A fizika világa mállással és erózióval
A sziklát folyamatosan lebontják, összetörik és eltávolítják. Mind a fizikai, mind a kémiai folyamatok meghatározó szerepet játszanak.
A hegyek közel sem olyan kemények és stabilak, mint amilyennek távolról tűnhetnek. Kőzetüket folyamatosan lebontják, összetörik és eltávolítják; omladozik és omlik. Ezek a folyamatok alapvetőek a bolygó megjelenése szempontjából. Nélkülük a hegyek - tektonikus elmozdulásoktól hajtva - tovább növekednének a magasságukban. Termékeny talajok, hordalékos síkságok vagy folyami delták soha nem keletkezhetnek, mert hiányzik belőlük az anyag. A tudósok a kőzet kisebb részekre bontását "időjárásnak" és az azt követő szállítási "eróziónak" nevezik. Ebben fontos szerepet játszanak a fizikai mechanizmusok.
Homok és szél viharvert
Az időjárást gyakran a hideg okozza. A hegyekben az esővíz és az olvadékvíz hasadékokba hatol. Ha a víz megfagy, térfogata kitágul, és a kőzet felrobbant. Ennek valódi oka a víz erős tágulása, amikor megfagy: A fajlagos térfogat, vagyis a térfogat és a tömeg aránya tizedével nő.
Magasabb hegyvidéki területeken a gleccserek időjárást is okozhatnak: Ha a jégfolyások megkarcolják az alapkőzetüket, kicsik és nagy darabokat tépnek ki. Ez a mállási forma különösen akkor hatékony, ha a gleccser a földig fagy. Az Alpokban a gleccserek általában vékony folyékony vízrétegre csúsznak az alján, ami csökkenti az időjárást.
A hőmérséklet-ingadozások nemcsak a nedves, hanem a száraz területeken is hozzájárulnak az időjáráshoz. Ez akkor történik, amikor a hőmérséklet a nap folyamán olyan mértékben ingadozik, hogy a kőzet szilárdsága már nem képes ellenállni a hőtágulás és összehúzódás okozta feszültségeknek. Ez a fajta időjárás a sivatagokra jellemző. Ezenkívül a szélben lévő homok dörzsöli az ott lévő sziklákat, amelyek furcsa formákat hoznak létre. A száraz területeken általában gyenge az időjárás. Ez magyarázza az ősi romok kiváló állapotának megőrzését, például Líbiában vagy Jordániában.
Kevésbé ismert időjárási folyamatok
Számos kevésbé ismert időjárási folyamat is létezik. Ezek egyikét a kristályok okozzák: A kőzetrésekben vizes oldatokból új kristályok képződhetnek, például sókristályok a tengerparton. A kristályok fokozatosan nőnek, és - a fagyos vízhez hasonlóan - fel tudják robbantani a sziklát. A kapott üregek jellegzetes méhsejt mintát képeznek. Érdekes, hogy a szikla külső hatások nélkül is képes időzni. Ez akkor történik, amikor a fedőrétegek súlya alatt keletkezett kőzetek fokozatosan felszabadulnak a nyomásból. A megkönnyebbülés feszültséget hoz a sziklába, ami önálló hasadáshoz vezet.
Időjárás a tengeri sótól
A zivatar villám közvetett módon hozzájárul az időjáráshoz is. Mivel a villámcsatornában a levegő hőmérséklete akár a 30 000 Celsius fokot is elérheti. Ha a villám olyan sziklahasadék közelében csap le, amelyben van víz, az hirtelen elpárolog és robbanásszerűen tágul. A szikla a gyors térfogat-bővülés miatt felreped. A legújabb tanulmányok szerint a villámlás sokkal nagyobb szerepet játszhat az időjárásban, mint azt korábban gondolták, különösen fagymentes területeken. Az időjárás hatására a fizikai folyamatokat gyakran kémiai folyamatok előzik meg: az instabil ásványokat kémiailag megtámadják és átalakítják a kőzet felszínén, általában a víz részvételével. A vaskövek például rozsdásodhatnak és pirosra fordulhatnak.
A további kémiai időjárási folyamatok fokozatos ioncseréhez vezetnek a felszínen lévő vizes oldat és a kőzetben lévő anyagok között. A savak feloldják a karbonátot tartalmazó kőzeteket, felszabadítva a szén-dioxidot. Néhány növény és állat olyan savakat termel, amelyek hozzájárulnak az ilyen időjárási viszonyokhoz. Általánosságban elmondható, hogy a bioszféra időjáráshoz való hozzájárulása olyan terület, amelyet a közelmúltban egyre inkább kutattak.
Végül a kémiai időjárás megváltoztatja a kőzet fizikai tulajdonságait a felszínen: finom pórusok vagy repedések keletkeznek. A fizikai időjárási folyamatok ezután könnyebben támadhatnak - ezért valószínűbb, hogy a kőzet egyes részei elszakadnak. Ezzel szemben a fizikai időjárás a kőzetfelület növelésével elősegíti a kémiai folyamatokat is. Tehát kölcsönösen erősítő interakcióról van szó. Általában a hideg és száraz területeken a fizikai időjárás dominál, míg a nedves és meleg területeken a kémiai időjárás dominál.
Az eltávolítás
Miután a kőzet időjárással egyes részekre bomlott, eltávolításra kerül: erózió. A tengerek és tavak partjain a szörf hullámai lassan lefelé húzzák az anyagot. A patakok és folyók folyamatosan nagy mennyiségű üledéket mozgatnak a hegyekből a völgybe. Ily módon hordalékos síkságokat és folyami deltákat hoznak létre.
A gleccserek nemcsak az időjárás, hanem az erózió szempontjából is relevánsak. Miután lekaparták a sziklát, elszállítják - néha több száz kilométeren keresztül. Az észak-németországi sziklák, amelyek Skandináviából származnak, lenyűgöző bizonyíték erre: ezeket a sziklákat az utolsó jégkorszakokban délre mozgatták.
Fosszilis korallerózió
Miután a kőzetanyagot homokszemekké zúzták, a szél is részt vesz az erózióban. A sivatagok és a strandok dűnéi bizonyítják a porfelhőket, amelyek a Szaharában feldobódnak, sőt néha narancssárga fényben fürdik az eget Németország felett. A dél-amerikai trópusi esőerdők ásványi anyagainak egy részét az Atlanti-óceánon át fújt Szahara porából nyeri. Aeroszolforrásként a föld sivatagjai is fontos éghajlati tényezők. Mivel a levegőben lebegő finom részecskék árnyékolják a napot.
Az időjárás és az erózió nemcsak a geológiai időskálán érdekli. Ezt különösen világosan mutatja az üledéktranszport példája: a folyami gátak és gátak építésével az emberek rövid időn belül erőteljesen beavatkoznak az erózióba. Ez jelentősen megváltoztatta az üledék költségvetését. A föld deltáinak többségében anyaghiány miatt, néhol több méterrel süllyedt a talaj. Másrészt a tározók üledékkel töltődnek fel, ami szintén problémákat okoz. Mert akkor csökken a víztározó térfogata. A folyók vízgazdálkodásának és ezáltal az üledékegyensúly javításához átfogó adatokra van szükség az időjárási viszonyokról és az erózióról.
A tudósok különböző módon vizsgálják a két folyamatot: laboratóriumban, terepi tanulmányok útján és távérzékelési módszerek segítségével. Különösen a műholdak nagy segítséget nyújtanak. Ezenkívül kémiai-fizikai modelleket készít, és számítógépes modellekkel kiszámítja az egyes folyamatokat. Ily módon a kutatók megpróbálják lépésről lépésre megérteni, hogyan működik az időjárás és az erózió - és hogyan változtak a földtörténet során.