Luonnonmaantiede: Energia ja Aineen Kierto

Luonnonmaantieteen Suuret Linjat

• Maan päällä olevat ilmiöt johtuvat energian virtauksesta ja alkuaineiden kierrosta.
• Energia aiheuttaa sateita, tuulia, ilmastonmuutoksia, kasvillisuutta, maanjäristyksiä ja tulivuoritoimintaa.
• Luonnonmaantieteellinen tutkimus perustuu fysiikan lakeihin ja kolmeen järjestelmään: energiajärjestelmiin, kiertoihin ja kehät eli sfääreihin.

Energia Virtaa Maapallolle

• Maahan tulee energiaa sekä maapallon sisältä että Auringosta.
• Energiajärjestelmät luokitellaan sisäsyntyisiin (endogeenisiin) ja ulkosyntyisiin (eksogeenisiin).
• Sisäsyntyinen energia on peräisin Maan ytimen radioaktiivisten aineiden hajoamisesta.
  • Se aiheuttaa laattatektoniikkaa, maanjäristyksiä ja tulivuoritoimintaa.
  • Laattatektoniikka tarkoittaa maankuoren litosfäärilaattoja ja niiden hidasta liikkumista Maan sisäisen energian seurauksena.
• Ulkosyntyinen energia on peräisin Auringosta.
  • Auringon lämpösäteily aiheuttaa ilmaston, tuulet ja kasvillisuuden.
• Pieni osa Maan energiasta syntyy Maan liikkeistä Auringon ympäri.
• Maan pyörimisliike akselinsa ympäri vaikuttaa vuorovesi-ilmiöön.
• Maan vetovoima vaikuttaa rapautumiseen ja massaliikuntoihin.
  • Rapautuminen on kiviaineksen pilkkoutumista, jota aiheuttavat esimerkiksi jää, lämpötilavaihtelut ja eliöt.
  • Massaliikuntoja ovat esimerkiksi lumi-, kivi- ja mutavyöryt; ne tapahtuvat, kun painovoima on suurempi kuin ainesta paikallaan pitävä kitka- tai koheesiovoima.

Alkuaineet Kiertävät

• Luonnonmaantieteessä kierrolla tarkoitetaan alkuaineiden siirtymistä maapallon ilma-, vesi-, kivi- ja elämänkehän välillä.
• Alkuaineiden kierrot ovat maapallolla tavallisesti suljettuja, pois lukien meteoriittien mukana tulevat alkuaineet.
• Energiaa tarvitaan ylläpitämään näitä kiertoja.
• Esimerkkejä luonnonmaantieteellisistä kierroista ovat veden kierto ja hiilen kierto.
• Hydrologisessa kierrossa vesimolekyylit kiertävät Maan eri sfäärien välillä ja voivat olla vuorotellen nestemäistä, vesihöyryä tai jäätä.
  • Hydrologinen kierto tarkoittaa veden kiertokulkua.
• Hiilen kiertokulussa alkuaine hiili kiertää kehien välillä erilaisissa kemiallisissa muodoissa.
  • Hiiltä esiintyy kivissä, vedessä, ilmakehässä ja elävien organismien soluissa.
  • Hiilellä tavataan lyhyt- ja pitkäkestoinen kierto.
  • Lyhyessä kierrossa hiili kiertää ilmakehän hiilidioksidin ja eliöiden välillä.
  • Pitkäkestoisessa kierrossa hiili on varastoitunut maan alle fossiilisiin yhdisteisiin.
• Ihmisen toiminta, erityisesti fossiilisten polttoaineiden käyttö, on rikkonut hiilen luonnollisen kierron ja vaikuttaa nykyiseen ilmastonmuutokseen lämmittäen maapalloa.

Sfäärit Eli Kehät Ovat Luonnonmaantieteen Ymmärtämisen Perusta

• Luonnonmaantieteessä maan ilmiöitä ja ominaisuuksia tarkastellaan kehien eli sfäärien kautta.
• Kaikkien sfäärien välillä tapahtuu energian virtausta ja alkuaineiden kiertoa.
• Kaikille sfääreille on tunnuksenomaista jatkuva muutos.
• Luonnonmaantieteelliset ilmiöt syntyvät yleensä neljän kehän vuorovaikutuksessa.
• Energiaa tulee lisää Auringosta ja Maan ytimestä.
• Neljä kehää ovat ilmakehä, vesikehä, kivikehä ja elämän kehä eli biosfääri.
• Ilmakehä eli atmosfääri on kaasumainen kehä, joka ympäröi Maata.
  • Ilmakehässä on elämälle välttämättömiä alkuaineita, kuten hiiltä.
  • Se tasoittaa ja siirtää lämpösäteilyä napojen ja päiväntasaajan välillä.
• Kivikehä eli litosfääri koostuu Maan kallioperästä ja siitä irronneesta kiviaineksesta.
  • Kivikehän pinta muodostaa erilaisia geomorfologisia pinnanmuotoja, kuten vuoristoja, tasankoja ja laaksoja.
  • Kivikehän ulkoreunalla on ohut maannos, jossa kasveille hyödylliset alkuaineet, kuten typpi ja fosfori, ovat hyödynnettävässä muodossa.
• Vesikehä eli hydrosfääri koostuu vesimolekyyleistä.
  • Suurin osa maapallon vedestä on merissä suolaisena.
  • Osa on ilmakehässä vesihöyrynä.
  • Makeaa vettä on jäätyneenä jäätiköissä, virtaavana joissa, järvissä sekä maan alla pohjavetenä.
• Eliökehä eli biosfääri sijaitsee edellä mainittujen kehien välissä.
  • Biosfäärillä tarkoitetaan kaikkea elämää maapallolla.
  • Elämää löytyy kivi-, vesi- ja ilmakehästä.

Maan Magneettikenttä Suojaa Elämää

• Maan sisällä olevat sähkövaraukset muodostavat Maan ympärille magneettikentän.
• Magneettikenttä syntyy Maan nestemäisessä ulkoytimessä dynamoperiaatteella, jossa mekaaninen pyörimisenergia muuttuu sähköksi.
• Siellä syntyy miljardien ampeerien sähkövirtoja, joiden aiheuttama magneettikenttä ulottuu kauas avaruuteen.
• Auringosta lähtevä aurinkotuuli (protoneista ja elektroneista koostuvat hiukkaset) venyttää magneettikentän hyvin pitkälle Maan vastakkaiselle puolelle.
• Maapallon magneettikenttä suojaa elämää estämällä runsasenergistä ionisoivaa Aurinkotuulta saapumasta maahan.
• Olennaisia edellytyksiä dynamon toiminnalle ja magneettikentälle ovat radioaktiivisten aineiden hajoaminen sekä maapallon pyöriminen, johon liittyvä coriolis-ilmiö kääntää ytimen virtaukset pyörteiksi.
  • Coriolis-ilmiö on Maan muodosta ja pyörimisliikkeestä vastapäivään johtuva liikepoikkeama, joka kääntää liikkeet pohjoisella pallonpuoliskolla kulkusuuntaansa nähden oikealle ja eteläisellä pallonpuoliskolla kulkusuuntaansa nähden vasemmalle.
• Auringosta lähtee runsasenergistä, elämälle haitallista ionisoivaa säteilyä, joka pysähtyy magneettikenttään.
• Magneettikenttä siis suojaa Maata aurinkotuulelta.