Transcript מבנה כדור הארץ

‫מעט גיאופיסיקה‬
‫עדכון‪25/09/2011 :‬‬
‫‪1‬‬
‫(‪)2‬‬
‫מבנה כדור הארץ‬
‫ גלעין )‪ : (Core‬ברזל וניקל‪.‬‬‫גלעין פנימי מוצק‪.‬‬
‫גלעין חיצוני מותך‪.‬‬
‫ מעטפת )‪ :(Mantle‬צורן (סיליקון) ומגנזיום‪.‬‬‫ קרום )‪ :(Crust‬צורן (סיליקון)‪ ,‬חמצן ועוד‪.‬‬‫ ליתוספרה )‪:(Lithosphere‬‬‫החלק החיצוני של הקרום‪.‬‬
‫הסלעים שעליהם אנחנו דורכים‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫מבנה כדור הארץ‬
‫קרום‬
‫מעטפת‬
‫גלעין‬
‫פנימי‬
‫מוצק‬
‫גלעין‬
‫חיצוני‬
‫נוזלי‬
‫‪3‬‬
‫מבנה כדור הארץ‬
‫‪4‬‬
‫מבנה כדור הארץ מנקודת ראות של החיים‬
‫ ליתוספרה )‪.(Lithosphere‬‬‫ הידרוספרה ‪ -‬מים‪.‬‬‫ אטמוספרה ‪ -‬אויר‪.‬‬‫‪ -‬ביוספרה ‪ -‬תחום תומך חיים‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫ פנים כדור הארץ חם כתוצאה גם משארית‬‫החום מזמן היווצרותו אבל בעיקר מהחום‬
‫הנוצר על ידי הרדיואקטיביות של חומרים בתוכו‪.‬‬
‫‪ -‬הזרימות במעטפת גורמות ליבשות לנדוד‪.‬‬
‫ הזרימות בגלעין החיצוני (מהירות יותר) יוצרות‬‫את השדה המגנטי של כדור הארץ‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ -‬הזרימות במעטפת‬
‫‪7‬‬
‫‪ -‬פַּ נְ גֵיָאה‬
‫‪ -‬נדידת היבשות ‪ -‬אלפרד וֶ ֶגנֶר ‪1912‬‬
‫מפת העולם‬
‫‪8‬‬
‫‪ -‬פַּ נְ גֵיָאה‬
‫ נדידת היבשות ‪ -‬אלפרד וֶ ֶגנֶר ‪1912‬‬‫‪9‬‬
10
11
‫ לוחות טקטוניים‪ :‬הקרום איננו קליפה אחידה‬‫הוא בנוי לוחות‪-‬לוחות‪.‬‬
‫עובי הקרום איננו אחיד‪:‬‬
‫עבה יותר ביבשות ‪ִ -‬איזו ְֹסטָ ִסיָה‪.‬‬
‫‪ -‬גרינלנד‪.‬‬
‫גרינלנד‬
‫‪12‬‬
‫‪ -‬לוחות‬
‫‪13‬‬
‫‪ -‬כיווני תנועת הלוחות‬
‫ הלוחות נעים במהירות של ‪ 2 ÷ 6‬סנטימטר בשנה‪.‬‬‫‪14‬‬
‫מאמץ מתיחה‬
‫ מאמץ )‪.(Stress‬‬‫‪ -‬מעוות )‪.(Strain‬‬
‫מאמץ לחיצה‬
‫מאמץ גזירה‬
‫‪15‬‬
‫ תנועת הלוחות‬‫מאמצי לחיצה‪ :‬הרי האלפים‬
‫‪16‬‬
‫ תנועת הלוחות‬‫מאמצי לחיצה‪ :‬הרי ההימליה‬
‫‪17‬‬
‫ העתק‪ ,‬שבר )‪(Fault‬‬‫ מאמצי מתיחה יכולים לגרום‬‫ל"שבר נורמלי" (התארכות)‪.‬‬
‫ מאמצי לחיצה יכולים לגרום‬‫ל"שבר הפוך" (התקצרות)‪.‬‬
‫ מאמצי גזירה יכולים לגרום‬‫ל"שבר חילוף" (הזזה רוחבית)‪.‬‬
‫)‪(Transform‬‬
‫‪18‬‬
‫‪ -‬מאמצי מתיחה גורמים לשבר "נורמלי"‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫ מאמצי גזירה‬‫‪ -‬שבר חילוף )‪(Transform fault‬‬
‫‪20‬‬
21
‫ מאמצי לחיצה יכולים במקרים מסוימים‬‫לגרום קימוט ללא שבירה‪.‬‬
‫(הרי ההימליה‪ ,‬הרי האלפים‪ ,‬הרי האנדים)‬
‫‪22‬‬
‫‪ -‬שבר סן אנדריאס )‪ (San Andreas‬בקליפורניה‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫ השבר הסורי‪-‬אפריקאי‪.‬‬‫אורכו ‪ 6,000‬קילומטר‪.‬‬
‫מסוריה‪ ,‬דרך עמק הירדן‪ ,‬מפרץ אילת‪ ,‬ים סוף‪,‬‬
‫אתיופיה‪,‬קניה‪ ,‬סביב אגם ויקטוריה‪,‬‬
‫טנזניה‪ ,‬מוזמביק‪ ,‬ועד זימבבואה‪.‬‬
‫‪24‬‬
‫הלוח הערבי והלוח האפריקאי‬
‫מתרחקים זה מזה‪.‬‬
‫‪25‬‬
‫ השבר הסורי‪-‬אפריקאי‪.‬‬‫בקעת הירדן‪.‬‬
‫‪26‬‬
‫‪ -‬תהום )‪(Trench‬‬
‫שקעים בקרקע האוקיינוס‪ ,‬בעלי אורך גדול של‬
‫מאות קילומטרים ורוחב של עשרות קילומטרים‬
‫עמוקים עד כדי ‪ 11,000‬מטרים‪.‬‬
‫ תהום יפן (‪ 9,000‬מטר)‪.‬‬‫ תהום מריאנה (‪ 11,000‬מטר) בין יפן לגינאה החדשה‪.‬‬‫‪ -‬תהום פרו‪-‬צ'ילה (‪ 8,000‬מטר)‪.‬‬
‫‪27‬‬
‫הרי האנדים (פרו וצ'ילה)‬
‫תהום יפן‬
‫תהום מריאנה‬
‫תהום פרו‪-‬צ'ילה‬
‫‪28‬‬
‫ רכס אמצע‪-‬אוקיָני )‪(Mid Oceanic Ridge‬‬‫ המגמה הפורצת יוצרת קרום חדש‪.‬‬‫ הקרום החדש הולך ומתרחב וצריך למצוא‬‫לעצמו מקום‪.‬‬
‫‪29‬‬
‫‪ -‬הרכסים האמצע‪-‬אטלנטיים‬
‫‪30‬‬
‫ הרכסים האמצע‪-‬אטלנטיים‬‫שבר חילוף‬
‫‪31‬‬
‫‪ -‬גיל הקרום האוקיָני הולך וגדל עם המרחק מהרכס‬
‫‪32‬‬
‫‪ -‬גיל הקרום האוקיָני הולך וגדל עם המרחק מהרכס‬
‫האוקיני‬
‫ָ‬
‫ התהפכות כיוון המגנטיזציה בקרום‬‫מעיד על ההיסטוריה של השדה המגנטי של כדור הארץ‪.‬‬
‫‪33‬‬
‫‪ -‬אזורי הפחתה )‪(Subduction zone‬‬
‫ רעידות אדמה חזקות כי החיכוך גדול מאד‪.‬‬‫‪ -‬נזק לא גדול כי המוקד עמוק‪.‬‬
‫‪34‬‬
(Subduction zone) ‫ אזורי הפחתה‬-
35
‫הרי געש‬
‫ פעיל‪:‬‬‫מתפרץ לעתים קרובות‪.‬‬
‫ רדום‪:‬‬‫התפרץ בתקופה היסטורית‪.‬‬
‫ כבוי‪:‬‬‫לא התפרץ בתקופה היסטורית‪.‬‬
‫‪36‬‬
‫ הר סֵ יינְט הֶ לֶנְ ס ‪.Mount Saint Helens‬‬‫במדינת וושינגטון בארה"ב (‪.)2008‬‬
‫‪37‬‬
‫‪ -‬הר פוג'י ביפן (‪)1707‬‬
‫‪38‬‬
‫‪ -‬איסלנד ‪ -‬חצויה בין לוחות‬
‫איסלנד‬
‫מפת העולם‬
‫‪39‬‬
‫‪ -‬איסלנד ‪ -‬הר אֵ יְ יָפְ ָי ָליֵקּול (‪2010 - ) Eyjafjallajökull‬‬
‫‪40‬‬
‫מכלול תופעות הקשורות‬
‫לטקטוניקה של לוחות‬
‫‪41‬‬
‫רעידות אדמה‬
‫ התנועה היחסית של הלוחות יוצרת מאמץ‪.‬‬‫‪ -‬ברגע שהמאמץ משתווה לחיכוך הלוח זז (מעוות)‪.‬‬
‫‪42‬‬
‫ מוקדי רעידות אדמה נמצאים לאורך‬‫גבולות הלוחות ולאורך שברים‪.‬‬
‫‪43‬‬
‫‪" -‬מעגל האש"‬
‫‪44‬‬
‫רעידות אדמה‬
‫ לחיצה וחיכוך בין לוחות‬‫‪ -‬גלי לחץ‬
‫‪ -‬גלי גזירה‬
‫‪45‬‬
‫ מהירות גלי הלחץ )‪ (P-waves‬היא פי שתיים‬‫בקרּוב מזו של גלי הגזירה )‪. (S-waves‬‬
‫ֵ‬
‫ רוב האנרגיה (ולכן כוח ההרס) נישאת‬‫על ידי גלי הגזירה‪.‬‬
‫ גלי הגזירה נחלקים לשני סוגים‪ :‬גלי עומק וגלי שטח‪.‬‬‫ גלי השטח הם החזקים ביותר מגיעים אחרונים‪.‬‬‫וגורמים את מרבית הנזק‪.‬‬
‫‪46‬‬
‫‪ -‬סיסמוגרף‬
‫‪47‬‬
‫סיסמוגרמה‬
‫‪48‬‬
‫דגם של סיסמוגרמה‬
‫גלי שטח‬
‫גלי גזירה‬
‫גלי לחץ‬
‫זמן במקום נתון‬
‫‪49‬‬
‫התקדמות הגלים בשטח‬
‫גלי לחץ‬
‫גלי גזירה‬
‫גלי שטח‬
‫מרחק ברגע נתון‬
‫‪50‬‬
‫ מוקד (פוקוס) ‪ -‬הנקודה ממנה נובעים גלי הרעידה‪.‬‬‫‪ -‬אֶ פִ יצֶ נְטֶ ר ‪ -‬המקום בפני השטח מעל למוקד‪.‬‬
‫אֶ ִּפיצֶ נְ ֶטר‬
‫מוקד‬
‫‪51‬‬
‫ מציאת מקום האֶ פִ יצֶ נְטֶ ר‬‫‪ .1‬חישוב המרחקים משלושה סיסמוגרפים באמצעות‬
‫הפרשי הזמנים בין גילוי גלי הלחץ וגלי הגזירה‪.‬‬
‫‪ .2‬בהתאם למרחקים‪ ,‬שרטוט שלושה מעגלים‬
‫סביב מקומות הסיסמוגרפים‪.‬‬
‫‪ .3‬נקודת החיתוך של המעגלים היא מקום האפיצנטר‪.‬‬
‫‪52‬‬
‫ מציאת עומק מוקד רעידת האדמה‪.‬‬‫מיקום הסיסמוגרפים צריך להיות קרוב לאפיצנטר‪.‬‬
‫סיסמוגרף‬
‫‪d‬‬
‫‪R‬‬
‫‪X‬‬
‫‪ d‬ידוע לפי מיקום האפיצנטר‬
‫‪ R‬מחושב לפי הפרשי זמן‬
‫‪ X‬מחושב לפי המשולש‬
‫(משפט פיתגורס)‬
‫) ‪(X  R - d‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪53‬‬
‫אילו הרכב כדור הארץ‬
‫היה אחיד (פרט לצפיפות)‬
‫שבירה והחזרה של גלים‬
‫‪54‬‬
‫גלי לחץ (שבירה במעבר בין מוצק לנוזל)‬
‫גלי גזירה (אינם עוברים בנוזל)‬
‫יטּודה) ‪ -‬כמות האנרגיה המשתחררת‪.‬‬
‫ָ‬
‫ דרגה (מַּ גְ נִ‬‫‪ -‬הדרגה נמדדת באמצעות סולם ריכטר‪.‬‬
‫יטי) ‪ -‬חוזק הרעידה המורגש‬
‫ עוצמה ( ִאינְ טֶ נְ ִס ִ‬‫על פני השטח‪.‬‬
‫‪ -‬העוצמה נמדדת על ידי סולם מֶ ְר ָקלִ י‪.‬‬
‫ העוצמה תלויה בדרגה‪ ,‬מרחק מהמוקד‪ ,‬ותגובת האתר‪.‬‬‫‪55‬‬
‫ סקאלת ריכטר – דרגה (אנרגיה) ‪.Magnitude‬‬‫ סקאלת ריכטר היא לוגריתמית‪:‬‬‫כלומר האנרגיה בָ ערך ‪ 6‬גדולה פי ‪31.62‬‬
‫מהאנרגיה בָ ערך ‪. 5‬‬
‫(פי ‪ 1000‬במעבר בין שתי דרגות) ‪.‬‬
‫ ערכי ריכטר נקבעו על פי התאוצה הנמדדת‬‫בסיסמוגרף תקני המוצב על סלע יסוד‪.‬‬
‫‪56‬‬
‫סקאלת ריכטר‪.‬‬
‫נזק‬
‫שווה ערך ל‪-‬‬
‫גודל ריכטר‬
‫לא מורגש‬
‫‪ 1‬ק"ג ‪TNT‬‬
‫‪0‬‬
‫לא מורגש‬
‫‪ 32‬ק"ג ‪TNT‬‬
‫‪1‬‬
‫לא מורגש‬
‫‪ 1‬טון ‪TNT‬‬
‫‪2‬‬
‫מורגש‪ ,‬לא נגרם נזק‬
‫‪ 32‬טון ‪TNT‬‬
‫‪3‬‬
‫נזק קל‪ ,‬חפצים נופלים‬
‫‪ 1‬קילוטון ‪TNT‬‬
‫‪4‬‬
‫נזק למבנים חלשים‪ ,‬יתכנו נפגעים‬
‫‪ 32‬קילוטון ‪TNT‬‬
‫‪5‬‬
‫נזק ניכר בתחום רחב עד ‪ 150‬קילומטר‬
‫‪ 1‬מגטון ‪TNT‬‬
‫‪6‬‬
‫נזק חמור עד מאות קילומטרים‬
‫‪ 32‬מגטון ‪TNT‬‬
‫‪7‬‬
‫נזק נרחב על פני שטח של מאות קילומטרים‬
‫‪ 1‬ג'יגטון ‪TNT‬‬
‫‪8‬‬
‫אסון רחב ממדים‬
‫‪ 32‬ג'יגטון ‪TNT‬‬
‫‪9‬‬
‫לא נצפה עדיין‬
‫‪ 1‬טֶ ַּרטון ‪TNT‬‬
‫‪10‬‬
‫‪57‬‬
‫סולם מרקלי‪.‬‬
‫נזק‬
‫תאור‬
‫עוצמת‬
‫מרקלי‬
‫גלוי על ידי מכשירים בלבד‬
‫לא מורגש על ידי אנשים‬
‫‪1‬‬
‫מורגש על ידי אנשים רגישים‬
‫חלש‬
‫‪2‬‬
‫דומה לרעידה נגרמת על ידי רכב כבד‬
‫קטן‬
‫‪3‬‬
‫תנודות של חפצים חופשיים‬
‫מתון‬
‫‪4‬‬
‫ישנים‬
‫מעיר אנשים ֵ‬
‫עצים נעים‪ ,‬חפצים נופלים‬
‫חזק למדי‬
‫חזק‬
‫‪5‬‬
‫‪6‬‬
‫קירות נסדקים‬
‫נזק כללי לבניינים‬
‫חזק מאוד‬
‫הרסני‬
‫‪7‬‬
‫‪8‬‬
‫סדקים בקרקע‪ ,‬בניינים מתמוטטים‬
‫רוב הבניינים מתמוטטים‪ ,‬מפולות קרקע‬
‫מחריב‬
‫אסון‬
‫אסון כבד‬
‫‪9‬‬
‫‪10‬‬
‫‪11‬‬
‫הרס כללי‬
‫קטסטרופה‬
‫‪12‬‬
‫רק בניינים אחדים נשארים עומדים‪ ,‬גשרים מתמוטטים‪,‬‬
‫כבישים ומסילות ברזל נהרסים‬
‫‪58‬‬
‫ רעידת האדמה ב‪Loma Prieta -‬‬‫בקליפורניה ‪17.10.1989‬‬
‫‪ 7.0 -‬בסולם ריכטר‪.‬‬
‫‪59‬‬
60
‫‪ -‬התנזלות קרקע‬
‫‪61‬‬
‫נִיִיגָטָ ה‪ ,‬יפן ‪1964‬‬
‫‪ -‬התנזלות קרקע‬
‫‪ -‬מיכל תת‪-‬קרקעי צף‬
‫‪ -‬הבנין שוקע‬
‫‪62‬‬
‫ ישראל‪ :‬רעידות אדמה‬‫‪ 4.0 ÷ 8.0‬בסולם ריכטר‬
‫בתקופה ‪1800 - 2006‬‬
‫‪63‬‬
‫ הנזק ברעידות אדמה חזקות בישראל ‪.1927 -‬‬‫ירושלים‬
‫יריחו‬
‫‪64‬‬
‫‪ -‬הנזק תלוי באיכות הבניה‪.‬‬
‫‪65‬‬
‫ צונמי‬‫ גל צונמי נוצר עקב שינוי בתבליט קרקעית האוקיינוס‪.‬‬‫ השינוי מתרחש עקב העתקה של קרקעית הים‬‫בעקבות רעידת אדמה חזקה או גלישת קרקע‬
‫במדרון היבשת או תהום‪.‬‬
‫‪66‬‬
‫ בים‪:‬‬‫ אורך גל של מאות קילומטר‪.‬‬‫‪ -‬מהירות של עד ‪ 1000‬קמ"ש‪.‬‬
‫ משרעת (אמפליטודה) של עד ‪ 1‬מטר‪.‬‬‫ בהתקרבו ליבשה‪:‬‬‫ מהירותו יורדת ל‪ 40 -‬קמ"ש‪.‬‬‫ הגל צומח עד לגובה של ‪ 100‬מטר‪.‬‬‫ לעתים‪ ,‬לפני הגל הגבוה יש נסיגה של הים‪.‬‬‫‪67‬‬
68
69
70
‫סוף גיאופיסיקה‬
‫‪71‬‬