Geovetenskap

Den klippiga sidan av en bergsbäck i Costa Rica

Geovetenskap eller geovetenskap omfattar alla naturvetenskapliga områden relaterade till planeten Jorden . Detta är en gren av vetenskapen som behandlar de fysiska, kemiska och biologiska komplexa konstitutionerna och synergistiska kopplingarna mellan jordens fyra sfärer, nämligen biosfären , hydrosfären , atmosfären och geosfären . Geovetenskap kan anses vara en gren av planetvetenskap , men med en mycket äldre historia. Geovetenskap omfattar fyra huvudgrenar av studien, litosfären , hydrosfären , atmosfären och biosfären , som var och en är ytterligare uppdelad i mer specialiserade områden.

Det finns både reduktionistiska och holistiska synsätt på geovetenskap. Det är också studiet av jorden och dess grannar i rymden. Vissa jordforskare använder sin kunskap om planeten för att lokalisera och utveckla energi- och mineralresurser. Andra studerar inverkan av mänsklig aktivitet på jordens miljö och designar metoder för att skydda planeten. Vissa använder sin kunskap om jordprocesser som vulkaner , jordbävningar och orkaner för att skydda människor från dessa farliga händelser.

Geovetenskap kan inkludera studiet av geologi , litosfären och den storskaliga strukturen av jordens inre, såväl som atmosfären, hydrosfären och biosfären. Vanligtvis använder jordforskare verktyg från geologi, kronologi , fysik , kemi , geografi , biologi och matematik för att bygga upp en kvantitativ förståelse för hur jorden fungerar och utvecklas. Meteorologer studerar till exempel vädret och ser efter farliga stormar. Hydrologer undersöker vatten och varnar för översvämningar. Seismologer studerar jordbävningar och försöker förstå var de kommer att slå till. Geologer studerar bergarter och hjälper till att lokalisera användbara mineraler. Jordforskare arbetar ofta på fältet - kanske klättrar i berg, utforskar havsbotten, kryper genom grottor eller vadar i träsk. De mäter och samlar in prover (som stenar eller flodvatten), och registrerar sedan sina fynd på kartor och kartor.

Geologi

Huvudartikel: Geologi
Lager av sedimentär berg i Makhtesh Ramon

Geologi är studiet av litosfären, eller jordens yta, inklusive skorpan och stenarna . Det inkluderar de fysiska egenskaperna och processerna som sker i litosfären samt hur de påverkas av geotermisk energi . Den innehåller aspekter av kemi, fysik och biologi när delar av geologin samverkar. Historisk geologi är tillämpningen av geologi för att tolka jordens historia och hur den har förändrats över tiden. Geokemi studerar jordens kemiska komponenter och processer. Geofysik studerar litosfärens fysikaliska egenskaper. Paleontologi studerar fossiliserat biologiskt material i litosfären. Planetgeologi studerar geologi när det gäller utomjordiska kroppar. Geomorfologi studerar landskapens uppkomst. Strukturell geologi studerar deformationen av bergarter för att producera berg och lågland. Resursgeologi studerar hur energiresurser kan erhållas från mineraler. Miljögeologi studerar hur föroreningar och föroreningar påverkar jord och berg. Mineralogi är studiet av mineraler. Det inkluderar studiet av mineralbildning, kristallstruktur , faror förknippade med mineraler och mineralers fysikaliska och kemiska egenskaper. Petrologi är studiet av bergarter, inklusive bildning och sammansättning av stenar. Petrografi är en gren inom petrologin som studerar typologi och klassificering av bergarter.

Jordens inre

Ett vulkanutbrott är frigörandet av lagrad energi från under jordens yta.
Huvudartikel: Jordens struktur

Plattektonik , bergskedjor , vulkaner och jordbävningar är geologiska fenomen som kan förklaras i termer av fysiska och kemiska processer i jordskorpan. Under jordskorpan ligger manteln som värms upp av radioaktivt sönderfall av tunga grundämnen . Manteln är inte riktigt solid och består av magma som är i ett tillstånd av semi-perpetuell konvektion . Denna konvektionsprocess får de litosfäriska plattorna att röra sig, om än långsamt. Den resulterande processen är känd som plattektonik. Områden av jordskorpan där ny skorpa skapas kallas divergenta gränser , de där den förs tillbaka till jorden är konvergenta gränser och de där plattorna glider förbi varandra, men inget nytt litosfäriskt material skapas eller förstörs, kallas transformation (eller konservativa) gränser Jordbävningar är resultatet av de litosfäriska plattornas rörelse, och de inträffar ofta nära konvergerande gränser där delar av jordskorpan tvingas in i jorden som en del av subduktion.

Plattektoniken kan ses som den process genom vilken jorden återuppstår. Som ett resultat av havsbottnens spridning skapas ny skorpa och litosfär genom flödet av magma från manteln till den nära ytan, genom sprickor, där den svalnar och stelnar. Genom subduktion återvänder oceanisk skorpa och litosfär till den konvekerande manteln. Vulkaner härrör främst från smältning av subducerat skorpamaterial. Skorpmaterial som tvingas in i astenosfären smälter, och en del av det smälta materialet blir tillräckligt lätt för att stiga upp till ytan, vilket ger upphov till vulkaner.

Atmosfärsvetenskap

Huvudartikel: Atmosfärsvetenskap

Magnetosfären skyddar jordens yta från solvindens laddade partiklar . ( bilden är inte skalenlig. )

Atmosfärsvetenskap utvecklades ursprungligen i slutet av 1800-talet som ett sätt att förutsäga vädret genom meteorologi , studien av väder. Atmosfärskemi utvecklades på 1900-talet för att mäta luftföroreningar och expanderade på 1970-talet som svar på surt regn . Klimatologin studerar klimatet och klimatförändringarna .

Troposfären , stratosfären , mesosfären , termosfären och exosfären är de fem lagren som utgör jordens atmosfär . 75 % av gaserna i atmosfären finns inom troposfären, det lägsta lagret. Sammanlagt består atmosfären av cirka 78,0 % kväve , 20,9 % syre och 0,92 % argon , och små mängder andra gaser inklusive CO 2 och vattenånga. Vattenånga och CO 2 gör att jordens atmosfär kan fånga upp och hålla kvar solens energi genom växthuseffekten . Detta gör att jordens yta är tillräckligt varm för att ha flytande vatten och stödja liv. Förutom att lagra värme, skyddar atmosfären också levande organismer genom att skydda jordens yta från kosmiska strålar - som ofta felaktigt tros avledas av magnetfältet . Det magnetiska fältet – som skapas av kärnans inre rörelser – producerar magnetosfären som skyddar jordens atmosfär från solvinden . Eftersom jorden är 4,5 miljarder år gammal skulle den ha förlorat sin atmosfär vid det här laget om det inte fanns någon skyddande magnetosfär.

Jordens magnetfält

Det här avsnittet är ett utdrag från jordens magnetfält .
Datorsimulering av jordens fält i en period av normal polaritet mellan omkastningar. Linjerna representerar magnetfältslinjer, blå när fältet pekar mot mitten och gula när de är borta. Jordens rotationsaxel är centrerad och vertikal. De täta klustren av linjer finns inom jordens kärna.

Jordens magnetfält , även känt som det geomagnetiska fältet, är det magnetiska fältet som sträcker sig från jordens inre ut i rymden, där det interagerar med solvinden, en ström av laddade partiklar som kommer från solen . Magnetfältet genereras av elektriska strömmar på grund av rörelsen av konvektionsströmmar av en blandning av smält järn och nickel i jordens yttre kärna : dessa konvektionsströmmar orsakas av värme som strömmar ut från kärnan, en naturlig process som kallas en geodynamo .

Storleken på jordens magnetfält på dess yta sträcker sig från 25 till 65 μT (0,25 till 0,65 G). Som en approximation representeras den av ett fält av en magnetisk dipol som för närvarande lutar i en vinkel på cirka 11° med avseende på jordens rotationsaxel, som om det fanns en enorm stångmagnet placerad i den vinkeln genom jordens centrum. Den nordliga geomagnetiska polen representerar faktiskt sydpolen av jordens magnetfält, och omvänt motsvarar den sydliga geomagnetiska polen nordpolen av jordens magnetfält (eftersom motsatta magnetiska poler attraherar och den norra änden av en magnet, som en kompassnål, pekar mot Jordens sydmagnetiska fält, dvs den nordliga geomagnetiska polen nära den geografiska nordpolen). Från och med 2015 var den norra geomagnetiska polen belägen på Ellesmere Island, Nunavut , Kanada.

Medan de nord- och sydmagnetiska polerna vanligtvis är belägna nära de geografiska polerna, rör sig de långsamt och kontinuerligt över geologiska tidsskalor, men tillräckligt långsamt för att vanliga kompasser ska förbli användbara för navigering. Men med oregelbundna intervall på i genomsnitt flera hundra tusen år, vänder jordens fält och de magnetiska nord- och sydpolerna byter plötsligt plats. Dessa omkastningar av de geomagnetiska polerna lämnar rekord i bergarter som är av värde för paleomagnetister vid beräkning av geomagnetiska fält i det förflutna. Sådan information är i sin tur till hjälp för att studera kontinenternas och havsbottnens rörelser i plåttektonikens process .

Magnetosfären är området ovanför jonosfären som definieras av omfattningen av jordens magnetfält i rymden . Den sträcker sig flera tiotusentals kilometer ut i rymden och skyddar jorden från de laddade partiklarna från solvinden och kosmiska strålar som annars skulle ta bort den övre atmosfären, inklusive ozonskiktet som skyddar jorden från den skadliga ultravioletta strålningen .

Hydrologi

Huvudartikel: Hydrologi
Vattnets rörelse genom vattnets kretslopp

Hydrologi är studiet av hydrosfären och vattnets rörelse på jorden . Det betonar studiet av hur människor använder och interagerar med sötvattenförsörjning. Studie av vattnets rörelse är nära besläktad med geomorfologi och andra grenar av geovetenskapen. Tillämpad hydrologi innebär ingenjörskonst för att underhålla vattenmiljöer och distribuera vattenförsörjning. Subdiscipliner av hydrologi inkluderar oceanografi , hydrogeologi , ekohydrologi och glaciologi . Oceanografi är studiet av hav. Hydrogeologi är studiet av grundvatten . Det inkluderar kartläggning av grundvattenförsörjning och analys av grundvattenföroreningar. Tillämpad hydrogeologi strävar efter att förhindra förorening av grundvatten och mineralkällor och göra det tillgängligt som dricksvatten . Den tidigaste exploateringen av grundvattenresurser går tillbaka till 3000 f.Kr., och hydrogeologi som vetenskap utvecklades av hydrologer med början på 1600-talet. Ekohydrologi är studiet av ekologiska system i hydrosfären. Det kan delas in i det fysiska studiet av akvatiska ekosystem och det biologiska studiet av akvatiska organismer. Ekohydrologi inkluderar de effekter som organismer och akvatiska ekosystem har på varandra samt hur dessa ekosystem påverkas av människor. Glaciologi är studiet av kryosfären, inklusive glaciärer och täckning av jorden av is och snö. Bekymmer för glaciologi inkluderar tillgång till glaciärt sötvatten, minskning av glaciala risker, skaffa resurser som finns under frusen mark och ta itu med effekterna av klimatförändringar på kryosfären.

Ekologi

Huvudartikel: Ekologi

Ekologi är studiet av biosfären. Detta inkluderar studiet av naturen och hur levande ting interagerar med jorden och varandra. Den överväger hur levande varelser använder resurser som syre, vatten och näringsämnen från jorden för att försörja sig. Den tar också hänsyn till hur människor och andra levande varelser orsakar förändringar i naturen.

Fysisk geografi

Huvudartikel: Fysisk geografi

Fysisk geografi är studiet av jordens system och hur de interagerar med varandra som en del av ett enda självständigt system. Den innehåller astronomi, matematisk geografi, meteorologi, klimatologi, geologi, geomorfologi, biologi, biogeografi, pedologi och jordartsgeografi. Fysisk geografi skiljer sig från mänsklig geografi , som studerar den mänskliga befolkningen på jorden, även om den inkluderar mänskliga effekter på miljön.

Metodik

Metoderna varierar beroende på vilken typ av ämnen som studeras. Studier faller vanligtvis in i en av tre kategorier: observationella, experimentella eller teoretiska. Jordforskare utför ofta sofistikerade datoranalyser eller besöker en intressant plats för att studera jordfenomen (t.ex. Antarktis eller hot spot- ökedjor).

En grundläggande idé inom geovetenskapen är begreppet uniformitarism , som säger att "urgamla geologiska egenskaper tolkas genom att förstå aktiva processer som lätt kan observeras." Med andra ord, alla geologiska processer som är igång i nuet har fungerat på samma sätt under geologisk tid. Detta gör det möjligt för dem som studerar jordens historia att tillämpa kunskap om hur jordens processer fungerar i nuet för att få insikt i hur planeten har utvecklats och förändrats genom lång historia.

Jordens sfärer

Geovetenskap erkänner i allmänhet fyra sfärer, litosfären , hydrosfären , atmosfären och biosfären ; dessa motsvarar stenar , vatten , luft och liv . Även inkluderat av vissa är kryosfären (motsvarande is ) som en distinkt del av hydrosfären och pedosfären (motsvarande jord ) som en aktiv och blandad sfär. Följande vetenskapsområden kategoriseras generellt inom geovetenskaperna:

Jordvetenskaplig upplösning

Huvudartikel: Översikt över geovetenskaper
Atmosfär
Biosfär
Hydrosfär
Litosfär ( geosfär )
Pedosfären
System
Andra

Se även

Källor

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Earth_science&oldid=1140836446 "