Aardwetenschappen
Inleiding
● Aardwetenschappen = alle wetenschappelijke disciplines waarin de Aarde wordt
bestudeerd (ontstaan, evolutie, functioneren, toekomst)
- fundamentele wetenschappelijke disciplines: wetenschappelijke
nieuwsgierigheid
- toegepaste wetenschappelijke disciplines
● opdeling Aardse milieu:
- lithosfeer → Geologie
- hydrosfeer
- atmosfeer → Meteorologie & Klimatologie
- biosfeer
● Geologie = studie van processen die hun oorsprong vinden in de diepe ondergrond
(Vulkanologie, Seismologie, Petrografie, Mineralogie, etc.)
● Fysische Geografie = studie van fysische processen aan het aardoppervlak
(Bodemkunde,Geomorfologie, Meteorologie, Klimatologie, Hydrologie, etc.)
● Sociaal-Economische Geografie = maatschappelijke en economische processen in
ruimtelijk context (Stedelijke ontwikkeling, industriële ontwikkeling, etc.)
Hoofdstuk 1: Ontstaan & inwendige structuur van de Aarde
STRUCTUUR V/H HEELAL
● Planetenstelsel (Zonnestelsel) < Sterrenstelsel/ galaxie (Melkwegstelsel) < Galaxie
cluster (Lokale Groep) < Galaxie supercluster (Grote muur)
ONTSTAAN V/H HEELAL/ DE BIG BANG
● lichtjaar = afstand afgelegd door licht, in vacuüm, in jaar = 9,46.1012 km
● Big Bang theory = Oerknal theorie → verklaring voor volgende fenomenen:
Roodverschuiving:
- alle sterren zenden elektromagnetische golven uit met bepaalde golflengtes
= stralingsspectrum
→ hoe verder, hoe groter de golflengte
, - Doppler-effect: golven uitgezonden door een object dat zich weg van ons
beweegt, lijken uitgerokken & golven uitgezonden door een object dat naar
ons toekomt, lijken verkort
- hoe groter de afstand , hoe sneller ze zich van ons verwijderen
radiale snelheid: vr = H.R (R = afstand, H = constante van Hubble)
=> heelal zou uit 1 punt zijn ontstaan zo’n 15-18 miljard jaar geleden
Kosmische achtergrondstraling
- stralingen vanuit het heelal
- isotoop = even sterk uit alle richtingen
- golflengte: microgolf
- indicatie van temperatuur: kort na oerknal: 7000K
=> kosmische achtergrondstraling = nagloeien van zeer hete oerknal
Kosmische abundantie
= de chemische samenstelling v/h heelal
- op basis van stralingsspectrum, kwantitatieve verhouding chemische
elementen bepalen
- meest voorkomend = lichte elementen: H & He
~ hoe zwaarder het element hoe minder het voorkomt
- na 10-43 seconde: synthese van elementaire deeltjes (quarks, protonen, etc.)
→ ontstaan chemische elementen
ONTSTAAN ZONNESTELSEL & AARDE
Nebula theorie:
● roterende stofnevel → contractie door gravitatie → snellere rotatie: toename van
middelpuntvliedende kracht → platte schijf → verdere contractie (centrum: zon, schijf
= planeten)
→ vorming zonnestelsel: 4.7 miljard jaar geleden
nebula theorie verklaart volgende kenmerken:
● 99% massa zonnestelsel zit in de zon → contractie van materie door gravitatie
● roteren van de planeten → roterende stofnevel
● roteren planeten rond zon → ellipsvormig + allemaal in hetzelfde vlak: platte schijf
● patroon chemische samenstelling & omvang hemellichamen:
- zon: vooral lichte elementen: H & He → door chemische abundatie
- binnenplaneten/ Aardse planeten (Mercurius, Venus, Aarde & Mars):
zware elementen
→ ondervonden grootste gravitatie v/d zon: lichtste elementen naar de zon &
zwaarste elementen geconcentreerd in planten → relatief weinig materie
concentreren = relatief kleine planeten
, - buitenplaneten/Jupiter planeten (Jupiter, Saturnus, Uranus & Neptunus):
lichte elementen
→ ondervonden minder gravitatie v/d zon: konden zekere hoeveelheid lichte
elementen vasthouden en meer materie concentreren → grote planeten
Ontstaan Binnenplaneten
● opbouw binnenplaneten:
- kern: zware elementen (Fe, Ni)
- dikke schil: iets lichtere maar relatief zware elementen (silicaatmineralen)
- korst
● ontstaan aarde: 4,6 miljard jaar geleden
- eerste fase: accretie → materie naar zich vormende Aarde getrokken
→ vrij grote brokstukken = planetesimalen
→ potentiële energie omgezet in warmte → volledig smelten
- tweede fase: differentiatie → zwaarste elementen migreren naar de kern
→ afkoelen: buitenste gesmolten massa stollen = primaire korst/lithosfeer
(andere binnenplaneten: afkoeling heel snel & geen platentektoniek)
- lichtste bestanddelen kwamen gasvormig vrij bij opsmelting
→ primaire atmosfeer (maar werd aangetrokken door de zon)
- secundaire atmosfeer: zwaardere gassen die ontsnapten uit silikaatschil
+ vulkaanuitbarsting gassen
! inslagkraters zeer zeldzaam: meteorieten meestal opgebrand door atmosfeer
Ontstaan Buitenplaneten
● opbouw:
- grotendeels lichte elementen
- relatief kleine, zware kern: metalen en silicaten
- dikke mantel: vloeibaar H & He
- buitenzijde: gasvormig H & He
- atmosfeer: wolken van methaan, ammoniak, ammoniumhydrosulfide
INWENDIGE STRUCTUUR AARDE
Informatie uit boringen & omsluitingen
● omsluitingen = plaatsen waar we lokale, verticale doorsnede kunnen bekijken v/d
aardkorst
→ veroorzaakt door rivierinsnijdingen,of antropogeen
● boringen: diepere observaties
- diepste boring: 12 km diep
, Informatie uit Seismische golven
= trillingen of kleine verplaatsingen van gesteentemateriaal opgewekt door aardbevingen
● focus = plaats waar seismische golven ontstaan
● registratie via seismograaf
3 types seismische golven:
● P golven: (compressie golven)
- snelste golven: gemiddelde snelheid = 5 km/s
- afwisseling van compressie & decompressie
● S golven: (schuif golven)
- gemiddelde snelheid = 2,5 km/s
● Oppervlaktegolven:
- traagste golven: gemiddelde snelheid = 2 km/s
- zowel verticale als horizontale verplaatsing
- verantwoordelijk voor meeste schade
● voortplantingssnelheid = afhankelijk v/d dichtheid v/h materiaal waarin golven zich
voortplanten
● reflectie: in een grensvlak tussen 2 verschillende materialen, zal een gedeelte v/d
golf weerkaatst worden
● refractie: in een grensvlak tussen 2 verschillende materialen, zal een gedeelte v/d
golf doordringen in het tweede materiaal onder een bepaalde invalshoek
Gelaagde opbouw
● adhv. voortplanting van seismische golven → (dichtheid) gelaagdheid aarde bepalen
● schaduwzones = zones waarin bij een bepaalde aardbeving de seismografen geen P
& S golven waarnemen
● kern v/d Aarde = vloeibaar → geen voortplanting van S golven
● discontinuïteiten = zeer drastische veranderingen in voortplantingssnelheden op
verschillende diepten → vrij plotse verandering in samenstelling van inwendige aarde
- Mohorovic discontinuïteit (5-65 km): boven = korts & onder = mantel
- Gutenberg discontinuïteit (2950 km): onder = kern
De kern
● voornamelijkste bestanddeel: ijzer
● dichtheid berekenen: mg = c.mM/r² (g = valversnelling, c = gravitatieconstante, r =
gemiddelde straal, M= gemiddelde massa, m= massa van willekeurig lichaam)
● 2 zones:
- buitenkern: vloeibaar
- binnenkern: vast
● geothermische gradiënt = toename v/d temperatuur in functie v/d diepte onder
aardoppervlak → veroorzaakt door gravitatie
Inleiding
● Aardwetenschappen = alle wetenschappelijke disciplines waarin de Aarde wordt
bestudeerd (ontstaan, evolutie, functioneren, toekomst)
- fundamentele wetenschappelijke disciplines: wetenschappelijke
nieuwsgierigheid
- toegepaste wetenschappelijke disciplines
● opdeling Aardse milieu:
- lithosfeer → Geologie
- hydrosfeer
- atmosfeer → Meteorologie & Klimatologie
- biosfeer
● Geologie = studie van processen die hun oorsprong vinden in de diepe ondergrond
(Vulkanologie, Seismologie, Petrografie, Mineralogie, etc.)
● Fysische Geografie = studie van fysische processen aan het aardoppervlak
(Bodemkunde,Geomorfologie, Meteorologie, Klimatologie, Hydrologie, etc.)
● Sociaal-Economische Geografie = maatschappelijke en economische processen in
ruimtelijk context (Stedelijke ontwikkeling, industriële ontwikkeling, etc.)
Hoofdstuk 1: Ontstaan & inwendige structuur van de Aarde
STRUCTUUR V/H HEELAL
● Planetenstelsel (Zonnestelsel) < Sterrenstelsel/ galaxie (Melkwegstelsel) < Galaxie
cluster (Lokale Groep) < Galaxie supercluster (Grote muur)
ONTSTAAN V/H HEELAL/ DE BIG BANG
● lichtjaar = afstand afgelegd door licht, in vacuüm, in jaar = 9,46.1012 km
● Big Bang theory = Oerknal theorie → verklaring voor volgende fenomenen:
Roodverschuiving:
- alle sterren zenden elektromagnetische golven uit met bepaalde golflengtes
= stralingsspectrum
→ hoe verder, hoe groter de golflengte
, - Doppler-effect: golven uitgezonden door een object dat zich weg van ons
beweegt, lijken uitgerokken & golven uitgezonden door een object dat naar
ons toekomt, lijken verkort
- hoe groter de afstand , hoe sneller ze zich van ons verwijderen
radiale snelheid: vr = H.R (R = afstand, H = constante van Hubble)
=> heelal zou uit 1 punt zijn ontstaan zo’n 15-18 miljard jaar geleden
Kosmische achtergrondstraling
- stralingen vanuit het heelal
- isotoop = even sterk uit alle richtingen
- golflengte: microgolf
- indicatie van temperatuur: kort na oerknal: 7000K
=> kosmische achtergrondstraling = nagloeien van zeer hete oerknal
Kosmische abundantie
= de chemische samenstelling v/h heelal
- op basis van stralingsspectrum, kwantitatieve verhouding chemische
elementen bepalen
- meest voorkomend = lichte elementen: H & He
~ hoe zwaarder het element hoe minder het voorkomt
- na 10-43 seconde: synthese van elementaire deeltjes (quarks, protonen, etc.)
→ ontstaan chemische elementen
ONTSTAAN ZONNESTELSEL & AARDE
Nebula theorie:
● roterende stofnevel → contractie door gravitatie → snellere rotatie: toename van
middelpuntvliedende kracht → platte schijf → verdere contractie (centrum: zon, schijf
= planeten)
→ vorming zonnestelsel: 4.7 miljard jaar geleden
nebula theorie verklaart volgende kenmerken:
● 99% massa zonnestelsel zit in de zon → contractie van materie door gravitatie
● roteren van de planeten → roterende stofnevel
● roteren planeten rond zon → ellipsvormig + allemaal in hetzelfde vlak: platte schijf
● patroon chemische samenstelling & omvang hemellichamen:
- zon: vooral lichte elementen: H & He → door chemische abundatie
- binnenplaneten/ Aardse planeten (Mercurius, Venus, Aarde & Mars):
zware elementen
→ ondervonden grootste gravitatie v/d zon: lichtste elementen naar de zon &
zwaarste elementen geconcentreerd in planten → relatief weinig materie
concentreren = relatief kleine planeten
, - buitenplaneten/Jupiter planeten (Jupiter, Saturnus, Uranus & Neptunus):
lichte elementen
→ ondervonden minder gravitatie v/d zon: konden zekere hoeveelheid lichte
elementen vasthouden en meer materie concentreren → grote planeten
Ontstaan Binnenplaneten
● opbouw binnenplaneten:
- kern: zware elementen (Fe, Ni)
- dikke schil: iets lichtere maar relatief zware elementen (silicaatmineralen)
- korst
● ontstaan aarde: 4,6 miljard jaar geleden
- eerste fase: accretie → materie naar zich vormende Aarde getrokken
→ vrij grote brokstukken = planetesimalen
→ potentiële energie omgezet in warmte → volledig smelten
- tweede fase: differentiatie → zwaarste elementen migreren naar de kern
→ afkoelen: buitenste gesmolten massa stollen = primaire korst/lithosfeer
(andere binnenplaneten: afkoeling heel snel & geen platentektoniek)
- lichtste bestanddelen kwamen gasvormig vrij bij opsmelting
→ primaire atmosfeer (maar werd aangetrokken door de zon)
- secundaire atmosfeer: zwaardere gassen die ontsnapten uit silikaatschil
+ vulkaanuitbarsting gassen
! inslagkraters zeer zeldzaam: meteorieten meestal opgebrand door atmosfeer
Ontstaan Buitenplaneten
● opbouw:
- grotendeels lichte elementen
- relatief kleine, zware kern: metalen en silicaten
- dikke mantel: vloeibaar H & He
- buitenzijde: gasvormig H & He
- atmosfeer: wolken van methaan, ammoniak, ammoniumhydrosulfide
INWENDIGE STRUCTUUR AARDE
Informatie uit boringen & omsluitingen
● omsluitingen = plaatsen waar we lokale, verticale doorsnede kunnen bekijken v/d
aardkorst
→ veroorzaakt door rivierinsnijdingen,of antropogeen
● boringen: diepere observaties
- diepste boring: 12 km diep
, Informatie uit Seismische golven
= trillingen of kleine verplaatsingen van gesteentemateriaal opgewekt door aardbevingen
● focus = plaats waar seismische golven ontstaan
● registratie via seismograaf
3 types seismische golven:
● P golven: (compressie golven)
- snelste golven: gemiddelde snelheid = 5 km/s
- afwisseling van compressie & decompressie
● S golven: (schuif golven)
- gemiddelde snelheid = 2,5 km/s
● Oppervlaktegolven:
- traagste golven: gemiddelde snelheid = 2 km/s
- zowel verticale als horizontale verplaatsing
- verantwoordelijk voor meeste schade
● voortplantingssnelheid = afhankelijk v/d dichtheid v/h materiaal waarin golven zich
voortplanten
● reflectie: in een grensvlak tussen 2 verschillende materialen, zal een gedeelte v/d
golf weerkaatst worden
● refractie: in een grensvlak tussen 2 verschillende materialen, zal een gedeelte v/d
golf doordringen in het tweede materiaal onder een bepaalde invalshoek
Gelaagde opbouw
● adhv. voortplanting van seismische golven → (dichtheid) gelaagdheid aarde bepalen
● schaduwzones = zones waarin bij een bepaalde aardbeving de seismografen geen P
& S golven waarnemen
● kern v/d Aarde = vloeibaar → geen voortplanting van S golven
● discontinuïteiten = zeer drastische veranderingen in voortplantingssnelheden op
verschillende diepten → vrij plotse verandering in samenstelling van inwendige aarde
- Mohorovic discontinuïteit (5-65 km): boven = korts & onder = mantel
- Gutenberg discontinuïteit (2950 km): onder = kern
De kern
● voornamelijkste bestanddeel: ijzer
● dichtheid berekenen: mg = c.mM/r² (g = valversnelling, c = gravitatieconstante, r =
gemiddelde straal, M= gemiddelde massa, m= massa van willekeurig lichaam)
● 2 zones:
- buitenkern: vloeibaar
- binnenkern: vast
● geothermische gradiënt = toename v/d temperatuur in functie v/d diepte onder
aardoppervlak → veroorzaakt door gravitatie
