Ekliptyka wielkie koło na sferze niebieskiej, po którym w ciągu roku pozornie porusza się Słońce obserwowane z Ziemi.

Transkrypt

1

2

3 Ekliptyka wielkie koło na sferze niebieskiej, po którym w ciągu roku pozornie porusza się Słońce obserwowane z Ziemi.

4

5

6

7

8 (struktura) Pierwsze pomiary przeprowadzone przez Newtona i Hughens`a wykazały, że jest ona elipsoidą obrotową, lekko spłaszczoną na biegunach. Do opisu figury Ziemi stosuje się regularne powierzchnie matematyczne tak dobrane, aby jak najwierniej oddawały kształt geoidy. W 1984 roku przyjęto system WGS 84 (World Geodetic System 84), będący zbiorem parametrów elipsoidy, będącej punktem odniesienia do pomiarów w grawimetrii poszukiwawczej zbiór parametrów (z 1984) określających wielkość i kształt Ziemi System ten definiuje elipsoidę, która jest generalizacją kształtu geoidy, wykorzystywaną do tworzenia map. Elipsoida WGS- 84

9 (struktura) Pierwsze pomiary przeprowadzone przez Newtona i Hughens`a wykazały, że jest ona elipsoidą obrotową, lekko spłaszczoną na biegunach. Do opisu figury Ziemi stosuje się regularne powierzchnie matematyczne tak dobrane, aby jak najwierniej oddawały kształt geoidy. W 1984 roku przyjęto system WGS 84 (World Geodetic System 84), będący zbiorem parametrów elipsoidy, będącej punktem odniesienia do pomiarów w grawimetrii poszukiwawczej zbiór parametrów (z 1984) określających wielkość i kształt Ziemi System ten definiuje elipsoidę, która jest generalizacją kształtu geoidy, wykorzystywaną do tworzenia map. Elipsoida WGS- 84

10 promień równikowy i biegunowy spłaszczenie Ziemi wynosi 0,00335 powierzchnie odniesienia

11 Powierzchnie odniesienia Elipsoida Najprostszą bryłą matematyczną, najbardziej zbliżoną do kształtu geoidy, którą można opisać analitycznie jest elipsoida obrotowa. Jest to powierzchnia zamknięta, powstała z obrotu elipsy wokół małej osi symetrii. Rozmiary i kształt takiej elipsoidy określają: a duża półoś, zwana równikową b mała półoś, zwana biegunową W praktyce wykorzystuje się również inne wielkości wyrażające wzajemny stosunek półosi, a zwłaszcza: biegunowe spłaszczenie elipsoidy mimośród (ekscentryczność) Mimośród zawiera się w przedziale od 0 do 1, przy czym jest on równy zeru wtedy i tylko wtedy, gdy a=b

12 Geoida Geoida to bryła, której powierzchnia w każdym miejscu jest prostopadła do pionu wyznaczonego przez siłę ciężkości. (powierzchnia równego potencjału)

13 Elipsoida o ustalonych wymiarach, zorientowana wewnątrz bryły ziemskiej tak, aby jej powierzchnia była najbardziej zbliżona do powierzchni geoidy, stanowi powierzchnię odniesienia. Niestety powierzchnia geoidy na skutek nierównomiernie rozmieszczonych mas we wnętrzu Ziemi nie jest regularna w sensie matematycznym, dlatego nie można jej uznać za odniesienie do pomiarów i przedstawienia ich wyników oraz obliczeń.

14 Kula W nawigacji, podobnie jak i niektórych innych dziedzinach wiedzy można przyjąć Ziemię jako kulę o promieniu równym 6370 km. Traktując ziemię jako kulę można w przybliżeniu wyznaczyć jej oś obrotu. Przyjmuje się, że jest to prosta. Punkty przebicia tej prostej z powierzchnią ziemi nazywa się biegunami, gdzie biegun północny oznacza się literą N, a południowy literą S. Płaszczyzna prostopadła do osi obrotu Ziemi i przechodząca przez jej środek nazywa się płaszczyzną równika. Płaszczyzna ta przecina się z powierzchnią kuli ziemskiej i tworzy koło wielkie zwane równikiem. Promień równika równy jest promieniowi kuli. Wszystkie płaszczyzny równoległe do płaszczyzny równika przecinają powierzchnię kuli wzdłuż kół małych, noszących nazwę równoleżników. Wszystkie płaszczyzny przechodzące przez oś obrotu Ziemi i prostopadłe do płaszczyzny równika przecinają kulę wzdłuż kół wielkich zwanych południkami.

15 Geoida odzwierciedla właściwości fizycznej budowy Ziemi. Odchylenie geoidy od przyjętej powierzchni odniesienia (elipsoidy), nazywamy undulacją. Undulacje dzielimy na: Kontynentalne, regionalne, lokalne. Wszystkie one mają swoje źródło w niejednorodnościach masy Ziemi i struktury geologicznej, występującej na danym obszarze. F=F(xi,t) W Polsce geoida przebiega ponad elipsoidą a undulacja zmienia się od +23 m na północnym wschodzie do +48 m na południowym zachodzie.

16

17 Budowa wnętrza Ziemi próby zajrzenia do jej wnętrza odwierty techniki sejsmiczne hipotezy modele, które do dnia dzisiejszego są jeszcze nieustannie weryfikowane Model geosferyczny wewnętrznej warstwowej budowy Ziemi 246

18 Poszczególne warstwy geosfery są porozdzielane strefami przejściowymi (nieciągłościami), charakteryzującymi się zmianą prędkości propagacji fali sejsmicznej Wyróżniamy m.in.: powierzchnię nieciągłości sejsmicznej Mohorovicicia (Moho), powierzchnię Conrada i powierzchnię nieciągłości sejsmicznej Golicyna

19

20

21 Skorupa ziemska składa się ze skorupy kontynentalnej ok. 37 km, zbudowana jest w górnej swojej części z powłoki skał osadowych i warstwy skał krystalicznych skorupy oceanicznej cieńsza od skorupy kontynentalnej. Składa się luźno powiązanej warstwy skał osadowych o miąższości od 300 do 500 m W skorupie ziemskiej dominującymi związkami chemicznymi są: SiO2 i Al2O3 tlenki krzemu i glinu

22 Nieciągłość Mohorovicicia (MOHO), oddziela skorupę ziemską od płaszcza Ziemi. Jest ona zdefiniowana jako powierzchnia we wnętrzu Ziemi, gdzie prędkość fali sejsmicznej poprzecznej gwałtownie wzrasta lub przekracza 7,6 km/s Obecnie skorupę ziemską definiuje się, jako warstwę powyżej nieciągłości Mohorovicicia. Poniżej, tzn. bliżej jądra Ziemi znajduje się płaszcz Ziemi. Płaszcz Ziemi stanowi ok. 83% objętości i ok. 67% całkowitej masy Ziemi. Płaszcz został funkcjonalnie podzielony na:

23 Na granicy płaszcza dolnego i jądra zewnętrznego płynnego, zachodzi wygaszenie fal poprzecznych i spadek prędkości fal podłużnych. Granicę tę nazwano skrótem CMB (ang. core- mantle boundary). Jądro wewnętrzne stałe, zaczyna się na głębokości 5100 km. Posiada wysokie przewodnictwo elektryczne. Składa się głównie z żelaza (90%) i niklu (2,5%) oraz tlenu, siarki węgla i krzemu. Obecnie przyjmowany numeryczny model budowy wnętrza Ziemi PREM (Preliminary Reference Earth Model), publikowany jest jako tablice prędkości fal sejsmicznych, gęstości, modułów ścinania itp., w zależności od głębokości we wnętrzu Ziem.i

24

25 Przyspieszenie ziemskie osiąga maksimum na granicy płaszcz- jądro. Rozkład natężenia siły ciężkości we wnętrzu Ziemi odpowiadający modelowi PREM (poniżej) Preliminary Reference Earth Model (PREM) 2

26 czyli

27 Wartość przyrostu temperatury z głębokością przyjęto nazywać pionowym gradientem temperatury. Częściej stosowana jest jego odwrotność zwana stopniem geotermicznym jest to przyrost głębokości odpowiadający przyrostowi temperatury o jeden stopień. Wykonane pomiary dla Polski wykazują, że północno-wschodnia charakteryzuje się znacznymi wartościami, rzędu 100 m/1 C i dużym przewodnictwem wierzchnich warstw skorupy ziemskiej reszta kraju znacznie mniejszymi wartościami, np. 40 m/1 C

28 Izostazja Izostazja jako teoria odnosząca się do zasady równowagi mas skalnych w litosferze, pojawiła się w geofizyce pod koniec XIX wieku za sprawą E.C. Duttona. Teoria ta zakłada, że: na pewnej głębokości we wnętrzu Ziemi istnieje powierzchnia o jednakowym ciśnieniu powierzchnia wyrównania izostatycznego, poniżej tej głębokości ciśnienie rozchodzi się symetrycznie we wszystkich kierunkach. Zatem, zgodnie z zasadami równowagi izostatycznej, nadwyżka masy w postaci np. masywu górskiego, musi być skompensowana mniejszą gęstością skał podściełających, leżących poniżej poziomu wyrównania. Natomiast niedobór masy, np. baseny oceaniczne, wyrównywany jest poprzez zwiększenie gęstości skał podściełających, na głębokości mniejszej niż poziom wyrównania. Na podstawie ogólnych przedstawionych powyżej założeń, wysunięto dwie konkurencyjne hipotezy izostazji: hipotezę Airy`ego i hipotezę Pratta.

29 Hipoteza Ariy`ego opiera się na przeświadczeniu, że wyrównywanie wierzchniej dodatkowej masy skorupy ziemskiej, odbywa się poprzez zatopienie lekkiego korzenia poniżej poziomu wyrównania

30

31 Natomiast hipoteza Pratta zakłada, że skorupa ziemska podzielona jest na szereg bloków o różnej gęstości, wznoszących się ponad jeden wspólny średni poziom wyrównania tym wyżej, im mniejsza jest ich gęstość. Zatem, masyw górski nie jest równoważone przez korzeń, ale poprzez mniejszą gęstość skał podściełających

32

33 Obie hipotezy, Airy`ego i Pratta, zakładały wyrównywanie ciśnienia w układzie litosfera płaszcz Ziemi na poziomie wyrównania izostatycznego. Trzecia koncepcja izostazji, izostazja fleksurowa, bierze pod uwagę sprężystość litosfery i tworzenie fleksury (wygięcia), o dużym promieniu pod wpływem dodatkowej masy, umieszczonej na powierzchni litosfery.

34

35 Ryft typ rowu tektonicznego powstaje wskutek rozciągania skorupy ziemskiej pod wpływem ruchów konwekcyjnych w astenosferze Powstałe w ten sposób pęknięcie ryft, zostaje z czasem wypełnione osadami, o mniejszej gęstości niż gęstość otaczających pęknięcie skał skorupy ziemskiej. Wyrównanie izostatyczne zmniejszonego obciążenia, powoduje wydźwignięcie krawędzi rowu.

36 Dwa modele stref ryftowych. Model aktywny i model pasywny. W modelu aktywnym zakłada się, że rozciąganie skorupy ziemskiej odbywa się na skutek aktywności termicznej w obrębie górnego płaszcza Ziemi (ruchy konwekcyjne), objawiającej się niekiedy występowaniem procesów wulkanicznych na jej powierzchni. Model pasywny zakłada, że powstawanie ryftu i wydźwiganie jego krawędzi spowodowane jest jedynie procesami zachodzącymi w litosferze, pod wpływem mechanicznego jej rozciągania.

37 Sejsmologia Sejsmologia jest nauką (działem geofizyki), zajmującą się badaniem mechanizmów powstawania i przebiegiem trzęsień ziemi, oraz procesów następczych, obejmujących powstawanie i propagację fal sejsmicznych. W sejsmologii, miejsce powstawania trzęsienia ziemi nazywane jest ogniskiem trzęsienia (hipocentrum). W miejscu tym uwalniana jest energia, i przeważnie usytuowane jest ono w obszarze litosfery bądź górnego płaszcza. Epicentrum natomiast, nazywamy punkt na powierzchni Ziemi, położony bezpośrednio nad ogniskiem.

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49 Cień sejsmiczny

50

51

52

53

54

55

56

57