|
KALLAVERE KESKKOOL
Eveli Rebane Füüsika referaat
Juhendaja: Ille Kalda
MAARDU 2002
Maa Maa on kolmas planeet Päikesest ja suuruselt viies: orbiit: 149,600,000 km (1.00 AU) Päikesest Maa on ainuke planeet, mille inglisekeelne nimi ei pärine Kreeka/Rooma mütoloogiast. Nimi pärineb vanainglise ja germaani keelest. Muidugi on olemas sadu teisi nimesid planeedi kohta teistes keeltes. Alles Kopernikuse (kuueteistkümnes sajand) ajal saadi aru, et Maa on lihtsalt üks planeetidest. Maad saab muidugi uurida ilma kosmoselaeva abita. Sellele vaatamata ei olnud kuni kahekümnenda sajandini kaarte tervest planeedist. Kosmosest tehtud pildid planeedist on märkimisväärse tähtsusega; näiteks, on nad tohutuks abiks ilmaennustamisel ja eriti orkaanide jälgimisel ja ennustamisel. Ja nad on erakordselt kaunid. Maa on jaotatud mitmeteks kihtideks, milledel on erinevad keemilised ja seismilised omadused (sügavus km-tes): 0- 40 Maakoor
Koor varieerub tunduvalt paksuses, ta on õhem ookeanide all, paksem kontinentide all. Sisemine tuum ja koor on tahked; välimine tuum ja vahevöö kihid on vedelad. Suurem osa Maa massist on koondunud vahevöösse, enamik ülejäänust tuuma. atmosfäär = 0.0000051 Tuum koosneb peamiselt rauast (või nikkel/raud), kuigi on võimalik, et selles võivad esineda ka mõned kergemad elemendid. Temperatuur tuuma keskel võib olla kuni 7500 K (kuumem kui Päikese pinnal). Vahevöö alaosa koosneb arvatavasti peamiselt ränist, magneesiumist ja hapnikust koos mõningase raua, kaltsiumi ja alumiiniumi lisandiga. Vahevöö ülaosa koosneb põhiliselt oliviinist ja püroksiinist (raud/magneesium silikaadid), kaltsiumist ja alumiiniumist. Meie teadmised Maa sisemusest on saadud ainult maavärinate võnkeid uurides. Vahevöö ülaosa koostisest saame teada, uurides vulkaanidest pinnale kerkivat laavat, enamik Maast on aga ligipääsmatu. Maakoor koosneb peamiselt kvartsist (ränidioksiid) ja teistest silikaatidest nagu päevakivi. Maa keemiline koostis (massi järgi): 34.6% rauda Meie teadmised planeetide sisemustest on põhiliselt teoreetilised isegi Maa kohta. Teistel maistel planeetidel on arvatavasti sarnane struktuur ja koostis mõningate erinevustega: Kuul on ülimalt väike tuum; Merkuuril on eriti suur tuum (tema diameetri suhtes); Marsi ja Kuu mantlid on palju paksemad. Erinevalt teistest maistest planeetidest, Maa koor on jaotunud mitmeteks erinevateks tahketeks platoodeks, mis ujuvad allpool asuval kuumal vahevöö kihil. Teooriat, mis seda kirjeldab teatakse kui laamtektoonikat. Maavärinad on palju tavalisemad platoo servadel. Nende asukohtade visandamine teeb kergeks platoode piiride nägemise (paremal). Maa pind on väga noor. Suhteliselt lühikese (astronoomiliste standardite järgi) perioodi jooksul (500000000 a.) on erosioon ja tektoonilised protsessid hävitanud ja uuesti loonud suurema osa Maa pinnast. Seetõttu on kadunud peaaegu kõik varasemad jäljed Maa pinna geoloogilisest ajaloost (kokkupõrke kraatrid jms.). Maa on 4.5 kuni 4.6 miljardit aastat vana. Vanimad teadaolevad kivimid on umbes 4 miljardit aastat vanad. Vanimad elavate organismide kivistised on vähem kui 3.9 miljardit aastat vanad. Selle otsustava perioodi kohta, kui elu hakkas alguses arenema ülestähendused puuduvad.
2 71 % Maa pinnast on kaetud veega. Maa on ainuke planeet millel vesi saab eksisteerida vedelas olekus Maa pinnal (kuigi Titaani pinnal võib olla vedelat etaani või metaani ja Euroopa pinna all vett ). Vedelas olekus vesi on eluks olulise tähtsusega. Ookeanide soojusmahtuvus on samuti väga tähtis hoidmaks Maa temperatuuri suhteliselt stabiilsena. Vesi on vastutav samuti suurema osa Maa kontinentide erosiooni ja murenemise eest, unikaalne protsess tänapäeva Päikesesüsteemis (kuigi see võis toimuda minevikus ka Marsil). Maa atmosfäär koosneb 77% lämmastikust, 21% hapnikust, argoonist, süsinikdioksiidi ja vee lisandiga. Alguses oli Maa atmosfääris arvatavasti palju rohkem süsinikdioksiidi, kuid see on aja jooksul peaaegu kõik liitunud karbonaatkivimiteks. Väiksemal määral on süsihappegaasi lahustunud ookeanidesse ning on ära tarvitatud elavate taimede poolt. Laamtektoonika ja bioloogilised protsessid säilitavad praegu süsinikdioksiidi lakkamatut ringlemist Maal. Väike kogus süsinikdioksiidi on olemas atmosfääris igal ajal. See on äärmiselt tähtis Maa pinnatemperatuuri säilitamiseks kasvuhooneefekti kaudu. Kasvuhooneefekt tõstab pinnatemperatuuri umbes 35 C kraadi võrra üle temperatuuri, mis Maal peaks tegelikult valitsema (jäisest -21 kraadisest pakasest mõnusa +14 kraadise soojuseni); ilma selleta ookeanid külmuksid ja elu, nagu meie seda tunneme, oleks võimatu. Vaba hapniku olemasolu on üsna tähelepanuväärne keemilisest vaatepunktist.
Hapnik on väga reageeriv gaas ja "normaalsete" tingimuste korral ühineb kiiresti teiste elementidega. Maa atmosfääris olev hapnik tekib ja säilib bioloogiliste protsesside tõttu. Ilma taimedeta poleks Maal mingit vaba hapnikku. Maa ja Kuu vaheline vastastikune mõju aeglustab Maa pöörlemist umbes 2 millisekundi võrra sajandis. Käesolev (teaduslik) uurimine näitab, et umbes 900 miljonit aastat tagasi oli 481 18-tunnist päeva aastas. Maal on mõõdukas magnetväli, mis on tekitatud elektrivoolu poolt tuumas. Päikesetuul, Maa magnetväli ja Maa ülemine atmosfäär põhjustavad virmalisi . Maa kaaslane Maal on ainult üks looduslik kaaslane, Kuu. Kaaslane Kaugus (km) Raadius (km) Mass (kg) Kuu 384 1738 7.35e22 Maakera vanus. Maakera vanuse määramine osutub teaduse ees seisvast küsimustest üheks keerukaimaks. Geoloogidele on uurimiseks kättesaadava vaid tähtsusetu osa Maakerast. ahtide ja puuraukude abil on inimene tunginud Maa sügavusse mitte rohkem kui kaks-kolm kilomeetrit. Geoloogia võimaldab uurida ka Maa sügavamaid kihte tänu mäetekke protsessidele. Nendes protsessides muljutakse pakse kivimite massiive, kistakse need lahti ja tuuakse Maa pinnale. Vihma ja jõgede uhtumise tulemusena paljastub sügavalt nende kihtide ehitus. See võimaldab geoloogidele kivimite uurimist kuni 20 kilomeetri sügavuseni, mis moodustab umbes ühe kolmandiku Maakera raadiusest. Milline on Maa ehitus tema raadiuse ülejäänud ulatuses, selle üle võib otsustada ainult kaudsete andmete põhjal. Seda uuritakse raskustungi järgi maapinna mitmesugustes punktides, maavärinate ja mõningate teiste nähtuste uurimisega. Need andmed on viinud teadlased järeldusele, et Maa sisemus koosneb kolmest peamisest osast: 1) umbes 1200 km paksusest välisest kestast, mis koosneb kivimitest 2) umbes 1700 km paksusest vahekestast 3) umbes 3400 km raadiusega väga tihedast tuumast, mis koosneb nähtavasti rauast ja niklist. Väline kest koosneb esmajoones settekivimitest (liiv, savi, liivakivid, kiltkivid, paekivid jne.), mis katavad suuremat osa maapinnast kuni 100 km kihina . Seda kihti nimetatakse maakooreks. Settekivimite kihi all asetseb graniitide ja basaltide kiht, mis on kunagi tekkinud sula aine tardumise teel. Välise, kivist kesta all on vahekest. Seda nimetatakse ka maagikestaks, sest on alus oletada, et ta on väga rikas rauast, kroomist, niklist ja magneesiumist. Maa vanuse uurimiseks väga palju erinevaid meetodeid. Kõige kindlamaid tulemusi on andnud uurimused, mille käigus on jälgitud kivimites tekkinud protsesse. Niimoodi on leitud Maakera pealmistest kihtidest kivimeid, mis on juba 1500 kuni 3500 miljonit aastat vanad. Niisiis on järeldatud, et Maa tahke kest on tekkinud umbes kolme miljardi aasta eest. Maa sisemus. Looduses esineb aine kolmes olekus: tahkes, vedelas ja gaasitaolises. Millises olekus on aine Maa sisemuses? Senini on selle kohta tehtud ainult oletusi. Kuid laboratooriumides on selle jaoks tehtud palju tööd. Neis laboratooriumides on saavutatud selline rõhk, mille puhul saab uurida ainet ja tema olekut. Need katsed annavad vastuse aga aine olekust ainult kusagil Maa ülemistes kihtides, umbes 50-60 km sügavuses. Laboratoorsed katsed mitmesuguste ainetega kõrge rõhu tingimustes lubavad teha kindlaks aine omaduste muutumise. Nii omandavad tahked ained kõrge rõhu ja kõrge temperatuuri puhul voolavuse. Uurimuste tulemusena on kindlaks tehtud, et igakülgse rõhu puhul aine võib tõesti minna üle plastilisse, voolavasse olekusse ja seda eriti kõrgendatud temperatuuri juures. Seejuures käitub iga aine isemoodi: erinevate temperatuuride ja rõhkude kombineerimisel saadakse erinevad voolavuse ja tugevuse omadused. Sellistest katsetest võib teha järelduse, et tänu kõrgele rõhule ja kõrgele temperatuurile esineb aine Maa sisemuses plastilises olekus. See tähendab, et seespool maakesta võib aine olla liikuvas olekus seal toimuvate pingete puhul. 4 Maa sisemuses on kõik pidevas liikumises. Kui me räägime liikumisest Maa sisemuses, siis peame arvestama jõudude olemasoluga, millised tegutsevad Maa sisemuses. Maa sisemust mõjutavad ka välised jõud. Kuu külgetõmbejõumõjul moodustuvad maal tõusud ja mõõnad, neis kohtades, mis on suunatud Kuu poole ja samaaegselt esinevad nad ka Maa vastaspoolel. Maa sisemuses tegutsevate jõudude tulemusena tekivad mäed ja Maa muudab oma palet pidevalt. Maa pealispinda muutvad jõud tekivad maakera pideva jahtumise tõttu. Temperatuur Maa sisemuses on kõrgem kui pealispinnal, mille tagajärjel tekib soojusevoog Maa keskmisest osadest tema pealispinna suunas. Maa kaotab pidevalt oma energiat, aga tema sisemuses tekib pidevalt juurde uut energiat. Aegade jooksul maakera paisub ja siis jälle kõhnub. Kui tuleb periood, mil Maa maht suureneb, peab venima ka maakoor. Maa praegune ehitus on pika ajaloolise protsessi tulemus. Arvatakse, et maa oleleb juba umbes 7 miljardit aastat. Kogu selle aja vältel toimub Maa välise kuju ümbermoodustumise protsess. Maakera arenemisprotsess ei ole kaugeltki lõppenud. Ei või olla juttugi Maa ühekordsest loomisaktist, ei saa kujutada enesele ette meie planeeti jahtununa, mitte muutuvana, korraga igaveseks looduna. Meie võime mitte ainult taastada geoloogiliste mälestusmärkide järgi hiljuti toimunud muudatusi Maa koores, vaid olla ka tema liikumiste tunnistajaiks, millised toimuvad meie silmade all. Miks Maa pöörleb? Oleme õppinud loodusõpetuse tunnis, et Maa pöörleb ning tänu sellele tekivad öö ja päev. Mis sunnib üldse Maad pöörlema ja kas see vurri moodi pöörlemine ka ükskord võib lakata? Kui kiiresti planeedid pöörlevad? Päikesesüsteemi planeedid pöörlevad ümber oma telje. Päikesesüsteemi planeedid pöörlemisperiood (ümber telje)
Miks planeedid hakkasid pöörlema?
Kui jälgime vannis vee äravoolu, näeme tekkivat keerist. Maa külgetõmbejõud tõmbab kõiki veeosakesi allapoole, aga kõik korraga august läbi ei mahu. Tekib pöörlemine. Samamoodi võis tekkida pöörlemine kosmoses, kui palju osakesi raskusjõu mõjul üksteise külge tõmbuma hakkas, mis juhtus siis kui moodustus Päikesesüsteem. Praegu on teadlased seisukohal, et Maa ja teised Päikesesüsteemi planeedid tekkisid gaasilis-tolmja udukogu osakeste kondenseerumisel ja liitumisel, mis lõppes u. 4,6 miljardit aastat tagasi. Maa kivimikihtides olevate faktiliste andmete (=vanimate kivimite) vanus ei ulatu kaugemale kui u. 4 miljardit aastat. Selle daatumiga alustatakse ka arhaikumi aegkonda. Varasemat aega Maa ajaloos (4,6 miljardit - 4 miljardit), mille kohta pole kivimis ühtegi fakti, nimetatakse hadaikumi ajastuks. See on ajavahemik, mille kohta meil pole otseseid geoloogilisi fakte, vaid mille kohta saame teha vaid oletusi teoreetiliste mudelite põhjal. Praegu arvavad teadlased, et Maa on tekkinud u. 4,6 miljardit aastat tagasi kosmilise tolmu ("tähetolmu") osakeste tõmbumisel üksteise külge. Alguses oli Maa vedelas olekus ning muutus järk-järgult tahkemaks. Pöörlemise hoo sai Maa kaasa ilmselt juba varem ümber ühise masskeskme (keskkoha) tiirelnud osakestelt, mis hiljem Maa moodustasid. Maa varajase ajalooga seoses on 1990ndail populaarsust võitnud ka hüpotees, mille kohaselt Kuu on tekkinud suure taevakeha kokkupõrkel proto-Maaga, mille tagajärjel osa veel mitte tahke Maa materjali arvel moodustus Kuu. Selline võimas katastroof võis mõjutada ka Maa esialgset pöörlemismomenti. Mis mõjutab Maa pöörlemist? Maa pöörlemine sarnaneb vurri liikumisega. Kui anname vurrile hoo,pöörleb see mõnda aega ümber oma telje. Ent vurr ei pöörle väga kaua, sest teda takistavad õhk ja hõõrdumine vastu maapinda. Kui viiksime vurri satelliidiga kosmosesse, kus ei takista õhk, ega Maa külgetõmme, pöörleks see seni, kuni satuks mõne teise kosmilise objekti lähedusse, mis seda külge tõmbaks. Üks Maa jätkuva pöörlemise põhjustest ongi Päikese külgetõmbejõu mõju. Päike tõmbab Maa tema poole pööratud külge mõnevõrra tugevamini, kui "tagumist" külge. Et Maa telg on tõmbejõu suhtes "viltu" (mitte risti), Maa ise aga lapik, tekib jõupaar, mis püüab telge "õigeks" pöörata samamoodi nagu vurri liikumisel. Maa pöörlemist mõjutab ka Kuu. Kui pöörlev keha ei ole täiesti jäik, hakkavad talle mõjuma ka loodelised jõud. Maal on loodelistest nähtustest tuntud tõusu- ja mõõnalained ookeanides, mille teket seostatakse Kuu külgetõmbega. Kui Maa ei pöörleks, omandaks ookean (ja tõenäoliselt ka Maa ise) mingi tasakaalulise, Kuu suunas välja venitatud kuju. Pöörlemise tõttu ei jää aga maapealne "venitus" maapinna suhtes paigale, vaid liigub koos Kuuga. Seda liikumist takistavad nii vee raskus kui merepõhja kuju, teele jäävatest mandritest - saartest rääkimata. Kõige selle mõjul Maa pöörlemine aeglustub, ehkki väga pikkamööda. Iga 100 000 aastaga lisandub ööpäevale poolteist sekundit; kahekordistub ööpäeva pikkus umbes 6 miljardi aasta pärast. Üks Maakera pööre ümber oma telje umbes 24 tundi (23 h 56 min. 4,10s). Kuu aeglustab Maa pöörlemist umbes 1,5 millisekundi võrra sajandis. Kasutatud kirjandus :
|
