Hoofdstuk 5: Aarde

§1 Circulatiesystemen

De stralingsbalans van de aarde is het dynamisch evenwicht tussen in- en uitstraling. 

De hoeveelheid straling die uiteindelijk het aardoppervlak bereikt, hangt af van:

1. De dichtheid van het wolkendek 
2. De breedteligging op aarde
3. De lengte van de dag en de zonnestand gedurende de dag 

De luchtlaag rondom de aarde noem je de atmosfeer. Die is samengesteld uit 78% stikstof, 21 % zuurstof, broeikasgassen(methaan, CO2), water en vaste deeltjes als roet en stof. 

De verschillen in opwarming van het aardoppervlak zorgen voor het ontstaan van de mondiale luchtcirculatie/atmosferische circulatie.

Kenmerken:

1. Wind waait van een hoge luchtdrukgebied naar een lage luchtdrukgebied. Op het noordelijk halfrond heeft de wind altijd een afwijking naar rechts en op het zuidelijk halfrond altijd naar links.  wet van Buys Ballot. Deze afwijking is een gevolg van de draaiing van de aarde  corioliseffect.
2. Een passaat is een stabiele, stevige wind die vanaf het subtropisch maximum naar de evenaar waait.
3. De Intertropische Convergentie Zone(ITCZ) beweegt tussen de keerkringen, juli staat hij op het noordelijk halfrond en in januari op het zuidelijk halfrond.
4. Moesson.  een halfjaarlijks wisselende wind. Als het ITCZ op het noordelijk halfrond is(april tot september) veroorzaakt dat een zuidwestelijke passaat en die veroorzaakt in Azië een natte moesson. In de wintermaanden ontstaat een noordoost passaat en veroorzaakt deze een droge moesson.  moessonklimaat.
5. Depressies.   

Oceanische circulatie:

1. Zeestromen. Zeestromen zorgen voor het transport van warmte van lage breedte naar hoge breedte.
2. Thermohaliene circulatie. Deze wordt veroorzaakt door verschillen in temperatuur en zoutgehalte. 

§2 Klimaten en landschapzones

Een systeem dat goed bruikbaar is voor het studeren van de samenhang tussen neerslag, temperatuur en vegetatie is het klimaatsysteem van Köppen. Hij deelde klimaatgebieden op aarde in door drie kenmerken te combineren:

• De gemiddelde temperatuur van de warmste en koudste maand
• De gemiddelde neerslag per jaar
• Het seizoen waarin de neerslag vooral valt

Het voorkomen van de verschillende klimaten op aarde hangt samen met een aantal factoren:

1. Breedteligging. Op lage breedte vallen de zonnestralen rechter op het aardoppervlak. ➞ verwarmen kleiner oppervlak en verliezen minder warmte.
2. Hoogteligging. Hoe hoger, hoe kouder.(6˚C per 1km) Dit komt doordat de atmosfeer van onderaf wordt verwarmd door de langgolvige warmtestraling van de aarde.
3. Ligging ten opzichte van zee. Gebied met een zeeklimaat heeft veel kleinere temperatuurverschillen tussen zomer en winter dan gebieden met een landklimaat. Ook de windrichting speelt hierbij een rol. Er kunnen dus gewoon landklimaten heersen in gebieden aan zee.
4. Oriëntatie van gebergten. Onder invloed van overheersende westelijke winden valt aan de westzijde(loefzijde) van het Scandinavisch Hoogland veel meer neerslag dan aan de oostzijde(lijzijde). Ook wordt de zeelucht erdoor tegengehouden wat er voor zorgt dat aan de Noorse kust een maritiem klimaat heerst terwijl er in Zweden een landklimaat is.
5. Zeestromen. Door de warme Golfstroom is het klimaat in het noorden van Noorwegen een stuk milder dan op basis van de breedteligging verwacht mag worden.     

Binnen grote gebieden met eenzelfde klimaat, klimaatgebieden, is er veel overeenkomst in vegetatie en landschap. 

§3 Endogene processen

Onze aardkorst(7-40 km dik) is opgebouwd uit oceanische korst(vooral basalt) en continentale korst(graniet). Basalt is zwaarder dan graniet dus ligt de oceanische korst ongeveer 4km dieper. De aardkorst bestaat uit kleinere en grotere stukken aardplaten/schollen die t.o.v. elkaar kunnen bewegen. Endogene krachten in de aardmantel en de aardkern zijn hiervoor verantwoordelijk. De warmte uit de aardkern is de motor die de convergentiestromen in beweging zet. De mantel is vloeibaar tussen 100 en 200 km diepte➞asthenosfeer. Het bovenste, vaste gedeelte van de mantel, samen met de aardkorst, wordt lithosfeer genoemd. Aardkorstplaten kunnen op drie manieren bewegen:

1. Bij divergente platen bewegen de platen uit elkaar. De midoceanische rug is hiervan het gevolg. De oceanische korst scheurt open en er komt vloeibare magma omhoog en zodra die in contact komt met het water, koelt het af en wordt het vast gesteente. 
2. Bij convergerende platen bewegen de platen naar elkaar toe. Bij subductie duikt de zwaardere oceanische korst onder de lichtere continentale korst. De magma die hierbij ontstaat is lichter dan de magma in de mantel zelf en het zal dus ook opstijgen. Dit gebeurt vanuit een magmakamer en het zoekt zich onder hoge druk een weg door de continentale korst en er ontstaat een nieuwe vulkaan. De tweede vorm van subductie is wanneer een oceanische korst met een andere oceanische korst convergeert. Hetzelfde gebeurt, alleen ontstaan er nu vulkanische eilanden. Ook komen er bij subductie diepzeetroggen voor. Ook twee continentale korsten kunnen botsen maar dan worden ze samengedrukt en opgeplooid tot een hooggebergte. 
3. Bij transforme plaatgrenzen bewegen de platen langs elkaar.➞aardbevingen.

Bij divergerende platen in de midoceanisch rug verlopen de erupties van vulkanen rustig: effusieve erupties. Hierbij ontstaan spleetvulkanen.

Bij subductie komt explosief vulkanisme voor. Het magma heeft een hoge stroperigheid waardoor de lava dat uit de krater komt geen grote afstand zal afleggen en zich samen met de vulkanische as vooral rondom de krater ophopen.→steile stratovulkaan. Behalve lava zal ook materiaal uit de vulkaan worden weggeslingerd, de zogenaamde pyroklastica. Wanneer na de expolsie een deel van de stratovulkaan instort, blijft een caldera over. 

Wanneer vanuit de mantel continu magma opstijgt en zich een weg door de aardkorst brandt, ontstaan er onder oceanische en continentale platen hotspots. 

Wanneer deze hotspots effusief uitbarsten komt dun lava naar buiten en ontstaan schildvulkanen. 

De plaats aan het aardoppervlak direct boven de haard van de aardbeving wordt het epicentrum genoemd. De zwaarte van de aardbeving wordt op twee manieren gemeten:

1. Schaal van Richter. Deze is gebaseerd op de hoeveelheid energie die vrijkomt, de magnitude. 
2. Schaal van Mercalli meet de intensiteit van de aardbeving aan de hand van de aangerichte schade. 

Wanneer bij een aardbeving een stuk oceaanbodem door de onderduikende plaat wordt opgetild, kan een tsunami ontstaan.

Plooien in de gesteentelagen ontstaan in de diepte wanneer gesteente door de hoge druk plastisch wordt en vervormt. Wanneer dit geplooide gesteente opgeheven wordt, kunnen plooiingsgebergten ontstaan, zoals de Alpen. Ook bij breuken is sprake van vervorming van de aardkorst. De langs breuken omhooggeduwde stukken aardkorst heten horsten en kunnen uiteindelijk uitgroeien tot breukgebergten. De tussen breuken weggezakte delen worden slenken genoemd.

§4 Exogene processen

Gesteente op aarde wordt aangetast als gevolg van verwering. Bij fysische verwering valt gesteente uit elkaar in kleinere stukken. Vooral in gebieden met grote temperatuurverschillen of vaak onder vriespunt. En gesteente niet bedekt met vegetatie. Bij chemische verwering verandert het gesteente van samenstelling of lost het op. Vooral in gebieden met voldoende vocht en warmte. Wanneer zachte kalksteen onder invloed van zuur water oplost, kunnen grotten ontstaan. 

Het losliggende verweringsmateriaal kan op verschillende manieren in beweging komen. Bij massabewegingen beweegt het o.i.v. de zwaartekracht langs een helling naar beneden. Wanneer stenen en rotsblokken langs een helling blijven liggen, wordt een puinhelling gevormd. Als het materiaal helemaal naar beneden komt, ontstaat aan de voet van de helling een puinwaaier. In gebieden met weinig vegetatie zal het transport makkelijk op gang komen. De transporteurs ijs, water en wind schuren hierbij het landschap uit.(erosie) Een gletsjer schuift het verweringspuin voor zich uit en laat dit aan de zij- en voorkant als morene in het landschap achter. De eindmorene geeft aan hoever in koudere tijden de gletsjer een dal in schoof. 

Rivierstelsels spelen een belangrijke rol bij het transport van verweringsmateriaal over grote afstanden. Hoe dat gebeurt hangt af van de grofheid van het materiaal en van de stroomsnelheid van de rivier. In de bovenloop van de rivieren is het verhang (het gemiddelde hoogteverschil tussen 2 plaatsen langs een rivier per kilometer) groot en dus ook de stroomsnelheid. De rivier transporteert dan relatief veel grof materiaal over de bodem. Hierdoor vindt verticale erosie plaats en ontstaan diepe V-vormige dalen. Zodra de stroomsnelheid in de middenloop afneemt, daalt het transportvermogen en gaat het over in horizontale erosie. Dit gaat samen met het gedeeltelijk afzetten van sediment. Het rivierdal wordt breder. 

In de benedenloop transporteert de rivier alleen nog maar fijn materiaal en tijdens hoogwater zal dit sedimenteren aan weerskanten van de rivier. → Naarmate de afstand tot de bedding toeneemt zal het sediment fijner zijn. Door de hoge druk veranderen de sedimenten in sedimentgesteenten zoals zandsteen. 

Waar de rivier in zee uitmondt, ontstaan, afhankelijk van de getijden en de stroming, delta’s of estuaria. Bij delta’s hoopt het zich op, bij estuaria spoelt het weg maar blijft er wel een estuarium achter.

§5 Kringlopen in het systeem aarde

Het uiterlijk van de aardkorst wordt bepaalde door de manier waarop exogene en endogene processen op elkaar inwerken. Deze worden dan weer aangedreven door het geodynamosysteem, de platentektoniek en het klimaatsysteem. 

Op plaatsen waar momenteel platen botsen, vinden we jonge gebergten(Alpen), deze zijn hoog en hebben steile hellingen, spitse toppen en diepe dalen. Gebergtevormende fasen van jong naar oud:

1. Alpiene fase
2. Hercynische fase
3. Caledonische fase

Bij oude gebergten botsten vroeger aardkorstplaten op elkaar.(Appalachen, Schots Hoogland) Deze hebben flauwe hellingen, afgeronde toppen en brede dalen. 

De hydrologische kringloop en verwering spelen een grote rol bij het afbreken van een jong gebergte. Bij deze hydrologische kringloop stroomt het water vanuit zee via verdamping, neerslag en rivieren weer terug naar zee. Gebergten slijten door erosie, waarna het verweringspuin wordt afgevoerd vi gletsjers en rivieren. Hiermee wordt duidelijk dat de hydrologische kringloop een relatie heeft met de gesteentekringloop. Dit is de manier waarop het materiaal van de aardkorst continu wordt afgebroken en vervolgens weer bijdraagt aan de vorming van nieuw gesteente. Drie groepen gesteenten:

1. Stollingsgesteenten. Deze ontstaan bij het stollen van magma/lava. Wanneere lava aan het oppervlak stolt, spreken we van uitvloeiingsgesteente.
2. Sedimentgesteenten. Dit ontstaat op plekken waar door de langdurige werking van druk en temperatuur het verweringsmateriaal samenperst.
3. Metamorfe gesteenten. Zodra van het stollings- of sedimentgesteente een deel van de oorspronkelijke eigenschappen verandert, heet het metamorf gesteente, zoals bijv. marmer en leisteen.  

Twee manieren waarop de gesteentekringloop rond wordt gemaakt.

• Bij het ontstaan van gebergten wordt sedimentgesteente door de botsing van twee aardplaten geplooid en opgeheven tot een gebergte. Hierna breken de exogene processen dit gebergte langzaam af en vervoeren het puin naar zee. Daar hoopt het zich op en vormt langzaam sedimentgesteente.
• Bij divergerende plaatgrenzen ontstaat nieuw stollingsgesteente. Zo groeit bij de midoceanische rug de aardkorst aan, terwijl een stuk verder dezelfde aardkorst door subductie weer de mantel in verdwijnt. Hierbij wordt zowel stollingsgesteente als sedimentgesteente eerst door druk en warmte omgezet in metamorf gesteente. Wanneer de gesteenten vloeibaar worden, komt het magma op een ander moment en op een andere plek weer als nieuw stollingsgesteente aan het aardoppervlak.