Pmnt Sistemul Lun
Prof. univ. dr. Iuliana Arma
1. Caractere generale Luna este singurul satelit natural al Terrei. Raza medie a orbitei lunare este de 384 402 km. La perigeu (punctul cel mai apropiat de Terra) atinge 363 300 km. La apogeu (punctul cel mai ndeprtat de Pmnt), se gsete la 405 508 km. Diametrul lunar ecuatorial este de 3 480 km, densitate medie de 3,34 g/cm3, Masa de 7,35 1022 kg, respectiv 1,23 % din cea a Pmntului. Accelera ia gravita ional la suprafa este de 162 cm/s2, (60 kg pe Pmnt devin 10 kg pe Lun). Suprafa a satelitului este de 0,07 din cea terestr, iar volumul de 0,02 din cel terestru. Albedoul este redus, de 0,07. Importan a Lunii pentru via pe Terra este hotrtoare sub 2 aspecte: 1. mareele au dus la frnarea micrii de rota ie a Pmntului, 2. men inerea unei oscila ii extrem de reduse a oblicit ii axei de rota ie a Pmntului de doar cteva frac iuni de grad i astfel a unui climat stabil. De exemplu, o oscila ie de un singur grad poate genera o nou er glaciar (Milankovici, 1941). 2. Ipoteze asupra originii Lunii Exist multe ipoteze privind formarea satelitului, care pot fi grupate n patru mari categorii: ipoteza desprinderii din Pmnt, a captrii, a acre iei i a unui impact de dimensiuni gigantice. Ipoteza desprinderii din Terra i a acre iei nu pot fi dovedite ca fiind fizic posibile. Celelalte dou au i ele o probabilitate extrem de redus. Practic, nici una din ipotezele formulate nu explic n mod satisfctor prezen a Lunii alturi de Terra, acest lucru rmnnd n continuare un mister. a. Ipoteza desprinderii din Pmnt a fost formulat n 1879 de George Darwin (cel de al doilea fiu din cei zece ai celebrului Charles Darwin). Ea pornete de la ideea c la nceputul formrii sale, Terra se rotea extrem de repede (cu o perioad de 2 3 ore), ceea ce a dus la apari ia n sectorul ecuatorial a unei proeminen e. Aceasta a devenit instabil i s-a desprins. Teoria desprinderii din Pmnt poate explica diferen ierile chimice dintre cele dou corpuri cereti, dar nu i problemele de dinamic. Conform legii conservrii momentului cinetic, viteza de rota ie a sistemului Pmnt Lun (sistem format din micarea de rota ie a Terrei i cea de revolu ie a Lunii) ar fi trebuit s fie mult mai mare dect este n prezent. b. Ipoteza captrii (Cloud, 1968) presupune formarea Lunii n sectorul asteroizilor. Acum circa 3,9 mld. ani, distan a dintre cele dou corpuri a devenit suficient de mic pentru ca satelitul s poat fi captat. Probabilitatea unui astfel de scenariu este ns extrem de redus. Trecerea de la o orbit ini ial heliocentric, de form parabolic (relativ la Terra), la cea geocentric, eliptic actual, necesit o frnare extraordinar a vitezei de deplasare pe orbit a Lunii, ce ar fi dus la topirea suprafe ei lunare, datorit unor maree cu amplitudini de peste 200 km. n 1990, cercettori americani Malcuit, Mehringer i Winters au demonstrat prin intermediul unor programe de simulare, c, n anumite condi ii orbitale (perioada de rota ie a Terrei de 10 13 ore, axa semi-mare a orbitei planetoidului de 0,976 ua, iar excentricitatea de 1 %, energie total negativ a planetoidului pe orbita geocentric etc.), o astfel de captare gravita ional ar putea fi posibil. c. Ipoteza formrii concomitente a celor dou corpuri prin procesul de acre ie nu poate explica diferen ierea chimic mare, n special de ce Luna prezint un con inut mult mai sczut n fier (10 % din masa lunar) i elemente uoare (Na, K cu 0,07 %) comparativ cu Pmntul. d. O a patra ipotez a ctigat un mare interes cu ocazia conferin ei Hawaii (1984). Cu aceast ocazie a fost revitalizat ideea mai veche a apari iei Lunii ca urmare a unui impact meteoritic 1
extrem de violent ce ar fi avut loc n perioada de nceput a evolu iei Pmntului (idee formulat ini ial n 1946). Aceast ipotez pleac de la ideea unei rotiri ini iale mai lente a Terrei. Coliziunea cu un corp de dimensiuni planetare ar fi accelerat perioada de rota ie a planetei. 3. Micrile Lunii Acestea sunt foarte complicate, deoarece Luna sufer att atrac ia exercitat de Pmnt, ct i pe cea a Soarelui i a celorlalte planete. Orbita Lunii are o form aproximativ eliptic, cu o excentricitate de 0,054, fiind nclinat cu circa 50 fa de ecliptic. n timpul unei singure revolu ii, Luna se va afla n planul eclipticii numai n dou puncte, numite noduri. Linia de intersec ie a celor dou planuri poart numele de linia nodurilor lunare (NN'). Aceast linie nu este fix, ci sufer o micare retrograd cu revenire n punctul de plecare dup 18 ani i 8 luni. Viteza medie pe orbit a Lunii este de 1,02 km/s. Ca urmare, perioada de revolu ie sideral (intervalul de timp dintre dou conjunc ii consecutive n func ie de o stea fix) este de 27,3 zile iar revolu ia sinodic (intervalul de timp scurs ntre dou conjunc ii succesive ale Pmntului, Lunii i Soarelui) este de 29,5 zile. Diferen a dintre cele dou situa ii este explicabil innd cont de micarea de revolu ie a Terrei, ceea ce face ca repetarea fazei Lunii n raport de Soare s se realizeze ntr-un interval de timp mai lung cu circa 2,2 zile. Luna are o micare de rota ie egal ca durat cu revolu ia sideral, ceea ce face ca ea s prezinte mereu aceeai fa spre Pmnt. Planul ecuatorial al satelitului este nclinat fa de cel orbital cu 6 grade, determinnd ca axa de rota ie s sufere balansri (numite libra ii) att n sens longitudinal, ct i latitudinal. La aceasta se adaug micarea de rota ie a Terrei, ceea ce face ca suprafa a lunar vizibil de pe Pmnt s depeasc 50 % (fiind de 59 %).
Diferen a dintre revolu ia sinodic i cea sideral a Lunii
4. Evolutia si structura interna a Lunii Acum 4,5 mld. de ani a avut loc un proces de stratificare n func ie de densitate a nveliurilor lunare. Elementele grele au format mantaua, iar cele uoare, feldspatice, crusta. Este totodat perioada cu cel mai intens bombardament meteoritic, care a modelat ntreaga suprafa lunar pn acum 3,8 mld. ani (etapele Pre-Nectarian i Nectarian). Acum 3,9 mld. de ani, mantaua cunoate un proces de topire par ial, datorit cldurii degajate de elementele radioactive din interior, ct i de for ele mareice impuse de apropierea mai mare de Terra (etapa Imbrian). Perioada a durat cca un miliard de ani, ultimele erup ii bazaltice s-au nregistrat acum 3 2,5 mld. ani 2
Acum 2,5 mld. ani a ncetat orice activitate geologic din interiorul Lunii, suprafa a satelitului fiind modelat doar prin rare impacturi meteoritice (etapa Eratostenian i Copernican). Pe baza interpretrii datelor seismice nregistrate n timpul misiunilor Apollo, s-a constatat existen a mai multor discontinuit i ce separ nveliuri. Cea mai important discontinuitate a fost delimitat ntre 50 75 km adncime, care desparte scoar a de o manta cu densitate mai mare. La suprafa a Lunii apare un strat din sfrmturi i praf gros de pn la 20 m, rezultat n urma impacturilor meteoritice. Acest praf formeaz solul lunar, numit regolit. Scoar a reprezint 10 % din volumul satelitului. mpreun cu mantaua superioar (pn la 500 km adncime) i mezomantaua (ntre 500 1 000 km adncime) formeaz litosfera rigid i groas de 1 000 km. O a doua discontinuitate apare la circa 1 000 km adncime unde se trece spre starea vscoas a mantalei inferioare (numit astenosfer). Nucleul, eventual metalic, are o raz mai mic de 500 km. Cmpul magnetic este redus. 5. Relief Peisajul lunar prezint dou aspecte: 35 % din suprafa a satelitului este ntunecat, mai cobort i mai neted, iar 65 % este format din zone muntoase, mai strlucitoare, care se ridic cu pn la 5 000 m deasupra sectoarelor joase. Din secolul al XVII-lea regiunile nchise la culoare au fost asociate mrilor i denumite maria de ctre Galilei (mri n latin), cele nalte fiind numite terrae (uscaturi, podiuri sau continente). Din 1964 limba latin este folosit n denumirea tuturor structurilor lunare. Sub aspectul vrstei, mrile sunt mai recente, ntre 3,8 i 3,2 mld. ani, n timp ce continentele au vechimi de peste 3,8 mld. ani. Mrile sunt concentrate n emisfera lunar vizibil de pe Terra, fiind n principal rezultatul impactului meteoritic. Peste acest relief se suprapune o mare densitate de cratere de impact i de canale. Craterele au dimensiuni diferite (5 000 prezentnd diametre mai mari de 5 km, cele mai multe avnd ns ntre 50 i 1 000 km n diametru) i densit i maxime pe continente. Dintre cratere se remarc bazinele Imbrium (1 100 km diametru n emisf. N) i Orientale (900 km diametru n emisf. S), cu o morfologie complex, inelar (fig. 28) i ejec ii dispuse radial, acoperind o suprafa de 100 000 km2. Canalele sunt rectilinii sau sinuoase. Canalele cu aspect drept reprezint falii rezultate n urma procesului de contractare, prin rcire, a scoar ei. Geneza canalelor sinuoase (cu lungimi de peste 100 km i l imi de 1 2 km) poate fi explicat prin surparea, sub propria greutate, a podului de lav consolidat, dup ce s-a scurs torentul fierbinte de dedesubt. 6. Fazele Lunii Luna realizeaz o micare de revolu ie n jurul Pmntului care, la rndul su, descrie o orbit eliptic n jurul Soarelui. Ca urmare, cele trei corpuri cereti se vor situa periodic n pozi ii diferite, care se vor reflecta pentru un observator terestru ntr-o modificare ciclic a formei suprafe ei luminate a Lunii ( dei jumtate din suprafa a satelitului este permanent luminat de razele Soarelui). Aceste modificri formeaz fazele Lunii, care se nscriu ntr-un interval aproximativ de 29,5 zile (revolu ia sinodic), ct necesit revenirea satelitului pe orbita sa n acelai punct n raport cu Pmntul i Soarele. Revolu ia sinodic ncepe cu faza de Lun nou cnd Soarele i Luna sunt n conjunc ie (deci cnd Soarele i Luna sunt de aceeai parte a Pmntului. Deoarece jumtatea iluminat a Lunii se afl n ntregime pe partea invizibil de pe Pmnt, Luna pare complet ntunecat observatorului terestru. n aceast faz Soarele i Luna rsar aproximativ n acelai timp i se deplaseaz mpreun pe bolt, Luna rmnnd ns la fiecare 24 de ore cu circa 120 n urma Soarelui.
3
Dup aproximativ 3 3/4 zile de la conjunc ie, este faza de Crai nou. Luna a parcurs 1/8 din orbita sa, fiind vizibil pe cer sub forma unui corn sub ire cu coarnele ndreptate spre stnga. Luna a rmas n urma Soarelui cu 450, putnd fi observat dup apusul astrului. Faza primului ptrar se realizeaz dup aproximativ 7 1/2 zile, cnd, ntre pozi iile Soarelui i ale Lunii, exist o diferen de 900, satelitul aprnd sub forma unei jumt i de disc luminos. Luna rsare acum n momentul cnd Soarele este la amiaz i atinge punctul culminant pe bolt la apusul astrului (considernd c Soarele rsare i apune la ora 6, respectiv 18). Faza de Lun convex apare dup circa 11 1/4 zile, cnd satelitul a parcurs 3/8 din orbita sa i este iluminat pe trei sferturi. Pozi ia maxim este atins n jurul orelor 21. ntre Soare i Lun sunt 1350 i o diferen de 9 ore la trecerea pe la meridianul locului. Dup 14 3/4 zile din revolu ia sinodic, satelitul se gsete n opozi ie cu Soarele i se afl n faza de Lun plin, ntreaga sa jumtate iluminat fiind vizibil de pe Terra. ntruct acum Luna i Soarele se afl de o parte i de alta a Pmntului, Luna plin atinge punctul maxim pe bolt n jurul miezului nop ii. Dac ziua i noaptea sunt egale ca durat, Luna va rsri la apusul Soarelui i va apune la rsritul astrului.
Fazele descendente ale Lunii sunt similare celor ascendente, cu specificul c apar ca o imagine n oglind a fazelor parcurse n prima jumtate a revolu iei sinodice. Ce-a de a doua faz de Lun convex are loc dup 18 1/4 zile, cnd ntre Soare i Lun exist o diferen de 2250. Luna va rsri n timpul serii (orele 21), atingnd punctul maxim pe bolt n a doua jumtare a nop ii. Faza ultimului ptrar se produce dup cca. 21 1/2 zile, cnd ntre pozi iile Lunii i ale Soarelui apare o diferen de 2700 i de 18 ore n timp. Luna va rsri la miezul nop ii, atingnd maximul pe bolt n orele dimine ii. Va fi vzut jumtatea din stnga a discului lunar. Faza de corn sau secer orientat spre dreapta, se realizeaz dup 251/4 zile, cnd Luna va rsri n a doua jumtate a nop ii i va atinge punctul maxim la cteva ore dup rsritul Soarelui, nefiind observabil dect cteva ore naintea zorilor. Dup 29 de zile, Luna revine ntr-o pozi ie aproape coincident cu cea a Soarelui, iar revolu ia sinodic se apropie de final. 7. Eclipsele Orice corp luminat dintr-o direc ie las n partea opus o umbr. Dac corpul este sferic, umbra sa va avea form de con, ale crui dimensiuni vor depinde de distan a fa de surs i de diametrul corpului expus luminii. n cazul sistemului solar, corpul care lumineaz este Soarele, planetele i sateli ii acestora formeaz conuri de umbr. Cnd un al treilea corp trece prin conul de umbr, atunci, pe perioada traversrii acestuia, corpul care emite lumina nu va mai putea fi vzut dect, eventual, par ial. Acest fenomen poart numele de eclips. Producerea eclipselor se realizeaz n cazurile n care cele trei corpuri se afl pe aceeai direc ie, ieind n eviden dou situa ii:
4
cnd ntre Soare i satelit se interpune planeta, ca urmare satelitul intrnd n conul de umbr al planetei i nemaiputnd fi observat de pe aceasta, - eclipsa de Lun cnd ntre Soare i planet se interpune satelitul, paneta intrnd n conul de umbr al lunii, Soarele aprnd par ial sau total acoperit de satelit. - eclipsa de Soare
a. Eclipsele de Lun au loc atunci cnd satelitul intr n conul de umbr al Pmntului, i anume n situa ia de Lun plin cnd pozi ia Soare Pmnt Lun urmeaz aceeai linie.
Pmnt
Soare
Luna
Con de umbr Con de penumbr
Faptul c eclipse de Lun nu au loc periodic la fiecare cca. 29 de zile, se datoreaz nclinrii planului orbital lunar cu circa 50 pe ecliptic, unde se afl axa conurilor de umbr i penumbr. Totodat, n cursul unui an, att distan a Soare Pmnt, ct i cea dintre Pmnt i Lun variaz, ceea ce va conduce la o varia ie a mrimii conului de umbr. O eclips se produce atunci cnd faza de Lun plin coincide cu o pozi ie ct mai apropiat a satelitului de planul eclipticii. Momentul optim l reprezint coinciden a cu punctele nodale, cnd are loc o eclips total, Luna intrnd complet n conul de umbr a Pmntului. n cazul unei eclipse totale de Lun se pot diferen ia trei faze: momentul intrrii n conul de penumbr i pn la atingerea celui de umbr (cca. o or), traversarea conului de umbr, marcat prin dispari ia discului lunar, care se mai poate distinge totui ntr-o lumin roiatic datorit fenomenului de reflectare n conul de umbr a razelor solare de ctre atmosfera terestr (aproximativ 2 ore), strbaterea restului conului de penumbr (cca. o or). O eclips de Lun se poate observa la aceeai or i traversnd aceleai faze din toate punctele de pe Glob care au Luna deasupra liniei orizontului. b. Eclipsele de Soare se produc atunci cnd Pmntul intr n conurile de umbr i penumbr ale Lunii, n momentul de Lun nou. Deoarece Luna se nvrte n jurul Terrei pe o orbit eliptic, distan a dintre cele dou corpuri variaz de la perigeu la apogeu. De aici rezult trei posibilit i:
Luna
Soare
Pmnt
distan a Pmnt Lun este mai scurt dect mrimea lungimii conului de umbr (condi ii pentru o eclips total de Soare); distan a Pmnt Lun corespunde cu lungimea conului de umbr, Terra trecnd prin vrful conului (condi ii pentru o eclips par ial de Soare distan a Pmnt Lun este mai mare dect lungimea conului de umbr, Terra trecnd prin conul de penumbr sau n prelungirea celui de umbr (condi ii pentru o eclips inelar 5
Soare Lun
Suprafe ele situate n conul de umbr vor cunoate o eclips total de Soare, regiunile limitrofe, aflate n conul de penumbr, vor nregistra eclipse par iale, iar cele din afara conurilor, nu vor nregistra nici un fenomen particular. n cazul unei eclipse totale de Soare se pot diferen ia tot trei faze: momentul n care Luna ncepe s acopere discul solar, dezvoltndu-se forme cu concavitatea orientat spre Lun) i pn la acoperirea total a Soarelui (cca. 2 ore), faza de acoperire total dureaz de la 8 minute n zona ecuatorial, la cca. 6 minute la latitudinile medii, acum putndu-se observa i stelele, cu toate c nu se realizeaz un nturneric deplin din cauza luminii difuze (n cazul unei eclipse inelare, durata este de la 12 minute la Ecuator, la 10 minute la latitudinile medii), restrngerea treptat a suprafe ei acoperite, pn la revenirea la forma anterioar (cca. 2 ore). ntr-un secol au loc n jur de 240 de eclipse solare. Secven a unei eclipse se repet cu o perioad de 223 de luni sinodice, cunoscut ca ciclul sau seria saros. Acesta este de 18 ani, 11 zile i 8 ore, dac perioada respectiv include patru ani bisec i sau de 18 ani 10 zile i 8 ore, dac ea include cinci ani bisec i. n 763 .Hr., babilonienii nregistreaz cea mai veche eclips solar din istorie, decoperind totodat ciclul saros de predic ie a acestora. Chinezii ncep s nregistreze eclipsele solare din 720 .Hr. Mileniul s-a ncheiat cu eclipsa total din 11 august 1999. Banda de totalitate a trecutcu o vitez de 680 m/s prin zone dens populate ale Europei, Orientului Mijlociu i Indiei. Este, totodat, unica oar din istoria Romniei cnd maximul unei eclipse totale de Soare are loc pe teritoriul ei. n Europa, banda de totalitate a traversat Anglia, nord-estul Fran ei, sudul Belgiei cu o fie extrem de ngust, Germania, Austria, Ungaria, unde lacul Balaton a fost anun at nc din 1990 ca loc favorabil pentru a urmri acest spectacol, Romnia, Bulgaria, Marea Neagr, Turcia. n Romnia, banda de totalitate a intrat prin Banat (Arad Timioara), a traversat Mun ii Retezat i Parng, a trecut deasupra mnstirilor Olteniei, Piteti, Bucureti i a ieit prin sud-estul rii, pe la sud de Constan a n Buletinul NASA (martie 1997) se men ioneaz faptul c linia central a benzii de totalitate bisecteaz practic Bucuretiul, acesta fiind unica capital din lume situat pe banda de totalitate (Observatorul din Bucureti fiind singurul situat pe banda de totalitate). La Rmnicu Vlcea s-a produs maximul de total eclips, acoperirea Soarelui avnd durata maxim (2'23''), iar discul Lunii acoperind ntr-un procent de 103 %, astrul. La aceasta s-a adaugat i faptul c anul 1999 a fost anul cu activitatea solar maxim, nl imea astrului la latitudinea Romniei fiind de 590, ceea ce a determinat condi ii optime pentru studiul coroanei solare. Aceasta cu att mai mult cu ct urmtoarea eclips total de Soare, vizibil de la latitudinile Romniei va avea loc n anul 2236, iar n Europa peste aproape trei decenii, cnd va trece ca o fie ngust prin Gibraltar.
6
Terra () - geosistemul vie ii
Prof. univ. dr. Iuliana Arma
1. Unicitatea mediului terestru
Raza ecuatorial.... 6 378 km Raza polar...... 6 356 km Densitate (g/cm3)5,52 nclinarea pe orbit ....23,450 Excentricitatea.0,01 Durata revolu iei (zile)365,256 Durata rota iei (ore)23,9345
Terra este cea de a treia planet a sistemului solar i prima care are propriul su satelit (Luna). Dac ne apropiem ca geografi de n elegerea mediului terestru, prin defini ie obiectul de studiu al geografiei, nu putem s nu ne minunm de unicitatea i complexitatea planetei Pmnt. Astfel ne explicm de ce, n structura clasic a cursurilor i tratatelor de geografie fizic sau global este inserat i un capitol de planetologie. O incursiune n sistemul solar este menit a sublinia i n elege unicitatea spa iului terestru comparativ cu cel al planetelor telurice sau al celor gigant, de la marginea sistemului solar. Prin ce este unic mediul terestru? Reducnd la o simpl fraz, putem spune c Pmntul este unic pentru c aici s-au format i se men in de milioane i milioane de ani, cu o stabilitate uimitoare, circuite de substan , care ofer o mare capacitate de homeostazie planetei. Aceste circuite sunt de natur complex, abiotic i biotic, la baza crora st energia primit de la Soare. Din acest punct de vedere, Terra se afl la o distan optim de astru, n medie de 150 mil. km, ceea ce face ca din energia total emis de Soare, Pmntul s primeasc doar a doua miliarda parte, constanta solar la limita superioar a atmosferei fiind de 1,98 cal/cm2 min. Cantitatea optim de energie primit, face ca temperatura medie a Terrei s se nscrie ntr-o valoare de 10 150C, cu oscila ii cuprinse ns ntre +60 i -600C, nregistrnd diferen ieri diurne, anotimpuale, latitudinale etc. Comparativ, pe Mercur de exemplu, temperatura urc la peste 4000C pe fa a nsorit i coboar la sub 100 pe cea umbrit. Pe Venus se men in temperaturi constante de peste 4000C, ca urmare a unui puternic efect de ser, cu toate c doar 20% din radia ia solar ajunge la suprafa a planetei, ca urmare a unui strat noros constant de peste 20 km grosime. Pe Marte, temperatura n timpul verii abia depete zero grade ziua, iarna men inndu-se la sub 1000C. Planetele exterioare emit n spa iu mai mult energie dect primesc, fiind nconjurate de sateli i de ghea . Temperaturile minime n sistemul solar se nregistreaz pe Triton, satelitul planetei Neptun, fiind de -2400C, mai mici dect pe Pluton, ca urmare a coloritului acestui corp care reflect 95% din radia ia solar. n aceste condi ii doar Terra i-a men inut o mare rezerv de ap lichid, care regleaz toate procesele atmosferice i, respectiv, climatice. Apa pe Terra se gsete sub toate formele ei de agregare, trecnd cu uurin dintr-una n alta, prin cedare sau consum de energie. Apa ocup 71% din corpul planetar, fiind cantonat n oceane, apele continentale i ghe ari, aprnd sub form de vapori de ap n litosfer i atmosfer. Ea este cea care a absorbit majoritatea dioxidului de carbon din atmosfera primar, blocnd calciul n roci i evitnd astfel apari ia unui efect de ser excesiv, cum s-a ntmplat pe Venus. Poate cel mai important circuit, n reglarea organismului planetar, este circuitul apei n natur. Pe Venus, chiar dac din simulrile fcute rezult c la nceputul existen ei sale a existat un ocean de mrimea celui terestru, fiind mai aproape de Soare, acesta s-a evaporat. Vaporii de ap au fost disocia i sub ac iunea ultravioletelor, iar hidrogenul, cel mai uor element din univers s-a pierdut n spa iu din straturile superioare ale planetei. Aceasta deoarece Venus este o planet mai mic dect Terra i are o gravita ie mai redus. Pe Venus nu s-a mai putut reface circuitul apei, lipsind veriga ploilor. n consecin , gazul carbonic a devenit predominant (95,5 %), instalndu-se un ireversibil efect de ser. 7
Pe Marte, apa este cantonat n calotele polare, pe Mercur, ca urmare a apropierii maxime de Soare i a dimensiunilor mici, elementele uoare s-au pierdut n spa iu. Apa pe Terra reprezint principalul factor de reglare a climei. Ea este cea care stocheaz, sub form de cldur, o mare cantitate din energia primit de la Soare i o cedeaz treptat atmosferei inferioare prin evapora ie. Prin curen ii oceanici i vnt, cldura este redistribuit pe ntreaga suprafa a planetei, din zonele cu excedent de cldur, spre cele polare. Faptul devine posibil ca urmare a capacit ii calorice a oceanelor, de 1 200 de ori mai mare dect a atmosferei. De exemplu, compara ia restrns doar la o coloan de aer pe toat grosimea atmosferei indic o cantitate de cldur egal cu cea dintr-o coloan de ap de numai 3 m. Capacitatea caloric a apei se explic att prin propriet ile ei fizice i chimice, dar mai ales prin faptul c masa oceanelor este de 280 de ori mai mare dect cea a atmosferei. Apa prezint, totodat, o mare iner ie termic i mecanic: se nclzete i se rcete lent, intr mai greu n micare i se oprete mult dup ce a ncetat ac iunea cauzei care a declanat-o. Se tie, de altfel, c oprirea curentului Golfului, care nclzete Europa, ar determina o nou glacia iune. Acest pericol exist i ca urmare a interven ilor umane majore n mediu, mai ales prin emisii de gaze cu efect de ser. Schimbrile de faz (ap vapori ghea ap), ca i micrile mecanice (ruri, valuri, curen i, maree, modificrile de nivel cu 100 m n timpul glacia iunilor) fac din ap principalul agent care determin vremea i clima terestr, ct i principalul agent modelator extern, care reac ioneaz cu scopul de a contracara impulsul tectonic. Circuite unice n sistemul solar sunt i cele biogeochimice. Energia soarelui trebuie s devin disponibil pentru organisme, sub form de hran. Ea devine combustibil celular prin intermediul fotosintezei. Acesta este procesul prin care dioxidul de carbon, apa i lumina se transform n glucide simple. Abilitatea celulelor de a organiza materia i energia are o semnifica ie major, deoarece ele constituie sursa primar a ordinii terestre. Ca defini ie general, circuitele biogeochimice reprezint un transfer permanent de atomi ntre nveliurile terestre, prin intermediul i cu participarea organismelor vii. Circuitele biotice ncep de cnd elementele chimice (carbon, oxigen etc.) i apa intr n componen a materiei vii i pn cnd ele sunt eliberate, dup moartea organismelor. Cel mai important circuit este cel al carbonului. Acesta este introdus n plante prin CO2, n procesul de fotosintez, i fixat n materia organic. Din plante, carbonul ajunge n corpul animalelor. Dup moartea organismelor, substan ele organice sunt descompuse de bacterii, iar CO2 este eliberat. Procese de eliberare a CO2 se produc i n timpul respira iei. Circuitele biochimice determin con inutul optim n oxigen al atmosferei terestre (21%). Doar atmosfera terestr dispune de oxigen liber. n atmosfera planetelor Venus i Marte predomin dioxidul de carbon, planetele gigant au atmosfere primare, prin gravita ia mare re innd mediul gazos al nebuloasei primordiale. Criza declanat de acumularea oxigenului n atmosfera primar a Terrei, ca produs rezidual al manifestrii metabolismului celulelor procariote, a determinat apari ia unor noi procese metabolice i forme de via , devenind o surs puternic de energie capabil s sus in organisme tot mai performante. Mediul terestru este unic prin circuitele sale energetice, dar cum s-au putut ele forma i men ine doar pe Terra? La aceasta au contribuit toate caracteristicile orbitale ale planetei (excentricitate minim, nclinare optim pe orbit pentru a favoriza apari ia anotimpurilor i nclzirea alternativ a emisferei nordice i sudice) i datele astrofizice specifice (Pmntul este cea mai mare planet interioar i, ca urmare a masei sale mai mari, a re inut majoritatea vaporilor de ap, are cea mai mare densitate, o gravita ie care structuraz materia pe nveliuri i determin procesele de modelare a scoar ei etc.). Unicitatea mediului terestru este ns mai ales consecin a faptului ca Terra este o planet n plin maturitate, care dispune nc de o mare cantitate de energie intern. Cldura intern nu s-a epuizat ca n cazul celorlalte planete telurice, care s-au rcit, s-au contractat i au rmas mpietrite sub aspectul reliefului lor de peste 3 mld. ani. Doar pe Terra exist o dinamic n plci a scoar ei, dei sunt supozi ii c acest fapt ar fi posibil i pe Venus. Dinamica intern este sus inut printr-o structur specific corpului planetar terestru. Structura intern a celorlalte planete telurice pare mult mai simpl: un nucleu (poate avnd nc un miez activ), o manta (de cele mai multe ori solidificat) i o scoar foarte groas (peste 200 km). Pe Terra, prima discontinuitate se afl la 30 80 km adncime sub continente i la 5 10 km sub fundul oceanelor, fiind denumit Moho. Discontinuitatea Moho separ scoar a de manta. n manta
Nu exist nc o certitudine, dar s-ar putea ca pe planeta Venus s existe nc activitate vulcanic.
8
mai apar dou discontinuit i secundare, la 400 km (separ partea superioar a mantalei, astenosfera, de mezomanta) i la 650 km (separnd mezomantaua de mantaua inferioar). Mantaua este delimitat spre interior, fa de nucleu, prin discontinuitatea Gutenberg Wiechert, la 2 900 km adncime (fig. 1).
Fig. 1. Structura intern diferite modele clasice
Partea extern a nucleului este fluid. Alte metode au identificat i un nucleu intern solid, feros, cu o raz de circa 1 250 km, rezultat n urma procesului de rcire a planetei. Litosfera prezint o dinamic n plci (teoria tectonicii globale), specific numai Terrei, din care rezult o diversitate de forme de relief, aflate ntr-o continu evolu ie i schimbare, n concordan cu energiile interne (se nasc continente, bazine oceanice, lan uri muntoase, vulcani etc.) i externe (care modeleaz un relief fluviatil, marin, glaciar, eolian etc.). Terra are o tectonic n plci ceea ce implic faptul c scoar a nu este unitar, ci se aseamn unei coji de ou sau de portocal frmi ate ntr-o multitudine de calote semisferice de dimensiuni diferite. Exist ase macroplci: euroasiatic, african, indoaustralian, american, pacific, antarctic; ase mezoplci: Nazca, Caraibilor, chinez, arab, iranean, filipinez, i o mul ime de microplci. Aceste calote se compun fie din scoar oceanic de tip bazaltic, fie din materie continental, granitic, mai uoar dar mai groas i bazaltic (sub scoar a continental avem scoar oceanic). Plcile sunt despr ite prin despicturi profunde numite rift, deplasndu-se pe suprafa a astenosferei. Micrile plcilor sunt semicirculare n raport cu un punct fix, avnd aspectul de rotire a uneia n raport cu alta. Ele fie se apropie, fie se ndeprteaz. Cnd plcile de la suprafa a terestr se ndeprteaz unele de altele, atunci este atras spre suprafa n mod continuu magm, formnduse o nou scoar oceanic. Cnd plcile intr n coliziune, materia continental, mai groas dar uoar, rmne la suprafa , ncre indu-se, cea de tip oceanic reciclndu-se prin subduc ie. Cauzele micrii plcilor in de existen a n astenosfer, care are o consisten vscoas, a unor curen i de convec ie ascenden i i descenden i. Curen ii cu orientri contrare se asociaz cte doi, formnd celule de convec ie. Cauza apari iei celulelor din astenosfer este similar celulelor convective oceanice sau atmosferice i se datoreaz gradientului termic, n acest caz diferen elor de temperatur dintre baza i partea superioar a astenosferei. Mai nou (dup 1994), s-a descoperit i existen a unor curen i n manta. Dinamica din manta se presupune c are, totodat, o influen asupra curen ilor nucleu, din prin prbuirea periodic de materie mai rece la limita superioar a nucleului extern, fluid. Aceste rciri locale determin schimbarea sensului curen ilor din nucleu, care tind s omogenizeze diferen a termic aprut. Fenomenul poate fi cauza schimbrii periodice a cmpului magnetic terestru (Larson, 1991).
9
2. Propriet ile fizice ale Terrei
Propriet ile fizice ale Pmntului sunt n legtur cu structura sa intern i cu starea fizic a materiei (agregarea, densitatea). Ele pot fi, totodat, influen ate de rela iile cosmice. Toate au ca efect evolu ia geodinamic n timp i spa iu a Globului. Gravita ia Gravita ia este o for universal identificat de Isaak Newton. El a ra ionat c Pmntul nu se deplaseaz de pe orbita sa, deoarece el are o gravita ie; aceasta l ine s nu se dezintegreze. Newton a formulat legea atrac iei universale astfel: F = mM/r2G, unde: G = constanta gravita iei; m, M = mase n atrac ie; r = distan a dintre corpuri. Gravita ia reprezint for a de atrac ie exercitat de Pmnt asupra materiei de la suprafa a i din apropierea sa. Gravita ia se manifest sub form de accelera ie, pe care aceast for o exercit asupra cderii corpurilor. Accelera ia gravit ei la suprafa este: g = 980 cm/sec2 i se msoar cu gravimetre. Prin forma particular a Globului, diferit de o sfer, accelera ia gravita iei variaz cu latitudinea i altitudinea (distan a de centrul Pmntului), diferen a de densitate n crust. Anomaliile gravimetrice eviden iaz un inechilibru (dac Pmntul ar fi omogen, n nerota ie, atunci gravita ia la suprafa ar fi aceeai peste tot). Presiunea litostatic i orientat Presiunea litostatic sau presiunea de ncrcare se manifest spre adncimi de pn la 10 km. Ea determin ridicarea punctului de topire, creterea plasticit ii rocilor. Spre adncime mai mare, apar schimbri de faz. Aceast presiune variaz n timp geologic prin ncrcarea unor unit i litosferice cu sedimente. Pe de alt parte, ea determin efecte importante n compensrile izostatice, n metamorfismul iztostatic. Presiunea orientat este de origine tectonic. Ea ac ioneaz n scoar , pe orice direc ie, dar prezint diferen ieri spa iale. Presiunea orientat produce deformri ale rocilor plastice, sub forma cutelor, i deformri rupturale: falii. Cldura intern Cldura intern este generat de procesele proprii planetei. Aproape 21020 calorii sau 1028 ergi reprezint energia ajuns astfel la suprafa , ntr-un an. Cantitatea de cldur nregistreaz 1,5 cal/cm2/sec. Emisia de cldur depinde de structura geologic, de conductivitatea rocilor din sectorul analizat. Ea se nscrie ntr-o medie de 210-6 cal/cm2sec. Gradientul geotermic exprim creterea de temperatur pentru fiecare metru adncime n scoar . El variaz ntre 10C i 40C pe 100 m (msurtorile n foraje sau mine adnci), iar n apropierea focarului magmatic sau a intruziunilor de roci magmatice se modific i depete 560C/100 m. Radioactivitatea Actualele surse radioactive se gsesc n crusta terestr; ele sunt reprezentate prin minerale de U, Th, i mai pu in Ra. Totalul ajunge la aproximativ 310-12 g Ra echiv./g roc. Propriet ile electrice Cmpul electric al Pmntului are diferen e de poten ial de zeci de milivol i. Sursa electricit ii este acceptat ca fiind de natur intern, comun cu cea a magnetismului, i are originea n nucleul extern sau n interiorul scoar ei. Magnetismul terestru Pmntul este comparat cu un magnet gigant, care determin ca acul busolei s se orienteze pe direc ia i n sensul liniilor sale de for . Cmpul magnetic se manifest ca o band de particule de la 1 000 km i se extinde pn la cca 60 000 km distan de suprafa a terestr, formnd magnetosfera. Aici sunt radia ii foarte puternice de nuclee ale atomilor, n special de hidrogen, foarte ioniza i. Axa magnetic a Terrei este comparat cu o ipotetic bar magnetic situat n zona central a Pmntului. Direc ia pe care se stabilizeaz acul busolei reprezint alinierea la direc ia magnetic nord sud. Aceasta nu coincide cu direc ia geografic nord sud (cu axa de rota ie a Globului) i nici cu respectivii poli imaginari. Axa magnetic face un unghi de 11,50 cu axa de rota ie i nu trece prin centrul geometric al Pmntului. Polii magnetici reprezint intersec ia axei magnetice cu suprafa a Pmntului. Polul Nord magnetic este situat n zona nordic a insulei Prince of Wales, la cca 78,50 N i 690 W, iar Polul Sud magnetic se localizeaz lng rmul Antarcticii, la 78,50 S i 1110 E. La jumtatea distan ei ntre cei doi poli, se traseaz Ecuatorul magnetic.
10
3. Micrile Terrei
Soarele execut o micare de rota ie n jurul axei sale i o micare de revolu ie pe o orbit n jurul centrului galactic. n lungul orbitei sale, Soarele se deplaseaz cu o vitez medie de 19,7 km/s ctre un punct fix, numit apex solar, din constela ia Hercule. Terra efectueaz o micare alturi de Soare n deplasarea acestuia ctre apex i este antrenat n micarea de rota ie a ntregii galaxii n jurul propriului ei ax central. Rota ia sistemului solar n jurul centrului galactic, dureaz cca 200-250 milioane ani (acest ciclu este denumit an cosmic sau an galactic). Urmnd Soarele, Pmntul parcurge n jurul astrului o orbit sub form de spiral, revenind, dup un an de zile, n aceeai pozi ie fa de astru, ns ntr-un alt punct, ascendent, al galaxiei. De aici rezult imposibilitatea trecerii oricrui corp din galaxie de dou ori consecutiv prin acelai punct al spa iului cosmic. Micrile proprii Pmntului (cteva sute la numr) sunt clasificate n mod conven ional n micri principale, (micarea de rota ie i cea de revolu ie, micrile de precesie i de nuta ie) i n micri subordonate, unele abia cunoscute (oscila ii libere, schimbri n geometria orbital terestr: oblicitatea elipticii, excentricitatea orbital .a.). 2.1. Micarea de revolu ie Revolu ia se desfoar simultan cu micarea de rota ie. Pmntul are o vitez medie de deplasare pe orbit de 29,79 km/s. Intervalul de timp al unei revolu ii complete este de 365 zile, 6 ore, 9 minute i 11 secunde i se numete an. Orbita Pmntului are o lungime de aproximativ 920 106 km i o excentricitate redus, de 0,01. Diametrul maxim al elipsei se numete axa mare, iar diametrul minim, perpendicular pe axa mare, reprezint axa mic. Distan a fa de Soare este minim n jurul datei de 13 ianuarie, imediat dup solsti iul de iarn, cnd Pmntul se afl la periheliu. Distan a maxim fa de Soare este atins ntre 1 i 3 iulie, imediat dup solsti iul de var, cnd Terra se afl la afeliu. Solsti iile (din latin sol = Soare i stare = a sta) de var la 21 iunie i de iarn la 22 decembrie n data de 21 iunie razele solare ajung perpendicular pe tropicul de nord (Tropicul Racului), cnd este iluminat Polul Nord (fig. 2). ase luni mai trziu, razele Soarelui vor cdea perpendicular pe tropicul de sud (Tropicul Capricornului) i va fi iluminat Polul Sud. Tropicele reprezint punctele extreme ale Globului pe care razele Soarelui pot cdea, la un moment dat, vertical. n aceste momente razele solare ajung tangente pe cercurile polare corespondente. Echinoc iile (din latin aequus = egal i nox = noapte) de primvar, pe 21 martie, i de toamn, pe 23 septembrie , razele solare ajung perpendicular pe Ecuator i tangente la poli. n aceste momente, cercul care separ emisfera luminat de cea umbrit trece prin cei doi poli, iar ziua este egal cu noaptea pe toat suprafa a Pmntului (fig. 2). Observa iile arat c dup fiecare rotire a planetei n jurul Soarelui, respectiv dup fiecare an, pozi ia momentului echinoc iului se mut, acesta producndu-se mai devreme. Astfel echinoc iul de primvar se situeaz n intervalul 2123 martie, iar cel de toamn oscileaz ntre 21 i 23 septembrie. Fenomenul poart denumirea de precesia echinoc iilor. Totodat, i solsti iile cunosc o varia ie, fiind cuprinse n intervalul 2123 iunie (solsti iul de var) i 2123 decembrie pentru cel de iarn. Fenomenul este explicat prin intermediul unui efect gravita ional combinat, provenind din atrac ia exercitat de Soare (cu o propor ie de 1/3) i Lun (n propor ie de 2/3) asupra planului ecuatorial terestru. For ele gravita ionale, care formeaz un cuplu, tind s schimbe pozi ia axei de rota ie a Pmntului spre o pozi ie perpendicular pe planul eclipticii, respectiv s o suprapun axei polilor eclipticii. Ca urmare, axa de rota ie a Terrei descrie n jurul arcului eclipticii un con dublu, cu vrfurile n centrul Pmntului, avnd o deschidere de 470. Deplasarea axei Pmntului se face n sensul acelor de ceas n decurs de 25 725 ani i poart numele de precesia axei polilor.
11
Ca urmare a acestei micri a axei polilor, pozi iile punctelor de echinoc iu i de solsti iu se deplaseaz n sens retrograd pe orbit. n felul acesta, echinoc iile i solsti iile se produc, n fiecare an, cu 50,2'' mai devreme dect n anul precedent, genernd precesia echinoc iilor. Fenomenul astronomic de nuta ie (oscila ie, n limba latin) este un fenomen asociat celui de precesie a axei polilor i const dintr-o serie de oscila ii cu perioade diferite, mai lungi sau mai scurte, ale axei de rota ie a Pmntului n jurul pozi iei definite prin precesia echinoc iilor.
polul nord al eclipticei
F1,F2 = forte de atractie R1,R2 = rezultantele fortei
axul central ndreptat spre corpul perturbator con de precesie
conul A planul eclipticei
F1 R2 F2
46 54'
0
R1
Ecuator axa de rotatie con de nutaie (18,6 ani)
conul B
polul sud al eclipticei
axa de rotatie a Pmntului,
1 Fig. 2. 1 i 2. Precesia (1) i de nuta ia (2).
2
echinoctiu de primvar
(21 martie)
solstitiu de var
(21 iunie)
periheliu (3 ianuarie)
axa mic axa mare
afeliu (4 iulie)
solstitiu de iarn
(22 decembrie)
echinoctiu de toamn
(23 septembrie)
Fig. 3. Deplasarea pe orbit a Pmntului si anotimpurile 2.2. Micarea de rota ie Sensul rota iei este contrar micrii acelor de ceas, dac ne imaginm c privim planeta de sus, i spre est, dac privim perpendicular pe Ecuator. Sensul de rotire a Terrei este invers celui de deplasare aparent a Soarelui, Lunii i a stelelor pe bolt. Axa de rota ie a planetei pstreaz o nclinare considerat fix, de 66033' (23045 cu axa N-S a eclipticii).
12
Fig. 4. Planul ecuatorial al Terrei face un unghi de 231/20 cu planul eclipticii
La Ecuator, viteza unui obiect de pe suprafa a planetar este de cca 1 700 km/h (465 m/s), n lungul paralelei de 600 viteza scade la 850 km/h, iar la poli ea devine nul. Consecin a principal a micrii de rota ie este apari ia for ei centrifuge, a crei valoare este maxim la Ecuator i scade spre polii geografici. La poli atrac ia gravita ional este maxim, iar for a centrifug nul. Apari ia for ei de iner ie Coriolis care ac ioneaz asupra obiectelor n micare, impunndu-le o deviere spre dreapta n emisfera nordic i spre stnga n emisfera sudic. Valoarea acestei for e este nul la Ecuator i se manifest din ce n ce mai pregnant spre poli. Dintre consecin ele de ordin geodinamic ale micrii de rota ie (determinate i prin for a centrifug), cea mai important este turtirea corpului planetar. Rotirea Pmntului n jurul axei polare, de la vest spre est, se efectueaz n 23h 56' 40''. Acest interval de timp, necesar pentru o rotire de 3600 a Terrei n raport cu o stea fix, se numete zi sideral. Perioada de 24 de ore care corespunde trecerii de dou ori consecutiv a Soarelui deasupra unui meridian dat reprezint ziua solar adevrat. Durata acesteia este inegal pe parcursul unui an, deoarece viteza de deplasare a Pmntului pe orbit difer, fiind mai mare spre periheliu i mai redus spre afeliu. n consecin , a fost adoptat ziua solar mijlocie, care corespunde unei durate medii a rota iei, de 24 de ore. Ziua solar mijlocie ncepe propriu-zis o dat cu trecerea Soarelui pe la meridianul locului. Pentru a elimina acest inconvenient (care determin existen a pe perioada de lumin a dou date calendaristice), n 1925 s-a trecut la folosirea zilei civile, care ncepe la miezul nop ii. Micarea de rota ie determin o deplasare aparent a Soarelui de la est spre vest. Considernd Pmntul fix, putem spune c Soarele realizeaz un circuit complet n jurul su n cca 24 de ore. Pentru fiecare loc de pe Pmnt, Soarele se situeaz o singur dat n punctul maxim pe bolt, cnd razele sale cad, n func ie de latitudine, sub cel mai mare unghi posibil. Acest moment coincide cu trecerea astrului pe la meridianul locului (sau meridianul de amiaz), moment cunoscut ca fiind miezul zilei. Concomitent, pe emisfera de noapte, pe antemeridian (sau meridianul miezului nop ii), se nregistreaz miezul nop ii. Dac ar fi s ne imaginm c meridianul miezului zilei se deplaseaz pe suprafa a Globului cu o vitez constant spre vest, atunci acesta ar parcurge 3600 n 24 de ore, respectiv ar acoperi 150 de longitudine n fiecare or i un grad de longitudine la fiecare 4 minute. n consecin , unui meridian de timp, denumit fus orar, i revin 150 longitudine. n fiecare fus orar exist o singur or, corespunztoare meridianului su central. Suprafa a Globului este mpr it n 24 de fusuri orare, numerotate de la un meridian de origine spre est. Ca meridian de origine sau zero a fost luat meridianul Greenwich (Marea Britanie). Toate fusurile orare de pe Glob sunt definite n func ie de numrul de ore diferen dintre meridianul lor central i meridianul Greenwich. Timpul este considerat n avans pentru punctele situate la est de meridianul zero i n ntrziere pentru cele din vestul acestui meridian. 13
Ora fusului orar a fost adoptat n 1884 la Conferin a din Washington n vederea unificrii orei pe Glob. Europa se extinde pe trei fusuri orare, avnd o or a Europei de Vest, una a celei Centrale i o alta pentru Europa de Est. Cel de-al 12 meridian spre est de Greenwich este cel de 1800. Aceste dou meridiane mpart Globul n dou emisfere: cea estic i cea vestic (spre est de meridianul 0, punctele au longitudine estic, iar spre vest, ele au longitudine vestic). n momentul n care meridianul Greenwich coincide cu momentul amiezii, cel de 1800 corespunde miezului nop ii. Numai n acest moment, pe ntreaga suprafa a Globului este aceeai zi calendaristic. n toate celelalte momente, pe partea vestic (asiatic) a meridianului de 1800 se nregistreaz o zi n avans fa de jumtatea estic (american) a Globului (raportat la meridianul de 1800). De exemplu, dac n Asia i Europa este ziua de luni, n America este nc duminic. Datorit acestei particularit i, meridianul de 1800 a fost ales ca linie interna ional de schimbare a datei (1884). Totodat, linia de schimbare a datelor a trebuit s fie deviat local, att spre est, ct i spre vest, pentru a putea permite unor grupuri de insule (Fiji, Tonga) i extremit ii siberiene a continentului asiatic s men in aceeai zi calendaristic.
3. Medii naturale pe Glob No iunea de mediu este definit n marele Larousse al limbii franceze ca "ansamblul de elemente naturale ori artificiale care condi ioneaz via a omului" (1972). Pentru Uniunea European, no iunea de mediu este abordat mult mai complex, fiind redat ca "ansamblu de elemente care, n complexitatea rela iilor lor, constituie cadrul, mijlocul i condi iile de via ale omului, acelea care sunt ori cele ce nu sunt resim ite". Mediul, ca no iune general, este o exprimare abstract care se concretizeaz ns prin intermediul tipurilor concrete de mediu existente pe Terra. Acestea se exprim prin peisaje specifice. n cadrul oricrui tip de mediu ac ioneaz resurse, agen i, procese, produse pe diferite niveluri trofice. resurse - elemente care alimenteaz n diverse moduri procesele de reciclare (mineral, biologic, antropic); agen i - elemente sau organisme capabile s transforme, stocheze, canalizeze i s transporte resursele; procese - mecanisme prin care resursele sufer transformri (de la pedogenez, fotosintez la specula ie bursier i legisla ie); produse - obiecte sau servicii rezultate din procese care prelucreaz resursele. Produsul ob inut la un anumit nivel poate deveni resurs pentru un alt nivel; niveluri trofice stratificate n spa iu i timp (mineralotrofia - dezagregarea, eroziunea, pedogeneza; filotrofia - fotosinteza, transpira ia, nrdcinarea, dispersia; zootrofia - fitofagia, migra ia, reproduc ia, prdarea, migra ia, vntoarea; tehnofagia - stocarea, canalizarea, calificarea for ei de munc, urbanizarea; nootrofia - amenajarea, planificarea, finan area, dezvoltarea). Mediile naturale pe Glob depind n principal de condi iile climatice i de relief (fig. 5). Sursa fiecrui tip de climat o constituie cantitatea de radia ie solar ajuns la sol, ce se reflect, n primul rnd, sub aspect termic. Forma sferic a Pmntului determin dispunerea n benzi paralele a zonelor i tipurilor de clim, de la Ecuator spre poli. Aceast zonalitate climatic este deranjat meridional de alternan a oceanelor i a continentelor, iar altitudinal de nl imile reliefului ce impun o anumit etajare a elementelor de clim.
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Fig. 5. Mediile naturale pe Glob.
1. Medii reci; 2. Taiga; 3. Pduri de amestec i foioase; 4. Step umed (preria); 5. Step arid; 6. Medii de deert; 7. Medii mediteraneene; 8. Medii de munte; 9. Medii de savan; 10. Pduri tropicale i savane; 11. Medii ecuatoriale.
3.1. Medii intertropicale Mediile intertropicale cuprind att cele mai uscate, ct i cele mai umede regiuni de pe Glob. Acestea sunt: mediile ecuatoriale, cu variantele reprezentate de climatul musonic umed i clima litoral cu alizee, mediile tropicale cu dou sezoane, mediile deertului tropical. 3.1.1. Mediul ecuatorial ntre 50S i 100N se desfoar cel mai umed climat de pe Terra (precipita iile depesc 2 000 mm/an), lipsit de sezoane termice sau pluviometrice distincte. Temperatura medie anual oscileaz ntre 240 i 260C, iar precipita iile sunt de natur convectiv, cu un maxim n timpul echinoc iului. La latitudinile ecuatoriale, condi iile climatice sunt influen ate de presiunile joase ale zonelor de convergen intertropical, ctre care converg alizeele de nord-est i sud-est (dinspre anticiclonii subtropicali). Climei ecuatoriale propriu-zise i se adaug, cu caracteristici asemntoare, variantele reprezentate de climatul musonic umed i clima litoral cu alizee. Coasta Malabarului din sudestul Peninsulei India, rmurile Myanmarului i Thailandei cuprinse ntre 100 i 250N, prezint un climat musonic umed, asemntor celui ecuatorial. Sezonul uscat, foarte scurt, este cel n care bate musonul de iarn. De-a lungul coastelor estice ale Americii Centrale i de Sud, ale insulei Madagascar, Peninsulei Indochina, Filipinelor i ale Australiei de nord-est, ntre 100 i 250 N i S, se afl zone nguste care primesc cantit i mari de precipita ii. Acestea sunt zone de rm expuse maselor de aer umed, aduse de vnturile de est sau de alizee, din anticiclonii subtropicali oceanici. n mediile ecuatoriale se ntlnesc cele mai profunde soluri (soluri lateritice, pn la 20 m grosime) i cele mai dese pduri, cu aspect multietajat. Pdurea ecuatorial este caracterizat prin lupta plantelor pentru lumin, coronamentul aproape continuu al arborilor dei i nal i (1550 m) umbrind puternic straturile inferioare i subsolul pdurii.
15
Interven ia omului prin exploatri de tip ras, incendierea unor teritorii tot mai ntinse pentru ob inerea de terenuri agricole, construirea unor ci de acces spre interiorul pdurilor virgine, expune substratul lipsit de protec ie unei intense pluviodenudri. Dup un an de folosin agricol, solurile sunt complet srcite n substan e nutritive, trebuind abandonate. De multe ori, ele sunt att de puternic erodate, nct pdurea nu se mai poate reinstala, fiind transformate n badlanduri (pmnturi rele). 3.1.2. Mediul de savan tropical, cu dou sezoane Prin deplasarea periodic a alizeelor spre latitudini mai mari n timpul solsti iului din iunie i spre latitudini mai mici la solsti iul din decembrie, se formeaz o zon de tranzi ie climatic ntre tropice i Ecuator, marcat printr-un anotimp cald i ploios i un altul cald i uscat. Excesul periodic de umiditate imprim caracteristica dominant a acestui tip de mediu, care se dezvolt ntre 50 i 250N i S, n America Central i de Sud (platourile Matto Grosso, Minas Gerais, bazinul fluviului Orinoco), Africa, n sudul Asiei (Podiul Deccan, Sri Lanka, Indochina), Australia de nord-est. Anotimpul umed, vara, apare n perioada n care Soarele se gsete deasupra tropicului emisferei respective i st sub influen a aerului ecuatorial i maritim tropical. Anotimpul uscat, de iarn, st sub influen a alizeului. Forma iunile vegetale specifice sunt reprezentate prin pduri cu frunze cztoare i savane. Savanele au ierburi tot mai nalte, cu ct ne apropiem de regiunile ecuatoriale (ntre 80 cm i 2 m), i ierburi mrunte, ntre care cresc arbuti i arbori xerofili, spre tropice. n sezonul secetos, iarba savanei se usuc, aprinzndu-se cu uurin de la Soare. n lungul principalelor artere hidrografice crete o fie ngust de pdure virgin, asemntoare celei ecuatoriale, numit pdure galerie. Savana tipic este pe continentul african, unde ocup 40% din suprafa . Specific este savana cu baobabi i acacii. Prin suprapunat i des elenire, echilibrul savanei poate fi distrus. Blegarul animalelor domestice nu poate fi descompus de microfauna savanelor, lipsind solul de ngrmntul su natural. Odat ndeprtat vegeta ia ierboas, elementele nutritive sunt splate din solurile srace i rmase fr protec ie n calea vntului i a averselor toren iale. 3.1.3. Mediul tropical uscat (de deert i semideert) Mediul tropical uscat, de deert i semideert, ocup suprafe ele continentale din zona tropicelor, ntre 180 i 250N i S. Cele mai ntinse areale se gsesc n emisfera nordic, n nordul Africii, Peninsula Arabia, Iran, Pakistan, pn n Deertul Thar de la limita Indiei cu Pakistanul i Thal din nordul Industanului, apoi nordul Mexicului. n emisfera sudic, deerturile sunt mai restrnse; se dezvolt n Chile (Deertul Atacama, 220270S) i Per, n Africa (Deertul Kalahari i cel de nisip al Namibiei situat de-a lungul coastei Oceanului Atlantic) i n Australia. Caracteristica acestui mediu este uscciunea, datorat aerului descendent care se deplaseaz spre exterior, din centrele barice de nalt presiune situate n lungul celor dou tropice. Spre exteriorul deerturilor, stepa tropical face trecerea spre mediul de savan sau spre cel mediteranean. Deerturile Podiului Iranian (Iran, Afghanistan, vestul Pakistanului), situate ntre 400 i 800 m i despr ite de creste muntoase de 3 0004 000 m, sunt predominant nisipoase sau pietroase. Deerturile Americii de Nord au, n mare parte, o origine de baraj orografic i, n subsidiar, climatic (deerturile podiului mexican). Deerturile Americii de Sud apar pe suprafe e restrnse, au altitudini de 1 0003 000 m i se desfoar preponderent n lungul litoralului andin. Apropierea oceanului se face sim it doar prin temperaturi mai sczute i prin prezen a frecvent a ce ii. Din cauza curentului rece Humboldt (sau Peruan), care determin o stratificare constant a maselor de aer, nu se poate dezvolta convec ia termic, care s formeze nori i s aduc precipita ii (aceeai situa ie o ntlnim i n deertul Namib - Africa, din cauza curentului rece al Benguelei). Unele deerturi tropicale i subtropicale au fost leagn de mari civiliza ii (Mesopotamia, Egipt). n prezent, influen a omului, mai pregnant n cadrul stepei tropicale sau al sahelului n Africa, se manifest n sens negativ printr-o suprapunare i aridizare a mediului, favoriznd naintarea deertului.
16
3 .2. Mediile extratropicale sunt cele temperate i reci. 3.2.1. Mediile temperate Mediile temperate reprezint o tranzi ie ntre zonele climatice reci (polare i subpolare) i cea cald (intertropical). Cu oarecare aproxima ie, temperaturile medii anuale variaz ntre -50C (nspre cercurile polare) i 150C (spre tropice), cele ale lunii iulie ntre 100 i 250C, iar cele ale lunii ianuarie ntre 00 i -200C. Din cauza mobilit ii atmosferei ns, are loc un amestec de mase de aer reci i calde, pentru un anumit moment sau periodic, una dintre ele putnd domina. Apare, n consecin , un contrast mare ntre var i iarn. Mediile temperate rcoroase i reci (temperate propriu-zise) se extind sub forma unor benzi late, de la vest la est, peste cea mai mare parte a Americii de Nord i Eurasiei. Ele sunt determinate de climatul temperat oceanic (pe fa ada vestic), climatul temperat de tranzi ie (cu influen e oceanice) i temperat excesiv (n interiorul continentelor unde influen ele vestice dispar). Aceste medii sunt: mediul pdurii de conifere (taiga), al pdurii de amestec, al pdurii de foioase, al stepei i preriei. Spre deosebire de pdurea boreal, cea de foioase a fost puternic umanizat nc din Antichitate. Aici s-a nscut aa-numita civiliza ie a lemnului. n prezent, arealele cele mai dens populate ale Globului se suprapun, cu excep ia Indiei, tocmai acestui tip de mediu natural (Europa, America de Nord, China i Japonia). Mediul ini ial a fost transformat aproape n totalitate, o oarecare excep ie fcnd, n unele cazuri, mediul montan al acestei zone. Omul a intervenit prin defriri i prin realizarea unor noi sisteme teritoriale antropizate (openfield) sau de tip bocage, n Fran a temperat-oceanic (crng, tufri). Ca o consecin , dup despdurire a aprut o vegeta ie secundar, tot natural, dar o alta dect cea ini ial. De exemplu, fagul a cedat locul gorunului sau altor specii de stejari. n teritoriul ocupat nainte de foioase s-au rspndit i unele rinoase, repede cresctoare, ca anumite specii de pin. Ca efect al despduririlor, mediul cu cel mai nalt grad de vulnerabilitate se regsete n terenurile degradate, afectate de toren ialitate i /sau alunecri. Ele sunt specifice dealurilor i pr ilor montane joase. n locul pdurii s-a instalat stepa secundar, suprapunat, cu boschete de arbuti spinoi, cu soluri erodate. Stepa cultivat este un ecosistem nou, rezultat al selec iei antropice a anumitor graminee, ameliorate continuu ca produc ie de semin e. nceputul acestui proces poate fi stabilit n Mesopotamia, n urm cu 6800 ani, cnd a nceput semnatul orzului i al grului. Agricultura s-a extins cu rapiditate n jurul Mrii Caspice, naintnd spre Bosfor i pe Valea Iordanului. Stepa cultivat asigur, totodat, jumtate din necesarul de hran al omenirii. Se pot diferen ia trei mari regiuni cerealiere: euro-siberian, nord-american (Middle american) i pampasul argentinian, la care se poate aduga i stepa chinez. Aceste regiuni reprezint sisteme extrem de fragile, care nu se pot autontre ine sarcina aceasta revenindu-i omului, printr-o agrotehnic adecvat i msuri agroameliorative. Mediile temperat calde apar sectorial, fiind diferen iate n mediul subtropical, mediteranean i semideertic. Mediul subtropical (umed) este specific, pe suprafe e restrnse, pentru fa ada estic a continentelor, ntre tropice i aproximativ 400 latitudine N i S. Este ploios vara. Mediul mediteranean apare sub forma sa tipic n jurul Mrii Mediterane. Specificul su este de mediu de contact fizico-geografic: contact ntre ap i uscat; contact munte-cmpii i litoral; contact ntre trei continente; contact climatic; contact ntre pdure, step i deert (n sud i est). n acelai timp, este i un mediu de contact economic i socio-istoric: contact ntre economii complementare, contact ntre popoare i na iuni, ntre civiliza ii i religii, ntre diferite sisteme sociale. Sub aspect climatic este reprezentat printr-o iarn blnd (relativ cald i ploioas) i o var cald i secetoas. Este singurul mediu, n afara celor deertice tropicale, n care anotimpul clduros coincide n totalitate cu perioada de uscciune. Vara se deplaseaz aici mase de aer cald i uscat din aria anticiclonal tropical. Iarna se produce o micare invers: brul de mare presiune anticiclonal tropical se mut mult spre sud, iar peste Marea Mediteran bat vnturile de vest, aducnd precipita ii. 17
Mediile semideertice (subtropicale) tipice se gsesc n estul Mrii Mediterane, cu stepe i deerturi care cuprind: Turcia, Siria, Irakul, Iranul, Afghanistanul, Tibetul i Depresiunea Tarim. Mediul montan al regiunilor temperate este reprezentat prin cele dou lan uri muntoase care ocup suprafe e ntinse: Cordiliera american i lan ul alpino-himalaian. Cordiliera american prezint o fa ada pacific temperat cu precipita ii bogate, cu pduri de foioase i coniferele nalte. Fa ada estic a mun ilor prezint un climat continental arid. Lan ul alpino-himalaian este diferit de primul att ca structur, ct i ca pozi ie i orientare. Numeroasele diversificri locale i regionale sunt impuse, n principal, de gradul de expunere fa de vnt, Soare (pozi ie care genereaz fenomenul numit fa a i dosul muntelui), de adpostul unor unit i joase i de etajarea pe anumi i versan i. 3.2.2. Mediile reci Exist cte dou perechi de medii reci situate la extremit ile polare ale Terrei: calotele arctice i mediul subarctic (dominat de tundr) i calota antarctic i mediul oceanic periantarctic. Aceste medii sunt extreme nu numai ca pozi ie, dar i sub aspectul condi iilor de via , fiind de obicei nelocuite (excep ii n acest sens sunt, ntr-o anumit msur, tundra i fia litoral). Dou sunt cauzele care reduc favorabilitatea acestor tipuri de medii: gerul i modul de repartizare, diurn i anual, a luminii solare. Fluxul de lumin, prin pozi ia Soarelui aproape de linia orizontului, determin prelungirea pn la 56 luni a zilei. Cnd Soarele rmne sub orizont se instaleaz noaptea polar, care ocup cealalt jumtate a anului. Ca pozi ie pe Glob, exist o oarecare simetrie ntre calotele polare, n timp ce tundra propriu-zis se dezvolt numai n emisfera nordic. Dei periferia Arcticii i tundra se remarc prin condi ii extrem de vitrege, aici apare o mare bog ie i varietate de specii, cu totul deosebite comparativ cu cele din Antarctica. Acest fapt este explicabil din perspectiva variet ii mari a mediului arctic, a influen elor i a legturii directe cu zonele temperate ale continentelor nordice. Periferia Arcticii reprezint, totodat, i un mediu de veche locuire, aici dezvoltndu-se cultura eschimoilor.
18