlete, Coriolis erő, űrhajózás. ♦ Nap körüli keringés ellipszis pálya, gyújtópontban a Nap (Kepler-törvények), direkt irányú keringés,

következmény : a Nap és a csillagos ég látszólagos évi mozgása, a nappalok és éjszakák hosszának változása, a Föld tengelyferdesége ( a keringés során állandó irányú ), a keringéssel együtt az évszakok váltakozását okozza. ♦ egyéb mozgások Az időszámítás: napi időszámítás (helyi idő, zóna idő), évi időszámítás. A Föld belső felépítése és tulajdonságai • közvetlen adatok a Föld felépítéséről (csak földkéreg, mélyfúrások, vulkanizmus), • közvetett adatok a Föld felépítéséről 6 • a nehézségi erő tanulmányozása (gravitációs differenciáció), • a földmágnesség, az elektromos vezetőképesség és a radioaktivitás vizsgálata, • a földrengéshullámok vizsgálata (longitudinális- és transzverzális hullámok a Föld belseje nem homogén, gömbhéjas szerkezet jellemzi, • a meteoritok vizsgálata. A Föld szerkezete és belsejének jellemzői A Föld gömbhéjai: kéreg felső kéreg

(Conrad féle felület 15km) alsó kéreg (Mohorovicic féle felület 35km) köpeny külső köpeny (Repetti féle felület 986km) belső köpeny (Gutenberg féle felület 2900km) mag külső mag (Lehmann féle felület 5100km) belső mag ( a Föld sugara 6371km) •A gömbhéjak anyagi összetétele: mi változik a héjaknál, fizikai-kémiai változás, van-e Ni-Fe mag? • a Föld egésze: vas – oxigén – magnézium – szilícium – kén – nikkel, • a Föld kérge: oxigén – szilícium – alumínium – vas – kalcium – nátrium, • a Föld belsejének fizikai jellemzői: hőmérséklet, nyomás, sűrűség, • a Föld anyagainak halmazállapota: a külső magot kivéve szilárd, a külső mag cseppfolyós, az asztenoszféra képlékeny. A Föld kőzetburka (a litoszféra) A Föld kérge és a földköpeny legfelső része összefüggő és együtt mozgó réteget alkot, ezt tekintjük a Föld kőzetburkának vagy litoszférának. ♣ A földkérget

felépítő kőzetek A földkérget felépítő elemek egymáshoz kapcsolódva ásványokat alkotnak, amelyek a kőzeteket építik fel. Keletkezés szerint megkülönböztetünk magmás, üledékes és átalakult kőzeteket. • magmás (eruptív) kőzetek: az izzón folyó magma megszilárdulásával alakulnak ki, 1. mélységi magmás kőzet(gránit, diorit, gabbró), 2. kiömléses magmás kőzet(andezit, bazalt, riolit), 3. vulkáni tufák(andezit- ,bazalt-, riolit tufa) • üledékes (szediment) kőzetek: más kőzetek pusztulásával, növényi vagy állati eredet 1. törmelékes, laza törmelékes(homok, lösz, agyag), összeálló törmelékes (breccsa, homokkő, márga), 2. vegyi üledékes (kősó, kálisó, mészkő), 3. szerves üledékes(lignit, barna-, fekete szén, mészkő, olaj, földgáz) • átalakult(metamorf) kőzet: nagy mélységben magas nyomás és hőmérséklet hatása 1. kontakt metamorfózis(homokból homokkő), 2. átkristályosodás(dolomitból

márvány, kőszénből antracit) ♣ Kéregszerkezet : stabilis kéregrészek (ősmasszívumok), mobilis kéregrészek. ♣ Lemeztektonika : a litoszféra nem összefüggő burok, lemezekből áll, 7 • a lemezek eltávolodhatnak (árokrendszerek) • a lemezek ütközhetnek, óceáni lemez kontinentális lemezzel, óceáni lemez óceáni lemezzel, kontinentális lemez kontinentális lemezzel, •a lemezek párhuzamosan mozognak, egymás mellett elcsúsznak A kontinensek kialakulását és fejlődését a lemeztektonika segítségével írhatjuk le. A litoszféralemezek mai eloszlása, mozgásrendszere körülbelül 65 millió éve alakult ki. A földkéreg függőleges mozgásai, epirogenetikus mozgások Szerkezetalakító folyamatok : gyűrődések / törések, vetődések / magmatizmus A hegységképződés (orogenezis) folyamatára választ ad a lemeztektonika. Hegységtípusok (lánchegységek, röghegységek, vulkanikus hegységek ) A szárazföldek felszínének

kialakulása és változásai. ♣ A felszínformák kialakítását végző erők: belső(endogén) és külső(exogén) erők • belső erők, a lemeztektonika eredménye, ( az energiát a radioaktív kőzetekben végbemenő maghasadás adja ), • külső erők (energiaforrása a Nap sugárzása és a gravitációs erő), a hőmérsékletingás, a csapadékvíz (pluviális erózió), a folyóvíz (fluviális erózió és akkumuláció), a folyóvíz munkavégző képessége (szakaszjelleg, folyótorkolatok) a jég (glaciális erózió és akkumuláció), a gleccser és a belföldi jégtakaró hatása a szél, a szélmarás vagy korrázió (pl. ingókövek, gombasziklák) a kifúvás vagy defláció (pl. deflációs medencék) eolitikus akkumuláció, hordalék lerakás (pl. futóhomok, dűnék) a tenger (hullámverés, hullámmarás, tengerjárás), az élőlények hatása (biogén hatás), antropogén hatás. A kőzetminőségtől függő lepusztulás formák: a mészkő

pusztulásformái (a karsztosodás), a löszformák. A felszínformák 1. A síkság : Az olyan felszínt, mely nagyjából vízszintesen terül el, és a térszíni szintkülönbségek a 200 m-t, a felszín lejtése pedig a 6 ezreléket nem haladja meg, síkságnak nevezzük. • Kialakulás szerint: feltöltött, táblás, letarolt síkság. • Tengerszint feletti magasság szerint: alföld ( a tenger szintje és a 200 m közötti síkság), fennsík ( a 200 m feletti síkság), mélyföld ( tengerszint alatti síkság). 2. A völgy 3. A medence 8 4. A hegy részei és formái, osztályozása kialakulás szerint, alakjuk szerint, magasság szerint ( 500 m alatt alacsony-, 500-1500 m között közép-, 1500 m felett magas hegység). 5. A part 6. A szigetek 4. A talaj (pedoszféra) A Föld szilárd kérgének legfelső, a növények termőhelyéül szolgáló rétege a talajtakaró vagy pedoszféra. A talaj legfontosabb tulajdonsága a termőképessége, ami a növények

ellátását biztosítja vízzel és tápanyagokkal. ♣ A talaj kialakulása A talajképződés tényezői talajképző tényezők – több egyenrangú tényező • földtani tényezők : 1. passzív tényezők, a talajképződés nyersanyagai a kőzetek ( a talajképződés feltételei, ásványi összetétel, fizikai tulajdonságok), 2. aktív tényezők, a kéregmozgások, a talajvízszint mozgásai, a felszíni vízhálózat munkája • éghajlati tényezők : a hőmérsékleti viszonyok, a csapadék mennyisége, a szél. • domborzati tényezők : a tengerszint feletti magasság, a felszínformák, a lejtők égtáji helyzete. • biológiai tényezők • a talajok kora : abszolút kor (a talaj keletkezése kezdetétől eltelt idő), relatív kor (a megegyező abszolút korú talajok közötti fejlettségbeli eltéréseket fejezi ki, mivel a Föld felszínén nem egy időben indult meg mindenütt a talajképződés). A talajképződés folyamata. A kőzetek átalakulása

• aprózódás : fizikai folyamat, eredménye a törmelék, elsősorban a kőzetre ható nyomásviszonyok megváltozásának a következménye, (a tömeghez képest nagy felület alakul ki). okozója lehet : ♦ a módosuló kéregterhelés (ha a kőzet a letarolódás vagy más okok hatására a felszín közelébe, majd a felszínre kerül a kőzetre ható nyomások fokozatosan megszűnnek így a kőzetek kitágulnak, belső repedések, törések keletkeznek), ♦ inszolációs aprózódás (nagy hőmérsékletingás következtében nagy térfogat változás, tágulás, összehúzódás, ez különböző mértékű a kőzet felületén és belsejében, ennek eredménye a dilatációs mozgás), ♦ a fagy okozta aprózódás (a kőzetek belsejébe kapilláris szivárgással jut be a víz), ♦a kristályosodási folyamatok kőzetaprózása (szárazabb és melegebb időszakokban a kapillárisok oldatai teljesen besűrűsödnek, s belőlük az oldott sók kiválnak,

kikristályosodnak, ez fejti ki a feszítőerőt), 9 ♦ a biogén aprózódás (növények gyökérzete, pl. egy 10 cm átmérőjű, 1 m hosszú gyökér nyomóereje 30-50 tonna tömeget is képes megemelni, állatok hatása) ♦ a kőzetszállító folyamatokhoz kötődő (mechanikai) aprózódás (a gravitáció hatása, hordalékerózió). • a mállás : vegyi folyamat, amelynek során a kőzetek kémiai összetétele is megváltozik, eredménye a málladék. A nedvesség és a hőmérséklet az a két legfontosabb tényező, amelyek mindig szerepet játszanak a mállási folyamatban. Egyéb hatások az oxidáció, a hidratáció, a hidrolízis és az oldódás Míg az aprózódás csak kis mélységig hatékony, a mállás akár több száz méter mélységig is behatolhat a felszín alá. ♠ biológiai mállás: kémiai változások biológiai folyamatok eredményeként jönnek létre (mohák, zuzmók, zuzmósavak, harasztok, virágos növények, széndioxid termelés,

baktériumok, gombák) A humuszképződés A humuszanyagok az elhalt élőlények, elsősorban a növények szerves anyagainak lebomlása eredményeként képződnek. A humuszképződés (humifikáció) két fő lépésből áll: ♠ biotikus szakasz (az összetett szerves vegyületek egyszerűbb alkotóelemeire bomlanak, ami a talaj mikroorganizmusainak anyagcsere folyamatai révén megy végbe), ♠ abiotikus szakasz (a bomlástermékekből nagy molekulájú humuszanyagok képződnek). A talaj összetevői • szilárd (szervetlen és szerves eredet) • folyékony (talajnedvesség) ♠ gravitációs víz ( a talaj hézagaiban elhelyezkedő víz ), ♠ kapilláris víz, ♠ higroszkópos víz (kolloid méretű talajrészecskék hidrát burka), ♠ talajvíz (első vízzáró réteg feletti víz). • légnemű (talajlevegő), oxigéntartalma kisebb, széndioxid tartalma nagyobb, mint a légköri levegőé, a talaj és a légkör között állandó gázcsere. A talaj tulajdonságai

• a talaj fizikai tulajdonságai : 1. mechanikai összetétel (a részecskék nagysága, mennyiségi aránya, köves, homokos, vályogos, agyagos talajok), 2. a talajszerkezet (az összetapadt elemi részecskék elrendeződése adja, rögös, morzsás, szemcsés, stb), 3. a kötöttség (mekkora ellenállás a talajmegmunkáló eszközökkel szemben, laza, középkötött és kötött talajok), 4. a talaj vízgazdálkodása ( vízbefogadó-, és vízvisszatartó képesség ), 5. a talaj szellőzöttsége, 6. a talajok hőgazdálkodása • a talaj kémiai tulajdonságai : 1. a talaj kémhatása (pH-érték, savanyú(pH 3-6), semleges(pH 7), lúgos(pH 8-11)2 a talaj tápanyagai (termőképesség) A genetikai talajszintek A talaj jellegzetes tulajdonsága, hogy fejlődésének eredményeként fizikai és kémiai sajátosságaikban is eltérő, különböző vastagságú részekre tagozódik, amelyek jól tükrözik a talajképződés folyamatát. Ezeket genetikai szinteknek,

összességüket pedig genetikai talajszelvénynek nevezzük (feltalaj, altalaj, anyakőzet). A Föld talajtakarója zonális talajok, intrazonális talajok, azonális talajok. • zonális talajok : 1. hideg éghajlati öv : sarkvidéki övezet, arktikus talajok, tundra éghajlati területen tundra talajok 10 2. 3. 4. mérsékelt éghajlati öv : szubarktikus, óceáni éghajlati terület fenyőerdők alatt podzol talaj kontinentális és száraz éghajlati terület lombos erdei alatt barna erdőtalaj, sztyeppnövényzet alatt mezőségi (csernozjom) talaj, félsivatagban félsivatagi barna- és szürke talaj, szubtrópusi övezetben babérlombú örökzöld erdők, trópusi övezetben laterit talaj ( a humusz szinte teljesen hiányzik). • intrazonális talajok : a nagy talajzónákon belül kisebb területeken a zónára jellemző talajtípusoktól lényegesen eltérő talajok, befolyásolja az alapkőzet (pl. rendzina), vagy az erős vízhatás (pl láptalajok, szikes

talajok ), • azonális talajok : kialakulásukra a zonálisan ható tényezők alig voltak hatással, bárhol előfordulhatnak ( váztalajok, homoktalajok, öntéstalajok). A talajerózió és a talajvédelem A talajerózió a talaj lepusztulásának folyamata. A talajerózió függ a talaj fizikai és kémiai tulajdonságaitól és a növényzettel való borítottságtól (passzív tényezők), aktív tényezők : vízerózió (csapadékvíz, olvadási erózió, suvadások),szélerózió (deflációs talajkifúvás), antropogén hatások (erdők kiirtása, helytelen agrotechnika és öntözés, talaj szennyezés). Talajvédelem : helyes talajhasználat, talajművelés. 5. A vízburok (hidroszféra) A víz eredete és a földi vízkészlet A Föld vízkincse endogén eredetű, azaz bolygónk belső anyagainak kipárolgása – kigázosodása – útján keletkezett ugyanúgy, mint a Naprendszer egyéb égitesteinek őslégköre. A Földön található víz az ősatmoszféra

vízgőzéből fokozatos lehűlés eredményeként képződött, mintegy 3,7 milliárd éve. A vízgőz lecsapódása és megmaradása két tényező szerencsés együtthatása: • a Föld tömegvonzásának és a Naptól való távolságának kedvező aránya (a napszél nem sodorja el a vízmolekulákat), • a földfelszín kedvező hőmérsékletszintje (a víz döntő többsége folyékony halmazállapotban maradt), • ózonpajzs kialakulása ( megakadályozza a vízmolekulák fotodisszociáció útján való elbomlását). Az endogén folyamatok napjainkban is rengeteg vízgőzt juttatnak az atmoszférába (vulkanizmus). A mélységi eredetű, a felszínen még nem járt vizet juvenilis víznek nevezzük, szemben a víz nagy körforgásába már korábban bekapcsolódott vadózus vizekkel. A litoszférában tárolódó kötött vizet is a vízkincs részének tekintjük (nem ismerjük kellő pontossággal a készlet nagyságát). A felszínen tárolódó vízkészlet (

óceánok és az egyéb állóvizek, a folyók, a jégkészlet, felszín alatti szabad vizek, a légkör és az élőlények összes víztartalma) azonban jól ismert, ez kb. 1384 millió km3 A megoszlás aránya: - világtengerek 97,4 %, - jég (sarkvidékek, magashegységek) 2 %, - felszín alatti vizek (talajvíz, rétegvíz, karsztvíz, talajjég stb.) 0,58 % - összes többi előfordulás (folyók, tavak, légkör és az élőlények) 0,02 % A vízburok létrejötte óta a víz állandó körforgásban van. A vizet a Nap sugárzó energiája és a Föld gravitációs ereje tartja mozgásban. Az óceánok és a tengerek - óceánok (Csendes-, Atlanti-, Indiai-óceán), melléktengerek (földközi- és peremtenger) ♦a földközi-tenger lehet intrakontinentális (kontinens belsejében, Balti-tenger) és ♦interkontinentális (kontinensek közé ékelődnek, Vörös-tenger), ♦a peremtengereknek nincs önálló medencéjük, a szárazföld szegélyéhez kapcsolódnak

(Japán-tenger). 11 ♣ A tengerfenék tagozódása, felépítése, üledékei. ♣ A tengeri medencék osztályozása mélységük szerint: partszegély, kontinentális talapzat (200m mélységig), mélytenger (kontinentális lejtővel hanyatlik a mélytengeri táblára), árkok, üstök. Kiemelkedő formák a küszöb, a hátság a padok a zátonyok A tenger 200 méternél mélyebb részein üledékképződés történik, anyaga főképp szárazföldi (folyóvízi, eolikus eredet), vagy kozmikus, vagy tengeri. ♣ A tengervíz tulajdonságai: - - a tenger szintje (alapszint meghatározása), a tengervíz színe (a vöröst 1-2 m-en belül elnyeli, a kéket visszaveri), a tengervíz sótartalma ( A régi nézet szerint az ősatmoszférából származik, a forró ősi légkörből kivált sókat az utóbb lecsapódott víztömegek feloldották és a kialakuló ősóceánokba öblítették. A korszerűbb nézet az, hogy a sótartalom egyrészt a vulkáni tevékenység vegyi

anyagaiból, másrészt a kőzetek mállásának vízben oldható vegyületeit mosta a világtengerbe a víz körforgása. Vagyis az óceánok sótartalma fokozatosan alakult ki.) A sótartalom változását éghajlati tényezők okozzák, átlagos sótartalom 35 ezrelék a tengervíz sűrűsége és nyomása, a tengervíz hőmérséklete ( a nagy fajhő miatt kisebb a hőingás, mint a szárazföldé). ♣ A tengervíz mozgásai : • a hullámzás A vízszintesen elmozduló levegő szívóhatására a vízrészecskék orbitoidális mozgást végeznek, a vízrészecskék a hullámzásban nem áramlanak, hanem függőleges síkú körpályán mozognak. • a tengervíz áramlása Az állandó szelek (elsősorban a passzátok) hozzák létre, a szél a hullámokat elmozdítja, előbb a felszínen tolja előre a vizet, majd a belső súrlódás következtében a mélyebb vízrétegek is mozgásba jönnek. Áramlásrendszerek leírása. • a tengerjárás A tenger vizének legnagyobb

mértékű, szabályos vertikális mozgása, dagály-apály jelensége. A tengerjárást döntően a Hold vonzása idézi elő, a Nap vonzóereje is jelentős. • a tengerrengés A földrengés epicentruma a tengerfenéken van. A szárazföld vizei (édesvizek) ♣ A felszín alatti vizek A Föld szárazföldi felszínére jutó víz egy része a talajba, illetve a mélyebb kőzetrétegekbe szivárog, ahol folytonos mozgást végez. • a talajvíz A talajba szivárgó víz a felszínhez legközelebb elhelyezkedő vízzáró réteg felett összegyűlik és a vízzáró réteg lejtésének irányába ( a nagy súrlódás miatt lassú) áramló mozgást végez. • a rétegvíz A rétegvíz a kőzetek pórusaiban, kapillárisaiban ott helyezkedik el, ahol a víztároló réteget alul és felül egyaránt vízzáró rétegek határolják. (hidrosztatikai nyomás alatt van, artézi víz) • a résvíz A résvíz a kőzetek repedéseiben, réseiben, járataiban található. A mészkőben

tárolt, illetve ott mozgó vizet karsztvíznek nevezzük ( a karsztvizet a csapadék táplálja). ♣ Felszíni vizek : • a források A talajvízforrások ott keletkeznek, ahol az első vízzáró réteg metszi a felszínt, és a talajvíz a felszínre bukkan. Rétegforrások, karsztforrások. • a kutak vize talajvíz (ásott kutak), rétegvíz (artézi kutak, fúrt csőkút), • a folyóvizek 12 - erek – patakok – folyók – folyamok, ezek együttese a vízrendszer, a vízrendszerek a kontinensek vízhálózatát alkotják, ez függ az éghajlattól, a felszínt alkotó kőzetek tulajdonságaitól, - a vízgyűjtő terület, a vízválasztó, - lefolyásos-, és lefolyástalan területek - a folyóvíz tulajdonságai (a meder, a folyó vízhozama, vízállása és vízjárása) • az állóvizek A szárazföld mélyedéseiben tartósan megmaradó vizet állóvíznek nevezzük. Tavak – fertők – mocsarak – lápok A tavak keletkezése: a tavak medencéjét belső

(endogén) vagy külső (exogén) erők külön-külön vagy együttesen hozták létre. - endogén eredetű tavak Tektonikus erők alakították ki az árkos vetődéssel keletkezett tavakat (Bajkál-tó, Balaton), epirogenetikus mozgások eredménye a Viktória-tó. - exogén eredetű tavak jég – glaciális tavak (Finnország tavai), gleccserek – gleccser-, vagy moréna tavak (Genfi-tó) vagy kártavak (tengerszemek), szél – deflációs tavak (szegedi Fehér-tó), folyókanyarulatok levágódása – morotva tavak (Szelidi-tó), hegycsuszamlás, suvadás – elgátolt tómedencék (Gyilkos-tó), karsztosodás – dolina-, vagy polje tavak, maradvány-, vagy reliktum tavak (Aral-tó), mesterséges tavak A tavak pusztulása (kiszáradás, fokozatos feltöltődés). • a szárazföldi jég Ott keletkezik ahol a hó formájában lehulló csapadék egész éven át megmarad (hóhatár, éghajlat és domborzat meghatározó). - lavina, - gleccser (firn jég, gleccser jég, részei

a firngyüjtő medence, a gleccsernyelv, olvadékvíz – gleccserpatak), - állandóan fagyott talaj, - a barlangi jég, - a belföldi jégtakaró. 6. A légkör (atmoszféra) A Földet körülvevő vastag gázburkot légkörnek vagy atmoszférának nevezzük. A légköri jelenségek a levegőnek, mint gáznak az állapotváltozásai. A légkör fizikai állapotának és folyamatainak rendszerét egy adott időpillanatban időnek nevezzük. Az atmoszférában játszódnak le az időjárási és éghajlati jelenségek A Föld légkörének kialakulása A Föld elsődleges őslégköre hidrogénből, héliumból, metánból, vízgőzből, ammóniából és kénhidrogénből állt. A Föld gravitációs ereje nem tudta megtartani ezeket a gázokat (a vízgőzt kivéve), ezért elillantak a világűrbe. A másodlagos őslégkör részben a szilárd kéreg vulkáni folyamatainak révén, részben pedig a kémiai reakciók révén felszabaduló gázokból keletkezett kb. 3,9 milliárd

éve Elsősorban vízgőzből, széndioxidból, kisebb mértékben nitrogénből, hidrogénből és kéngázokból épült fel (redukáló légkör). Mintegy 3,7 milliárd éve a vízgőz lecsapódott, kialakult a hidroszféra. Ebben az őslégkörben kb 3 milliárd évvel ezelőtt a széndioxid mennyisége a mainak kb. tízszerese, az levegő oxigéntartalma a jelenleginek csak ezrede lehetett A nitrogén szintén kevés volt. A kevés oxigén miatt nem tudott az ózonréteg kialakulni A légkör oxigén tartalmának fokozatos emelkedése a növények megjelenésének következménye, a növények a fotoszintézis során oxigént termelnek ( 420 millió évvel ezelőtt ózonréteg kialakulása). Az oxigénszint növekedésével párhuzamosan a széndioxid tartalom fokozatosan csökkent (ennek oka a fotoszintézis és az, hogy a karbonátos kőzetek az óceánokban sok széndioxidot kötöttek le. 13 A légkör összetétele Az atmoszférát alkotó levegő gázelegy, de vannak

benne cseppfolyós és szilárd alkotórészek is. Felosztása: alapgázok, vendéggázok, szennyeződések. A légkör összetétele kb 90 km magasságig nem változik (homoszféra), a levegő sűrűsége a légnyomással együtt a magasság függvényében rohamosan csökken (magassági vagy hegyi betegség). • alapgázok: 78,1 térfogat %-a nitrogén, 20,9%-a oxigén, a nemesgázok és a hidrogén együttes aránya mindössze 1%. • vendéggázok: vízgőz, széndioxid, ózon, • szennyeződések: földi eredet ( por, korom, hamu, pollen, stb.) és kozmikus eredet A légkör függőleges tagozódása Termikus tulajdonságai alapján a légkörben a következő rétegeket különböztetjük meg: • troposzféra (átlagosan 12 km-ig terjed, felhőképződés és csapadékképződés), • sztratoszféra, • mezoszféra, • termoszféra, • exoszféra és magnetoszféra. Az időjárási vagy éghajlati elemek ( a napsugárzás, a hőmérséklet, a levegő vízháztartása, a

légnyomás, a levegő mozgása ) 1. A napsugárzás ♣ A Nap sugárzásának összetétele, energiatartalma Az atmoszférában lejátszódó folyamatokhoz szükséges energiát a Nap sugárzása biztosítja. A Napból a Földre érkező sugárzás elsősorban elektromágneses sugarakból áll, 7% UV és röntgensugarak, 46% látható sugarak (kék, 400 nm – vörös, 720 nm), 47% pedig az infravörös sugarakkal jut a Föld légkörének külső felületére. (1 s alatt 1 négyzetméterre 1354 joule energia érkezik.) ♣ A Nap sugárzásának módosulása a légkörben • elnyelés (abszorpció) Az ózonréteg a röntgensugarak egészét, az UV sugarak jelentős hányadát elnyeli. Az infravörös sugarak egy részét pedig a levegőben található vízgőz és széndioxid nyeli el. Ez 15% veszteséget jelent • szóródás direkt sugárzás – diffúz sugárzás, a szóródási veszteség 9%, • visszaverődés (reflexió) A felhőzet és a szennyeződések visszavernek

minden hullámhosszon 33%-nyit. ♣ A besugárzás Besugárzáson a Föld felszínére jutó tényleges napsugárzást értjük. Ez a veszteségek miatt az atmoszféra külső felszínére érkezett sugárzásnak kb. 43%-a A besugárzás direkt és diffúz (égbolt) sugárzásból tevődik össze (globális sugárzás). A besugárzásnak szabályos napi és évi járása van A globális sugárzás nem fordítódik teljes egészében a talaj és a levegő melegítésére, illetve azt több tényező befolyásolja: • a földfelszín visszaverő képessége (albedó), • a napsugarak beesési szöge, • a lejtők hajlásszöge és égtáji helyzete, 14 • a napsugárzás időtartama. ♣A kisugárzás (radiáció) A felmelegedett földfelszín által kibocsátott sugárzást kisugárzásnak nevezzük. Ez mindig hőveszteséggel járó folyamat. Üvegházhatás : a napsugarak áthatolnak a légkörön ( mert a Nap magas - kb. 6000 K - felületi hőmérséklete miatt kis

hullámhosszon sugároz ) és felmelegítik a felszínt. A Föld elnyeli a sugárzást, majd az infravörös tartományban visszasugározza ( mivel a Föld felszíni hőmérséklete alacsony kb. 300 K ), és a vízgőz, a széndioxid, a metán az infravörös sugarakat elnyeli. Így felmelegszik a légkör és ezen keresztül a felszín is A Föld egészére vonatkozóan a be-, és kisugárzás egyensúlyban van ( ld. a nagy földi cirkuláció kiegyenlítő hatását ). 2. A levegő hőmérséklete ♣ A levegő felmelegedésének módjai : A levegő közvetlenül nem melegszik fel a napsugárzástól, mert annak nagyobb részét átengedi. A Föld felszíne viszont felmelegszik, mert a napsugarakat elnyeli (a szárazföldi felszín jobban felmelegszik, mint a vízfelület, mert a szárazföldet felépítő anyagok fajhője kisebb a vízénél). A levegő a Föld felszínétől melegszik fel Ennek módjai: • a meleg földfelszín közvetlenül hővezetéssel melegíti fel a felette

levő levegőt (csak néhány centimétert jelent), • konvekciós áramlás, a meleg levegő kiterjed,felszáll, mert sűrűsége kisebb, mint a hidegebbé (függőleges feláramlás), • advekciós áramlás (a levegőrétegek vízszintes irányú elmozdulása). ♣ A levegő hőmérsékletének függőleges-, és vízszintes változásai. ♣ A hőmérséklettől függő légállapotok: A felszálló levegő és az azt körülvevő mozdulatlan levegő hőmérséklete közti viszony alapján négyféle légállapotot lehet megkülönböztetni : 1. stabilis, 2. labilis, 3. indifferens, 4. inverziós (fordított) 3. A levegő vízháztartása ♣A levegő páratartalma (abszolút páratartalom, telítési érték, relatív páratartalom, harmatpont és dérpont). ♣ Felhő- és ködképződés A vízgőzből csak akkor lesz cseppfolyós vagy szilárd állapotú víz, ha a levegő relatív páratartalma eléri a 100%ot, majd túltelítetté válik. Ez a levegő lehűlésének

eredményeként jöhet létre A felhőképződéshez a lehűlés mellett kondenzációs vagy szublimációs magvak is szükségesek. Aszerint, hogy mi eredményezi a lehűlést, a következő felhőképződési formákat különböztetjük meg. • konvektív felhőképződés (erősen felmelegedett felszálló légmozgás eredménye a lehűlés), • orografikus felhőképződés (a mozgó levegőt a hegyvonulat felszállásra kényszeríti), • frontális felhőképződés (a levegő légköri frontfelület mentén emelkedik fel). Ködképződés A Föld felszínéhez közel kialakult felhőt ködnek nevezzük. (kisugárzási- és áramlási köd) 15 ♣ A csapadék Csapadéknak nevezzük a légkör vízgőztartalmából származó és a földfelszínre került folyékony vagy szilárd halmazállapotú vizet. A hulló- vagy makrocsapadékok mindig felhőben képződnek, a talajmenti- vagy mikrocsapadékok a Föld felszínén alakulnak ki. Hulló- vagy makrocsapadék

képződése és fajtái. A talajmenti- vagy mikrocsapadék képződése és fajtái. 4. A légnyomás A levegő súlyából származó nyomást nevezzük légnyomásnak. A légnyomás függőleges változásai (izobárfelületek). A légnyomás horizontális változásai (izobárvonalak). A légnyomás időbeli változásai (napi és évi járás). Légnyomás képződmények ( az izobárok körkörösen határolnak el területeket ). Légnyomásminimumok – ciklonok, légnyomásmaximumok – anticiklonok. ♣ A levegő mozgása Függőleges és vízszintes mozgás. A légköri mozgások vízszintes irányú összetevőjét, azaz a levegő vízszintes áramlását szélnek nevezzük. A levegő vízszintes irányú elmozdulását az azonos légköri magasságban kialakult légnyomáskülönbség idézi elő. A szél iránya az az égtáj , ahonnan fúj. A földfelszínen a szél mindig a magasabb légnyomású hely felől fúj az alacsonyabb légnyomású felé. A szél iránya a

tengerpartokon és a hegyvidékeken naponta egyszer megváltozhat Az évszakos irányváltást mutató felszínközeli szélrendszereket monszunoknak nevezzük. A légkör általános cirkulációja Az atmoszféra légáramlásainak összefüggő rendszerét a légkör általános cirkulációjának, más néven nagy földi légkörzésnek nevezzük. Ez a légkörzés biztosítja az állandó légtömeg- és hőkicserélődést az Egyenlítő és a sarkvidékek között. A Föld felszínén mind a felmelegedés, mind pedig a légnyomáseloszlás egyenlőtlen, illetve zonális elrendeződésű. Az Egyenlítő mentén egy trópusi alacsony nyomású öv van (felszálló légáramlás), az északi és a déli 30. szélességi kör mentén szubtrópusi magas nyomású övek (leszálló légáramlás), a 60 szélességi körök mentén pedig szubpoláris alacsony nyomású övek (felszálló légáramlás) alakultak ki. A sarkokon a hideg (sűrűbb) levegő felhalmozódása miatt magas a

légnyomás. Helyi szelek (tengeri-, parti szél, hegy-, völgyi szél, főn szél). A légkör fény- és hangtüneményei. Az időjárás Az időjárás a légkör fizikai sajátosságainak és folyamatainak egy adott földrajzi helyen, rövidebb időszakra (órák, napok) jellemző, a környezettel is kölcsönhatásban álló rendszere. Kialakulásának legfontosabb tényezője a Nap és a Föld egymáshoz viszonyított helyzetének napi és évi változása, ami az időjárás szabályos évi és napi járását eredményezi. A szabálytalan változásokat főképpen az eltérő fizikai tulajdonságú légtömegek mozgása idézi elő. Földrajzi eredetük szerint beszélünk sarkvidéki, mérsékelt övi, szubtrópusi és egyenlítői, illetve ezeken belül tengeri és szárazföldi származású légtömegekről. Időjárási frontok 16 A különböző levegőfajtákat elválasztó felületeket légköri frontfelületeknek, ezeknek a földfelszínnel alkotott

metszésvonalát időjárási frontnak nevezzük. Az időjárási frontokat a domborzat nagymértékben befolyásolja. • a hideg front, • a meleg front, • az okklúziós front, • a veszteglő front. A mérsékeltövi ciklonok A mérsékeltövi ciklonok koncentrikus izobárrendszerrel körülhatárolt alacsony nyomású, több száz vagy több ezer km átmérőjű képződmények, amelyekben több különböző jellegű front van. Keletkezési helyük a 60 szélességi körök mentén kialakult alacsony nyomású öv, északon főleg Izland térsége, ahol a délnyugati irányból jövő aránylag meleg levegőtömegek az északkeletről érkező hideg légtömegekkel találkoznak. Az anticiklonok Az anticiklonok megközelítően kör alakú izobárokkal határolt magas nyomású képződmények. Mozgásrendszerük, hatásuk, tulajdonságaik a ciklonokéval ellentétesek. Bennük (az északi félgömbön) a levegő a Föld felszínén az óramutató járásával megegyező,

spirálisan szétáramló úgynevezett anticiklonális mozgást végez, de nem olyan erőteljesen, mint a ciklonokban. Az éghajlat Egy földrajzi hely időjárási rendszerét, az adott területre jellemző „átlagos” időjárást, éghajlatnak nevezzük. Elemei azonosak az időjáráséval. Az éghajlattan különböző számadatokkal, úgynevezett jellemszámokkal dolgozik ( adatok összege, átlaga, középértéke, szélső értéke, gyakoriság). Az éghajlatot alakító tényezők Éghajlati tényezők azok a kozmikus és földi vagy lokális jelenségek, amelyek kialakítják valamely földrajzi hely éghajlatát és befolyásolják annak változásait. • a Nap sugárzása ( a sugárzó energia megoszlása a földrajzi szélességtől függ ), • a tengerektől, óceánoktól való távolság (monszunszelek, tenger-parti szél, tengeráramlás), • a domborzati viszonyok (lejtők égtáji helyzete, hajlásszöge), • a tengerszint feletti magasság, • a

földfelszín anyagai ( visszaverő képesség, fajhő), • a növényzet, az emberi létesítmények hatása. A Föld éghajlata ♣ Az éghajlati rendszerek A szoláris klímarendszer. A szoláris éghajlati osztályozás a napsugarak eltérő beesési szöge miatt kialakult övezetes felmelegedést, és a Nap évi látszólagos járása következményeit veszi figyelembe. Ennek alapján a Földön szoláris trópusi (a Ráktérítő és a Baktérítő között), mérsékelt ( az előbbiektől a sarkkörökig) és hideg öveket ( a sarkkörön belül) különböztetünk meg. ♣ A Föld éghajlati képe (Futó-féle felosztás) - trópusi éghajlati öv (egyenlítői-, szavanna-, sivatagi éghajlati terület), szubtrópusi éghajlati öv (mediterrán-, szubtrópusi nedves éghajlati terület) 17 - mérsékelt éghajlati öv (óceáni-, kontinentális-, ezen belül meleg nyarú, hűvös nyarú és monszun változat, száraz éghajlati terület, ezen belül sztyeppe éghajlat,

sivatagi éghajlat végül a szubarktikus éghajlati terület), hideg éghajlati öv (tundra-, hideg, állandóan fagyos éghajlati terület), hegyvidéki éghajlatok. ♣ Éghajlat ingadozások, éghajlatváltozások