יותר

5.8: פני השטח המשתנים של כדור הארץ - מדעי הגיאוגרפיה


גיאולוגים יודעים שווגנר צדק מכיוון שתנועות יבשות מסבירות כל כך הרבה על הגיאולוגיה שאנו רואים. עיקר הפעילות הגיאולוגית שאנו רואים על הפלנטה כיום נובעת מאינטראקציות של הלוחות הנעים. במפה של צפון אמריקה, היכן ממוקמים רכסי ההרים? נסה לענות על השאלות הבאות באמצעות מה שלמדת על טקטוניקת צלחות:

  1. מה המקור הגיאולוגי של רכס האשדות? המפלים הם שרשרת הרי געש בצפון מערב האוקיאנוס השקט. הם אינם מתויגים בתרשים אך הם נמצאים בין סיירה נבאדה לטווח החופים.
  2. מה המקור הגיאולוגי של סיירה נבאדה? (רמז: ההרים האלה עשויים מחדירות גרניט).
  3. מה המקור הגיאולוגי של הרי האפלצ'ים לאורך מזרח ארה"ב?

זכרו שווגנר השתמש בדמיון ההרים בצד המערבי והמזרחי של האוקיינוס ​​האטלנטי כראיה להשערת הסחף היבשתית שלו. הרי האפלצ'ים נוצרו בגבול לוח מתכנס כשפנגאה התכנס.

לפני שהפנגאה התכנסה, היבשות הופרדו על ידי אוקיינוס ​​בו נמצא כעת האוקיינוס ​​האטלנטי. האוקיאנוס הפרוטו-אטלנטי התכווץ עם צמיחת האוקיאנוס השקט. נכון לעכשיו, האוקיאנוס השקט מצטמצם ככל שהאטלנטי גדל. מחזור על-יבשת זה אחראי על מרבית התכונות הגיאולוגיות שאנו רואים ורבים אחרים שנעלמו מזמן.


מפות: קווי מתאר, פרופילים וריאנטים - עמודים 45 עד 58 במדריך למעבדה שלך

קווים מחוסמים - מייצגים שקעים, מכתשים וולקניים ואגנים. קו המתאר הפנימי ביותר הוא בעל הגובה הנמוך ביותר הקונטור החיצוני ביותר הוא בעל הגובה הגבוה ביותר.

כלל "Vs" - קווי מתאר יוצרים "V" כאשר הם חוצים נחל או נהר. נקודת ה- V מצביעת במעלה הרגליים של נקודת ה- "V" במורד.

קווי מתאר צמודים זה לזה = שיפוע תלול

שיפוע - מפות טופוגרפיות אינן משמשות רק לקביעת גובה, אלא ניתן להשתמש בהן כדי לסייע בהדמיית טופוגרפיה. אחת התצפיות הטופוגרפיות הבסיסיות ביותר שניתן לבצע היא השיפוע (או השיפוע) של פני הקרקע.

שיפועים גבוהים (או תלולים) מתרחשים באזורים בהם חל שינוי גדול בגובה על פני מרחק קצר. שיפועים נמוכים (או עדינים) מתרחשים כאשר יש מעט שינוי בגובה באותו מרחק.

שיפוע הוא פשוט העלייה לאורך הריצה או השיפוע (שינוי ב- y (גובה) חלקי השינוי ב- x (מרחק)). שיפוע שווה לשינוי הגובה חלקי המרחק האופקי.

מכיוון שרוב הנהרות עקמומיים, איננו יכולים להשתמש בסרגל ישירות למדידת אורכיהם. במקום זאת עלינו לעשות צעד נוסף, כלומר עלינו להשתמש בחוט ולהניח בזהירות את החוט לאורך הקווים המעוקלים שהנהר עושה. ברגע שקיבלנו את האורך הזה על המיתר, אז אנחנו הולכים ומודדים את האורך הזה מול השליט. רק אז נמדוד את האורך האמיתי לאורך קווי הכיפוף של הנהר.

הקלה - מאפיין חשוב של נוף הוא ההקלה שלו: ההבדל בגובה בין הנקודה הגבוהה ביותר לנקודה הנמוכה ביותר

עבור המפה שלמטה, תייגו את כל קווי המתאר ציינו את כיוון הזרימה של הזרם חישבו את השיפוע הממוצע לאורך הזרם בין נקודות A ו- B חישבו את ההקלה המקסימאלית והמינימלית במפה, והעניקו גבהים אפשריים לנקודות D, E ו- F הקווים המקווקו הם זרמים.

הסולם הוא סנטימטר אחד = 5 מייל. בית הספר C.I. הוא 50 מטר. הגובה של נקודה C הוא 774 מטר.

תייג את קווי המתאר - תחילה קבע לאן הזרם זורם (שלטון Vs), כך שתוכל לראות איפה הם קווי המתאר הגבוהים והנמוכים.

כיוון זרימת הנחל - מים זורמים במורד, במבט על המפה (ה- Vs) אנו יכולים לראות שהנחל זורם צפונה.

שיפוע בין נקודות A ו- B = 11.85 רגל למייל (ראה חישובים להלן). השתמשתי במדריך למעבדה שלך כדי למדוד את אורך הנהר.

עבור המפה שלמטה, תייגו את כל קווי המתאר ציינו את כיוון הזרימה של הזרם חישבו את השיפוע הממוצע לאורך הזרם בין נקודות A ו- B חישבו את ההקלה המקסימאלית והמינימלית במפה, והעניקו גבהים אפשריים לנקודות D, E ו- F הקווים המקווקו הם זרמים.

הסולם הוא 1 = 50,000. בית הספר C.I. הוא 100 מטר. הגובה של נקודה C הוא 546 מטר.

תייג את קווי המתאר - תחילה קבע לאן הזרם זורם (שלטון Vs), כך שתוכל לראות איפה הם קווי המתאר הגבוהים והנמוכים.

כיוון זרימת הנחל - מים זורמים במורד, במבט על המפה (ה- Vs) אנו יכולים לראות שהנחל זורם צפונה.

שיפוע בין נקודות A ו- B = 266.67 רגל למייל (ראה חישובים להלן). השתמשתי במדריך למעבדה שלך כדי למדוד את אורך הנהר.

עבור המפה למטה, תייגו את כל קווי המתאר ציינו את כיוון הזרימה של הזרם חישבו את השיפוע הממוצע לאורך הזרם בין הנקודות A ו- B, חישבו את ההקלה המקסימלית והמינימלית במפה, ונתנו גבהים אפשריים לנקודות D, E ו- ו. הקווים המקווקו הם זרמים.

אורכו של סרגל המידה הוא 2000 מטר. בית הספר C.I. הוא 25 מטר. הגובה של נקודה C הוא 467 מטר.

תייג את קווי המתאר - תחילה קבע לאן הזרם זורם (שלטון Vs), כך שתוכל לראות איפה הם קווי המתאר הגבוהים והנמוכים.

כיוון זרימת הנחל - מים זורמים במורד, על ידי התבוננות במפה (Vs) אנו יכולים לראות שהנחל זורם דרומה.

שיפוע בין נקודות A ו- B = 37.5 מטר לקילומטר (ראה חישובים בהמשך). השתמשתי במדריך המעבדה שלך כדי למדוד את פס המידה ואת אורך הנהר.

עבור המפה למטה, תייגו את כל קווי המתאר ציירו פרופיל לאורך קו AB ברשת המסופקת מתחת למפה ציינו את כיוון הזרימה של הזרם וקבעו את ההגזמה האנכית של הפרופיל חישבו את השיפוע הממוצע לאורך הזרם בין נקודות M ו- N הקלה מקסימאלית של אזור המפה. שימו לב לסולם האינץ 'המסופק לפרופיל. קווים מקווקו הם זרמים.

סולם אופקי 1 = 62,500. בית הספר C.I. הוא 50 מטר. הגובה של נקודה X הוא 727 מטר.

תייגו את קווי המתאר - תחילה קבעו לאן הזרמים זורמים (כלל Vs), כך שתוכלו לראות היכן הם קווי המתאר הגבוהים והנמוכים.

שרטטו פרופיל לאורך קו A-B - מכל נקודה שבה קו A-B נוגע בקו מתאר, ציירו קו ניצב אל הפרופיל (וודאו שהקו ישר וב 90 מעלות בדיוק מקווי הפרופיל). ראה גרף שהושלם להלן.

כיוון זרימת הנחל - מים זורמים במורד, על ידי התבוננות במפה (Vs) אנו יכולים לראות כי הנחל משמאל זורם צפונית מזרחית והנחל מימין זורם דרום מערב.

הגזמה אנכית של הפרופיל - על ידי צלילת הסולם האופקי לפי הסולם האנכי (מדידות בוט באותן יחידות), אנו רואים כי ה- VE = 52.08 (ראה חישובים בהמשך).

שיפוע בין הנקודות M ל- N = 62.5 מטר לקילומטר (ראה חישובים להלן). השתמשתי במדריך למעבדה שלך כדי למדוד את אורך הנהר.

הקלה מקסימלית - קח את הנקודה הגבוהה ביותר האפשרית כ- 850 'וחסר את הנקודה הנמוכה ביותר האפשרית כ- 500'. 850 '- 500' = 350 '. ההקלה המרבית היא פחות מ: 150 '

עבור המפה למטה, תייגו את כל קווי המתאר ציירו פרופיל לאורך קו AB ברשת המסופקת מתחת למפה ציינו את כיוון הזרימה של הזרם וקבעו את ההגזמה האנכית של הפרופיל חישבו את השיפוע הממוצע לאורך הזרם בין נקודות M ו- N הקלה מקסימאלית של אזור המפה. שימו לב לסולם האינץ 'המסופק לפרופיל. קווים מקווקו הם זרמים.

סולם אופקי 1 = 62,500. בית הספר C.I. הוא 20 מטר. הגובה של נקודה X הוא 623 מטר.

תייגו את קווי המתאר - תחילה קבעו לאן הזרמים זורמים (כלל Vs), כך שתוכלו לראות היכן הם קווי המתאר הגבוהים והנמוכים.

צייר פרופיל לאורך קו A-B - מכל נקודה שקו A-B נוגע בקו מתאר, צייר קו מאונך על הפרופיל (וודא שהקו ישר וב 90 מעלות בדיוק מקווי הפרופיל). ראה גרף שהושלם להלן.

כיוון זרימת הנחל - מים זורמים במורד, על ידי התבוננות במפה (Vs) אנו יכולים לראות ששני הנחלים זורמים דרומה.

הגזמה אנכית של הפרופיל - על ידי צלילת הסולם האופקי לפי הסולם האנכי (מדידות בוט באותן יחידות). VE = 65.1 (בצע את החישובים ובדוק אם אתה יכול להשיג את אותו המספר).

שיפוע בין הנקודות M ל- N = 11.58 מטר לקילומטר (בצע את החישובים ובדוק אם אתה יכול להשיג את אותו המספר). השתמשתי במדריך למעבדה שלך כדי למדוד את אורך הנהר.

הקלה מקסימלית - ההקלה המקסימלית היא פחות מ: 120 '(בצע את החישובים ובדוק אם אתה יכול להשיג את אותו המספר).


עלילת העלילה של מערכת כדור הארץ - שינוי החיים

להלן סיפורי עלילה שתוכננו על ידי שריל מוסייר, מורה למדעי כדור הארץ בבית הספר התיכון קולומביין שבליטלטון, קולורדו.

  1. שינוי בזמן הפיק את כדור הארץ, התוצאה נטו של קביעות, שינויים הדרגתיים ושינויים אפיזודיים על פני מאזניים אנושיים, גיאולוגיים ואסטרונומיים של זמנים ומרחב.
  2. תחומי נוזלים בתוך מערכת כדור הארץ כוללים את ההידרוספרה, האטמוספירה והקריוספרה, אשר מתקשרים וזורמים כדי לייצר מזג אוויר משתנה, אקלים, קרחונים, נופי ים ומשאבי מים. אלה משפיעים על קהילות אנושיות, מעצבים את הארץ, מעבירים חומרים ואנרגיה של כדור הארץ ומשנים סביבות פנימיות ומערכות אקולוגיות. הסכנות הטבעיות הקשורות לתהליכים ולאירועים של כדור הארץ כוללים בצורת, שיטפונות, סופות, פעילות געשית, רעידות אדמה ושינויי אקלים. הם מהווים סיכונים לבני אדם, לרכושם ולקהילותיהם. מדעי כדור הארץ משמשים לחקר, חיזוי והפחתת סכנות טבעיות כדי שנוכל להעריך סיכונים, לתכנן בחוכמה ולהסתגל להשפעות של סכנות טבעיות.
  3. סביבות דינמיות ומערכות אקולוגיות מיוצרות על ידי אינטראקציה של כל הגאוספירות על פני כדור הארץ, וכוללות סביבות, מערכות אקולוגיות וקהילות שונות ומשפיעות זו על זו ומשתנות לאורך זמן.
  4. על מנת לקיים את נוכחותם ואיכותם של חיי אדם, על בני האדם והקהילות להבין את תלותם במשאבי כדור הארץ ובסביבותיהם, להבין כיצד הם משפיעים על מערכות כדור הארץ, להעריך את יכולת הנשיאה של כדור הארץ, לנהל ולשמר משאבים וסביבות שאינן מתחדשות, לפתח מקורות אנרגיה חלופיים. וחומרים הדרושים לקיום האדם ולהמציא טכנולוגיות חדשות.

פעילות 1 - האקלים הנוכחי בקהילה שלך

פעילות 2 - פליאוקלימטים

פעילות 3 - כיצד משפיעות וריאציות מסלול כדור הארץ על האקלים?

פעילות 4 - כיצד טקטוניקה של צלחות וזרמי ים משפיעים על האקלים הגלובלי?

פעילות 5 - כיצד ריכוזי פחמן דו חמצני באטמוספירה משפיעים על האקלים הגלובלי?

פעילות 6 - עד כמה ההתחממות הגלובלית עשויה להשפיע על הקהילה שלך?


כיצד הוריקנים משנים את פני כדור הארץ

הודות ל- GPS מבוסס הלוויין, גיאולוגים יכולים למדוד שינויים על פני כדור הארץ על פני שטחים וזמן גדולים. המערכת משמשת למדידת תנועות טקטוניות איטיות, כמו זחילה של תקלות גדולות. ביום שני פרסם המעבדה הגיאודטית בנבאדה מפה המראה כיצד נקודות הניטור של GPS סביב יוסטון חוו תנועה אנכית של כמעט 0.8 אינץ 'ביום.

ציוץ מאת הגיאופיזיקאי כריס מילינר מציג תנועה קרקעית סביב יוסטון, 4 בספטמבר 2017.

תחנות הממוקמות הן על אדמת סחף (משקעים רכים שהופקעו על ידי נהרות) והן על מחשופים סלעיים הראו את אותם קצב תנועה. לכן אין זה סביר כי רווי המים בקרקע ודחיסתם על ידי השיטפונות המתרחשים ביוסטון יכולים להסביר את העקירות בלבד. לדברי המומחים, סביר יותר שדפוס התנועה הנצפה נגרם כתוצאה ממשקלם של כל המים המציפים את יוסטון.

הוריקן הארווי גרם לגשם שוטף ודחף בין 25 ל 33 טריליון ליטר מים, שווה ערך למסה של 275 טריליון לירות, מהים אל אזורי החוף. המסה הנוספת הספיקה כדי לדחוף את פני כדור הארץ כלפי מטה. בגיאולוגיה, השפעה זו ידועה בשם איזוסטזיה. מכיוון שהשכבות התחתונות של קרום כדור הארץ אינן נוקשות, אלא רקיעיות, הן מגיבות לשינויים בהתפלגות המסה על פני השטח באמצעות כיפוף מקומי. הוספת מסה תגרום לשקיעת האדמה. הסרת המיסה שוב תגרום לריבאונד ולהתרוממות רוח.

הוריקן הארווי ליד חופי טקסס בעוצמת שיא בסוף 25 באוגוסט 2017. מקור ו. [+] אשראי: RAMMB / CIRA SLIDER, תמונה ברשות הציבור.

על פי כמה מחקרים ראשוניים שפורסמו בשנת 2013, הוריקנים יכולים לעקור מספיק מסה ולשנות את שדה הלחץ הטקטוני המקומי, ולהגדיל את הסיכון לרעידות אדמה קטנות יותר. לאחר שההוריקן איירין פגע בווירג'יניה בשנת 2011, נרשמו רעידות אדמה קטנות נוספות באזור. רק שבוע קודם לכן הורגשה רעידת אדמה של 5.8 במזרח ארה"ב ובדרום מזרח קנדה, בין האירועים הגדולים ביותר שהתרחשו באזור זה במאה שעברה. ייתכן שרעידת האדמה 5.8 פרצה תקלות קטנות יותר באזור. מכיוון ששינויים בלחץ האוויר שנגרמו על ידי אירמה הפעילו לחץ נוסף על התקלות שהופעלו, הם החליקו ביתר קלות, והפעילו רעידות משנה קלות יותר.

הוריקנים ניתנים גם לאיתור בעזרת סייסמומטרים המשמשים לזיהוי רעידות אדמה. ביום שלישי, כאשר שודרגה הוריקן אירמה לסופה בקטגוריה 5, הרעש שהופק על ידי רוחות מהירות וגלים פוגעים בחוף 175 קמ"ש, הועלה על ידי סייסומטרים בגוואדלופ, אי בדרום הים הקריבי.

ציוץ של סייסולוג סטיבן היקס מראה את ההוריקן מתקרב אירמה במד הסייסמסט. [+] הקלטות של גוואדלופ, 5 בספטמבר 2017.

פורטו ריקו ואיי הבתולה של ארה"ב הכריזו על מצבי חירום בגלל הסערה הנכנסת הזו.


5.8: פני השטח המשתנים של כדור הארץ - מדעי הגיאוגרפיה

מחזור וסבלנות

1. שימור המומנטום הזוויתי המוחלט

המהירות הליניארית המשיקה של חבילה על גוף מסתובב קשורה למהירות הזוויתית של הגוף ביחס.

(1)

אם משוואה (1) מוחלת על נקודה על האדמה המסתובבת, w הוא מהירות הזווית של כדור הארץ ו- r הוא המרחק הרדיאלי לציר הסיבוב, r = R cos כאשר R הוא רדיוס האדמה ו- הוא קו רוחב. [1]

המומנטום הזוויתי מוגדר כ- Vr ובהיעדר מומנט נשמר המומנטום הזוויתי המוחלט (כלומר, המומנטום הזוויתי ביחס לצופה נייח בחלל)

(2)

איפה Vה הוא המהירות המשיקה של פני האדמה.

משוואה (2) קובעת כי המומנטום הזוויתי המוחלט של חלקת אוויר הוא סכום המומנטום הזוויתי המועבר לחלקת האוויר על ידי המשטח המסתובב של כדור הארץ והמומנטום הזוויתי עקב תנועת חלקת האוויר ביחס למשטח המסתובב. של כדור הארץ (שם המכתב r עבור יחסית לאדמה ) הושמט.

(3)

חלקת אוויר במנוחה ביחס לפני האדמה בקו המשווה בטרופוספירה העליונה נעה צפונה עד 30N בגלל מחזור התא האדלי. בהנחה שהמומנטום הזוויתי המוחלט נשמר, באיזה מהירות משיקה יחזיק חבילת האוויר ביחס לכדור הארץ בהגיעו ל- 30N?

(1)

שים לב ש w הוא חיובי אם הסיבוב הוא נגד כיוון השעון ביחס לקוטב הצפוני. לפיכך, V חיובי אם וקטור התנועה האזורי מכוון מערבה למזרח.

(2)

לפתור עבור Vf, המהירות המשיקה יחסית לכדור הארץ בקו הרוחב הסופי.

(3)

r = מרחק רדיאלי לציר הסיבוב = (4)

(5)

היכן מהירות הזווית של כדור הארץ, 7.292 X10 -5 s -1.

החלף (5) ל- (3) ופשט באמצעות הכנסת V הראשוניתאני = 0 ונזכור כי הרדיוס הממוצע של כדור הארץ הוא 6378 ק"מ שאנו מקבלים

ברור שלמרות שמהירויות רוח כאלה אינן נצפות ב 30N בטרופוספירה העליונה, תרגיל זה מוכיח כי צריכה להיות חגורה של רוחות נעות במהירות בטרופוספירה העליונה שאינן קשורות לשיקולים ברוקליניים (כלומר, רוח תרמית) ורק קשורה לשימור מוחלט מומנטום זוויתי. באטמוספירה האמיתית, לא נצפות מהירויות כאלה (מהירויות זרם הסילון הסובטרופי הן בסדר גודל של 200 קמ"ש) בגלל השפעות צמיגות / חיכוך.

סירקולציה היא המדד המקרוסקופי של 'סיבוב' בנוזל. זהו מדד מדויק של זרימת הנוזל הממוצעת לאורך העקומה הסגורה הנתונה. מתמטית, המחזור ניתן על ידי

(4)

איפה הוא וקטור המיקום. בקואורדינטות טבעיות, . לזרימה אופקית גרידא, משוואה (4) מפחיתה ל

(5)

(6)

עבור עמוד אוויר עם שטח חתך מעגלי rr 2 המסתובב במהירות זוויתית קבועה w, כאשר V = w r, המרחק s ניתן על ידי היקף 2 r, והמחזור V s ניתן על ידי

(7 א)

(7 ב)

שים לב כי & quotomega & quot במשוואות (7a ו- b) מייצגות את מהירות הזווית של חלקת האוויר ביחס לציר הניצב לפני השטח של כדור הארץ.

המשוואות (3) ו- (7a) אומרות לנו שהמחזור הוא ביחס ישר למומנטום הזוויתי. ההגדרה הבסיסית למערבולת היא (2 ואט), כלומר כפול מהמהירות הזוויתית המקומית. לפיכך, סידור מחדש (7 א) מראה כי זרימה ליחידת שטח היא המערבולת, והיא פרופורציונלית ישירות למהירות הזוויתית של הנוזל (אך לא זהה). מערבולת, אם כן, היא המדד המיקרוסקופי של מערבולת והיא המדד הווקטורי של נטייתו של יסוד הנוזל להסתובב סביב ציר במרכז המסה שלו.

בקוטב הצפוני, עמוד אוויר עם שטח חתך מעגלי במנוחה ביחס לפני השטח של כדור הארץ יהיה בעל זרימה ביחס למתבונן נייח בחלל בגלל סיבוב כדור הארץ סביב האנך המקומי, משוואה (7 ג) .

(7 ג)

(7d)

לפיכך, המחזור המועבר לעמוד אוויר על ידי סיבוב כדור הארץ הוא רק הפרמטר של הקורוליס כפול השטח של עמוד האוויר. חלוקת שני הצדדים לפי האזור מראה כי הפרמטר של Coriolis הוא רק הוורטיות של & quotearth. & Quot

צופה בחלל יציין שהמחזור הכולל או המוחלט שחווה עמוד האוויר נובע מהמחזור שמועבר לעמוד על ידי המשטח המסתובב של כדור הארץ והמחזור שיש לעמוד ביחס לאדמה.

לפיכך, חלוקה (8) לפי שטח עמוד האוויר מניבה

(9)

אשר קובע כי המערבולות המוחלטת היא המערביות היחסית בתוספת המערבולות של כדור הארץ (פרמטר קוריוליס).

מכיוון שהמחזור הוא פרופורציונלי למומנטום הזוויתי, פירוש הדבר הוא שהמחזור המוחלט וגם המוח המוחלט הם אנלוגיים לתנע הזוויתי. מכיוון שבהיעדר מומנט נשמר המומנטום הזוויתי המוחלט, ניתן לקבוע כי בהעדר מומנט

(10)

כמובן, אף על פי שזה עשוי להיות נכון בסולם הסופטי ובמאקרו, ההנחה הזו נכשלת, כפי שנראה, באופן כללי. עם זאת, זה מאפשר לנו לערוך תצפיות שימושיות על האופן שבו האווירה מתנהגת.

לדוגמא, נניח שעמוד אוויר נמצא במנוחה ביחס לפני האדמה בקוטב הצפוני. מבחינה רעיונית, איזו תפוצה יחסית תתפתח (אם בכלל), אם עמוד אוויר זה יעבור לקו המשווה?

1. עמוד אוויר במנוחה ביחס לפני האדמה בקו המשווה הוא ברדיוס של 100 ק"מ. עמוד אוויר זה עובר לקוטב הצפוני. קבע (א) איזו זרימה יחסית, אם בכלל, תפתח עמוד האוויר, ו- (ב) מה תפתח מהירות המשיק (בקמ"ש) בפריפריה של עמוד האוויר עם הגעתו לקוטב הצפוני. נניח שאין מומנט אמיתי ושהשטח של עמוד האוויר אינו משתנה.

2. עמוד אוויר שנמצא בתחילה במנוחה ביחס לפני האדמה ב 60N מתרחב לכפל השטח המקורי שלו בגלל סטייה אופקית. איזו מהירות משיקה יחסית לכדור הארץ (בקמ"ש) תתפתח בפריפריה של עמוד האוויר.

(11)

וכי בקואורדינטות טבעיות רכיבי הרוח הם V ו- w רכיבי וקטור המיקום הם ds ו- dz, ניתן לכתוב מחזור מוחלט

(12)

השינוי במחזור המוחלט (בהנחה ש- ds ו- dz אינם משתנים) יינתן על ידי

(13)

לזרימה חסרת חיכוך ולא מעוקלת, משוואות התנועה בקואורדינטות טבעיות הן

(14)

בואו נניח את ההנחה כי דפוס הלחץ אינו משתנה (לא הנחה טובה לתקופות ארוכות משעה בערך). נזכור גם משטחים של g מקבילים לקווי המתאר z והערכה של אינטגרל הקו של gdz תביא ל- 0. ואז החלפה של (14) ל- (10) ואיסוף מונחים מניב

(15)

כאשר dp הוא וריאציה של הלחץ לאורך המעגל הנחשב. המונח מימין לסימן השווה ידוע כמונח סולנואיד. סולנואיד הוא הדמות הטרפזית שנוצרת אם איזוברים ואיזופיקנים מצטלבים. בלחץ נתון, הצפיפות היא ביחס הפוך לטמפרטורה. לפיכך, סולנואיד הוא הדמות הטרפזית שנוצרת אם איזוברים ואיזותרמות מצטלבים.

משוואה (15) קובעת שהמחזור יתפתח (יגדל או יקטן) רק כאשר איזותרמות נוטות ביחס לאיזובארים (המכונה מצב "ברוקליני"). כאשר איזותרמות מקבילות לאיזובארים (המכונים מצב "ברוטרופי"), לא יכולה להתרחש התפתחות במחזור הדם. (זכרו, אנו מניחים שאין מומנט חיכוך).

4. משפט ז'קרנס

לוקח את נגזרת הזמן של (8), פתרון למחזור היחסי לאחר החלפת משוואה (15)

(16)

הידוע בשם משפט בז'רקנס. משוואה (16) עונה על השאלה החשובה, כיצד מתפתח מחזור הדם ביחס לפני האדמה? מונח הסולנואיד חשוב מאוד בסמוך לחזיתות, ממשקי בריחת ים, גבולות זרימה, פסי סילון וכו ', כל המאפיינים בקנה מידה סינופטי בקנה מידה מינימלי או נמוך. עבור מרבית התכונות הסינופטיות והמאקרו, ניתן להזניח את מונח הסולנואיד בסדר גודל. משפט המחזור של ברקנס עדיין אינו כולל מחזור (ושינויים במערבולת) עקב הטיה.

5. משוואת מערבטיות פשוטה

מהדיונים לעיל ניתן לציין את התפוצה המוחלטת

(1)

כאשר z הוא המרכיב המוחלט

לוקח את נגזרת הזמן של שני הצדדים

(2)

(3)

יישום ההגדרה הבסיסית של סטייה

(4)

משוואה (4) היא משוואת המערבולות הפשוטה. זה קובע כי השינוי במוצא המוחלט המוחלט (פרופורציונאלי למהירות הזוויתית המוחלטת) שחווה חלקת אוויר נובע מסטייה או התכנסות. זה אנלוגי לעיקרון של שימור תנע זוויתי מוחלט מוחל ברמה מיקרוסקופית. זהו מה שנקרא "רקדנית בלט" המופעלת על חבילה נוזלית. אנא זכור כי (4) הוא פשוט יותר. זה חל רק בנסיבות מגבילות ביותר. ליד חזיתות, גבולות בריזת ים, גבולות זרימה וכו ', משוואה (4) לא תפעל מכיוון שהיא אינה מכילה את ההשפעות הסולנואידיות שנדונו בכיתה.

משוואה (4) יכולה להיגזר ישירות גם על ידי קבלת תלתל משוואת התנועה וביצוע קנה מידה סינפטי (שבו מונחים הטיה, מתיחה וסולנואיד נשמטים בסדר גודל) ומתבצעת קנה מידה סינפטי.

ניתן להרחיב את המשוואה (4) על ידי הגדרת הנגזרת הלגראנגיאנית / הכוללת למשוואת המפשטות הפשוטה.

(4 א, ב, ג)

כאשר 4 (ב) ו- 4 (ג) הם הגרסאות בקואורדינטות מלבניות וטבעיות, בהתאמה.

מכיוון שמהירויות אנכיות קטנות בהשוואה למהירויות אופקיות והשיפוע האנכי של המושטות המוחלטת קטן בסדר גודל של שניים עד שני המדרגות האופקיות של המערביות המוחלטת, המונח האחרון מימין 4 (ב) ו -4 (ג) יכול להיות מוזנח על פי סדר גודל.

ניתן לשכתב את משוואת המורטות הפשוטה וכתוצאה מכך (המכונה לעתים קרובות משוואת המורטיות הברוטרופית) בקואורדינטות טבעיות:

(5)

משוואה (4 א) קובעת כי חבילות אוויר חוות שינויים במערבולת בגלל סטייה / התכנסות (בסולם הסינופטי). אך משוואה (5) היא גרסה של המשוואה המאפשרת לנו לקשר בין דפוסי התקדמות של מערביה לתבניות של סטייה והתכנסות, אם טיעוני קנה המידה הסינופטי שהועלו לעיל תקפים.

[1] הסמל w משמש גם לציון המהירות האנכית במערכת הקואורדינטות x, y, p.


התהוות ציון

סקירה כללית

לפני יותר מ -250 מיליון שנה נוצרו המאפיינים הגיאולוגיים המדהימים של ציון. לאחר שהאזור היה מכוסה בגוף מים נמוך בסופו של דבר נחצבו דרכם בנוף. מאוחר יותר הוא נותר אחד המדבריות הגדולים ביותר על פני כדור הארץ. דיונות החול של המדבר הזה הפכו למה שהם כיום הצוקים עוצרי הנשימה של 2,000 הרגל של הפארק הלאומי ציון. בפארק נמצאים כיום כמה מנופי הקניון המרהיבים ביותר במדינה. ברדיוס של 229 מ"ר בלבד שוכנים מישורים ענקיים של אורנים וערער, ​​קניוני אבן חול צרים, נהר הבתולה הסוער ורבים מחלחלים, מעיינות ומפלים.

מישור קולורדו

הפארק הלאומי ציון ממוקם בקצה הרמה של קולורדו, אזור גדול ומרומם המשתרע ממרכז יוטה לצפון אריזונה, וכולל חלק מקולורדו וניו מקסיקו. במשך תקופה של מיליוני שנים, שכבות סלע באזור זה התרוממו, נטו ונשחקו, וחשפו סדרת צוקים צבעוניים שנקראו גרם המדרגות הגדול. "גרם מדרגות" זה מציג תיעוד מרהיב של ההיסטוריה של כדור הארץ מלפני כמעט 2 מיליארד שנה ועד לתקופה הגיאולוגית האחרונה. שכבות הסלעים של גרנד קניון, ציון וברייס קניונים מתעדות את האירועים הגיאולוגיים העוקבים של אזור זה בבהירות מדהימה.

שְׁקִיעָה

ציון היה אגן שטוח יחסית ליד פני הים לפני 240 מיליון שנה. הרים סמוכים נשחקו בחול, חצץ ובוץ, ונחלים הובילו את החומרים האלה לאגן, שם הונחו בשכבות.

משקלן של שכבות אלה גרם לשקיעת האגן, והמשטח העליון נותר קרוב לפני הים. ככל שהאדמה עלתה ונפלה עם שינויי האקלים, הסביבה התנודדה בין מישורי החוף לים רדוד למדבר של חול נושב רוח. תהליך זה, שנקרא שקיעה, נמשך עד שהצטבר מעל 10,000 מטר חומר.

ליטוש

המים מלאי המינרלים הסתננו אט אט דרך שכבות המשקעים הדחוסות. עבודה כסוכני מלט, תחמוצת ברזל, סידן פחמתי וסיליקה הפכה שכבות לאבן לאורך תקופות זמן ארוכות. ערמות ים קדומות הפכו לאבן גיר, בוץ וחימר הפכו לאבני בוץ ומפצלים, וחול מדברי הפך לאבן חול. מכיוון שמקור כל שכבה הוא ממקור נפרד, כך שכעת כל אחת מהן שונה בעובי, בצבע, בתכולת המינרלים ובמראה הכללי.

הִתרוֹמְמוּת רוּחַ

לאט לאט, כוחות עמוק בתוך האדמה דחפו את פני השטח למעלה בתהליך שנקרא התרוממות הרמה. זו הייתה דחיפה אנכית שאילצה גושי ענק של הקרום כלפי מעלה. לפיכך, גובהו של ציון עלה מגובה פני הים עד לגובה של 10,000 מטר מעל פני הים. התרוממות רוח זו עדיין מתרחשת: בשנת 1992 רעידת אדמה בעוצמה של 5.8 גרמה למפולת גלוי שנראתה ממש מחוץ לכניסה הדרומית של הפארק בספרינגדייל.

שְׁחִיקָה

/> הרמה העניקה לנחלים כוח חיתוך גדול יותר כשסללו את דרכם לים. מיקומה של ציון בקצה המערבי של הרמה גרם לנחלים לצנוח במהירות מעל הרמה. כאשר הם חתכו לשכבות הסלע, הם נשאו עמם משקעים וסלעים גדולים, ויצרו קניונים עמוקים וצרים. מאז תחילת העלייה, המזלג הצפוני של נהר הבתולה סחף כמה אלפי מטרים של סלע ששכבו בעבר מעל השכבות הגבוהות ביותר הנראות כיום.

נהר הבתולה עדיין חוצה את דרכו. מפולת סגרה פעם את נהר הבתולה, ויצרה אגם. עם שקיעת המשקע לקרקעית המים הדוממים, הנהר פרץ והאגם התנקז. מה שנשאר היה עמק בעל תחתית שטוחה. ניתן לחזות בשינוי זה מהנסיעה הנופית דרומית ללודג 'ציון ליד מגלשת סנטינל. המגלשה שוב פעילה בשנת 1995, ופגעה בכביש. שיטפונות פלאש מילאו גם תפקיד מפתח בהקמת הפארק. אלה מתרחשים כאשר סופות רעמים פתאומיות שופכות מים על סלע חשוף, ועם מעט אדמה לספיגת הלחות, המים זורמים במורד, ואוספים נפח תוך כדי תנועה. לעתים קרובות שיטפונות ספונטניים אלה יכולים להגדיל את זרימת המים ביותר מפי מאה. בשנת 1998, שיטפון בזק הגדיל את נפח נהר הבתולה מ -200 קוב לשנייה ל -4,500 קוב לשנייה, ושוב פגע בנסיעה הנופית במגלשת סנטינל.


מדעי הגיאוגרפיה בטקסס

מדעי הגיאוגרפיה הם חקר כדור הארץ ותהליכים גיאולוגיים, ימיים, אטמוספריים והידרולוגיים מורכבים המקיימים את החיים והכלכלה. הבנת פני האדמה והתחתית של האדמה, משאביה, היסטוריה וסכנותיה מאפשרת לנו לפתח פתרונות לאתגרים כלכליים, סביבתיים, בריאותיים ובטיחותיים קריטיים.

המקור הממלכתי שלך למידע על מדעי הגיאוגרפיה

הלשכה לגיאולוגיה כלכלית בטקסס

כוח אדם בטקסס

  • 54,266 עובדי מדעי הגיאוגרפיה (לא כולל עצמאים) בשנת 2017 1
  • 107,652 $: משכורת ממוצעת חציונית ממוצעת למדעי הגיאוגרפיה 1
  • 39 מחלקות מדעי גיאולוגיה אקדמיים 2

שימוש במים בטקסס

  • 7.2 מיליארד ליטרים ליום: הנסיגה הכוללת של מי תהום 3
  • 14.1 מיליארד ליטרים ליום: נסיגה כוללת של מים עיליים 3
  • 2.89 מיליארד ליטרים ליום: משיכת מים לאספקה ​​ציבורית 3
  • 5.49 מיליארד ליטרים ליום: הוצאת מים להשקיה 3
  • 323 מיליון ליטרים ליום: משיכת מים מתוקים תעשייתיים 3
  • 95% מהאוכלוסייה מוגשת על ידי אספקת מים ציבורית

אנרגיה ומינרלים בטקסס

  • 5.22 מיליארד דולר: ערך הייצור של מינרלים שאינם דלקים בשנת 2017 4
  • אבן (כתוש), מלט (פורטלנד), חול וחצץ (בנייה): שלושת המינרלים העיקריים שאינם דלקים לפי סדר הערך המיוצר בשנת 2017 4
  • 39 מיליון טונות קצרות: פחם שיוצר בשנת 2016 5
  • 6.83 טריליון קוב: גז טבעי שהופק בשנת 2017 5
  • 1.28 מיליארד חביות: נפט גולמי שהופק בשנת 2017 5
  • 67.1 מיליון שעות מגה וואט: רוח שהופקה בשנת 2017 5

מפגעים טבעיים בטקסס

  • 254 הצהרות אסון כולל, כולל 154 שריפות, 36 שיטפונות ו -20 אסונות הוריקן (1953-2017) 6
  • 1.47 מיליארד דולר: מענקי סיוע פרט (2005-2017) 6
  • 1.66 מיליארד דולר: מענקי הפחתה (2005-2017) 6
  • 1.95 מיליארד דולר: מענקי הכנה (2005-2017) 6
  • 3.73 מיליארד דולר: מענקי סיוע ציבורי (2005-2017) ⁶
  • 99 אירועי מזג אוויר ו / או אקלים, כל אחד בעלויות העולות על מיליארד דולר (מותאם לאינפלציה) (1980-2017) 7

סקר גיאולוגי בארה"ב (USGS)

  • 1.15 מיליארד דולר: תקציב ה- USGS הכולל בשנת 2018 (עלייה של 5.8% לעומת שנת 2017) 8
  • התוכנית הלאומית למיפוי גיאולוגי קואופרטיבי מממנת פרויקטים של מיפוי גיאולוגי עם שותפים פדרליים (FEDMAP), המדינה (STATEMAP) והאוניברסיטה (EDMAP)
  • 2.62 מיליון דולר: מימון STATEMAP של טקסס (1993-2016) 9
  • 4 אוניברסיטאות בטקסס, כולל אוניברסיטת טקסס באוסטין ואוניברסיטת טקסס טק, השתתפו ב- EDMAP 9
  • זרמי USGS אוספים נתונים על זרימת זרמים, מי תהום ואיכות מים בזמן אמת ברחבי טקסס

מינהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי (נאס"א)

  • 20.7 מיליארד דולר: תקציב נאס"א הכולל בשנת 2018 (עלייה של 5.5% לעומת שנת 2017) 10
  • 1.9 מיליארד דולר: סך התקציב למדעי כדור הארץ של נאס"א בשנת 2018 (שינוי בשיעור של 0% ביחס לשנת 2017) 10
  • לווייני התאוששות הכבידה וניסוי האקלים (GRACE) מודדים שינויים במי תהום בטקסס
  • הלוויין Soil Moisture Active Passive (SMAP) מודד את לחות הקרקע בטקסס

המינהל הלאומי לאוקיינוסים ואטמוספירה (NOAA)

  • 5.9 מיליארד דולר: תקציב NOAA כולל בשנת 2018 (עלייה של 4.1% לעומת שנת 2017) 11
  • Next-generation geostationary (GOES) and polar orbiting (JPSS) satellites provide weather forecasting over Texas
  • Deep Space Climate Observatory (DISCOVR) satellite monitors radiation and air quality over Texas
  • 71 National Weather Service Automated Surface Observing Systems (ASOS) stations in Texas 12
  • 634 National Weather Service Cooperative Observer Program (COOP) sites in Texas 12

National Science Foundation (NSF)

  • $7.8 billion: total NSF budget in FY 2018 (4% increase from FY 2017) 13
  • $1.4 billion: total NSF Geosciences Directorate (GEO) awards in FY 2017 (7.2% increase from FY 2016) 14
  • 133 NSF GEO awards in Texas totaling $70.2 million in 2017 14
  • $9.7 million: NSF GEO grants awarded to the University of Texas at Austin in 2017 14

U.S. Environmental Protection Agency (EPA)

  • $8.1 billion: total EPA budget in FY 2018 (0% change from FY 2017) 15
  • 55 active Superfund sites in Texas in 2018 16
  • $59.6 million: Drinking Water State Revolving Fund (DWSRF) grants in Texas in 2017 17

Federal Facilities in Texas

  • USGS Texas Water Science Center, Austin
  • NOAA Center for Atmospheric Sciences, El Paso
  • NASA Johnson Space Center, Houston
  • USDA ARS Conservation and Production Research Laboratory, Bushland

הפניות

/>
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
You are free to share or distribute this material for non-commercial purposes as long as it retains this licensing information, and attribution is given to the American Geosciences Institute.


הפניות

Clancy, K. B. H., et al. (2014), Survey of Academic Field Experiences (SAFE): Trainees report harassment and assault, PLoS ONE, 9(7), e102172, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0102172.

John, C. M., and S. B. Khan (2018), Mental health in the field, נט. Geosci., 11, 618–620, https://doi.org/10.1038/s41561-018-0219-0.

Marín-Spiotta, E., et al. (2020), Hostile climates are barriers to diversifying the geosciences, עו"ד Geosci., 53, 117–127, https://doi.org/10.5194/adgeo-53-117-2020.

National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (2018), Sexual Harassment of Women: Climate, Culture, and Consequences in Academic Sciences, Engineering, and Medicine, 312 pp., Natl. Acad. Press, Washington, D.C., https://doi.org/10.17226/24994.

Author Information

Alice F. Hill, University of Colorado Boulder now at New Zealand National Institute of Water and Atmospheric Research/Taihoro Nukurangi, Auckland and Mylène Jacquemart, Anne U. Gold, and Kristy F. Tiampo ( [email protected] ), University of Colorado Boulder


The tiny pieces of plastic that we throw away every year are forming a new layer of sedentary rock across the planet - just another sign of our careless attitude to waste.

Sign Up

Get the New Statesman's Morning Call email.

More than 20 years since they went overboard in a storm, thousands of plastic ducks - part of a Chinese shipment of bath toys destined for the US - are still washing up on the world's shores. Once yellow, now bleached white, the toys have become a boon for oceanographers who have been tracking them to learn more about ocean currents. Thousands are still expected to make it to shore intact but many will have a much longer legacy.

Plastic is becoming part of the world's geology. Researchers at the University of Western Ontario and the Algalita Marine Research Institute in California say they've discovered a completely new type of rock, formed when discarded plastic softens and combines with volcanic rock, sea shells, sand and corals.

Camp fires on beaches form a particularly dense variety, but any discarded plastic will do: examples found by the team derived from fishing nets, piping, bottle caps and rubber tyres. The plastic becomes incorporated into rock mainly in the form of 'confetti': tiny particles formed as larger items break down. The result is analogous to sedimentary rock such as limestone, says Patricia Corcoran of Western University: "the plastics I see as grains of sediment . because they move on a beach in the same way, comtrolled by wind and water."

Much of the plastic isn't even visible. "Basically, there are probably more microplastics out there than there are larger particles - we just can't see them," says Corcoran. "So, do plastics break down to the point where they don't exist? No. they've been shown to exist in a form that is a monomer, so they do still go on, so there is a process of organisms ingesting these microplastics."

Some of these particles come from the most surprising places - who'd have thought, for example, that body scrubs could be damaging the planet? But, in the US, there's now a move to ban the type that uses tiny plastic microbeads - already outlawed in Illinois, and with New York considering following suit. Incredibly, a single tube of facial scrub can contain as many as 330,000 beads, which aren't removed by standard sewage treatment systems.

In 1997, it was estimated that a staggering 5.8 million tonnes of waste was reaching the oceans every year and in 2005, the United Nations Environment Program (UNEP) concluded that there were over 13,000 pieces of plastic litter floating on every square kilometre of ocean. The amount is rising, with Ocean Conservancy predicting that 'peak plastic' won't occur until the next century.

Many people have heard of the Great Pacific Garbage Patch what's less well known is the fact that this is only one of five rotating ocean currents, known as gyres, all of which are collecting massive quantities of floating plastic - as many as 30,000 pieces per square kilometre. Earlier this month, an expedition by the Ocean Research Project set off from California for Japan, using a high-speed trawl net to gather samples of these ocean plastics in an attempt to quantify the problem.

"The media likes to sensationalise stories, and at some point five or six years ago some media outlet came up with the story of an island of trash, and the concept went viral," says the project's Matt Rutherford. "The truth is there is no island of trash in any ocean. If that was the case the problem would be much easier to solve. If the trash was all in one place we could just go there and clean it up. The reality is much worse than the fairy tale: the ocean is full of plastic trash, microplastics."

Ideas for cleaning up this mess are never short on the ground. The latest, devised by nineteen-year-old Dutch student Boyan Slat, involves a device anchored to the sea bed with a number of V-shaped arms, which take advantage of natural ocean currents to catch pollution at the surface while allowing living organisms to slip under the floating barriers. The idea has been hailed by some as miraculous. But, says Stiv Wilson, policy director of the ocean conservation nonprofit 5Gyres, it's offering false hope - just like all the others that have preceded it.

"I find debating with gyre cleanup advocates akin to trying to reason with someone who will argue with a signpost and take the wrong way home. Gyre cleanup is a false prophet hailing from La-La land that won’t work – and it’s dangerous and counter productive to a movement trying in earnest stop the flow of plastic into the oceans," he writes. "Every time a gyre cleanup proponent has shown me a design for addressing the problem, the first thing I ask is, 'do you have the money to make 20 million of those doo-hickies?' They look at me with a puzzled look, and I just mutter, 'The ocean is really, really, really, big'."

Nor is recycling the answer. In North America, the annual 'consumption' of plastic is over 148kg per head. And the vast majority of this can only be recycled once, before heading for landfill - where, like plastiglomerate, it will remain for thousands of years.

Plastic is by no means the only 'anthropogenic' marker showing man's impact on the planet - others include raised methane concentrations in ice cores and improved fertility in soils. It is, though, one of the most enduring - and may one day be one of the most obviously visible to archaeologists. As Kelly Jazvac, assistant professor of visual arts at Western University says, "People are putting their imprint on the earth in a way that can't be changed - it's irrevocable it's permanent."


Geology and History

The gentle slope of Mauna Loa as seen from the flanks of Mauna Kea to the north. Younger lava flows appear dark on the volcano's flank, and clouds rest in the eastern saddle between the two volcanoes. (Public domain.)

Mauna Loa's large summit caldera (Moku‘āweoweo) measures 6 by 2.5 km (2.8 by 1.6 mi), including the summit collapse pits, and is elongated in a northeast-southwest orientation. The caldera floor is about 180 m (590 ft) below the summit on the western rim (top right). (Credit: Gaddis, Ben. Public domain.)

Mauna Loa is the largest active volcano on Earth. It dominates the Island of Hawai‘i, covering just over half the island. It has a surface area of about 5,100 km 2 (1900 mi 2 ) and a submarine area that is even more massive. Mauna Loa is in the shield-building stage of Hawaiian volcanism, a period when the volcanoes grow most rapidly, adding as much as 95 percent of their ultimate volume. Scientists calculate Mauna Loa's volume to be at least 75,000 km 3 (18,000 mi 3 ). The volcano's earliest lava flows erupted onto the seafloor and submarine flanks of adjacent Hualālai or Mauna Kea volcanoes between about 0.6 and 1 million years ago. It likely emerged above sea level about 300,000 years ago, and it has grown rapidly upward since then.

When describing the location of eruptions and lava flows on Mauna Loa, scientists refer to five broad areas on the volcano. The summit area is that part of the volcano above the 3,660-m (12,000 ft) elevation, includes Moku‘āweoweo Caldera and the uppermost parts of the two rift zones. Below that elevation are the northeast and southwest rift zones, and the southeast and north and west flanks. Geologists have mapped at least 33 radial vents on the north and west sectors of the volcano, which signifies lava can erupt from these sectors of the volcano in addition to the rift zones and summit area.

Map of Mauna Loa's activity over the past

Map showing the subaerial extents of historical lava flows from Mauna Loa. Lava flow hazard zones and districts of the County of Hawai‘i are also depicted. (Credit: K. Mulliken, HVO. Public domain.)

Recent lava flows spread alternately from the summit area and rift zones.

Aerial view by the Naval Air Service of the 1933 Mauna Loa eruption from a fissure across the rim and floor of Moku‘āweoweo Crater. (Public domain.)

Detailed geologic mapping and dating of lava flows above sea level have shown that about 90 percent of Mauna Loa's surface is covered with flows erupted within the past 4,000 years. Hundreds of lava flows were erupted during this time, but they did not cover the volcano evenly. By tracing the flows back to their vents and knowing their ages based on radiocarbon dating, geologists have recognized a general pattern in the frequency of lava flows spreading from the summit area and the rift zones during the past few thousand years.

Vent locations for these recent flows have generally alternated twice between the summit area and the rift zones, with each period lasting many centuries. Since 1200 CE, roughly the past 700 years, eruptions occurred primarily from vents located on Mauna Loa's rift zones. Before about 700 years ago back to 200 BCE, lava was erupted primarily from the summit area onto the west, north, and east flanks of the volcano with flows reaching the sea. Summit derived activity lasted for 10 centuries! The decline in summit-derived flows and increase in rift zone activity was likely related to the formation of Moku‘āweoweo Caldera due to collapse of the summit—lava flows erupted within the caldera were trapped, unable to overflow the caldera rim.

To construct a geologic map of this area, USGS Hawaiian Volcano Observatory geologists initially used lava flow type, rock colors, and relative stratigraphic positions to distinguish between individual lava flows, and then relied on laboratory analyses and age-dates of the flows to refine their field mapping. USGS photo. (Public domain.)

The cause of the transition from summit-dominated lava flows to prolonged eruption of flows from the rift zones is not known. It was probably related to significant change in the volcano's magma supply or reservoir plumbing system, the advent of explosive activity, and/or flank instability.

High cliffs of Kealakekua Bay (west side Hawai‘i Island) formed as a result of a large Mauna Loa landslide (‘Ālika 2). View to east-southeast of Kealakekua Bay State Historic Park. (Public domain.)

Large landslides dissected Mauna Loa during its rapid growth

The submarine flanks of Mauna Loa and adjacent seafloor are mantled by several enormous landslide deposits that significantly altered the shape of the volcano. Two of the youngest and largest landslides occurred from a source area on the west flank of the volcano that includes Kealakekua Bay—the ‘Ālika 1 and 2 landslides. The ‘Ālika 1 slide moved directly west about 80 km (50 mi) down the steep submarine slope and produced a broad hummocky deposit on the seafloor. The younger ‘Ālika 2 slide also moved west for a short distance, then turned northwest because it was diverted by the ‘Ālika 1 deposit the second landslide also traveled a distance of about 100 km (60 mi). The ‘Ālika 2 landslide may have produced a giant tsunami that swept Lāna‘i about 105,000 years ago. Upslope of Kealakekua Bay, a zone of unusually steep slopes is interpreted by geologists as buried faults, the head land of one or both landslides that subsequently were covered by lava flows.

Landslides have also occurred from the volcano's southwestern flank. The South Kona landslide occurred after about 250,000 years ago, which corresponds to the approximate time when Mauna Loa emerged above sea level. Landslides and faulting helped shape the southern embayment of the coast and steep west-facing scarp of the submerged Southwest Rift Zone.

The older or original suggested location of this rift is shown with a blue dashed line. Black arrows show one possibility for the westward migration of the Nīnole Hills rift to the location of Mauna Loa's current Southwest Rift Zone (yellow dashed line). The South Kona Slump and ‘Ālika-1 and ‘Ālika-2 landslides are shown off the west coast of the island. (Public domain.)

Nīnole Hills – old flows mark the site of abandoned rift zone

The Nīnole Hills are steep-sided and heavily vegetated flat-topped ridges located on the southeastern flank of Mauna Loa. Age dating and chemical analysis of lava flows exposed in Nīnole Hills indicates they were erupted about 125,000 years ago from Mauna Loa. In 2013, a detailed gravity survey of the area identified an elongate gravity high, which suggests a concentration of intrusive rocks associated with a rift zone. Geologists now interpret the Nīnole Hills as part of the volcano's original southern rift zone, which was later abandoned as a new rift zone formed to the west. The "hills" subsequently formed as erosion carved deep canyons and valleys into the old flows. Geologists infer that the large landslides from Mauna Loa's western and southern flanks caused the rift to migrate westward to the present location of the Southwest Rift Zone.

Mauna Loa has an explosive history

Mauna Loa is not known to have produced an explosive eruption since 1843, but there is geologic evidence for some explosive activity in the past 1,000 to 300 years. Geologists have identified at least 4 debris fans comprised of fragmented rock deposits on top of pāhoehoe lava flows that spread from the summit. The largest blocks found in these deposits are as large as 2.2 m (7.2 ft) in diameter and weigh more than 17,000 kg (38,000 lbs). The fine-grained fragments typical of explosive deposits are hard to find, and were probably removed by storms, rain and strong winds that frequently sweep across the summit. Geologists estimate that the 4 sites represent three separate explosive eruptions. This evidence suggests that future explosive eruptions in the summit area are possible.

Block ejected from the summit of Mauna Loa volcano less than 1,000 years ago. (Public domain.)


צפו בסרטון: גיאוגרפיה- אקלים ישראל- המשך חלק א (סֶפּטֶמבֶּר 2021).