Η ΓΗ ΣΑΝ ΠΛΑΝΗΤΗΣ. Γεωγραφικά στοιχεία της Γης Σχήµα και µέγεθος της Γης - Κινήσεις της Γης Βαρύτητα - Μαγνητισµός

Transcript

1 Η ΓΗ ΣΑΝ ΠΛΑΝΗΤΗΣ Γεωγραφικά στοιχεία της Γης Σχήµα και µέγεθος της Γης - Κινήσεις της Γης Βαρύτητα - Μαγνητισµός ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005

2 Γεωγραφικά στοιχεία της Γης Η Φυσική Γεωγραφία εξετάζει: τον γήινο χώρο, παρακολουθεί τις µεταβολές που αυτός υφίσταται από ενδογενείς και ι εξωγενείς διεργασίες, και κάνει εκτίµηση για το µέλλον Γενική όψη της Γης Οι άνθρωποι από την αρχαιότητα πίστευαν ότι η Γη ήταν ένας µεγάλος κυκλικός δίσκος µε ορισµένη ακτίνα, ακίνητος στη µέση του σύµπαντος. Στην εποχή του Οµήρου πίστευαν π ότι, στη µέση αυτού του δίσκου υψωνόταν ο Όλυµπος και γύρω περιβάλλονταν από ωκεανό. Ο Ησίοδος Η πίστευε ότι ο δίσκος αυτός βρισκόταν ανάµεσα στον ουράνιο θόλο και τον Άδη και µέτρησαν και την απόσταση µε το πέσιµο του άκµονα του Ηφαίστου. Πρώτος µίλησε για τη σφαιρικότητα της Γης ο Πυθαγόρας που πιθανόν ν να το διδάχθηκε από τους Βαβυλώνιους ή τους Αιγυπτίους. Τη δηµοσίευση την έκανε πρώτος ο Παρµενίδης ( π.χ.). Αργότερα ο Αριστοτέλης ( π.χ.) αποδεικνύει τη σφαιρικότητα της Γης µε τις σεληνιακές εκλείψεις, γιατί µόνο σφαίρα ρίχνει κυκλική σκιά σε µία επιφάνεια. Υπολόγισε µάλιστα και το µήκος ενός µέγιστου κύκλου και το βρήκε ίσο µε «τεσσαράκοντα µυριάδας σταδίων» δηλ χιλ. Ο ικαίαρχος ( µχ.), µαθητής του Αριστοτέλη, υπολόγισε το µήκος σε χιλ. αλλά λά ακόµη πιο ακριβής είναι η µέτρηση του Ερατοσθένη ( π.χ.) που τον υπολόγισε σε µ. Οι σύγχρονες γεωδαιτικές µετρήσεις δίνουν µ.

3 Η Γη είναι ένας από τους 9 πλανήτες του Ηλιακού συστήµατος. Απέχει από τον Ήλιο χιλ. Το σχήµα της Γης είναι ελλειψοειδές από περιστροφή. Αυτό συµβαίνει γιατί η Γη έχει κάποια πλαστικότητα και κατά την περιστροφή της παίρνει σχήµα πεπλατυσµένο στους πόλους και εξογκωµένο στον Ισηµερινό. Σχήµα και µέγεθος της Γης Το γήινο ελλειψοειδές έχει µεγάλο ηµιάξονα a= µ. και µικρό b= µ. Η διαφορά των δύο ηµιαξόνων είναι 23 χιλ. Για µεγαλύτερη ακρίβεια µετρήσεων χρησιµοποιούµε το γεωειδές = µια ισοδύναµη επιφάνεια του πεδίου βαρύτητας της Γης που αντιστοιχεί στη µέση στάθµη της επιφάνειας της θάλασσας (προεκτεινόµενη κάτω από τις οροσειρές) Ο άξονας περιστροφής της γης είναι µια νοητή ευθεία γραµµή που περνάει από το κέντρο της Γης και ενώνει τους δύο πόλους της. Ο Ισηµερινός χωρίζει τη γη σε βόρειο και νότιο ηµισφαίριο. Ο 1ος Μεσηµβρινός χωρίζει τη γη σε ανατολικό και δυτικό ηµισφαίριο. Ισηµερινός Νότιος Πόλος Βόρειος Πόλος Άξονας περιστροφής της γης

4 Κινήσεις της Γης Οι κινήσεις της Γης επηρεάζουν πάρα πολύ βασικές αρχές πάνω στις οποίες στηρίζονται επιστήµες όπως π.χ. η γαιωδαισία, η γεωφυσική, η ωκεανογραφία κ.λ.π. 1. Η Γη κάνει µία περιφορά γύρω από τον Ήλιο η οποία διαρκεί 365 ηµέρες και 2. µια περιστροφή γύρω από τον άξονά της κάθε 24 ώρες από τα δυτικά προς τα ανατολικά.

5 Βαρύτητα - Μαγνητισµός Βαρύτητα Όλα τα σώµατα στο σύµπαν έλκουν το ένα το άλλο. Η ελκτική ατή δύναµη είναι η βαρύτητα. Το πεδίο βαρυτητας της Γης είναι ο χώρος µέσα στον οποίο κάθε σώµα δέχεται την επίδραση της ελκτικής δύναµης της Γης. Η δύναµη που δύο σώµατα έλκονται µεταξύ τους καθορίζεται από τον πρώτο νόµο του Νεύτωνα και είναι ανάλογη µε το γινόµενο των µαζών τους και αντίστροφη προς το τετράγωνο της αποστάσεως που τα χωρίζει. Μαγνητισµός Η Γη συµπεριφέρεται σαν ένας τεράστιος µαγνήτης. Η φυσική µαγνήτιση του µαγνητίτη και η µαγνητική δύναµη της Γης ανακαλύφθηκαν από τους Κινέζους πριν χρόνια. Από πολύ παλιά επίσης ήταν γνωστός ο µαγνητισµός και στο δυτικό ηµισφαίριο. Η λέξη λ µαγνήτης προέρχεται από το «Μαγνήτη λίθο» δηλ. πέτρα της Μαγνησίας, από την οµώνυµη περιοχή της Θεσσαλίας, όπου οι αρχαίοι έλληνες ανακάλυψαν µαγνητίτη. Το µαγνητικό πεδίο που περιβάλλει τη Γη µοιάζει µε αυτό που σχηµατίζεται γύρω από ένα µαγνητικό δίπολο όταν ρίξουµε τριγύρω του ρινίσµατα σιδήρου. Αυτά ακολουθούν τις δυναµικές γραµµές του πεδίου. Ο µεγάλος άξονας του δίπολου λέγεται µαγνητικός άξονας της Γης και προεκτεινόµενοι τέµνουν την επιφάνεια της Γης σε δύο σηµεία τους λεγόµενους µαγνητικούς πόλους.

6 Οι µαγνητικοί πόλοι δεν συµπίπτουν µε τους γεωγραφικούς πόλους και έχουν γεωγραφικές συντεταγµένες, ο µεν βόρειος µαγνητικός πόλος φ=75ο Ν και λ=101ο W, ο δε νότιος µαγνητικός πόλος φ=67ο S λ=143ο Ε. Παρατηρούµε ότι οι µαγνητικοί πόλοι δεν βρίσκονται ο ένας στους αντίποδες του άλλου και αυτό σηµαίνει ότι ο µαγνητικός άξονας της Γης δεν περνάει από το κέντρο της. Τέλος η µαγνητική βελόνα της πυξίδας δεν δείχνει ακριβώς το βόρειο πόλο αλλά σχηµατίζει γωνία µε αυτόν. Τη γωνία αυτή ονοµάζουµε απόκλιση. Επίσης η µαγνητική βελόνα σχηµατίζει γωνία και µε το οριζόντιο επίπεδο, το εφαπτόµενο στη δυναµική γραµµή του τόπου. Τη γωνία αυτή τη ονοµάζουµε έγκλιση. Η έγκλιση και η απόκλιση διαφέρουν από τόπο σε τόπο και αυτό δείχνει ότι η διεύθυνση των δυναµικών γραµµών και η ένταση του µαγνητικού πεδίου ποικίλουν επίσης από τόπο σε τόπο. Ο προσδιορισµός της θέσης του Μαγνητικού πόλου, σε διάφορες εποχές στην ιστορία της Γης, στηρίζονται στη µαγνήτιση των πετρωµάτων που λέγεται Παλαιοµαγνητισµός. Οι παλαιοµαγνητικές µέθοδες στηρίζονται στην ιδιότητα που έχουν τα µαγνητικά ορυκτά να προσανατολίζονται παράλληλα προς το Γήινο µαγνητικό πεδίο. Κάθε µαγνητικό ορυκτό έχει ένα σηµείο Curie, θερµοκρασία πάνω από την οποία ο µαγνητισµός καταστρέφεται. Όταν ψύχεται κάθε µαγνητικό ορυκτό κάτω από το σηµείο Curie, αποκτά µαγνήτιση και προσανατολίζεται παράλληλα προς το Γήινο µαγνητικό πεδίο. Με τη µελέτη των µαγνητικών ορυκτών που βρίσκονται είτε στα εκρηξιγενή είτε στα ιζηµατογενή πετρώµατα και αγγεία, βρίσκονται τα χαρακτηριστικά που είχε το µαγνητικό πεδίο την εποχή που ψύχθηκαν. Με τη µέθοδο αυτή διαπιστώθηκε ότι υπήρχε εποχή που οι πόλοι ήταν ανεστραµµένοι και στη θέση που είναι σήµερα ο βόρειος µαγνητικός πόλος ήταν κάποτε ο νότιος. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 4 εκατοµµυρίων χρόνων διαπιστώθηκαν 9 περίοδοι τέτοιων αναστροφών. (Πηγή: U.S. Geological Survey).

7 Πηγές ενέργειας Ηλιακή ενέργεια. Η ενέργεια που φθάνει στην επιφάνεια της Γης προέρχεται κυρίως από τρεις πηγές: 1. Η ακτινοβολία που φθάνει στη Γη και προέρχεται κυρίως από τον Ήλιο 2. Κινητική ενέργεια που προέρχεται από την περιστροφή της Σελήνης της Γης και του Ήλιου και εµφανίζεται σαν παλίρροιες και 3. Ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό της Γης. Τα ποσά θερµότητας που δέχεται η Γη από τις τρείς αυτές πηγές ενέργειας ανά εικοσιτετράωρο είναι: 1. Ηλιακή ενέργεια: 37, cal 2. Ενέργεια προερχόµενη από το εσωτερικό της Γης: cal 3. Παλίρροιες: 0, cal Από τα παραπάνω παρατηρείται ότι η κύρια πηγή ενέργειας είναι ο Ήλιος. Από την ακτινοβολία που δέχεται η Γη 40% ανακλάται στο διάστηµα χωρίς καµία µεταβολή. Ήταν η ανακλώµενη ακτινοβολία, που είδαν οι αστροναύτες, όταν από τη Σελήνη αντίκρισαν τη Γη. Το υπόλοιπο 60% απορροφάται ένα µέρος από την ατµόσφαιρα και µετατρέπεται σε θερµότητα και ένα άλλο µέρος από την ξηρά και την θάλασσα. Η ενέργεια αυτή που απορροφάται από τη θάλασσα θερµαίνει το νερό και προκαλεί εξάτµιση, οι ατµοί σχηµατίζουν τα σύννεφα και αυτά τη βροχή και τα χιόνια. Η ενέργεια που απορροφάται από την ξηρά θερµαίνει σταδιακά τον αέρα µε επαγωγή και προκαλεί ανέµους και αυτοί µε τη σειρά τους κύµατα κ.λ.π. Έτσι ο κυριότερος παράγοντας αποσάθρωσης και διάβρωσης που δρα στην επιφάνεια της Γης είναι η ενέργεια που παράγεται από τον Ήλιο. Η ποσότητα ενέργειας που δέχεται η Γη µε αυτή που εκπέµπει στο διάστηµα θα πρέπει να είναι ίση γιατί η θερµοκρασία της Γης ούτε ελαττώνεται ούτε αυξάνει.