CK-12-Earth-Science-For-Middle-School_b_v35_kql_s1.pdf -...

This preview shows page 1 out of 726 pages.

Unformatted text preview: CK-12 Earth Science For Middle School Julie Sandeen, M.S. Jean Brainard, Ph.D. Say Thanks to the Authors Click (No sign in required) To access a customizable version of this book, as well as other interactive content, visit CK-12 Foundation is a non-profit organization with a mission to reduce the cost of textbook materials for the K-12 market both in the U.S. and worldwide. Using an open-source, collaborative, and web-based compilation model, CK-12 pioneers and promotes the creation and distribution of high-quality, adaptive online textbooks that can be mixed, modified and printed (i.e., the FlexBook® textbooks). AUTHORS Julie Sandeen, M.S. Jean Brainard, Ph.D. CONTRIBUTORS Erik Ong Craig Freudenrich, Ph.D. Mary Lusk John Benner Dana Desonie, Ph.D. Julie Sandeen, M.S. Kurt Rosenkrantz, M.S. Corliss Karasov David Bethel Copyright © 2016 CK-12 Foundation, The names “CK-12” and “CK12” and associated logos and the terms “FlexBook®” and “FlexBook Platform®” (collectively “CK-12 Marks”) are trademarks and service marks of CK-12 Foundation and are protected by federal, state, and international laws. Any form of reproduction of this book in any format or medium, in whole or in sections must include the referral attribution link (placed in a visible location) in addition to the following terms. Except as otherwise noted, all CK-12 Content (including CK-12 Curriculum Material) is made available to Users in accordance with the Creative Commons Attribution-Non-Commercial 3.0 Unported (CC BY-NC 3.0) License ( licenses/by-nc/3.0/), as amended and updated by Creative Commons from time to time (the “CC License”), which is incorporated herein by this reference. Complete terms can be found at terms-of-use. Printed: March 28, 2016 iii Contents Contents 1 MS What is Earth Science? 1.1 The Nature of Science . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Earth Science and Its Branches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 12 19 2 MS Studying Earth’s Surface 2.1 Introduction to Earth’s Surface 2.2 Modeling Earth’s Surface . . . 2.3 Topographic Maps . . . . . . . 2.4 Using Satellites and Computers 2.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 21 29 39 47 54 MS Earth’s Minerals 3.1 Minerals . . . . . . . . . . 3.2 Identification of Minerals . 3.3 Formation of Minerals . . . 3.4 Mining and Using Minerals 3.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 57 66 75 79 86 3 4 5 6 7 iv MS Rocks 4.1 Types of Rocks . . 4.2 Igneous Rocks . . . 4.3 Sedimentary Rocks 4.4 Metamorphic Rocks 4.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 89 94 99 104 107 MS Earth’s Energy 5.1 Earth’s Energy . . . . . . . . . . 5.2 Nonrenewable Energy Resources 5.3 Renewable Energy Resources . . 5.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 109 115 122 130 MS Plate Tectonics 6.1 Inside Earth . . . . . . . 6.2 Continental Drift . . . . 6.3 Seafloor Spreading . . . 6.4 Theory of Plate Tectonics 6.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 132 138 142 147 159 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS Earthquakes 160 7.1 Stress in Earth’s Crust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 7.2 Nature of Earthquakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 7.3 7.4 7.5 8 9 Contents Measuring and Predicting Earthquakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Staying Safe in Earthquakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 MS Volcanoes 8.1 Volcanic Activity . . . . . . . . . . . . . . 8.2 Volcanic Eruptions . . . . . . . . . . . . . 8.3 Types of Volcanoes . . . . . . . . . . . . . 8.4 Igneous Landforms and Geothermal Activity 8.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 200 204 212 218 223 MS Weathering and Formation of Soil 224 9.1 Weathering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 9.2 Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 9.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 10 MS Erosion and Deposition 10.1 Erosion and Deposition by Flowing Water 10.2 Erosion and Deposition by Waves . . . . . 10.3 Erosion and Deposition by Wind . . . . . 10.4 Erosion and Deposition by Glaciers . . . . 10.5 Erosion and Deposition by Gravity . . . . 10.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 243 252 259 264 269 273 11 MS Evidence About Earth’s Past 11.1 Fossils . . . . . . . . . . . 11.2 Relative Ages of Rocks . . 11.3 Absolute Ages of Rocks . . 11.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 276 281 290 295 12 MS Earth’s History 12.1 The Origin of Earth . . . . . 12.2 Early Earth . . . . . . . . . . 12.3 History of Earth’s Life Forms 12.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 297 302 306 316 13 MS Earth’s Fresh Water 13.1 Water on Earth . . 13.2 Surface Water . . 13.3 Groundwater . . . 13.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 318 323 330 338 14 MS Earth’s Oceans 14.1 Introduction to the Oceans 14.2 Ocean Movements . . . . . 14.3 The Ocean Floor . . . . . . 14.4 Ocean Life . . . . . . . . . 14.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 340 348 357 363 368 . . . . . . . . . . . . . . . . 15 MS Earth’s Atmosphere 370 15.1 The Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 15.2 Energy in the Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 15.3 Layers of the Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 v Contents 15.4 15.5 Air Movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 16 MS Weather 16.1 Weather and Water in the Atmosphere 16.2 Changing Weather . . . . . . . . . . . 16.3 Storms . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4 Weather Forecasting . . . . . . . . . . 16.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 398 405 411 422 427 17 MS Climate 17.1 Climate and Its Causes 17.2 World Climates . . . . 17.3 Climate Change . . . . 17.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 430 437 444 452 18 MS Ecosystems and Human Populations 18.1 Ecosystems . . . . . . . . . . . . 18.2 Cycles of Matter . . . . . . . . . . 18.3 The Human Population . . . . . . 18.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 455 464 470 478 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 MS Human Actions and the Land 480 19.1 Loss of Soil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 19.2 Pollution of the Land . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 19.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 20 MS Human Actions and Earth’s Resources 496 20.1 Use and Conservation of Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 20.2 Use and Conservation of Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 20.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512 21 MS Human Actions and Earth’s Water 21.1 Humans and the Water Supply . 21.2 Water Pollution . . . . . . . . . 21.3 Protecting the Water Supply . . . 21.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513 514 521 527 532 22 MS Human Actions and the Atmosphere 22.1 Air Pollution . . . . . . . . . . . . 22.2 Effects of Air Pollution . . . . . . 22.3 Reducing Air Pollution . . . . . . 22.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533 534 540 547 551 23 MS Observing and Exploring Space 23.1 Telescopes . . . . . . . . . . 23.2 Early Space Exploration . . . 23.3 Recent Space Exploration . . 23.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552 553 563 573 581 . . . . . . . . . . . . 24 MS Earth, Moon, and Sun 583 24.1 Planet Earth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584 24.2 Earth’s Moon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593 vi 24.3 24.4 24.5 Contents The Sun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598 The Sun and the Earth-Moon System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608 25 MS The Solar System 25.1 Introduction to the Solar System . 25.2 Inner Planets . . . . . . . . . . . . 25.3 Outer Planets . . . . . . . . . . . 25.4 Other Objects in the Solar System 25.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609 610 618 629 640 649 26 MS Stars, Galaxies, and the Universe 26.1 Stars . . . . . . . . . . . . . . 26.2 Galaxies . . . . . . . . . . . . 26.3 The Universe . . . . . . . . . 26.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651 652 662 669 674 27 MS Earth Science Glossary 27.1 A. . . . . . . . . . 27.2 B . . . . . . . . . . 27.3 C . . . . . . . . . . 27.4 D. . . . . . . . . . 27.5 E . . . . . . . . . . 27.6 F . . . . . . . . . . 27.7 G. . . . . . . . . . 27.8 H. . . . . . . . . . 27.9 I . . . . . . . . . . 27.10 J . . . . . . . . . . 27.11 K . . . . . . . . . . 27.12 L . . . . . . . . . . 27.13 M . . . . . . . . . 27.14 N . . . . . . . . . . 27.15 O . . . . . . . . . . 27.16 P . . . . . . . . . . 27.17 R . . . . . . . . . . 27.18 S . . . . . . . . . . 27.19 T . . . . . . . . . . 27.20 U . . . . . . . . . . 27.21 V . . . . . . . . . . 27.22 W . . . . . . . . . 27.23 X . . . . . . . . . . 27.24 Y . . . . . . . . . . 27.25 Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675 676 678 679 683 685 687 688 690 692 693 694 695 697 700 701 702 704 706 710 712 713 714 716 717 718 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii Chapter 1. MS What is Earth Science? C HAPTER 1 MS What is Earth Science? Chapter Outline 1.1 T HE N ATURE OF S CIENCE 1.2 E ARTH S CIENCE AND I TS B RANCHES 1.3 R EFERENCES Earth Science is all about the Earth: its land, its water, its atmosphere. It’s about Earth’s resources and about the impacts human activities are having on all of those things: the land, water, and atmosphere. Earth Science is even about the vastness that surrounds the planet: the solar system, galaxy, and universe. So can we say Earth Science is about everything? Well, not really, but it is a science that encompasses an awful lot. Note the word science in that last sentence. Earth Science is a science, or maybe it’s made up of a lot of sciences. But what is science? Most people think of science as a bunch of knowledge. And it is. But science is also a way of knowing things. It’s different from other ways of knowing because it is based on a method that relies on observations and data. Science can’t say how many angels can dance on the end of a pin because that question can’t be tested. In fact, science can’t even say if there are such things as angels for the same reason. For something to be science, it must be testable. And scientists are the people who do those tests. Image copyright Vitalez, 2014. . Used under license f rom Shutterstock.com. 1 1.1. The Nature of Science 1.1 The Nature of Science Lesson Objectives • • • • Why is it important to ask questions? How can you use the steps of the scientific method to answer questions? How do scientists make models? What steps should you take to be safe while you are doing science? Vocabulary • • • • • • control dependent variable hypothesis independent variable physical model theory Introduction Sometime in your life you’ve asked a question about the world around you. Probably you’ve asked a lot of questions over the years. The best way to answer questions about the natural world is by using science. Scientists ask questions every day, and then use a set of steps to answer those question...
View Full Document

  • Left Quote Icon

    Student Picture

  • Left Quote Icon

    Student Picture

  • Left Quote Icon

    Student Picture