Giáo trình Cơ sở địa lí tự nhiên (Phần 1) - Nguyễn Thục Nhu

Nội dung text: Giáo trình Cơ sở địa lí tự nhiên (Phần 1) - Nguyễn Thục Nhu

1. Đại học huế Trung tâm đào tạo từ xa pgs.ts. Nguyễn Thục Nhu − pgs.ts. Đặng duy Lợi ts. Lê Thị Hợp Giáo trình Cơ sở địa lí tự nhiên (Sách dùng cho hệ đào tạo từ xa) Huế - 2008
2. MỤC LỤC MỤC LỤC 2 Chương I: KHOA HỌC ĐỊA LÍ VÀ TRÁI ĐẤT 3 I – KHOA HỌC ĐỊA LÍ 3 1. Khỏi niệm về khoa học địa lớ 3 2. Đ ối tượng và nhiệm vụ của khoa học địa lớ 3 3. Cỏc phương phỏp nghiờn cứu địa lớ 5 II - TRÁI ĐẤT 6 1. Trỏi đất trong vũ trụ 6 2. Hỡnh dạng và kớch thước của trỏi đất 10 3. Sự vận động của trỏi đất 13 4. Nguồn gốc và cấu tạo của trỏi đất 21 Chương II: LỚP VỎ ĐỊA LÍ CỦA TRÁI ĐẤT 25 I - LỚP VỎ ĐỊA LÍ CỦA TRÁI ĐẤT 25 1. Lớp vỏ địa lớ 25 2. Khớ quyển 25 3. Thuỷ quyển 28 4. Thạch quyển 34 5. Thổ nhưỡng quyển ( quyển đất ) 38 6. Sinh quyển 43 II – CÁC QUY LUẬT ĐỊA LÍ CHUNG CỦA TRÁI ĐẤT 46 1. Tớnh thống nhất và hoàn chỉnh của lớp vỏ địa lớ 46 2. Tuần hoàn vật chất và năng lượng trong lớp vỏ địa lớ 47 3. Nhịp điệu 47 4. Quy luật địa đới và phi địa đới 48 5. Cỏc đới địa lớ tự nhiờn ( đới cảnh quan ) trờn bề mặt Trỏi Đất 49 III – MễI TRƯỜNG ĐỊA LÍ VÀ TÀI NGUYấN THIấN NHIấN 51 1. Mụi trường địa lớ 51 2. Tài nguyờn tự nhiờn 52 Chương III : ĐỊA LÍ ĐỊA PHƯƠNG 58 I - ĐỊA LÍ TỰ NHIấN VIỆT NAM 58 1. Vị trớ, giới hạn, phạm vi lónh thổ 58 2. Cỏc đặc điểm chung của tự nhiờn Việt Nam 59 3. Tài nguyờn thiờn nhiờn Việt Nam 63 4. Cỏc vựng địa lớ tự nhiờn 67 II - ĐỊA LÍ ĐỊA PHƯƠNG 69 1. Vị trớ, diện tớch, giới hạn 69 2. Đặc điểm cỏc điều kiện tự nhiờn và tài nguyờn thiờn nhiờn 70 3. Dõn cư 70 4. Đặc điểm cỏc điều kiện kinh tế - xó hội 70 5. Kết luận 70 2
3. Chương I KHOA HỌC ĐỊA LÍ VÀ TRÁI ĐẤT I – KHOA HỌC ĐỊA LÍ 1. Khỏi niệm về khoa học địa lớ Thuật ngữ Địa lí bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp Geographo, có nghĩa là sự mô tả đất, lẽ dĩ nhiên đất ở đây đ−ợc hiểu theo nghĩa rộng là cả vùng đất. Từ thời cổ đại, Địa lí học đã đ−ợc hình thành và phát triển nh− một môn khoa học mô tả, đ−ợc quan niệm nh− một loại từ điển bách khoa về tự nhiên, dân c−, kinh tế, xã hội và các tài nguyên của một vùng, một n−ớc hay cả một khu vực rộng lớn. Từ thế kỉ XVII, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học, Địa lí học đ−ợc phát triển theo 2 h−ớng: − Phân tích, nghiên cứu từng thành phần riêng biệt của tự nhiên hay từng ngành kinh tế (nh− địa hình, khí hậu, thuỷ văn, thổ nh−ỡng, sinh vật hay dân c−, nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, ). − Tổng hợp, nghiên cứu các thể tổng hợp tự nhiên hay kinh tế − xã hội, và nh− vậy Địa lí học đã trở thành một hệ thống các khoa học. Đó là sự kết hợp của nhiều bộ môn khoa học khác nhau với các chức năng riêng biệt của chúng, nh−ng đồng thời lại đ−ợc thống nhất bởi một chức năng chung. Địa lí học ngày nay là Địa lí học hiện đại chú trọng đến việc nghiên cứu các quy luật, các mối quan hệ giữa các thành phần, các hiện t−ợng và các tổng thể địa lí, các mối quan hệ giữa con ng−ời và tự nhiên, khác hẳn với Địa lí học cổ x−a chỉ nặng về mô tả. Cho đến nay, định nghĩa về Địa lí học đ−ợc nhiều ng−ời thừa nhận hơn cả định nghĩa của Đại từ điển bách khoa toàn th− Xô Viết : Địa lí học là hệ thống các khoa học tự nhiên và xã hội nghiên cứu các tổng hợp lãnh thổ tựa nhiên, các thể tổng hợp sản xuất theo lãnh thổ và các thành phần của chúng. 2. Đ ối tượng và nhiệm vụ của khoa học địa lớ Mặc dù là một hệ thống các khoa học nh−ng Địa lí học vẫn có sự thống nhất từ trong bản chất của nó, vì giữa các khoa học bộ phận tạo nên hệ thống các khoa học địa lí luôn luôn tồn tại những mối quan hệ rất chặt chẽ kết hợp chung lại với nhau, do chúng có cùng một đối t−ợng và nhiệm vụ chung là nghiên cứu các quy luật phát sinh và phát triển của môi tr−ờng địa lí (đ−ợc hiểu theo nghĩa rộng bao gồm các địa quyển và tác động của xã hội loài ng−ời) cùng các đặc tính của mối quan hệ giữa các hệ thống tự nhiên và hệ thống kinh tế − xã hội (mối quan hệ này ngày càng trở nên vô cùng phức tạp, đặc biệt trong thời đại khoa học công nghệ, kinh tế − xã hội phát triển mạnh mẽ). Hệ thống các khoa học địa lí có thể phân chia thành 4 nhóm ngành: các ngành địa lí tự nhiên, các ngành địa lí kinh tế − xã hội, các ngành chuyên khảo và nhóm ngành bản đồ. Trong 3
4. đó, hai nhóm ngành địa lí tự nhiên và địa lí kinh tế − xã hội là hai nhóm ngành chính. Hai nhóm ngành này với chức năng của mình có các đối t−ợng và nhiệm vụ nghiên cứu riêng. a) Các ngành khoa học địa lí tự nhiên Các ngành địa lí tự nhiên có đối t−ợng nghiên cứu chung là những quy luật tự nhiên khách quan của lớp vỏ địa lí. Lớp vỏ địa lí của Trái Đất là một thể tổng hợp vô cùng phức tạp, bao gồm nhiều thành phần và nhiều bộ phận cấu tạo nên, là nơi diễn ra các hiện t−ợng và các quá trình địa lí. Các môn khoa học địa lí tự nhiên lần l−ợt ra đời có nhiệm vụ nghiên cứu toàn bộ lớp vỏ địa lí, từng bộ phận cũng nh− các thành phần cấu tạo nên nó. Có thể kể ra một số trong hàng loạt các môn khoa học địa lí nh− môn Cơ sở Địa lí tự nhiên (hay Địa lí tự nhiên đại c−ơng) nghiên cứu các quy luật chung của các hiện t−ợng, các quá trình địa lí diễn ra trên toàn Trái Đất ; môn Địa lí tự nhiên khu vực (hay Cảnh quan học) nghiên cứu đặc điểm và các quy luật địa lí diễn ra tại các bộ phận khác nhau trên Trái Đất nh− các châu lục, các n−ớc, các địa ph−ơng ; các môn khoa học địa lí tự nhiên bộ phận nghiên cứu từng thành phần riêng biệt của lớp vỏ địa lí nh− Địa mạo học, Khí hậu học, Thuỷ văn học, Thổ nh−ỡng học, Địa lí sinh vật, b) Các ngành khoa học địa lí kinh tế− xã hội Các ngành địa lí kinh tế − xã hội bao gồm các môn khoa học nghiên cứu các quy luật phân bố của sản xuất xã hội và quần c− của con ng−ời , hay nói một cách khác là nghiên cứu tổ chức lãnh thổ kinh tế − xã hội, với các đặc điểm của nó ở các vùng, các n−ớc và các khu vực khác nhau trên thể giới. Các môn Cơ sở Địa lí kinh tế − xã hội, Địa kí kinh tế − xã hội các n−ớc, Địa lí kinh tế các ngành (Địa lí dân c−, Địa lí nông nghiệp, Địa lí công nghiệp, Địa lí giao thông vận tải, ) nghiên cứu sự phân bố địa lí của các hoạt động kinh tế − xã hội, các điều kiện và đặc điểm phát triển của chúng trên phạm vi toàn thế giới cũng nh− ở các n−ớc, các vùng lãnh thổ khác nhau. Bên cạnh hai nhóm ngành chính kể trên, nhóm ngành địa lí chuyên khảo có các môn nh− Đất n−ớc học, Địa lí địa ph−ơng, Địa lí chuyên khảo (Địa lí chính trị, Địa lí quân sự, Địa lí y học, Địa lí du lịch, ) có nhệm vụ nghiên cứu tổng hợp các kiến thức trong và ngoài phạm vi của địa lí học và thống nhất chúng phục vụ cho một yêu cầu nhất định ; nhóm ngành bản đồ học với t− cách là các môn khoa học về bản đồ, đồng thời còn trang bị cho các nhà địa lí một ph−ơng pháp khoa học, một công cụ sắc bén trong nghiên cứu, thông tin, giảng dạy địa lí. Hệ thống các khoa học địa lí có thể minh hoạ bằng sơ đồ sau : Hệ thống khoa học địa lí Nhóm ngành Nhóm ngành Nhóm ngành Nhóm ngành địa lí tự nhiên địa lí kinh tế địa lí chuyên khảo bản đồ 4
5. * Cơ sở địa lí * Cơ sở địa lí * Đất n−ớc học * Bản đồ tự nhiên kinh tế − xã hội * Địa lí đại c−ơng * Địa lí tự nhiên * Địa lí kinh tế − xã địa ph−ơng * Bản đồ khu vực hội các n−ớc * Địa lí chuyên * Cổ địa lí * Địa lí kinh tế chuyên khảo ngành * Địa lí bộ phận các ngành − Địa lí chính trị − Địa lí mạo − Địa lí dân c− − Địa lí quân sự − Khí hậu − Địa lí − Địa lí y học − Thuỷ văn công nghiệp − Địa lí du lịch − Thổ nh−ỡng − Địa lí nông nghiệp − Địa lí sinh vật − Địa lí giao thông Hình 1. Sơ đồ hệ thống các khoa học địa lí 3. Cỏc phương phỏp nghiờn cứu địa lớ Địa lí học là một hệ thống khoa học, vì vậy nó cũng sử dụng một hệ thống các ph−ơng pháp nghiên cứu khác nhau. Cũng cần l−u ý là các ph−ơng pháp nghiên cứu địa lí có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, có tác dụng bổ sung, hỗ trợ cho nhau. Vì thế trong mỗi công trình nghiên cứu địa lí th−ờng đ−ợc sử dụng đồng thời nhiều ph−ơng pháp nghiên cứu khác nhau và có sự kết hợp chặt chẽ giữa các ph−ơng pháp nghiên cứu truyền thống với các ph−ơng pháp nghiên cứu hiện đại. Các ph−ơng pháp nghiên cứu th−ờng hay sử dụng trong nghiên cứu địa lí là : a) Ph−ơng pháp thu nhập, phân tích và tổng hợp tài liệu để xử lí một khối l−ợng lớn các số liệu, t− liệu có liên quan tới nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu. b) Ph−ơng pháp mô tả, so sánh để làm nổi bật các đặc điểm của đối t−ợng nghiên cứu. c) Ph−ơng pháp điều tra, khảo sát thực địa nhằn thu thập, bổ sung tài liệu, kiểm chứng các kết quả nghiên cứu. d) Ph−ơng pháp bản đồ giúp ích thiết thực cho nghiên cứu vì nó có tính khái quát và trực quan rất cao. Bản đồ là ngôn ngữ, là công cụ đặc biệt đ−ợc sử dụng phổ biến trong nghiên cứu địa lí. Có thể nói, mọi nghiên cứu địa lí đều đ−ợc mở đầu và kết thúc bởi bản đồ. e) Ph−ơng pháp toán học góp phần định l−ợng, khái quát hoá các kết quả nghiên cứu, cùng với việc sử dụng rộng rãi máy vi tính trong việc thành lập và xử lí hệ thống thông tin địa lí, ph−ơng pháp toán học đã góp phần nâng cao chất l−ợng và hiệu quả trong nghiên cứu địa lí. f) Ph−ơng pháp viễn thám sử dụng các ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, tàu vũ trụ và các thông tin thám sát từ xa đã mang lại những hiệu quả to lớn trong việc cung cấp và xử lí các thông tin địa lí trong một phạm vi rộng lớn, rất chính xác, kịp thời và đặc biệt là tiết kiệm rất nhiều công sức và thời gian. 5
6. II - TRÁI ĐẤT 1. Trỏi đất trong vũ trụ Vũ trụ là một khoảng không gian bao la và vô cùng tận mà cho đến nay con ng−ời vẫn ch−a nhận thức hết đ−ợc. Trong khoảng không gian bao la có sự tồn tại của các thiên thể luôn luôn vận động. Các thiên thể đó đã đ−ợc phân chia thành các loại : sao, hành tinh, vệ tinh, tiểu hành tinh, sao chổi, thiên thạch và tinh vân. Tuy vậy, các thiên thể ấy không phải là hoàn toàn cô lập với nhau mà có mối quan hệ, kết hợp với nhau tạo nên những hệ thống phức tạp với những quy luật riêng. Trong vũ trụ bao la, Trái Đất chỉ là một vật thể vô cùng nhỏ bé. Trái Đất là một hành tinh của hệ Mặt Trời. Hệ Mặt Trời lại chỉ là một bộ phận rất nhỏ của một hệ Thiên Hà đ−ợc gọi là Ngân Hà. a) Nhìn tứ trên xuống b) Nhìn ngang Hình 2. Mặt Trời trong hệ Ngân Hà Cho đến nay, nhờ các kính thiên văn và các con tàu vũ trụ hiện đại, con ng−ời đã quan sát đ−ợc hàng chục triệu hệ Ngân Hà t−ơng tự trong hệ Siêu Ngân Hà. Và đấy cũng ch−a phải là tận cùng của vũ trụ. 6
7. Hình 3. Các tinh vân trong vũ trụ a) Trái Đất trong hệ Mặt Trời Hệ Mặt Trời gồm có Mặt Trời là một thiên thể lớn ở trung tâm và bao quanh là các thiên thể nhỏ hơn gồm các loại : hành tinh, vệ tinh, tiểu hành tinh, sao chổi, thiên thạch và tinh vân. Cho đến nay, ng−ời ta đã xác định đ−ợc có 9 hành tinh quay xung quang Mặt Trời. Chín hành tinh đó là : sao Thuỷ, sao Kim, Trái Đất, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, saoThiên V−ơng, sao Hải V−ơng và sao Diêm V−ơng. Ngay từ thời cổ đại, từ Trái Đất con ng−ời đã quan sát bằng mắt th−ờng và đã phát hiện ra 5 hành tinh là sao Thuỷ, sao Kim, sao Hoả, sao Mộc và sao Thổ. Đến thế kỉ XVIII, sau khi xuất hiện định luật Niutơn và chế tạo đ−ợc các kính thiên văn cực mạnh, năm 1781 ng−ời ta đã phát hiện ra sao Thiên V−ơng. Sau đó, năm 1846 đã phát hiện ra sao Hải V−ơng và đến năm 1930 mới phát hiện ra sao Diêm V−ơng. Khác với các sao là các thiên thể khí hình cầu có nhiệt độ khá cao và có khả năng tự phát sáng, hành tinh là các thiên thể rắn, hình cầu quay xung quanh Mặt Trời và sáng lên đ−ợc do bề mặt của chúng phản chiếu ánh sáng của các ngôi sao chiếu tới. ở một số hành tinh còn có các vệ tinh, đó cũng là các hành tinh nh−ng có kích th−ớc nhỏ hơn, quay xung quanh một hành tinh nào đó. Hệ Mặt Trời đ−ợc duy trì là do sự cân bằng giữa các lực li tâm của mỗi hành tinh với sức hút của Mặt Trời với các hành tinh đó. Hệ Mặt Trời có các đặc điểm chính, quan trọng sau đây: − Tất cả các hành tinh quay quanh Mặt Trời theo một quỹ đạo gần tròn (với tâm sai nhỏ) và theo cùng một h−ớng ng−ợc chiều kim đồng hồ (nhìn từ trên xuống). − Hầu hết các hành tinh và vệ tinh (trừ sao Kim và sao Thiên V−ơng) đều tự quay quanh trục của mình theo h−ớng ng−ợc chiều kim đồng hồ. − Các hành tinh trong hệ Mặt Trời có thể chia ra làm 2 nhóm: nhóm bên trong, bao gồm sao Thuỷ, sao Kim, Trái Đất và sao Hoả, có kích th−ớc nhỏ, tỉ trọng trung bình lớn, tự vận động xung quanh trục t−ơng đối chậm, có ít hoặc không có vệ tinh. Nhóm bên ngoài, gồm sao Mộc, sao Thổ, sao Diêm V−ơng và sao Hải V−ơng, có kích th−ớc lớn, tỉ trọng trung bình nhỏ, vận động tự quay quanh trục t−ơng đối nhanh và có nhiều vệ tinh. Sao Diêm V−ơng ở ngoài 7
8. cùng có kích th−ớc nhỏ và có tỉ trọng trung bình khá lớn, đ−ợc xem nh− một tr−ờng hợp ngoại lệ. − Các số liệu [r bảng sau cho thấy chi tiết hơn một số đặc điểm của các hành tinh trong hệ Mặt Trời. Ghi chú : − Khoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trời đ−ợc Hội Thiên văn quốc tế (đại hội lần thứ 12, năm 1964) xác định là 149,6 triệu km đ−ợc xem nh− một đơn vị thiên văn. − Tâm sai là độ lệch của quỹ đạo thực sự so với đ−ờng tròn lí thuyết, đ−ợc xác định bằng tỉ lệ giữa hiệu số của khoảng cách lớn nhất và nhỏ nhất từ hành tinh đến Mặt Trời với tổng khoảng cách đó. Đối với Trái Đất do có khoảng cách lớn nhất đến Mặt Trời là 152 triệu km và khoảng cách nhỏ nhất đến Mặt Trời là 147 triệu km nên tâm sai của quỹ đạo Trái Đất là : 152 − 147 5 ==0, 017. 152 + 147 229 Một số đặc điểm của các hành tinh trong hệ Mặt Trời (MT) Khoảng Bán Tỉ Thời Thời Độ Độ Tốc độ Số cách đến kính trọng gian tự gian tâm nghiêng trung l−ợng vệ Tên hành MT (đơn xích trung quay quay sai của quỹ bình tinh tinh vị thiên đạo bình quanh quanh đạo trên (km/s) văn) (km) (g/cm3) trục MT mặt phẳng hoàng đạo (độ) - Sao Thuỷ 0,39 243 5,30 58 ngày 0,24 0,026 7,0 47,8 0 - Sao Kim 0,72 6050 5,20 243ngày 0,62 0,007 3,4 35,05 0 - Trái Đất 1 6371 5,52 24 giờ 1 0,017 0,0 29,8 1 - Sao Hoả 1,52 3370 3,54 24,5 giờ 1,88 0,093 1,9 24,1 2 - Sao Mộc 5,20 71600 1,33 9 giờ 11,86 0,048 1,3 13,1 16 - Sao Thổ 9,24 60400 0,69 11 giờ 29,46 0,056 2,5 9,7 19 - Sao Thiên 19,9 23800 1,56 17 giờ 84,01 0,047 0,8 6,8 15 V−ơng - Sao Hải 30,07 2500 1,60 15 giờ 164,8 0,009 1,8 5,8 6 V−ơng - Sao Diêm 39,52 (6200) (4) 6,4 ngày 248,4 0,249 17,1 4,7 1 V−ơng 8
9. Ngoài các hành tinh, vệ tinh, trong hệ Mặt Trời còn có các tiểu hành tinh, sao chổi và thiên thạch. Tiểu hành tinh là những vật thể rắn, không có hình dạng nhất định, quay xung quanh Mặt Trời theo cùng h−ớng với các hành tinh. Các tiểu hành tinh trong hệ Mặt Trời có số l−ợng lớn, −ớc tính từ 40 − 60 nghìn tiểu hành tinh, nh−ng chúng có kích th−ớc nhỏ, th−ờng chỉ vài km đến hàng trăm km và tổng khối l−ợng của chúng chỉ bằng 1/1000 khối k−ợng của Trái Đất. Phần lớn các tiểu hành tinh đều tập trung ở khoảng giữa quỹ đạo của sao Hoả và sao Mộc. Tuy nhiên, cũng có một số tiểu hành tinh chuyển động lẫn cả vào quỹ đạo của sao Hoả và sao Thuỷ. Sao chổi là các thiên thể chuyển động xung quanh Mặt Trời với quỹ đạo hình elip rất dẹt và kéo dài. Thời gian quay hết một vòng trên quỹ đạo của sao chổi có thể chỉ vài năm, vài chục năm (sao chổi Ha lây đ−ợc phát hiện từ năm 1682, có chu kì khép kín sau 75 năm, gần đây đã phát hiên trở lại vào đầu năm 1986) cho đến hàng nghìn năm. Sao chổi có cấu tạo khá đặc biệt. Bộ phận chính của sao chổi là nhân sao chổi − là các vật thể rắn hoặc các chất khí đóng băng có kích th−ớc nhỏ, đ−ờng kính lớn nhất cũng chỉ khoảng vài chục km, nh−ng đáng kể phải là lớp vỏ mây bụi và khí có kích th−ớc rất lớn, có khả năng phát sáng khi đến gần Mặt Trời. D−ới áp lực của ánh sáng Mặt Trời, đuôi sao chổi bao giờ cũng quay về phía đối diện Mặt Trời, phát sáng và kéo dài tới hàng triệu km. Thiên thạch là những vật thể rắn có kích th−ớc nhỏ, có thành phần cấu tạo giống nh− thành phần của Trái Đất và các hành tinh khác. Thiên thạch có cùng nguồn gốc hình thành với các hành tinh hoặc do sự tan vỡ của các hành tinh. Khi rơi vào khí quyển của Trái Đất, do bị ma sát, các thiên thạch bốc cháy để lại một vệt sáng trên bầu trời th−ờng đ−ợc gọi là sao băng hay sao đổi ngôi. b) Mặt Trời Mặt Trời là trung tâm, là hạt nhân của hệ Mặt Trời, đồng thời là nguồn cung cấp năng l−ợng chủ yếu và là động lực của mọi quá trình tự nhiên diễn ra trên Trái Đất. Mặt Trời là một ngôi sao, một quả cầu khí khổng lồ, rực sáng. Cấu tạo của Mặt Trời gồm 70% khối l−ợng là khí hiđrô, 29% là khí hêli, còn lại là các khí khác. Mặt Trời có tỉ trọng trung bình là 1,4 nh−ng có khối l−ợng cực kì lớn, chiếm 99,886% toàn bộ khối l−ợng của hệ Mặt Trời và bằng 32 nghìn lần khối l−ợng của Trái Đất. Mặt Trời có đ−ờng kính tới 1,39 triệu km, gấp 109 lần đ−ờng kính Trái Đất. Trên Mặt Trời th−ờng xuyên xảy ra các phản ứng hạt nhân giải phóng một l−ợng vật chất và năng l−ợng vô cùng to lớn, toả ra không gian vũ trụ d−ới ánh sáng, nhiệt và điện từ. Nhiệt độ bên trong của Mặt Trời lên tới 20 triệu °C, còn ở lớp bề mặt ngoài thấp hơn, chỉ vào khoảng 5700 − 5800°C. Mặt Trời luôn luôn vân động. Mặt Trời vận động quay quanh trục của nó một vòng hết 27,35 ngày và vận động trong hệ Ngân Hà kéo theo toàn bộ hệ Mặt Trời về phía sao Chức Nữ, thuộc nhóm sao Thiên Cầm với vận tốc gần 20km/s. Mặt Trời cũng có các chu kì hoạt động mạnh yếu khác nhau, rõ rệt nhất là chu kì 11,3 năm. Khi Mặt Trời hoạt động mạnh, th−ờng xuất hiện nhiều tai lửa, b−ớu sáng và vết đen trên Mặt Trời, gây ra các hiện t−ợng cực quang, bão từ và bão điện li trên Trái Đất. Nói chung, mọi biến động của Mặt Trời đều có ảnh h−ởng trực tiếp đến mọi hoạt động diễn ra trên Trái Đất. 9
10. 2. Hỡnh dạng và kớch thước của trỏi đất a) Hình dạng của Trái Đất Đã từ lâu, con nguời quan niệm Trái Đất có hình cầu. Ngay từ thế kỉ IX tr−ớc Công nguyên, những ng−ời theo phái Pitago đã đề ra thuyết Trái Đất có dạng cầu. Thế kỉ IV tr−ớc Công nguyên, Aristốt khi quan sát hiện t−ợng nguyệt thực đã xác nhận căn cứ khoa học về hình cầu của Trái Đất. Đến thế kỉ III tr−ớc Công nguyên, lần đầu tiên số liệu đo tính chu vi của đ−ờng kính Trái Đất đ−ợc công bố (khoảng 40 000km). Đến thế kỉ XVII đã quan niệm Trái Đất không phải là một khối cầu hoàn hảo mà là một khối cầu dẹt ở hai cực đ−ợc gọi là elipxôit. AO − Bán trục lớn ON − Bán trục nhỏ ABCD − Mặt phẳng của vĩ tuyến lớn nhất ANBS − Mặt phẳng của một trong những kinh tuyến Hình 4. Khối elipxôit Tiếp theo đến thế kỉ XIX và đầu thế kỉ XX, các đo đạc thực tế cũng đã xác nhận hình khối elipxôit 3 trục của Trái Đất không những dẹt ở hai cực mà còn dẹt ở cả Xích đạo. Những bức ảnh vệ tinh chụp Trái Đất trong những năm gần đây đã cho thấy một cách hoàn toàn trung thực hình dạng của Trái Đất. Các số liệu do các vệ tinh cung cấp cho thấy hình dạng Trái Đất rất đặc biệt. Nó không giống bất cứ một hình dạng toán học nào. Đó là hình dạng địa cầu hay gêôit. Hình dạng gêôit của Trái Đất không phải là một hình dạng đ−ợc xác định một cách trung thực theo những chỗ lồi chỗ lõm của địa hình trên bề mặt của Trái Đất mà là một bề mặt lí thuyết, bề mặt cùng mức của thế năng trọng lực, nghĩa là một bề mặt luôn luôn vuông góc với h−ớng trọng lực. Bề mặt đó không trùng với bề mặt của hình khối cầu mà cũng không trùng với bề mặt của khối elipxôit 3 trục. Điều đó có thể do trong nội bộ Trái Đất có sự phân bố vật chất không đều : có loại đá nặng, có loại đá t−ơng đối nhẹ. Trị số của trọng lực lại có liên quan đến các loại đá. ở những nơi tích tụ các loại đá nặng, bề mặt Trái Đất lõm xuống gần tâm, còn ở những nơi tích tụ những loại đá nhẹ, bề mặt Trái Đất lồi lên, xa tâm Trái Đất hơn. Hiện t−ợng phân bố không đều các loại đá trong nội bộ Trái Đất có thể do hai nguyên nhân : thứ nhất, trong quá trình hình thành hành tinh, bản thân Trái Đất đã đ−ợc tạo nên sự gắn kết của các khối vật chất hỗn độn và nguội dần đi ; thứ hai, sau khi hình thành, các quá trình địa chất nh− quá trình tạo núi, những chuyển động theo các h−ớng dọc, ngang trong nội bộ Trái Đất và trong lớp thạch quyển đã làm đảo lộn trật tự sắp xếp các loại đá ban đầu. Trong giai đoạn mới hình thành, Trái Đất ch−a có hình dạng đều đặn, nói chung chỉ là một khối có dạng gần giống khối hình cầu. Sự biến đổi nhiệt độ sau này và chế độ tự quay đã làm cho Trái Đất tiến dần đến dạng hình cầu. Sự phân bố lại vật chất trong nội bộ Trái Đất 10
11. hiện nay vẫn còn đang tiếp tục. Hình dạng của Trái Đất sẽ còn thay đổi trong lịch sử phát triển của nó. Trên thực tế, bề mặt của khối gêôit tuy không trùng với bề mặt của khối elipxôit nh−ng cũng không sai biệt với nhau là bao nhiêu. ở khoảng 35° vĩ độ Bắc, bề mặt của khối gêôit thấp hơn bề mặt của khối elipxôit, ng−ợc lại ở khoảng 35° vĩ độ Nam, nó lại cao hơn khoảng 20m. ở Xích đạo, hai bề mặt này trùng nhau. Toàn bộ lục địa Nam cực nằm thấp hơn bề mặt elipxôit khoảng 30m. Vì thể có ng−ời cho rằng hình dạng gêôit của Trái Đất hiện nay hơi giống hình quả lê hay hình trái tim. Hình 5. Khối gêôit Tuy độ sai biệt giữa khối gêôit và khối elipxôit của Trái Đất so với kích th−ớc của nó là không đáng kể nh−ng dù sao nó cũng sinh ra bên trong Trái Đất một sức căng, có lẽ đã ảnh h−ởng đến sự phân bố các lục địa và đại d−ơng trên bề mặt Trái Đất. Thực tế cho thấy ở những nơi bề mặt khối gêôit nằm cao hơn bề mặt khối elipxôit, vỏ Trái Đất có khuynh h−ớng hạ thấp và phát triển kiểu đại d−ơng. ở những nơi bề mặt khối gêôit nằm thấp hơn và các dòng đi lên của vật chất ở d−ới sâu có vai trò chủ yếu thì vỏ Trái Đất lại có khuynh h−ớng phát triển kiểu lục địa. Thí dụ rõ ràng nhất là ở cực Bắc, bề mặt của khối gêôit cao hơn bề mặt của khối elipxôit nên đã xuất hiện đại d−ơng (Bắc Băng D−ơng), còn ở cực Nam, bề mặt khối gêôit thấp hơn bề mặt của khối elipxôit nên đã hình thành nên lục địa (châu Nam Cực). ở nhiều nơi khác của vỏ của Trái Đất cũng xảy ra các hiện t−ợng t−ơng tự. b) Kích th−ớc của Trái Đất Các số liệu đo chính xác nhất về kích th−ớc của Trái Đất đã đ−ợc nhà trắc địa học Xô viết F.N.Krôpxki công bố năm 1942 là: − Bán kính xích đạo (hay bán trụ lớn a): 6378,16km − Bán kính cực (hay bán trục nhỏ b): 6356,777km − Độ dẹt ở cực : 21,36km − Độ dẹt ở Xích đạo : 213m Từ các số liệu trên có thể tính ra các số liệu khác nh− : − Bán kính trung bình của Trái Đất : 6372,11km − Chiều dài vòng kinh tuyến : 40 008,5km − Chiều dài Xích đạo : 40 074,7km − Diện tích bề mặt Trái Đất : 512 200 000km2 11
12. − Thể tích Trái Đất : 1,083.1012km3 − Tỉ trọng trung bình : 5,52g/cm3 − Trọng l−ợng Trái Đất : 5,973.1021 tấn − Gia tốc trọng lực ở cực: 983cm/s − Gia tốc trọng lực ở xích đạo: 978cm/s Các đo đạc cũng đã xác định đầu đ−ờng bán kính trục lớn nhất ở Xích đạo nằm trên kinh tuyến 15° Đông và đầu đ−ờng bán trục nhỏ ở Xích đạo nằm trên kinh tuyến 105° Đông. c) ý nghĩa địa lí của hình dạng và kích th−ớc của Trái Đất Về mặt địa lí, hình dạng và kích th−ớc của Trái Đất đã gây nên những tác động và dẫn đến những hệ quả sau : − Do Trái Đất có dạng gêôit nên Mặt Trời không thể chiếu sáng cùng một lúc đến mọi nơi trên Trái Đất và sẽ chỉ có một nửa Trái Đất đ−ợc chiếu sáng, đó là ban ngày và một nửa kia chìm trong bóng tối là ban đêm. Cùng với sự tự quay quanh trục của Trái Đất, nhịp điệu ngày và đêm liên tục xảy ra làm cho chế độ nhiệt ở lớp vỏ địa lí đ−ợc điều hoà. − Các tia sáng song song của Mặt Trời khi chiếu xuống bề mặt có dạng gêôit thì tại các vĩ độ khác nhau sẽ tạo ra các góc nhập xạ khác nhau. Các tia sáng chiếu thẳng góc vào Xích đạo tạo nên góc nhập xạ 900. Từ Xích đạo về hai cực góc nhập xạ nhỏ dần. Vì thế, năng l−ợng Mặt Trời mà mặt đất tiếp thu đ−ợc cũng giảm dần từ Xích đạo về hai cực tạo nên sự phân bố t−ơng tự của chế độ nhiệt. Đó chính là nguyên nhân chính dẫn đến sự hình thành các vòng đai khí hậu và tính địa đới của các yếu tố địa lí. − Dạng gêôit của Trái Đất đối xứng qua mặt phẳng xích đạo dẫn đến sự hình thành hai nửa cầu Bắc và Nam. Các hiện t−ợng xảy ra trong lớp vỏ địa lí ở hai nửa cầu th−ờng trái ng−ợc nhau : càng đi về phía bắc ở nửa cầu Bắc càng lạnh, trong khi đó ở nửa cầu Nam, càng đi về phía Bắc càng nóng hơn. − Do có hình dạng gêôit nên Trái Đất chứa đ−ợc một l−ợng vật chất tối đa, cũng nhờ có khối l−ợng và kích th−ớc khá lớn nên Trái Đất đã hình thành và duy trì quanh nó một lớp khí quyển. Điều này vô cùng quan trọng vì nó đã quyết định khả năng xuất hiện và tồn tại sự sống trên Trái Đất cũng nh− tạo điều kiện để diễn ra các quá trình trong vòng tuần hoàn vật chất và năng l−ợng trên Trái Đất. 12
13. 3. Sự vận động của trỏi đất a) Vận động tự quay xung quanh trục của Trái Đất Vận động tự quay quanh trục là quy luật chung của các hành tinh. Vận động tự quay xung quanh trục đã tham gia vào việc hình thành và sự tồn tại của Trái Đất. Tr−ớc hết, Trái Đất tự quay xung quanh trục theo h−ớng từ tây sang đông, tức là h−ớng ng−ợc chiều kim đồng hồ (nhìn từ trên xuống). Hiện tại, trục Trái Đất nghiêng với mặt phẳng hoàng đạo (quỹ đạo của Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời) một góc 66°33’ tức là độ nghiêng của mặt phẳng xích đạo Trái Đất với mặt phẳng hoàng đạo là 23°27’. Thực ra, trục Trái Đất không phải cố định mà luôn có sự dao động. Do hình dạng Trái Đất cũng luôn luôn thay đổi, d−ới tác động của tốc độ quay và ảnh h−ởg của Mặt Trăng, Mặt Trời, do sự di chuyển vật chất luôn diễn ra trong lòng Trái Đất và trên bề mặt của nó, nên có sự di chuyển liên tục vị trí của trục quay Trái Đất. Các kết quả nghiên cứu cho thấy trong khoảng thời gian 40 000năm nay độ nghiêng của mặt phẳng xích đạo Trái Đất với mặt phẳng hoàng đạo thay đổi từ 24°36’ đến 21°58’. Trong quá trình lịch sử, việc nhận thức đ−ợc hiện t−ợng tự quay xung quanh trục của Trái Đất không phải là một điều dễ dàng. Các nhà thiên văn học cổ đại đều cho rằng Trái Đất là trung tâm của vũ trụ, Mặt Trời và các vì sao đều quay xung quanh Trái Đất, sinh ra ngày và đêm. Quan niệm đó đ−ợc nhà thiên vă học Ptôlêmê nêu lên trong thuyết Địa tâm. Ng−ời đầu tiên trong lịch sử nhận thức đúng hiện t−ợng tự quay của Trái Đất quanh trục là nhà thiên văn học Ba Lan Côpecnic (1473 − 1543). Học thuyết của Côpecnic cho rằng Mặt Trời là trung tâm của vũ trụ, còn gọi là thuyết Nhật tâm. Phát hiện vĩ đại của Côpecnic đã chống lại thế giới quan thần bí của nhà thờ Cơ đốc giáo bấy giờ coi thuyết địa tâm là chân lí. Vì vậy, nhà thờ đã lấy uy quyền tôn giáo cấm l−u hành thuyết của ông. Sau Côpecnic, các nhà thiên văn học ý, Joócđanô Brunô và Galilêô Galliê cũng bị nhà thờ kết tội vì đã công nhận và truyền bá thuyết Nhật tâm. Nh−ng sự vận động quay xung quanh trục của Trái Đất là một hiện t−ợng tự nhiên khách quan, đã đ−ợc xác định bằng thực nghiệm khoa học của nhà vật lí Pháp Phucô năm 1851. Trái Đất tự quay xung quanh trục của nó một vòng trong khoảng thời gian một ngày đêm. Khoảng thời gian đó có thể xác định bằng vị trí của Mặt Trời hai lần chiếu thẳng góc trên kinh tuyến của địa điểm quan sát. Tuy nhiên, do những sự vận động phức tạp của Mặt Trời và Trái Đất nên độ dài khoảng thời gian một ngày đêm dựa theo Mặt Trời có xê dịch đôi chút trong năm. Khi lấy khoảng thời gian một ngày đêm làm đơn vị tính toán, ng−ời ta lấy độ dài trung bình của nó trong cả năm và quy −ớc là 24 giờ. Do h−ớng chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời trùng với h−ớng tự quay của Trái Đất cho nên một ngày đêm theo Mặt Trời dài hơn một khoảng thời gian thực mà Trái Đất quay trọn một vòng. Khoảng thời gian này đuợc xác định không dựa vào Mặt Trời mà dựa vào một ngôi sao nhất định 2 lần đi qua kinh tuyến của điểm quan sát. Một ngày đêm theo sao dài 23 giờ 56 phút 4 giây. b) Các hệ quả định lí của sự vận động tự quay xung quanh trục của Trái Đất − Sự điều hoà nhiệt trong một ngày đêm 13
14. Sự quay quanh trục của Trái Đất đã sinh ra một đơn vị đo thời gian tự nhiên : một ngày đêm, gồm có phần thời gian đ−ợc chiếu sáng là ban ngày và phần thời gian trong bóng tối là ban đêm. Mỗi một phần ngày và đêm lại đ−ợc chia ra làm 12 đơn vị nhỏ hơn đ−ợc gọi là giờ (theo hệ đếm của ng−ời Ai Cập thời cổ), 1 giờ lại chia thành 60 phút, 1 phút lại chia thành 60 giây. Nhờ vận động tự quay xung quanh trục mà ở mọi địa điểm trên bề mặt Trái Đất trong 24 giờ đều luân phiên có ngày và đêm. Nhịp điệu ngày và đêm kế tiếp nhau đã làm cho sự phân phối bức xạ Mặt Trời trên bề mặt Trái Đất đ−ợc điều hoà. Nếu Trái Đất không tự quay quanh trục mà chỉ quay quanh Mặt Trời thì trên Trái Đất cũng có ngày và đêm, nh−ng ngày và đêm rất dài. Mỗi năm chỉ vẻn vẹn có một ngày đêm. Mặt đất ban ngày sẽ rất nóng, ban đêm sẽ rất lạnh. Điều kiện khí hậu đó khó có thể tồn tại đ−ợc sự sống của sinh vật. Do sự tự quay quanh trục của Trái Đất với tốc độ t−ơng đối lớn, nên ngày đêm trên Trái Đất đều ngắn, nhiệt độ trên mặt đất đ−ợc điều hoà, sự sống phát triển t−ơng đối thuận lợi. Sự chênh lệch về nhiệt độ giữa ngày và đêm trên Trái Đất tuy không lớn nh−ng là một hiện t−ợng quan trọng của khí hậu. − Hệ toạ độ địa lí Vận động tự quay của Trái Đất đã tạo cơ sở cho việc xây dựng hệ toạ độ địa lí để xác định vị trí của các địa điểm trên bề mặt Trái Đất. Trong khi tự quay, tất cả các địa điểm trên bề mặt Trái Đất đều di chuyển vị trí, duy chỉ có hai điểm chỉ quay tại chỗ, đó là hai địa cực : cực Bắc và cực Nam. Cực Bắc là cực mà từ đó ng−ời ta nhìn thấy Trái Đất quay theo chiều ng−ợc kim đồng hồ, trùng với h−ớng quay chung của hệ Ngân Hà. Đ−ờng thẳng nối hai cực đi qua tâm Trái Đất gọi là trục Trái Đất. Vòng tròn lớn nhất của Trái Đất nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và phân chia Trái Đất ra hai nửa cầu là đ−ờng Xích đạo. Khoảng cách từ Xích đạo đến hai cực bằng nhau. Nửa cầu có cực Bắc gọi là nửa cầu Bắc, nửa cầu có cực Nam gọi là nửa cầu Nam. Hình 7. Xích đạo, cực, các kinh tuyến và vĩ tuyến Sự đối xứng giữa hai nửa cầu của Trái Đất không chỉ có ý nghĩa đơn thuần về mặt hình học mà còn là sự đối lập của nhiều hiện t−ợng địa lí trên bề mặt Trái Đất nh− : ph−ơng h−ớng, sự thay đổi các mùa, sự chuyển động biểu kiến của Mặt Trời, sự lệch của các dòng chảy, Trên Trái Đất, ng−ời ta còn quy định ra các mặt phẳng song song với mặt phẳng xích đạo, cắt bề mặt Trái Đất thành những vòng tròn song song với Xích đạo gọi là các vĩ tuyến. Các vĩ 14
15. tuyến thuộc nửa cầu Bắc là các vĩ tuyến Bắc, các vĩ tuyến thuộc nửa cầu nam là các vĩ tuyến Nam. Khoảng cách biểu hiện bằng các cung đo từ các vĩ tuyến đến Xích đạo là các vĩ độ địa lí. Đó cũng là độ lớn của các góc có một cạnh là đ−ờng bán kính xích đạo còn cạnh kia là đ−ờng bán kính có đầu ra ở trên vĩ tuyến. Đ−ờng ngắn nhất nối hai cực trên bề mặt Trái Đất là kinh tuyến. Hai kinh tuyến nối với nhau tạo thành một vòng tròn đi qua hai điểm cực gọi là vòng kinh tuyến. Tất cả các kinh tuyến trên Trái Đất đều dài bằng nhau và không có đ−ờng nào có tính chất khác biệt về mặt tự nhiên để làm tiêu chuẩn xác định kinh tuyến gốc. Vì vậy, từ hội nghị Thiên văn Quốc tế năm 1884, ng−ời ta lấy kinh tuyến đi qua đài thiên văn Grinuých ở ngoại ô thành phố Luân Đôn (n−ớc Anh) là kinh tuyến gốc. Kinh tuyến đó đ−ợc đánh số 0. Từ kinh tuyến gốc đi về phía đông đến kinh tuyến 180° là kinh tuyến Đông và đi về phía tây cũng đến kinh tuyến 180° là các kinh tuyến Tây. Khoảng cách biểu hiện bằng các cung đo từ các kinh tuyến đến kinh tuyến gốc gọi là kinh độ địa lí. Đó cũng là độ lớn của góc nhị diện do các mặt phẳng của 2 vòng kinh tuyến tạo nên, trong đó có một mặt phẳng của vòng kinh tuyến gốc. Tất cả hệ thống các kinh tuyến và vĩ tuyến địa lí trên bề mặt Trái Đất tạo thành một hệ toạ độ, nhờ đó mà ng−ời ta có thể xác định đ−ợc vị trí của tất cả các địa điểm và vẽ đ−ợc bản đồ của bề mặt Trái Đất. − Giờ trên Trái Đất và đ−ờng chuyển ngày quốc tế Do Mặt Trời chỉ chiếu sáng đ−ợc một nửa bề mặt Trái Đất, Trái Đất lại tự quay quanh trục, nên ở một địa điểm quan sát, trong một ngày đêm Mặt Trời chỉ có một lần lên cao nhất trên bầu trời, lúc đó là 12 giờ tr−a. Cùng lúc đó, phía đông của địa điểm quan sát đã thấy Mặt Trời ngả về phía tây, còn những địa điểm ở phía tây thì mới thấy Mặt Trời sắp tròn bóng. Nh− vậy là cùng ở một thời điểm, mỗi địa ph−ơng có một giờ riêng. Đó là giờ địa ph−ơng. Giờ địa ph−ơng đ−ợc thống nhất ở tất cả địa điểm nằm trên cùng một kinh tuyến. Nó khác với giờ địa ph−ơng trên các kinh tuyến bên cạnh từng phút, từng giây. Giờ đó đ−ợc xác định căn cứ vào vị trí của Mặt Trời trên bầu trời. Trong sinh hoạt hằng ngày của một quốc gia, nếu theo giờ địa ph−ơng thì sẽ có nhiều điều phức tạp, bởi vì hai địa ph−ơng chỉ cần cách nhau một khoảng cách rất nhỏ là đã có giờ địa ph−ơng khác nhau. Để tránh tình trạng lộn xộn về giờ giấc, ng−ời ta phải quy định giờ thống nhất cho từng khu vực trên Trái Đất, đó là giờ khu vực. Bề mặt Trái Đất đ−ợc quy −ớc chia làm 24 khu vực bổ dọc theo kinh tuyến (giống nh− những múi cam) nên đ−ợc gọi là múi giờ. Mỗi múi giờ chiếm giữ một góc 15° (360°/24 = 15°). Giờ chính thức của toàn khu vực là giờ địa ph−ơng của kinh tuyến đi qua chính giữa khu vực. Ranh giới của các khu vực, về nguyên tắc cũng là các đ−ờng thẳng dọc theo các kinh tuyến. Tuy nhiên, ở trên đất liền, nó th−ờng là những đ−ờng gãy khúc, đ−ợc quy định dọc theo biên giới các quốc gia. Đối với các n−ớc có diện tích nhỏ, chiều ngang hẹp, giờ chính thức th−ờng đ−ợc quy định thống nhất trong toàn quốc theo giờ kinh tuyến đi qua thủ đô của n−ớc đó. Đối với những n−ớc lớn, có thể có nhiều khu vực giờ khác nhau. Để tiện cho việc tính toán giờ trên thế giới ng−ời ta đã quy định khu vực giờ gốc đ−ợc đánh số 0 là khu vực có đ−ờng kinh tuyến gốc đi qua đài thiên văn Griných. Ranh giới của nó 15
16. nằm ở kinh độ 7°5’ Tây và 7°5’ Đông. Từ khu vực đó đi về phía đông là khu vực giờ 1, 2, 3, đ−ợc tính theo giờ của kinh tuyến Griných (viết tắt GMT). N−ớc ta lấy giờ chính thức là giờ của kinh tuyến đi qua thủ đô Hà Nội − nằm ở khu vực số 7, Mátxcơva nằm ở khu vực số 2, còn Niu Yóoc nằm ở khu vực số 17, Giờ của hai khu vực cạnh nhau thì chênh lệch nhau một giờ. Do Trái Đất có hình khối cầu nên khu vực giờ gốc số 0 trùng với giờ khu vực số 24. Giả sử giờ khu vực là 12 giờ ngày 1 tháng một, thì giờ khu vực 24 là 12 giờ ngày 2 tháng một. Khu vực 0 và khu vực 24 là một, giờ cũng thống nhất là 12 giờ, nh−ng thuộc 2 ngày khác nhau : ngày 1 tháng một và ngày 2 tháng một. Nếu bắt đầu tính giờ ở bất cứ một khu vực nào khác thì tình trạng đó vẫn cứ xảy ra. Do vậy, trên Trái Đất bao giờ cũng có một khu vực mà ở đó có thể chỉ 2 ngày khác nhau. Để tránh tình trạng phiền phức trong vấn đề giao thông quốc tế, ng−ời ta quy −ớc lấy kinh tuyến 180° ở khu vực giờ số 12 trong Thái Bình D−ơng làm đ−ờng chuyển ngày quốc tế. Nếu đi từ phía tây sang phía đông qua đ−ờng kinh tuyến này thì phải chuyển sớm lên một ngày, còn nếu đi từ phía đông sang phía tây thì phải chuyển lùi lại một ngày. − Lực Cirôlit trên bề mặt Trái Đất Do hiện t−ợng tự quay quanh trục của Trái Đất, nên tất cả các vật thể chuyển động trên bề mặt Trái Đất theo h−ớng kinh tuyến đến chịu một sự lệch h−ớng về phía bên phải ở nửa cầu Bắc và bên trái ở nửa cầu Nam. Năm 1853 nhà toán học Pháp Côrôlit đã nêu ra định luật về sự chuyển động t−ơng đối của các vật thể trên quả cầu đang quay. Lực làm các vật thể chuyển động lệch h−ớng về bên phải hay bên trái đó đ−ợc gọi là lực Côrôlit. Trên bề mặt Trái Đất, các vật thể chuyển động nh− n−ớc của các dòng biển, các dòng sông lớn, các khối khí trong quá trình tuần hoàn trong khí quyển đều chịu tác động của lực Côrôlit. c) Vận động quay quanh Mặt Trời của Trái Đất Trong hệ Mặt Trời, Trái Đất ngoài chuyển động tự quay xung quanh trục, còn chuyển động quay quanh Mặt trời theo một đ−ờng quỹ đạo hình elip gần tròn gọi là hoàng đạo. 16
17. Trái Đất chuyển động trên hoàng đạo cùng h−ớng với tự quay quanh trục, tức là từ tây sang đông với vận tốc rất lớn, trung bình 28km/s. Để hoàn thành trọn một vòng quỹ đạo, Trái Đất phải đi mất 365 ngày 5 giờ 48 phút 46 giây. Vì quỹ đạo có hình elip nên trong khi chuyển động, lúc Trái Đất ở vị trí gần Mặt Trời nhất là điểm cận nhật (th−ờng vào ngày mồng 3 tháng 1) Trái Đất cách xa Mặt Trời 147 triệu km, vận tốc lên tới 30,3km/s ; lúc Trái Đất ở vị trí xa Mặt Trời nhất là điểm viễn nhật (th−ờng vào ngày 5 tháng 7) cách xa Mặt Trời 152 triệu km và vận tốc giảm xuống còn 29,3km/s. Điều đáng chú ý là trong khi chuyển động trên quỹ đạo, trục của Trái Đất bao giờ cũng nghiêng về một phía mà không thay đổi h−ớng. Chuyển động đó gọi là chuyển động tịnh tiến của Trái Đất quanh Mặt Trời. d) Hệ quả địa lí vận động quay quanh Mặt Trời của Trái Đất − Sự chuyển động biểu kiến của Mặt Trời giữa hai chí tuyến Trong quá trình chuyển động trên quỹ đạo, hằng năm Trái Đất có hai lần ở vào vị trí gần đầu mút của hoàng đạo là ngày hạ chí và ngày đông chí. ở ngày hạ chí (ngày 22 tháng 6) đầu phía bắc của trục Trái Đất quay về phía Mặt Trời và tia sáng mặt trời chiếu thẳng góc với mặt đất ở vĩ độ 23°27’ Bắc. Vòng vĩ tuyến 23°27’ Bắc đ−ợc gọi là chí tuyến Bắc. ở ngày đông chí (ngày 22 tháng 12) đầu phía nam của trục Trái Đất lại h−ớng về phía Mặt Trời và ánh sáng mặt trời chiếu thẳng góc với mặt đất ở vĩ độ 23°27’ Nam. Vòng vĩ tuyến 23°27’ Nam đ−ợc gọi là chí tuyến Nam. Vào hai ngày 21 tháng 3 và ngày 23 tháng 9, Trái Đất di chuyển đến những vị trí trung gian ở giữa hai đầu mút của hoàng đạo gọi là xuân phân và thu phân. ở hai ngày này, trục nghiêng của Trái Đất không quay đầu về phía Mặt Trời. ánh sáng mặt trời lúc đó chiếu thẳng góc với mặt đất ở Xích đạo. Nh− vậy là trong khi Trái Đất di chuyển trọn một vòng trên quỹ đạo, những tia sáng mặt trời lúc chiếu thẳng góc với mặt đất ở 23°27’ vĩ độ Bắc (ngày 22 tháng 6), lúc chiếu thẳng góc ở Xích đạo (ngày 21 tháng 3 và 23 tháng 9), lúc chiếu thẳng góc với mặt đất ở 23°27’ vĩ độ Nam (ngày22 tháng 12). Khu vực giữa hai đ−ờng chí tuyến Bắc và chí tuyến Nam cũng là khu vực đ−ợc các tia sáng mặt trời lần l−ợt chiếu vuông góc với mặt đất trong năm. Khu vực từ các chí tuyến đến hai cực, quanh năm những tia sáng mặt trời chỉ chiếu chếch với mặt đất mà không bao giờ chiếu thẳng thành góc vuông. Càng gần hai cực, độ chếch càng tăng. 17
18. Nếu đứng trên mặt đất mà quan sát, thì khi những tia sáng mặt trời chiếu thẳng góc vào đâu thì nơi đó, ng−ời ta sẽ thấy Mặt Trời lên đúng đỉnh đầu (lúc 12 giờ tr−a). Nếu trong một năm, những tia sáng mặt trời chỉ lần l−ợt chiếu thẳng góc trên mặt đất ở trong khu vực giữa hai chí tuyến, thì trên mặt đất, ng−ời ta sẽ quan sát thấy hình nh− Mặt Trời quanh năm chỉ di động ở giữa hai chí tuyến. Đó là sự chuyển động biểu kiến của Mặt Trời trong một năm. 22-VI 0 23 27’B 0 20 0 10 00 21-III 23-IX 100 200 0 23 27’N 1-I 1-IV 1-IVI 1-X 1-I Hình 10. Đ−ờng biểu diễn chuyển động biểu kiến của Mặt Trời trong năm Đ−ờng biểu diễn sự chuyển động biểu kiến của Mặt Trời cho biết trong năm ở những vĩ độ nào, vào những tháng nào thì Mặt Trời lúc giữa tr−a lên cao nhất trên bầu trời. − Sự thay đổi các kì nóng, lạnh trong năm Do trục Trái Đất nghiêng trên mặt phẳng hoàng đạo, cho nên khi chuyển động tịnh tiến quanh Mặt Trời ở nửa cầu Bắc và nửa cầu Nam có chế độ luân phiên các thời kì nóng lạnh, tuỳ theo nhiệt độ hấp thụ nhiệt Mặt Trời của mặt đất. Từ 21 tháng 3 đến 29 tháng 9, nửa cầu Bắc ngả về phía Mặt Trời. Mặt Trời chuyển động biểu kiến từ Xích đạo lên chí tuyến Bắc rồi lại trở về Xích đạo. Trong thời gian này, góc tới của tia sáng mặt trời trên các vĩ độ Bắc bao giờ cũng lớn hơn góc tới của tia sáng mặt trời trên các vĩ độ Nam t−ơng ứng (cùng một vĩ độ, cùng một thời điểm). 18
19. Riêng các địa điểm ở Xích đạo, lúc nào cũng có ngày, đêm dài bằng nhau. Càng xa Xích đạo, sự chênh lệch càng rõ rệt. Từ 66°33’ vĩ độ Bắc đến cực Bắc là khu vực nằm tr−ớc đ−ờng phân chia sáng, tối. Các địa điểm trong khu vực đó suốt 24 giờ đều đ−ợc Mặt Trời chiếu sáng, không có đêm. Vĩ tuyến 66°33’ vĩ độ Nam đến cực Nam gọi là vòng cực Nam có 24 giờ hoàn toàn là đêm và vĩ tuyến 66°33’ Nam gọi là vòng cực Nam. Nh− vậy là từ 21 tháng 3 đến 23 tháng 9, bất cứ địa điểm nào trên nửa cầu Bắc cũng có góc tới và độ dài lớn hơn ở địa điểm t−ơng ứng trên nửa cầu Nam. Đó là thời kì nóng của nửa cầu Bắc và thời kì lạnh của nửa cầu Nam. Từ 23 tháng 9 đến 21 tháng 3, hiện t−ợng hoàn toàn ng−ợc lại. ở bất cứ địa điểm nào trên nửa cầu Nam cũng có góc tới và độ dài của ngày lớn hơn ở địa điểm t−ơng ứng trên nửa cầu Bắc. Đó là thời kì nóng của nửa cầu Nam và thời kì lạnh của nửa cầu Bắc. Trên quỹ đạo của Trái Đất quay quanh Mặt Trời, hai vị trí xuân phân (21/3) và thu phân (23/9) là những vị trí mốc đánh dấu sự phân chia hai thời kì nóng lạnh trong năm, còn hai vị trí hạ chí (22/6) và đông chí (22/12) là những vị trí mốc đánh dấu thời gian nóng nhất và lạnh nhất trong năm ở hai nửa cầu. − Các mùa trong năm ở vùng vĩ độ ôn đới, khí hậu phân hoá ra 4 mùa trong một năm. Theo d−ơng lịch ở nửa cầu Bắc các mùa đ−ợc phân chia nh− sau : Mùa xuân : Từ 21 tháng 3 đến 22 tháng 6. Mặt Trời di chuyển biểu kiến từ Xích đạo lên chí tuyến Bắc. L−ợng nhiệt tăng dần, sự tích luỹ nhiệt bắt đầu lên ch−a cao. Mùa hạ : Từ 22 tháng 6 đến 23 tháng 9. Mặt Trời từ chí tuyến Bắc di chuyển biểu kiến về Xích đạo. Mặt đất nhận đ−ợc l−ợng nhiệt lớn và đã tích luỹ nhiệt qua mùa xuân vì thế nhiệt độ càng tăng cao. 19
20. Mùa thu : Từ 23 tháng 9 đến 22 tháng 12. Mặt Trời tiếp tục di chuyển về chí tuyến Nam. L−ợng nhiệt của Mặt Trời giảm, nh−ng vẫn còn l−ợng nhiệt dự trữ mùa hạ, vì vậy nhiệt độ ch−a thấp lắm. Mùa đông : Từ 23 tháng 9 đến 21 tháng 3. Mặt Trời từ chí tuyến Nam di chuyển về Xích đạo, l−ợng nhiệt của Mặt Trời có tăng lên một chút, nh−ng l−ợng nhiệt dự trữ đã tiêu hao hết, vì vậy nhiệt độ hạ thấp. ở nửa cầu Nam, vào các thời gian trên có các mùa hoàn toàn ng−ợc với các mùa ở nửa cầu Bắc. ở những n−ớc nằm giữa hai chí tuyến nh− n−ớc ta, sự phân hoá ra 4 mùa không rõ nét nh− vùng ôn đới vì quanh năm có chế độ nhiệt cao. − Hiện t−ợng ngày và đêm dài ngắn theo mùa Từ 21 tháng 3 đến 23 tháng 9 do cực Bắc của trục Trái Đất nghiêng về phía Mặt Trời, đ−ờng phân chia sáng tối ở phía sau cực Bắc và phía tr−ớc cực Nam. Do đó ở nửa cầu Bắc diện tích đ−ợc chiếu sáng lớn hơn diện tích khuất trong bóng tối, ban ngày ở nửa cầu Bắc dài hơn ban đêm. Còn nửa cầu Nam thì ng−ợc lại. Từ 23 tháng 9 đến 21 tháng 3 do cực Nam của trục Trái Đất nghiêng về phía Mặt Trời, đ−ờng phân chia sáng tối ở phía tr−ớc cực Bắc và phía sau cực Nam. Do đó diện tích đ−ợc chiếu sáng ở nửa cầu Bắc nhỏ hơn diện tích khuất trong bóng tối, ban ngày ở nửa cầu Bắc ngắn hơn ban đêm. ở nửa cầu Nam, thời gian này ngày dài hơn đêm. ở Xích đạo quanh năm có thời gian ban ngày và ban đêm bằng nhau. Càng xa Xích đạo độ dài ngắn của ngày đêm càng tăng. ở các cực, độ chênh lệch tăng dến mức cao nhất, có tới 6 tháng ngày hoặc 6 tháng đêm. − Các vòng đai chiếu sáng và nhiệt Căn cứ vào các mùa, vào chế độ chiếu sáng và tiếp thu nhiệt ng−ời ta phân chia bề mặt Trái Đất thành các vòng đai (hay còn gọi là đới) sau đây : 20
21. Xích đạo : Từ 0o đến 10o vĩ độ Bắc và Nam, không có hiện t−ợng mùa, quanh năm nóng, ngày và đêm dài gần bằng nhau. Nhiệt đới : Từ 10o đến 23o27’ vĩ độ Bắc và Nam, có hai mùa trong năm nh−ng nhiệt độ chênh lệch ít, mùa đông thể hiện không rõ. Ôn đới : Từ 23o27’ đến 66o33’ vĩ độ Bắc và Nam, có bốn mùa rõ rệt, mùa đông và mùa hạ dài gần bằng nhau, nóng lạnh điều hoà. Cực đới : Từ 66o33’ đến 90o vĩ độ Bắc và Nam, các mùa trong năm trùng với ngày và đêm, lạnh quanh năm. Có từ 1 đến 180 ngày hoặc đêm dài 24 giờ. − D−ơng lịch Trái Đất chuyển động hết một vòng trên quỹ đạo mất 365 ngày 5 giờ 48 phút 48 giây. Để tiện làm lịch, ng−ời ta đặt ra d−ơng lịch lấy 365 ngày làm một năm và đã đ−ợc ng−ời Ai Cập cổ đại sử dụng. D−ơng lịch không ngừng đ−ợc cải tiến. Vì năm lịch ngắn hơn năm thật nên phải quy −ớc cứ 3 năm có 365 ngày phải có một năm nhuận có 366 ngày (lịch Juy Liêng). Thực tế cho thấy lịch Juy Liêng vẫn bị chậm 3 ngày trong 400 năm. Sau này lịch Gơrêgo sửa lại và quy định cứ trong 400 năm lại bớt đi 3 ngày nhuận. D−ơng lịch hiện nay rất đ−ợc thông dụng trên thế giới vì rất đơn giản và khá phù hợp với quy luật khí hậu trong năm. N−ớc ta cũng nh− một số n−ớc ở châu á còn sử dụng cả âm d−ơng lịch. Âm d−ơng lịch dựa trên cơ sở kết hợp giữa âm lịch và d−ơng lịch. Nếu nh− d−ơng lịch dựa trên cơ sở tính toán sự chuyển động của Trái Đất xung quanh Mặt Trời thì âm lịch dựa trên sự chuyển động của Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Theo âm lịch một năm có 12 tháng, mỗi tháng có 29 ngày hoặc 30 ngày, phù hợp với các tuần trăng. Mỗi năm đ−ợc phân chia ra làm 24 tiết, mỗi tiết cách nhau khoảng 15 ngày phù hợp với vị trí xuân phân, hạ chí, thu phân, đông chí, lập xuân, lập hạ, lập thu, lập đông, Âm d−ơng lịch còn sử dụng làm nông lịch, tính ngày lễ hội và các sinh hoạt khác trong đời sống. 4. Nguồn gốc và cấu tạo của trỏi đất a) Nguồn gốc của Trái Đất Nguồn gốc của Trái Đất có liên quan chặt chẽ với sự hình thành các hành tinh khác trong hệ Mặt Trời. Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và đề xuất các giả thuyết để giải quyết vấn đề này. Tuy nhiên, các giả thuyết vẫn còn những điểm ch−a có sức thuyết phục. Vì vậy, vấn đề nguồn gốc Trái Đất và hệ Mặt Trời vẫn còn là vấn đề cần giải quyết trong t−ơng lai. Nhìn chung các giả thuyết đều xuất phát từ hai quan niệm khác nhau về vật chất ban đầu cấu tạo nên Trái Đất : Vào thế kỉ XVIII, với giả thuyết của Căng và Lappaxơ ng−ời cho rằng các hành tinh trong hệ Mặt Trời đ−ợc hình thành từ các đám mây bụi vũ trụ dày đặc, có thể là chất khí, cũng có thể là các vật rắn, nhiệt độ cao, xoay quanh một trục có định. Trong quá trình nguội lạnh, kích th−ớc của khối giảm đi, vận tốc quay tăng lên, do đó hình thành các vành vật chất kết tụ lại, tạo thành các khối cầu lớn là các hành tinh và nhỏ hơn là các vệ tinh. Nh− vậy, theo giả thuyết này, Trái Đất ban đầu là một khối vật chất rất nóng, sau đó ng−ng tụ và nguội dần, nh−ng do 21
22. vật chất ở trong lòng Trái Đất vẫn có nhiệt độ cao, nên khi có khe nứt ở vỏ Trái Đất, các chất này phun ra tạo thành dung nham núi lửa. Nh−ợc điểm của giả thuyết này là vẫn ch−a giải thích đ−ợc một cách hợp lí tất cả những điều hiểu biết về quy luật vận động, cấu tạo của hệ Mặt Trời. Từ đầu thế kỉ XX trở lại đây đã xuất hiện nhiều giả thuyết mới trong đó đáng chú ý có giả thuyết của Ôttô Smit cho rằng Trái Đất đ−ợc hình thành từ lớp bụi thiên thạch nguội lạnh. Mặt Trời là một thiên thể có tr−ớc. Khi Mặt Trời đi qua đám mây bụi, các đám mây bụi tụ tập vào trong mặt phẳng xích đạo của Mặt Trời, xoay quanh nó và dần dần kết tụ lại thành các hành tinh. Nh− vậy, Trái Đất đ−ợc hình thành từ những đám bụi nguội lạnh. Trong quá trình hình thành các hành tinh do tác động của bức xạ nhiệt và áng sáng Mặt Trời, những vành vật chất ở gần trung tâm bị hun nóng nhiều nhất khiến cho các thành phần khí và một thành phần vật chất rắn bị bốc hơi và đẩy ra xa. Những vành vật chất gần Mặt Trời chỉ còn lại một khối l−ợng vật chất nhỏ nh−ng nặng và có độ bốc hơi kém (nh− sắt, niken) tạo nên các hành tinh bên trong thuộc nhóm Trái Đất có kích th−ớch nhỏ, tỉ trọng lớn. Ng−ợc lại, các vành vật chất ở xa Mặt Trời ít chịu tác động hơn, đ−ợc cấu tạo từ các vật chất nguyên thuỷ, chủ yếu gồm các chất khí nhẹ nh− hiđrô nên có khối l−ợng lớn, nh−ng tỉ trọng nhỏ. Các thuyết này, mặc dù ngày càng tỏ ra hợp lí và có tính khoa học cao hơn nh−ng cho đến nay vẫn ch−a có một giả thuyết nào giải thích đ−ợc thoả đáng về nguồn gốc của Trái Đất. b) Cấu tạo của Trái Đất − Theo −ớc tính của nhiều nhà khoa học trên thế giới, Trái Đất đ−ợc hình thành cách đây khoảng 5 − 6 tỉ năm. Trái Đất có cấu tạo bên trong rất phức tạp. Việc quan sát trực tiếp các lớp bên trong của Trái Đất hiện nay không thể thực hiện đ−ợc bởi vì những lỗ khoan sâu vào lòng đất mới chỉ đạt trên d−ới 10km, nghĩa là vẫn ch−a bằng 1/630 bán kính của Trái Đất. Ph−ơng pháp tìm hiểu cấu tạo bên trong của Trái Đất chỉ dựa vào những cơ sở sau : + Sự gia tăng tỉ trọng của vật chất ở các lớp đất sâu. Dựa vào tính chất của sự truyền sóng trong các lớp đất sâu, qua nghiên cứu các sóng địa chấn, ng−ời ta có đ−ợc những tài liệu về tốc độ truyền sóng qua các lớp đất khác nhau, về tính chất truyền của các loại sóng qua các môi tr−ờng vật chất khác nhau. + Trạng thái vật chất phun ra khi núi lửa hoạt động. Các kết quả nghiên cứu từ tr−ớc đến nay cho thấy trong thành phần vật chất của Trái Đất trong đó có 10 nguyên tố phổ biến nhất, chiếm −u thế tuyệt đối là : ôxi, silic, nhôm, natri, magiê, canxi, sắt, kali, cacbon và titan. M−ời nguyên tố này đã chiếm tới 99,5% khối l−ợng các nguyên tố cấu tạo nên Trái Đất. Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng vì nếu so sánh với Mặt Trời và các sao khác thì hầu nh− chúng đ−ợc cấu tạo bởi hai nguyên tố là hiđrô và hêli. − Cấu tạo bên trong của Trái Đát gòm ba lớp với những đặc điểm khác nhau : + Lớp vỏ Trái Đất : là lớp vỏ mỏng bao bọc bên ngoài của Trái Đất, có giới hạn từ bề mặt Môkhôrôvich (gọi tắt là bề mặt Môhô) ở độ sâu khoảng 40 − 60km. Thành phần vật chất của 22
23. lớp vỏ Trái Đất chủ yếu gồm hiđrô, silic, canxi, magiê, natri, kali (th−ờng gọi là quyển sial). Lớp vỏ Trái Đất có cấu tạo không đồng nhất, có hai loại kiểu chính của vỏ Trái Đất : Kiểu vỏ lục địa : có cấu tạo 3 tầng là tầng trầm tích, granít và bazan. Kiểu vỏ đại d−ơng : có cấu tạo hai tầng là tầng trầm tích và bazan, trong đó tầng trầm tích rất mỏng. Ngoài ra, còn có kiểu vỏ chuyển tiếp th−ờng quan sát thấy ở các khu vực biển rìa lục địa hoặc nội địa. Lớp bao manti : nằm ở d−ới vỏ Trái Đất cho đến độ sâu khoảng 2900km. Thành phần vật chất có silic, magiê, sắt (vì vậy còn có tên là quyển sima). ở ranh giới phía d−ới của bao manti, nhiệt độ lên tới 2000 − 2500oC và áp suất là 1,4 triệu atmôtphe. Đặc biệt d−ới lớp bao manti có tâm địa chấn ở các độ sâu 100 − 250km trên lục địa và 50 − 400km d−ới các đại d−ơng. ở nhiệt độ này tỉ trọng vật chất giảm xuống, nhiệt độ khoảng 1200oC nên vật chất tựa nh− thuỷ tinh nóng chảy rất dẻo, trở thành hơi phát sinh các vận động theo chiều thẳng đứng của vỏ Trái Đất. + Lớp nhân Trái Đất : có độ sâu từ đáy lớp bao manti đến tâm Trái Đất. Thành phần vật chất chủ yếu có sắt và niken, vì vậy còn có tên là nhân nife. Lớp nhân Trái Đất có tỉ trọng cao từ 10 − 12,6g/cm3 và áp suất lên tới 3.5 triệu atpmôtphe. Vật chất tồn tại d−ới trạng thái rắn, nhiệt độ tối đa trong lòng Trái Đất th−ờng không quá 4000 − 5000o C. Đặc điểm của các lớp cấu tạo bên trong của Trái Đất Tỉ trọng Nhiệt độ Khối l−ợng 3 Kí hiệu Tên lớp Độ sâu (km) (g/cm ) dự đoán so với tổng KL (%) o A Vỏ Trái Đất 5 đến 40 và 70 2,7 – 2,9 1000 0,8 o B Bao Trên 40 đến 400 3,6 1400 -1700 10,4 o C Manti Giữa 400 đến 960 4,7 1700 − 2400 16,4 o D D−ới 960 đến 2900 5,6 2900 − 4700 41,0 o E − G Nhân Trái Đất 2900 đến 6371 >11,5 5000 31,4 Thực hành 1. Căn cứ vào các số liệu trong sách, hãy tính khoảng cách trung bình từ các hành tinh trong hệ Mặt Trời tới Mặt Trời bằng đơn vị km. 2. Biết tốc độ di chuyển của ánh sáng là 300 000km/s, hãy tính khoảng cách trung bình từ các hành tinh trong hệ Mặt Trời tới Mặt Trời bằng đơn vị đo thời gian. 3. Vẽ sơ đồ cấu tạo của hệ Mặt Trời. 4. Vẽ sơ đồ cấu tạo bên trong của Trái Đất. 23
24. 5. Vẽ hệ thống toạ độ địa lí trên Trái Đất với đầy đủ các chú thích về trục Trái Đất, xích đạo, kinh tuyến gốc, nửa cầu Bắc, nửa cầu Nam, chí tuyến Bắc, chí tuyến Nam, vòng cực Bắc, vòng cực Nam. 6. Vẽ sơ đồ vị trí của Trái Đất ở thời điểm ngày hạ chí (22/6), ngày đông chí (22/12), ngày xuân phân (21/3), ngày thu phân (23/9) và giải thích hiện t−ợng ngày đêm dài ngắn theo mùa ứng với câu tục ngữ n−ớc ta. Đêm tháng năm ch−a nằm đã sáng Ngày tháng m−ời ch−a c−ời đã tối. 7. Dựa vào Alat Địa lí tự nhiên đại c−ơng hãy : − Xác định các múi giờ trên bề mặt Trái Đất. − Giải thích vì sao các đ−ờng phân chia múi giờ trên Trái Đất ở trên đất liền th−ờng là các đ−ờng gãy khúc chứ không phải các đ−ờng thẳng song song nh− trên biển và đại d−ơng. − Xác định sự chênh lệch giờ ở các thủ đô và các thành phố lớn trên thế giới với giờ GMT. Câu hỏi h−ớng dẫn ôn tập 1. Tại sao nói địa lí là hệ thống các khoa học ? 2. Hãy trình bày về cấu tạo của hệ Mặt Trời và vị trí của Trái Đất trong hệ Mặt Trời. 3. Hình dạng và kích th−ớc của Trái Đất có gì đặc biệt ? Các hệ quả địa lí của sự vận động đó . 4. Hãy trình bày về vận động tự quay quanh trục của Trái Đất và các hệ quả địa lí của sự vận động đó. 5. Các mùa trong một năm thay đổi nh− thế nào trên Trái Đất ? Nguyên nhân của hiện t−ợng mùa. 24
25. Chương II LỚP VỎ ĐỊA LÍ CỦA TRÁI ĐẤT I - LỚP VỎ ĐỊA LÍ CỦA TRÁI ĐẤT 1. Lớp vỏ địa lớ a) Khái nệm về lớp vỏ địa lí Lớp vỏ địa lí là lớp vỏ của Trái Đất đ−ợc cấu tạo bởi các lớp vỏ bộ phận nh− thạch quyển, khí quyển, thuỷ quyển, thổ nh−ỡng và sinh vật quyển. Các quyển này không tách rời mà thâm nhập và tác động lẫn nhau tạo nên một tổng thể tự nhiên thống nhất, vô cùng phức tạp và có cấu trúc thẳng đứng trong vỏ địa lí. Trong các thành phần cấu tạo nên lớp vỏ địa lí thì thạch quyển là thành phần xuất hiện tr−ớc hết, đồng thời cũng là bảo thủ nhất và nó đã có ảnh h−ởng trực tiếp, lâu dài tới các thành phần khác. Sinh quyển là quyển xuất hiện muộn nhất nh−ng cũng là quyển đã tạo nên sự phong phú, đa dạng và rất sinh động của lớp vỏ địa lí. b) Giới hạn của lớp vỏ địa lí Không phải toàn bộ bề dày của các quyển tạo nên lớp vỏ địa lí. Lớp vỏ địa lí chỉ bao gồm các tầng bên d−ới của khí quyển (cho đến hết tầng đối l−u hay lớp d−ới của tầng ôzôn), toàn bộ thuỷ quyển, thổ nh−ỡng quyển, sinh quyển và bộ phận phía trên của thạch quyển (tới mặt đáy của lớp vỏ Trái Đất, nơi xuất hiện các tâm động đất hay núi lửa và các lớp trầm tích). Nh− vậy, bề dày của lớp vỏ địa lí đ−ợc giới hạn trong phạm vi khoảng 60km. Cũng cần chú ý là sự biểu hiện và tác động của lớp vỏ địa lí đ−ợc diễn ra một cách rõ nét và sâu sắc nhất là ở ngay bề mặt đất. Càng xa về các phía, cấu trúc của lớp vỏ địa lí càng nghèo nàn. 2. Khớ quyển a) Khái niệm về khí quyển Khí quyển là lớp vỏ không khí bao bọc xung quanh Trái Đất. Khí quyển có tác dụng bảo vệ cho Trái Đất, duy trì môi tr−ờng sống và tạo điều kiện cho sự phát triển của sinh vật. Thông qua các quá trình trao đổi vật chất và năng l−ợng, khí quyển th−ờng xuyên có tác động đến mọi hoạt động trên Trái Đất. b) Thành phần và cấu tạo của khí quyển − Thành phần của khí quyển : Khí quyển bao gồm hỗn hợp các chất khí có thành phần hầu nh− không đổi, trong đó chủ yếu là khí nitơ chiếm 78,1% và khí ôxi chiếm 20,9% thể tích. Các chất khí còn lại chỉ chiếm 1% thể tích. Ngoài ra trong khí quyển còn lẫn nhiều tạp chất nh− hơi n−ớc, khí CO2, bụi, − Cấu tạo khí quyển : ở sát mặt đất, khí quyển có mật độ không khí rất dày đặc, càng lên cao không khí càng loãng dần. Từ bề mặt Trái Đất lên đến độ cao 5km tập trung khoảng 50% toàn bộ khối l−ợng 25
26. khí quyển. Đến độ cao 10km là 75% và đến độ cao 16km chiếm tới 90% khối l−ợng khí quyển. Tuy vậy, ở độ cao trên 10 000km vẫn còn quan sát thấy dấu vết không khí. Theo chiều thẳng đứng từ d−ới lên, khí quyển đ−ợc chia làm 5 tầng, đó là : tầng đối l−u, tầng bình l−u, tầng giữa, tầng nhiệt (tầng ion) và tầng ngoài (tầng khuếch tán). c) Thời tiết và khí hậu Thời tiết và khí hậu là hai khái niệm có liên quan mật thiết với nhau cùng đề cập đến các hiện t−ợng vật lí và trạng thái của khí quyển. − Thời tiết : Thời tiết là toàn bộ các hiện t−ợng vật lí và trạng thái của lớp khí quyển gần sát mặt đất diễn ra tại một nơi nào đó trong một thời điểm xác định. Các hiện t−ợng vật lí nh− m−a, nắng, gió, giông, bão và các trạng thái của lớp không khí đ−ợc đặc tr−ng bởi các yếu tố nh− nhiệt độ, độ ẩm, khí áp, gió thể hiện rõ nét đặc điểm thời tiết. Các hiện t−ợng và trạng thái khí quyển luôn luôn biến động vì vậy thời tiết cũng biến đổi không ngừng. − Khí hậu : Khí hậu là trạng thái của khí quyển diễn ra trong một phạm vi không gian rộng lớn và đ−ợc đặc tr−ng bởi quy luật biến đổi nhiều năm của chế độ thời tiết. Nh− vậy, nếu nh− thời tiết có đặc điểm luôn luôn biến động (hằng ngày, hằng giờ) thì khí hậu có tính ổn định hơn nhiều. Những biến đổi lớn của khí hậu trên Trái Đất th−ờng diễn ra theo chu kì hằng năm, hằng trăm năm, hằng nghìn năm. d) Các nhân tố hình thành khí hậu Khí hậu ở mỗi nơi nào đó th−ờng đ−ợc hình thành bởi sự tác động của ba nhân tố : bức xạ mặt trời, hoàn k−u khí quyển và đặc điểm của bề mặt đệm. − Bức xạ mặt trời : Bức xạ mặt trời là nguồn năng l−ợng chủ yếu của Trái Đất do Mặt Trời cung cấp. Bức xạ mặt trời đem lại ánh sáng và nhiệt độ cho Trái Đất. Do Trái Đất có hình dạng êgôit, nên l−ợng bức xạ mặt trời chiếu tới bề mặt Trái Đất tại các vĩ độ rất khác nhau. Chế độ bức xạ đã quyết định chế độ nhiệt của Trái Đất. ở các vùng vĩ độ thấp, tiếp thu đ−ợc l−ợng bức xạ mặt trời lớn nên có nền nhiệt độ cao và đ−ợc gọi là vùng nhiệt đới. ở các cùng vĩ độ trung bình có nền nhiệt độ không cao đ−ợc gọi là vùng ôn đới, còn các vùng vĩ độ cao hơn có nền nhiệt độ thấp gọi là vùng hàn đới. Chế độ bức xạ đ−ợc coi là nguồn gốc, là đặc điểm cơ bản của khí hậu. − Hoàn l−u khí quyển : Hoàn l−u khí quyển là các dòng khí chuyển động trong các lớp không khí gần mặt đất và trên cao của khí quyển, do có sự chênh lệch của khí áp tại vùng khác nhau trên Trái Đất gây ra. Các dòng khí chuyển động gây nên sự xáo trộn và biến đổi rất nhanh các khối không khí giữa các vùng, làm thay đổi trạng thái khí quyển và dẫn đến đặc điểm của thời tiết và khí hậu tại mỗi địa ph−ơng. − Đặc điểm của bề mặt đệm : Bề mặt đệm là lớp phủ trên bề mặt Trái Đất bao gồm bề mặt địa hình (núi, thung lũng, đồng bằng), lớp phủ rừng, đồng cỏ, đồng ruộng, mặt n−ớc (sông hồ, biển, đại d−ơng), sa mạc, bề mặt đệm có đặc điểm không đồng nhất tại các vùng khác nhau sẽ chi phối các quá 26
27. trình tiếp nhận năng l−ợng bức xạ của Mặt Trời. Trao đổi vật chất và năng l−ợng, điều chỉnh hoàn l−u khí quyển góp phần tạo nên sự chuyển hoá và sự khác biệt trong đặc điểm khí hậu tại mỗi địa ph−ơng. Ba nhân tố trên th−ờng xuyên ảnh h−ởng, chi phối, đồng thời tác động lẫn nhau đã hình thành nên đặc điểm khí hậu tại mỗi địa ph−ơng và các vùng khác nhau trên Trái Đất. Vì vậy, khi phân tích và xác định đặc điểm khí hậu của mỗi nơi bao giờ cũng phải đề cập và xem xét tới các nhân tố hình thành khí hậu kể trên. đ) Các kiểu khí hậu trên Trái Đất Khí hậu Trái Đất đa dạng và phức tạp. Có thể phân biệt 5 kiểu khí hậu chính, phân bố có tính chất vòng đai từ Xích đạo tới hai cực của Trái Đất. − Khí hậu xích đạo và cận xích đạo Khu vực có khí hậu xích đạo và cận xích đạo th−ờng ở trong phạm vi xích đạo, hơi lệch về nửa cầu Bắc, từ 5oN đến 10oB, bao gồm l−u vực sông Amazôn, Guyan, bờ biển Côlômbia (Nam Mĩ), một phần các đảo giữa Thái Bình D−ơng và quần đảo Inđônêxia, Xri Lanca (Châu á), một phần bồn địa Cônggô, Gabông, Camơrun, một bộ phận bờ vịnh Ghinê (châu Phi). Đặc điểm của khí hậu của xích đạo và cận xích đạo là : Có nhiệt độ cao : Nhiệt độ trung bình hàng năm là 26o − 27o C và phân bố t−ơng đối đều trong năm. Biên độ nhiệt độ trung bình giữa các tháng chỉ khoảng 1 − 2oC. Có l−ợng m−a lớn : L−ợng m−a trung bình hằng năm từ 1500 − 2000mm và trong năm th−ờng có từ 150 − 200 ngày m−a. ở hầu hết các vùng ven biển và một số nơi ở sâu trong lục địa nh− Cônggô, Braxin có l−ợng m−a lớn, l−ợng m−a hằng năm trên 2000mm và có khoảng 250 ngày m−a. Khí áp thấp và ít dao động. Th−ờng có gió nhỏ. Gió đất – biển có ý nghĩa rất quan trọng. Có tính chất đơn điệu, các điều kiện khí hậu th−ờng ít thay đổi trong năm. − Khí hậu nhiệt đới Khu vực có khí hậu nhiệt đới phân bố thành hai dải chạy dọc theo hai chí tuyến ở nửa cầu Bắc và nửa cầu Nam. ở bán cầu Bắc th−ờng giới hạn từ 10o − 30oB và nửa cầu Nam từ 5o − 20oN. Có thể phân biệt khí hậu nhiệt đới thành hai kiểu phụ là khí hậu nhiệt đới lục địa và khí hậu nhiệt đới hải d−ơng. + Khí hậu nhiệt đới lục địa chia thành hai mùa rõ rệt trong năm. Mùa hạ nóng và ẩm do có m−a nhiều. Mùa đông bớt nóng hơn và khô. Biên độ nhiệt độ hằng năm và hằng ngày tăng lên rõ rệt, tới hàng chục độ. Cần chú ý là do có sự chuyển động biểu kiến của Mặt Trời nên mùa hạ và mùa đông ở hai nửa cầu hoàn toàn trái ng−ợc nhau. ở nửa cầu Bắc, mùa hạ từ tháng 4 đến tháng 9, mùa đông từ tháng 10 đến tháng 3, còn nửa cầu Nam thì ng−ợc lại, mùa hạ từ tháng 10 đến tháng 3 và mùa đông từ tháng 4 đến tháng 9. Do nằm trải dài tới 20o vĩ tuyến, khí hậu nhiệt đới có sự phân hoá dần theo vĩ độ. Càng lên các vĩ độ cao tính chất nhiệt đới càng giảm dần. + Khí hậu chí tuyến hải d−ơng th−ờng phân bố ở các quần đảo nằm trên các biển và đại d−ơng. ở khu vực này do chịu ảnh h−ởng sâu sắc của các dòng tín phong nên có sự phân hoá rõ rệt ở các s−ờn đón gió và các s−ờn khuất gió. ở các s−ờn đón gió, l−ợng m−a th−ờng rất lớn. − Khí hậu cận nhiệt đới 27
28. Khí hậu cận nhiệt đới thực chất có tính chất chuyển tiếp từ khí hậu nhiệt đới sang khí hậu ôn đới. Khu vực có khí hậu cận nhiệt đới ở nửa cầu Bắc nằm trong khoảng vĩ độ từ 30o − 42oB và ở nửa cầu Nam nằm ở vào khoảng vĩ độ từ 25o − 40oN. Khí hậu cận nhiệt đới cũng có sự phân hoá theo mùa rõ rệt và chủ yếu dựa vào chế độ nhiệt và chế độ m−a. ở khu vực khí hậu cận nhiệt đới có thể phân ra ba kiểu phụ mang tính chất địa ph−ơng rõ rệt là : khí hậu địa trung hải, cận nhiệt đới bờ đông các lục địa và khí hậu hoang mạc khô hạn cận nhiệt đới. + Khí hậu địa trung hải hình thành và phát triển ở xung quanh khu vực Địa Trung Hải có đặc điểm là mùa hạ nóng và khô, mùa đông dịu mát và có m−a. Tuy vậy, do phụ thuộc vào vĩ độ và mức độ gần hay xa biển mà trong kiểu khí hậu này cũng có sự khác biệt, đặc biệt ở khu vực châu á. Khí hậu cận nhiệt đới bờ đông các lục địa có mùa hạ giống kiểu khí hậu nhiệt ẩm và có mùa đông ngắn, t−ơng đối lạnh và khô. Khí hậu hoang mạc khô hạn cận nhiệt đới hình thành trên các dải hoang mạc khô cằn ở châu á (từ Xiri tới Bắc Trung Quốc), ở Bắc Mĩ, Achentina, Ôxtrâylia và một phần nhỏ ở Nam Phi. Mùa hạ ở khu vực này cũng nóng nh− ở các hoang mạc nhiệt đới, song về mùa đông có ngắn hơn. − Khí hậu ôn đới Khí hậu ôn đới và cực đới phạm vi phân bố khá rộng, khoảng vĩ độ 40o đến vùng cực của hai nửa cầu. Khí hậu ôn đới có sự phân biệt t−ơng đối rõ rệt bốn mùa (xuân, hạ, thu, đông) trong năm do sự t−ơng phản về chế độ nhiệt giữa các mùa, giữa ngày và đêm đã giảm đi. Mùa xuân đ−ợc báo hiệu từ lúc tuyết bắt đầu tan. Mùa hạ là những ngày nắng ấm kéo dài, mùa thu khô hơn, cây cối bắt đầu trút lá, tuy vậy vẫn còn ấm hơn mùa xuân, mùa đông lạnh có tuyết rơi. − Khí hậu cực đới Khí hậu cực đới lạnh giá quanh năm, có 6 tháng mùa hạ, 6 tháng mùa đông kế tiếp nhau. Khí hậu Nam cực lạnh lẽo và khắc nghiệt hơn so với Bắc cực. Lớp phủ băng trên lục địa Nam cực dày tới 3000m. Về mùa hạ ở hai cực đều có hiện t−ợng tan băng và trôi băng. 3. Thuỷ quyển a) Khái niệm về thuỷ quyển Tất cả các n−ớc trên Trái Đất hợp thành thuỷ quyển hay còn gọi là quyển n−ớc. Đây là những lớp n−ớc liên tục của Trái Đất bao gồm : n−ớc biển, đại d−ơng, n−ớc trên lục địa (sông ngòi, ao hồ, đầm lầy, băng hà) và các loại n−ớc d−ới đất. N−ớc là một trong những vật thể phổ biến nhất trên bề mặt Trái Đất. Đặc biệt, n−ớc đóng vai trò quan trọng về mặt động lực với các hợp phần khác nhau trong thiên nhiên. b) Thành phần và phân bố của thuỷ quyển − Thành phần của thuỷ quyển Thuỷ quyển có thành phần t−ơng đối phức tạp. Chiếm 96% trọng l−ợng của thuỷ quyển là n−ớc, đồng thời đó cũng là thành phần quang trọng nhất của thuỷ quyển, 4% còn lại là các chất hoà tan, trong đó chủ yếu là các ion. Ngoài ra, trong n−ớc còn rất nhiều vật rắn, nh− bùn, cát, các chất hữu cơ, song tỉ lệ của các chất này rất nhỏ. 28
29. Thành phần của n−ớc sông và n−ớc biển rất khác nhau. Độ muối trung bình của n−ớc biển là 35‰, các hợp chất của Clo và Natri chiếm −u thế (88%), trong khi đó độ muôí trung bình của n−ớc sông là 0,0146‰, chủ yếu là các loại muối cacbonat. Hằng năm các con sông đem ra biển khoảng 4,5 tỉ tấn vật liệu hoà tan và 32,5 tỉ tấn vật liệu lơ lửng. Về thành phần hoá học, n−ớc − phần quan trọng nhất của thuỷ quyển, là hợp chất của hiđrô và ôxi. N−ớc là vật chất duy nhất của Trái Đất có thể thấy ở ba trạng thái : lỏng, rắn và hơi tuỳ theo nhiệt độ, nó có thể dễ dàng chuyển hoá từ trạng thái này sang trạng thái khác. Nh−ng n−ớc ở thể lỏng là chủ yếu. Các nguyên tử hiđrô và ôxi cấu tạo nên phân tử n−ớc đều là các chất đồng vị. Vì vậy, có nhiều loại n−ớc khác nhau đ−ợc hình thành từ các đồng vị của hiđrô và ôxi. Nh−ng chỉ có các đồng vị của hiđrô là quan trọng hơn cả. N−ớc đ−ợc hình thành từ H1 gọi là n−ớc nhẹ, chiếm khoảng 99,73% tổng l−ợng n−ớc, còn H2 tạo nên n−ớc nặng. L−ợng n−ớc này trong thuỷ quyển rất ít, chiếm khoảng 0,017% toàn bộ thuỷ quyển. Mặc dù vậy, l−ợng n−ớc này rất quan trọng hầu nh− không bị điện phân, ít hoà tan các muối, có tác dụng sinh hoá mạnh đối với một cơ thể sống. N−ớc nặng đ−ợc tạo thành từ H3 có số l−ợng rất nhỏ, đ−ợc sử dụng trong các phản ứng nhiệt hạch nh−ng không quan trọng lắm. − Sự phân bố của thuỷ quyển N−ớc có ở khắp nơi trên Trái Đất, trong tất cả các hợp phần của vỏ địa lí. Ngay cả trong các lớp đất đá, n−ớc cũng có một số l−ợng khá lớn. Đấy chính là n−ớc d−ới đất. Trong thạch quyển n−ớc tồn tại d−ới dạng lỏng và các dạng rắn là băng kết và đông kết. Đặc biệt trong khí quyển, n−ớc tồn tại d−ới dạng hơi n−ớc. L−ợng n−ớc này rất nhỏ, chỉ chiếm khoảng 0,009% tổng l−ợng n−ớc, nh−ng hơi n−ớc có ý nghĩa rất quan trọng trong sự tồn tại và phát triển của sinh vật. Trong cơ thể của cả thực vật, lẫn động vật đều chứa một l−ợng n−ớc nhất định. N−ớc có trong đất là một thành phần không thể thiếu đ−ợc trong quá trình hình thành đất. Nh− vậy, n−ớc có sự phân bố rộng rãi trong lớp vỏ địa lí. c) Tuần hoàn của n−ớc trên Trái Đất − Các loại tuần hoàn n−ớc N−ớc có mối quan hệ chặt chẽ về mặt động lực với các quyển khác trong lớp vỏ địa lí. Mối quan hệ này đ−ợc thực hiện nhờ các quá trình tuần hoàn của n−ớc. D−ới dạng tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời, n−ớc sẽ bốc hơi từ các bề mặt n−ớc (biển, đại d−ơng, sông hồ, ), các sinh vật cũng thoát hơi. L−ợng hơi n−ớc này đi vào khí quyển, khi gặp điều kiện thuận lợi về nhiệt độ và các yếu tố khác, hơi n−ớc sẽ ng−ng tụ thành mây hoặc các giọt n−ớc và d−ớc tác động của trọng lực nó lại rơi xuống bề mặt Trái Đất. Khi n−ớc rơi xuống đất, một phần bốc hơi trở lại không khí, một phần tạo thành dòng chảy trên mặt, một phần chuyển xuống đất thành n−ớc ngầm, dòng n−ớc này lại cung cấp n−ớc cho sông, suối và chảy ra biển, đại d−ơng. Từ bề mặt Trái Đất (biển, đại d−ơng, sông, hồ, cây cối, ) n−ớc lại bốc hơi và hình thành một vòng tuần hoàn mới. Có thể chia tuần hoàn n−ớc thành hai loại khác nhau : + Tuần hoàn nhỏ : chu trình vận động của n−ớc chỉ có hai giai đoạn là bốc hơi và rơi tại chỗ. + Tuần hoàn lớn : chu trình vận động của n−ớc có ba giai đoạn : bốc hơi, n−ớc rơi, dòng chảy ; hoặc có bốn giai đoạn : bốc hơi, n−ớc rơi, ngấm xuống đất và dòng chảy. Đặc tr−ng của 29
30. vòng tuần hoàn này là bốc hơi ở một chỗ nh−ng lại rơi ở một chỗ khác, hơi n−ớc di chuyển theo gió d−ới dạng mây. Tuần hoàn của n−ớc có ý nghĩa rất lớn đối với thiên nhiên cũng nh− đối với đời sống con ng−ời. Quá trình tuần hoàn của n−ớc có thể làm thay đổi nhiều thành phần khác trong lớp vỏ địa lí. − Ph−ơng trình cân bằng n−ớc Biết đ−ợc chu trình vận động của n−ớc, có thể lập đ−ợc ph−ơng trình cân bằng n−ớc để xác định số l−ợng n−ớc thay đổi trong từng khu vực. Nếu gọi Y là l−ợng dòng chảy, X là l−ợng n−ớc rơi và Z là l−ợng n−ớc bị mất đi (bao gồm cả bốc hơi trên bề mặt l−u vực và cả l−ợng n−ớc ngầm xuống đất) thì ph−ơng trình cân bằng n−ớc cho một l−u vực sông đ−ợc xác định nh− sau : Y = X − Z d) N−ớc trên bề mặt lục địa N−ớc trên bề mặt lục địa chiếm gần 1,75% tổng l−ợng n−ớc chung, bao gồm n−ớc ở ao hồ, đầm lầy và băng hà. Trong đó n−ớc sông đóng vai trò quan trọng. − Sông Sông là dòng n−ớc th−ờng xuyên, có kích th−ớc t−ơng đối lớn, chảy trong lòng sông do chính nó tạo nên. L−ợng dòng chảy và chế độ n−ớc sông chịu ảnh h−ởng của hình thái sông ngòi. Hình thái sông ngòi đ−ợc đặc tr−ng bởi những yếu tố sau : + Hệ thống sông ngòi Theo Sêbôtarép thì hệ thống sông ngòi là tập hợp các sông ngòi của một lãnh thổ nhất định, hợp nhất với nhau mang n−ớc ra khỏi lãnh thổ d−ới dạng một dòng chảy chung. Một hệ thống sông bao gồm dòng chính là dòng chảy lớn nhất, các phụ l−u là các dòng chảy nhỏ vào dòng chính, các chi l−u là các dòng chảy tiêu n−ớc cho dòng chính. Các phụ l−u và các chi l−u lại chia thành các cấp khác nhau. Các phụ l−u th−ờng tập trung chủ yếu ở th−ợng và trung l−u dòng chính, còn các chi l−u chỉ tồn tại ở hạ l−u, nhất là trong vùng cửa sông. + L−u vực sông L−u vực sông là lãnh thổ trên đó sông nhận đ−ợc nguồn cung cấp n−ớc. L−u vực sông bao gồm hai phần : l−u vực mặt và l−u vực ngầm. Giữa l−u vực của hệ thống sông ngòi này với l−u vực của hệ thống sông ngòi khác có địa hình (đ−ờng đỉnh núi) làm ranh giới. Đó là đ−ờng chia n−ớc (đ−ờng phân thuỷ). L−u vực sông có tác động quan trọng tới các dòng chảy sông ngòi. Kích th−ớc l−u vực có ảnh h−ởng trực tiếp tới l−ợng dòng chảy sông ngòi. Trong các điều kiện địa lí t−ơng tự, diện tích l−u vực lớn sẽ có dòng chảy lớn, mức độ điều tiết tự nhiên càng nhiều. + Lòng sông Lòng sông là bộ phận thấp nhất của thung lũng trong đó có n−ớc chảy th−ờng xuyên. Lòng sông luôn luôn biến đổi, phụ thuộc vào sự thay đổi của l−ợng n−ớc trong sông. Do các điều kiện địa chất − địa mạo, các quy luật chuyển động của n−ớc sông, lòng sông th−ờng uốn khúc quanh co. Nhìn chung, độ uốn khúc và kích th−ớc các uốn khúc có xu h−ớng giảm từ hạ l−u đến phía th−ợng l−u. + Mặt cắt ngang và mặt cắt dọc của sông Hình thái của sông còn đặc tr−ng bởi mặt cắt ngang và mặt cắt dọc của sông. Mặt cắt ngang (hay tiết diện ngang) là một phần của mặt phẳng thẳng góc với dòng chảy. Mặt cắt ngang cũng luôn luôn thay đổi tuỳ theo l−ợng n−ớc của sông. Th−ờng mặt cắt ngang có hình dạng bất đối xứng do điều kiện địa chất, địa mạo, thuỷ lực của dòng n−ớc ở hai bờ khác nhau : 30
31. một bờ th−ờng lõm sâu và dốc đứng, bờ kia lại lồi, nông và thoải hơn. Mặt cắt dọc là hình chiếu trên mặt thẳng đứng của đ−ờng nối liền các điểm thấp nhất của dòng sông. Hình dáng của mặt cắt dọc phụ thuộc vào điều kiện nham thạch, địa hình, nh−ng chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hoạt động của dòng n−ớc, và quá trình phát triển của dòng sông. Nhìn chung cả hai mặt cắt ngang và dọc của sông đều thay đổi từ th−ợng nguồn đến trung l−u, hạ l−u và đều thay đổi qua các quá trình phát triển từ tuổi trẻ, tr−ởng thành và già nua của sông. + Đại l−ợng dòng chảy − chế độ sông ngòi Các sông phân biệt với nhau bằng chế độ sông ngòi và l−ợng dòng chảy. Đây là hai chế độ chủ yếu của sông. Đại l−ợng dòng chảy đ−ợc dùng phổ biến là l−u l−ợng n−ớc. L−u l−ợng là l−ợng n−ớc chảy qua mặt cắt ngang (trạm đo) của dòng sông ở một nơi nào đó trong một đơn vị thời gian. Công thức chung để tính l−u l−ợng là Q = S.V(m3/s) trong đó Q là l−u l−ợng dòng chảy, S là diện tích mặt cắt ngang, V là tốc độ bình quân dòng chảy. L−ợng dòng chảy luôn luôn biến đổi theo thời gian và sự biến đổi này th−ờng mang tính chu kì : theo chu kì năm, mùa, tháng, Thời gian sông ngòi đ−ợc cung cấp nhiều n−ớc (chủ yếu do n−ớc trên mặt nh− m−a, tuyết, băng tan), sông đầy n−ớc gọi là mùa lũ. Còn thời gian sông đ−ợc cung cấp ít n−ớc, lòng sông thu hẹp, mức n−ớc hạ thấp đ−ợc gọi là mùa cạn. Hiện t−ợng mùa lũ, mùa cạn là một đặc tr−ng cho chế độ n−ớc sông (thí dụ : l−ợng dòng chảy tăng dần về phía hạ l−u). Ngoài ra sông còn có đặc tr−ng nữa là dòng cát bùn hay còn gọi là dòng chảy rắn. Đó là những bùn, cát, sỏi, cuội bị dòng n−ớc xâm thực và vận chuyển đi trong lòng sông. Cũng nh− dòng chảy n−ớc, dòng cát bùn thay đổi theo thời gian và không gian. Sự thay đổi này phụ thuộc nhiều vào chế độ n−ớc sông. − Hồ, đầm Hồ, đầm là một đối t−ợng thuỷ văn quan trọng trên bề mặt các lục địa. Hồ, đầm có những đặc điểm về hình thái và thuỷ văn khác biệt với sông ngòi trong môi tr−ờng địa lí nhất định. Mặt khác, nhiều hồ, đầm có quan hệ thuỷ văn và có tác động t−ơng hỗ, quan trọng với sông ngòi. Hồ, đầm có tác dụng quan trọng trong việc điều tiết dòng chảy, điều hoà khí hậu, dự trữ n−ớc, cung cấp thuỷ sản. Riêng các đầm lầy còn phải gắn với một điều kiện nữa là có các lớp than bùn. − Băng hà Băng là n−ớc tồn tại ở thể rắn. Băng có thể đ−ợc hình thành trên biển (biển băng) và trên lục địa. Diện tích phủ băng trên Trái Đất tới 16,3 triệu km2, chiếm 11% tổng diện tích các lục địa. Băng hà có ý nghĩa rất quan trọng. Đó là nguồn cung cấp n−ớc cho sông ngòi ở các miền có khí hậu khô hạn, nguồn n−ớc ngọt cho sinh hoạt và sản xuất. Đồng thời, băng hà cũng có tác động trực tiếp việc hình thành khí hậu và địa hình, nhất là ở vùng cực và vùng núi cao th−ờng xuyên phủ băng. e) N−ớc d−ới đất và n−ớc ngầm Trong thạch quyển chứa một l−ợng n−ớc khoảng 1,711% tổng l−ợng n−ớc chung. Đó là n−ớc d−ới đất. N−ớc d−ới đất cũng tồn tại ở ba trạng thái khác nhau : hơi, lỏng và rắn (băng 31
32. đông kết). N−ớc d−ới đất tồn tại đ−ợc trong lớp thạch quyển là do các tính chất của đất đá chứa n−ớc, thấm n−ớc, N−ớc ngầm là bộ phận quan trọng nhất của n−ớc d−ới đất. Đây là n−ớc trọng lực, ở trạng thái tự do, hoàn toàn bão hoà và tồn tại th−ờng xuyên trong lớp chứa n−ớc đầu tiên tính từ mặt đất xuống. Trong n−ớc ngầm có khoảng 105 106km3 n−ớc ngọt, chiếm 30% l−ợng dự trữ n−ớc ngọt của toàn bộ Trái Đất. N−ớc ngầm đ−ợc hình thành trong hai quá trình : thẩm thấu và ng−ng tụ, trong đó vai trò của quá trình thẩm thấu quan trọng hơn. Nghĩa là n−ớc chủ yếu do n−ớc trên mặt (n−ớc m−a và n−ớc băng tuyết tan) ngấm xuống và đọng lại ở các lớp đất đá. Quá trình thẩm thấu này xảy ra ở mọi nơi trên mặt đất. N−ớc ngầm cũng có thể hình thành do sự ng−ng tụ hơi n−ớc có trong đất. Chính vì lẽ đó n−ớc ngầm luôn biến đổi, nó phụ thuộc vào l−ợng n−ớc m−a, l−ợng n−ớc do tuyết tan, vào tính chất bề mặt đệm : độ dốc, địa hình, tính chất đất đá, lớp phủ thực vật, Con ng−ời trong các hoạt động kinh tế của mình cũng trực tiếp hay gián tiếp tác động tới mực n−ớc ngầm. Mực n−ớc ngầm thay đổi theo thời gian và không gian. Tính chất vật lí dễ nhận thấy nhất của n−ớc ngầm là nhiệt độ. Nhiệt độ của lớp n−ớc ngầm gần mặt đất chịu ảnh h−ởng của nhiệt độ bề mặt Trái Đất. Vào mùa hạ, khi trời nóng thì mát hơn n−ớc trên mặt đất, còn vào mùa đông thì ấm hơn một chút so với trên mặt. Nh−ng từ độ sâu 36m trở xuống thì nhiệt độ của n−ớc ngầm càng xuống càng tăng, trung bình cứ xuống sâu 33m thì tăng thêm 1oC do nhiệt trong lòng Trái Đất làm n−ớc nóng lên. Đặc biệt, nhiệt độ n−ớc ngầm còn phụ thuộc vào quá trình hoạt động của núi lửa, kiến tạo. Gần những khu vực này nhiệt độ n−ớc ngầm tăng lên, có khi tới 100 − 120oC. Đó là nguồn của các suối n−ớc nóng. Ngoài ra, trong n−ớc ngầm còn chứa nhiều các chất khoáng, các chất khí khác nhau làm n−ớc ngầm có những tính chất khác nhau, có loại chứa nhiều chất khoáng có tác dụng chữa đ−ợc một số bệnh, N−ớc ngầm có giá rị rất lớn trong đời sống con ng−ời. Nó cung cấp n−ớc cho ng−ời và gia súc, cung cấp n−ớc t−ới cho nông nghiệp, cho công nghiệp, cho các mục đích chữa bệnh, du lịch. f) N−ớc trong các biển và đại d−ơng Trên bề mặt Trái Đất, biển và đại d−ơng chiếm diện tích lớn, tới 92,28% tổng l−ợng n−ớc chung là ở biển và đại d−ơng. Các biển và đại d−ơng th−ờng l−u thông với nhau, tạo thành một dải liên tục và thống nhất. Tuỳ theo kích th−ớc và đặc điểm hải văn, ng−ời ta chia ra thành các biển và đại d−ơng khác nhau. − Một vài đặc điểm của n−ớc biển N−ớc biển hoà tan nhiều chất. Trong n−ớc biển có thẻ chứa tất cả các nguyên tố trong bảng tuần hoàn Menđêlêep. Nồng độ các chất hoà tan trong biển lớn hơn nhiều trong n−ớc sông ngòi. Trong các chất hoà tan, muối biển chiếm phần quan trọng nhất. Muối biển khác muối sông cả về nồng độ và thành phần. Độ muối trung bình của n−ớc biển là 35‰, trong đó thành phần clorua chiếm 88,64% (riêng clorua natri chiếm 77,8%). Vì vậy, muối biển có vị chát. Độ muối của n−ớc biển thay đổi theo thời gian do các điều kiện khí t−ợng, thuỷ văn quyết định. M−a nhiều hay bốc hơi nhiều sẽ làm thay đổi độ muối. Giữa các đại d−ơng, độ muối cũng khác nhau : độ muối ở đại Tây D−ơng lớn nhất (35,4‰) và thấp nhất ở ấn Độ D−ơng (34,8‰). Độ muối còn thay đổi trong từng đại d−ơng, tăng lên từ Xích đạo về phía các chí tuyến, sau đó giảm dần về hai cực. Tuỳ theo các điều kiện khí t−ợng thuỷ văn, độ muối còn thay đổi theo chiều sâu từ lớp mặt xuống đáy. 32
33. Nhiệt độ n−ớc biển cũng là một yếu tố quan trọng. Chế độ nhiệt của n−ớc biển điều hoà hơn chế độ nhiệt của không khí. Sự chênh lệch nhiệt độ gữa các mùa ít (chỉ khoảng 10oC), còn chênh lệch ngày và đêm thì hầu nh− không đáng kể (khoảng 1oC). Sự chênh lệch nhiệt độ n−ớc trên bề mặt ở các vĩ độ ít hơn nhiệt độ không khí. − Sự chuyển động của n−ớc biển N−ớc biển và đại d−ơng luôn luôn chuyển động. Có ba dạng chuyển động của n−ớc biển và đại d−ơng đó là sóng, thuỷ triều và dòng biển. + Sóng biển Là sự chuyển động dao động của các chất điểm n−ớc. Sóng đ−ợc hình thành bởi nhiều nhân tố khác nhau nh− thuỷ văn, khí t−ợng, địa chất, thiên văn nh−ng sóng do gió là quan trọng nhất. Gió thổi chỉ cần tốc độ 0,25m/s là đủ gây ra sóng. Lúc đầu chỉ là sóng lăn tăn, nhỏ. Sau đó sóng sẽ dần phát triển. Sự phát triển của sóng phụ thuộc vào nhiều nhân tố nh− tốc độ gió hay lực gió, thời gian gió thổi (giờ gió) và phạm vi gió thổi (vùng gió). Trong các đại d−ơng và biển, sóng do gió không giống nhau. Th−ờng thì trong các biển, sóng nhỏ hơn nhiều so với ở các đại d−ơng do nhiều nguyên nhân : kích th−ớc biển, địa hình đáy, sự truyền sóng từ đại d−ơng vào, + Thuỷ triều Là hiện t−ợng mực n−ớc biển lên xuống theo những chu kì và biên độ nhất định. Thuỷ triều có thể đ−ợc hình thành do nguyên nhân khí t−ợng địa chất, thiên văn, trong đó quan trọng nhất là nguyên nhân thiên văn : n−ớc biển trực tiếp bị các thiên thể xung quanh Trái Đất (Mặt Trăng và Mặt Trời) tác động. Trái Đất chịu ảnh h−ởng lớn của sức hút Mặt Trăng và Mặt Trời. Khối l−ợng Mặt Trăng chỉ bằng 1/27 000 000 của Mặt Trời. Nh−ng khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất chỉ bằng 1/390 khoảng cách giữa Mặt Trời với Trái Đất nên sức hút Mặt Trăng lớn hơn sức hút của Mặt Trời 2,15 lần. Sức hút ấy làm cho mặt n−ớc biển dâng lên sinh ra thuỷ triều. Nh−ng n−ớc biển còn dâng cao cả ở phía đối diện do ảnh h−ởng của sức hút li tâm (sức căng của Trái Đất khi quay quanh Mặt Trời). Nh− vậy, trong một ngày đêm, mỗi địa điểm trên Trái Đất n−ớc dâng lên hai lần và rút xuống hai lần. Nh−ng tốc độ quay của Trái Đất và Mặt Trăng không giống nhau, nên mỗi ngày thuỷ triều lên chậm hơn ngày hôm tr−ớc 50 phút, tức là trong 24 giờ 50 phút mới có hai lần n−ớc lên, hai lần n−ớc xuống. Thuỷ triều không giống nhau ở các biển, đại d−ơng, nó chịu ảnh h−ởng của các yếu tố : kích th−ớc, hình dạng của biển, vịnh, Thuỷ triều có nhiều ảnh h−ởng tới các hiện t−ợng khác : chuyển động của n−ớc ở cửa sông, chuyển động tự quay của Trái Đất, địa hình ven biển, + Dòng biển (hải l−u) Dòng biển là sự chuyển động tịnh tiến thành dòng từ nơi này qua nơi khác. Có nhiều nguyên nhân sinh ra dòng biển : có thể do sự chênh lệch về nhiệt độ, độ muối, tỉ trọng giữa các khối n−ớc. Một trong những nguyên nhân chủ yếu sinh ra dòng biển là sức gió. Sức gió khi tác động th−ờng xuyên và lâu dài theo một h−ớng nhất định (thí dụ tín phong hay gió mùa) có thể đẩy n−ớc biển thành dòng. Những dòng biển do tác động của gió là những dòng n−ớc quan trọng nhất trên các đại d−ơng. Dòng biển đ−ợc đặc tr−ng bởi các đại l−ợng : tốc độ, h−ớng chảy, l−u l−ợng. Những dòng biển từ Xích đạo chảy lên các vĩ độ cao là những dòng biển nóng (thí dụ dòng biển Curôsivô ở Thái Bình D−ơng). Những dòng biển từ các vĩ độ cao chảy xuống Xích đạo là những dòng 33
34. biển lạnh (dòng biển Pêru ven bờ Nam Mĩ ở Thái Bình D−ơng). Nhờ có dòng biển mà n−ớc l−u thông và khá đồng nhất. Dòng biển có tác dụng rất lớn đối với khí hậu và địa hình bờ biển. Đối với đời sống của con ng−ời, dòng biển cũng có ý nghĩa quan trọng. 4. Thạch quyển a) Khái niệm về thạch quyển Thạch quyển là lớp vỏ cứng của Trái Đất bao gồm vỏ Trái Đất và lớp trên của tầng manti cấu tạo bằng các đá kết tinh. Chiều dày của thạch quyển thay đổi ở các vị trí khác nhau : ở lục địa vào khoảng 100km, ở đại d−ơng vào khoảng 50km. Nghiên cứu về thạch quyển có nhiều ngành khoa học khác nhau tham gia. Địa chất học nghiên cứu về thành phần cấu tạo, nguồn gốc phát sinh và lịch sử phát triển của thạch quyển. Địa lí học nghiên cứu về địa hình, Không chỉ giới hạn trong việc mô tả các địa hình, địa lí học còn có nhiệm vụ giải thích sự hình thành, phát triển, cũng nh− sự phân bố của địa hình trong không gian. b) Khái niệm về địa hình Địa hình là hình dạng bề mặt Trái Đất nói chung hay của một khu vực nói riêng. Địa hình đ−ợc phân biệt với nhau bởi các yếu tố địa hình. Các yếu tố địa hình đặc tr−ng bằng hình thái, trắc l−ợng hình thái, nguồn gốc và tuổi. − Hình thái và trắc l−ợng hình thái Hình thái là dạng bề ngoài của các yếu tố địa hình, nó có thể là d−ơng (lồi) nh− một quả núi hay âm (lõm) nh− một bồn địa, tròn nh− đỉnh một quả đồi hay nhọn nh− đỉnh các núi đá, có thể kín nh− lòng chảo hay hở nh− một thung lũng sông h−ớng về biển. Trắc l−ợng hình thái là hình thái biểu thị bằng các kích th−ớc chính xác của các yếu tố địa hình. Nó đ−ợc biểu thị bằng các yếu tố định l−ợng nh− diện tích, độ dài, độ cao tuyệt đối, độ sâu trung bình, độ dốc trung bình, độ cao t−ơng đối, Hình thái và trắc l−ợng hình thái cũng có thể dùng làm cơ sở để phân loại các yếu tố địa hình. − Nguồn gốc hình thành địa hình Địa hình trên bề mặt Trái Đất luôn biến đổi, một mặt do những lực có nguồn gốc ở trong lòng Trái Đất sinh ra (nội lực), mặt khác do những lực bên ngoài Trái Đất sinh ra (ngoại lực). + Quá trình nội sinh Quá trình nội sinh là những quá trình biến đổi địa hình do nội lực sinh ra. Nó liên quan đến các hiện t−ợng xảy ra ở bên trong Trái Đất nh− : sự tăng nhiệt độ và áp suất do sự phân huỷ các chất phóng xạ, sự di chuyển các dòng vật chất theo trọng lực. Các quá trình này khi xảy ra ở d−ới sâu đã làm thay đổi vị trí các lớp đá của vỏ Trái Đất, dẫn tới việc phá huỷ các địa hình cũ, hình thành địa hình mới. Các quá trình nội sinh bao gồm các quá trình tạo núi, tạo lục, hoạt động núi lửa và động đất, đứt gãy, + Quá trình ngoại sinh Quá trình ngoại sinh là quá trình xảy ra ở trên bề mặt Trái Đất, với nguồn năng l−ợng chủ yếu là nhiệt bức xạ Mặt Trời. Đó là các quá trình phá huỷ, bào mòn ở chỗ này, bồi tụ ở chỗ khác, do tác động của nhiệt độ, gió, m−a, n−ớc chảy, băng tan, n−ớc biển và các sinh vật gây ra. Tất cả các quá trình ngoại sinh này đều chịu sự chi phối của trọng lực. Trong một số tr−ờng hợp, trọng lực là nguyên nhân trực tiếp của sự di chuyển vật chất không cần sự có mặt của n−ớc chảy, gió, băng hà, thí dụ nh− hiện t−ợng đá lở, đất tr−ợt. + Mối quan hệ của các quá trình nội sinh và ngoại sinh 34
35. Các quá trình nội sinh và ngoại sinh xảy ra đồng thời và địa hình chính là sự tác động qua lại giữa hai quá trình đó. Các quá trình nội sinh có khuynh h−ớng tăng tính gồ ghề của bề mặt Trái Đất. Trong khi đó các quá trình ngoại sinh lại có xu h−ớng san bằng những gồ ghề ấy. Mặc dù đối lập nhau nh−ng các quá trình nội, ngoại sinh có mối quan hệ ảnh h−ởng đến nhau : quá trình nội sinh xảy ra mạnh, nâng lên cao, thì quá trình phá huỷ, bóc mòn xảy ra mạnh hơn. Cần l−u ý rằng, mặc dù cả hai quá trình cùng tham gia vào việc hình thành địa hình, nh−ng trong các yếu tố địa hình lớn, nội lực đóng vai trò chủ yếu, còn trong các yếu tố địa hình nhỏ thì vai trò nội lực lại là thứ yếu, ngoại lực mới đóng vai trò chính. Dựa vào các quá trình hình thành, ng−ời ta chia địa hình bề mặt Trái Đất thành: Địa hình kiến tạo (các yếu tố cấu trúc, hình thái) trong đó quá trình nội sinh đóng vai trò chính. Địa hình bóc mòn bồi tụ (các yếu tố điêu khắc hình thái) trong đó quá trình ngoại sinh đóng vai trò chủ yếu. − Tuổi địa hình Tuổi địa hình chỉ mức độ cổ hay mới của địa hình. Có hai cách xác định tuổi địa hình : tuổi địa chất và tuổi hình thái. Tuổi địa hình có thể xác định bằng số năm tính từ khi địa hình đó xuất hiện bằng các ph−ơng pháp phóng xạ. Đó là tuổi tuyệt đối của địa hình. Tuổi địa hình cũng có thể xác định bằng những khoảng thời gian trong niên biểu địa chất. Đó là tuổi t−ơng đối. Tuổi hình thái của địa hình cho ta các giai đoạn trong quá trình phát triển mà một yếu tố địa hình đã đạt đến. Thông th−ờng quá trình phát triển của một yếu tố địa hình bao gồm các giai đoạn trẻ, tr−ởng thành và già. T−ơng ứng với mỗi giai đoạn phát triển này, địa hình có những hình thái đặc tr−ng. Tuổi địa chất và tuổi hình thái không phải lúc nào cũng phù hợp với nhau. Trong những điều kiện thuận lợi hơn, một yếu tố địa hình dù xuất hiện sau cũng có thể đạt đến những giai đoạn tr−ởng thành tr−ớc. c) Các dạng địa hình chủ yếu − Địa hình lục địa và đại d−ơng Tình trạng lồi lõm của bề mặt Trái Đất cho phép phân ra hai loại địa hình cơ bản ở cấp hành tinh : địa hình lục địa và địa hình đáy đại d−ơng. Dựa vào độ cao trên lục địa chia ra các loại địa hình : địa hình miền đất thấp (bình nguyên), cao nguyên và miền núi. ở đáy đại d−ơng theo độ sâu có : thềm lục địa, s−ờn lục địa và đáy đại d−ơng. 35
36. Ngoài ra còn có thể dựa vào các quá trình hình thành để phân chia các dạng địa hình khác nhau trên Trái Đất. − Địa hình kiến tạo (các yếu tố cấu trúc hình thái) Quá trình nội sinh đóng vai trò chủ yếu trong sự hình thành địa hình kiến tạo. Đặc điểm cơ bản của dạng địa hình này là có sự t−ơng ứng rất lớn giữa địa hình với cấu trúc địa chất và th−ờng có kích th−ớc rất lớn : miền núi, miền đồng bằng rộng lớn t−ơng ứng với miền địa máng, miền nền, − Địa hình bóc mòn − bồi tụ (các yếu tố điêu khắc hình thái) Quá trình ngoại sinh đóng vai trò chủ yếu trong sự hình thành địa hình bóc mòn − bồi tụ, phát triển trên các địa hình kiến tạo và đem lại cho những yếu tố địa hình kiến tạo ấy những dáng vẻ riêng biệt. Dựa vào các nhân tố hình thành có thể chia các dạng địa hình sau : + Địa hình do dòng chảy tạo thành Địa hình do dòng chảy tạo thành là dạng địa hình phổ biến nhất trên bề mặt Trái Đất. Địa hình do dòng chảy tạo thành rất đa dạng, đ−ợc hình thành nhờ tác dụng phá huỷ và bồi tụ của dòng n−ớc. Tác dụng phá huỷ của dòng n−ớc gọi là tác dụng xâm thực. Xâm thực của dòng n−ớc bao gồm xâm thực sâu (đào lòng) và xâm thực ngang. Xâm thực sâu chiếm −u thế trong giai đoạn đầu của sự phát triển của dòng sông, ở khu vực th−ợng nguồn tạo thành các thung lũng hình chữ V : đào sâu lòng, vách dốc đứng. Xâm thực ngang chiếm −u thế ở khu vực trung l−u và hạ l−u. Tại đây, sông ngừng đào sâu lòng, đáy sông mở rộng, tạo thành các thung lũng hình chữ U. Xâm thực ngang xảy ra làm cho con sông đáng ra chảy thẳng, nay trở nên ngoằn nghèo. Những đoạn cong ấy của thung lũng sông gọi là khúc uốn của sông. Các sản phẩm bị xâm thực đ−ợc mang đi bằng con đ−ờng hoà tan hay cơ học. Đó là tác dụng vận chuyển của dòng n−ớc. Tại những nơi tốc độ dòng n−ớc nhỏ đi hay l−ợng n−ớc giảm xuống thì ở đó xảy ra qua trình bồi tụ. Quá trình này có thể xảy ra suốt dọc sông nh−ng chủ yếu vẫn là ở bộ phận hạ l−u và cửa sông. Tại đây trong những điều kiện thuận lợi : phù sa của sông lớn, khu vực biển gần cửa sông nông, sóng biển yếu, thuỷ triều nhỏ, sẽ hình thành nên các đồng bằng châu thổ. Các dòng chảy tạm thời (là dòng chảy chỉ hình thành sau cơn m−a và sau khi tuyết tan) cũng tạo nên các dạng địa hình khác nhau. ở những khu vực cấu tạo bằng đá vụn bở, không có lớp phủ thực vật, m−a nhiều với c−ờng độ và s−ờn dốc th−ờng tạo thành khe rãnh, m−ơng xói. Khe rãnh, m−ơng xói phát triển với c−ờng độ và mật độ lớn tạo thành địa hình xấu. Dòng chảy tạm thời còn tạo thành nón phóng vật. Nón phóng vật là dạng địa hình bồi tụ, th−ờng nằm ở d−ới chân s−ờn núi hoặc đồi, có hình nửa cái nón, vật liệu ở đỉnh thô, càng xuống d−ới chân, vật liệu càng trở nên nhỏ dần. + Địa hình cacxtơ Địa hình cacxtơ là dạng địa hình liên quan tới sự l−u thông của n−ớc trong các đá dễ hoà tan. Địa hình cacxtơ rất phổ biến ở n−ớc ta và trên thế giới. Quá trình ăn mòn xảy ra trên những khe nứt hay trên những chỗ trũng xuống của bề mặt địa hình tạo nên những dạng địa hình âm nhỏ gọi là caren. Th−ờng hay gặp caren d−ới hình thức những rãnh, giữa chúng là những mào đá sắc nhọn mà nhân dân ta hay gọi là đá tai mèo. Phễu cacxtơ là những dạng địa 36
37. hình âm, có s−ờn dốc, đáy của chúng có những lỗ hút n−ớc. Đây là những khoảng rỗng nhỏ, dạng ống, thẳng đứng hay nghiêng. Cacxtơ tàn tích là những dạng địa hình d−ơng còn sót lại sau quá trình mở rộng và nối liền các dạng địa hình cacxtơ âm. Cacxtơ tàn tích bao gồm : tháp cacxtơ, nón và vòm cacxtơ. Hang động của dạng địa hình cacxtơ ngầm, hình thành do sự xâm thực ăn mòn, mở rộng các khe trong lòng khối đá vôi. Trong hang có nhiều dạng địa hình nhỏ. Đó là các cột xâm thực, hình thành ở đáy hang và thềm đá do ăn mòn và xâm thực tạo thành. Nh−ng kì thú nhất vẫn là các thạch nhũ −dạng địa hình do lắng đọng hoá học tạo nên. Tuỳ thuộc vào vị trí trong hang mà thạch nhũ có những đặc điểm riêng. Chuông đá là những thạch nhũ buông thõng từ trần hang xuống, có hình nón lộn ng−ợc. ở trên sàn hang có măng đá là những kết tủa của canxi từ các chuông đá rơi xuống. Trong quá trình phát triển, chuông đá và măng đá nối với nhau sẽ tạo thành cột đá. Trên những hốc nhỏ của sàn hang còn gặp những kết hạch canxi hình tròn hay hình bầu dục, mà nhân dân ta ở một số nơi th−ờng gọi là "trứng tiên". + Các quá trình s−ờn Theo lí thuyết, s−ờn là tất cả những mặt nghiêng có độ dốc trên 0o. Vì vậy, có thể nói quá trình s−ờn và các dạng địa hình do nó tạo thành phổ biến ở nhiều nơi. Đặc tr−ng nhất của quá trình s−ờn là sự di chuyển vật liệu theo khối, di chuyển vật liệu trực tiếp d−ới tác dụng của trọng lực không thông qua tác động của môi tr−ờng trung gian nh− n−ớc sông, băng hà, gió, n−ớc biển, Dựa vào tốc độ di chuyển, quá trình s−ờn đ−ợc chia thành hai kiểu : di chuyển nhanh và di chuyển chậm. Kiểu di chuyển nhanh bao gồm đá lở, đất tr−ợt, bùn nhảy th−ờng xảy ra chớp nhoáng trong khoảng khắc. Kiểu di chuyển chậm có đặc điểm xảy ra chậm, khó nhận biết, nh−ng rất phổ biến, bao gồm : tr−ợt ngắn, xói mòn, nén chặt, sự va đập của giọt n−ớc m−a, rửa tràn trên mặt. Có nhiều nhân tố ảnh h−ởng tới sự di chuyển trên s−ờn nh− độ dốc của s−ờn, tính gắn kết của đá cấu tạo s−ờn, tính ma sát và đặc điểm của lớp phủ thực vật, + Địa hình có các nguồn gốc tạo thành khác Ngoài những nhân tố trên, địa hình còn có thể đ−ợc hình thành do tác dụng của gió, của băng hà, của n−ớc biển, nh−ng những dạng địa hình đó đều đ−ợc hình thành ở những khu vực có những điều kiện tự nhiên nhất định. Địa hình do gió th−ờng hay gặp ở những vùng khí hậu khô hạn, hoang mạc, nơi không có lớp phủ thực vật. Đất đá khô, gió phát huy vai trò của mình mạnh mẽ. Các dạng địa hình do gió th−ờng gặp là thổi mòn, khoét mòn, các nấm phong thành, các khối đá đong đ−a, các cồn cát, gò cát, cánh đồng cát, Địa hình băng hà chỉ quan sát thấy ở các vùng vĩ độ cao hay núi cao, nơi nhiệt độ luôn luôn thấp, tuyết tích tụ lâu ngày biến đổi thành băng hà. Th−ờng gặp các dạng địa hình do băng hà hình thành nh− : đấu băng, thung lũng băng, những cao nguyên băng hà, vũng hẹp băng hà (fior), đá l−ng cừu, − Địa hình bờ biển Nhiều nhân tố ảnh h−ởng tới quá trình phát triển địa hình bờ biển nh− : đá tạo bờ, cấu trúc địa chất, khí hậu và nhất là tác dụng của biển (sức công phá, thuỷ triều, đặc tính lí hoá của n−ớc biển, ). Địa hình bờ biển phân ra thành hai dạng địa hình chính : + Các dạng địa hình mài mòn 37
38. Đ−ợc hình thành chủ yếu do sự phá huỷ của sóng. Khi sóng vỗ bờ, bản thân nó có một sức đập lớn, lại cộng thêm sức phá huỷ của các tảng đá − vật liệu do nó mang theo, làm cho bờ bị ăn lõm tạo thành hàm ếch (hõm) sóng vỗ. Hàm ếch ngày càng ăn sâu, đến một mức độ nhất định thì cả phần đá ở trên sẽ bị sập xuống. Vật liệu phá huỷ bị lôi ra xa bờ và lắng lại d−ới đáy tạo thành nền mài mòn. Địa hình mài mòn th−ờng đặc tr−ng cho những khu vực bờ cấu tạo bằng đá cứng, cao và dốc. + Các dạng địa hình bồi tụ Nếu bờ biển thoải, cấu tạo bằng các vật liệu vụn thì sẽ xảy ra quá trình bồi tụ. Khi sóng đánh vào bờ sẽ phá huỷ bờ và các vật liệu hoặc là bị lôi cuốn theo h−ớng ngang với bờ hay là dọc theo bờ tuỳ theo năng luợng của sóng, h−ớng sóng đánh vào bờ, độ sâu của khu vực, Khi sóng mất dần năng l−ợng thì sức phá huỷ và vận chuyển giảm, quá trình bồi tụ bắt đầu, hình thành các cồn cát duyên hải, các đầm phá, bãi nối liền đảo, Dạng địa hình bồi tụ th−ờng tạo ra các kiểu bờ thẳng, đơn giản, có mũi đất nhọn. Nơi đây thuận tiện cho việc phát triển nghề làm muối, nuôi thuỷ sản hoặc tổ chức thành những bãi tắm, khu nghỉ mát. 5. Thổ nhưỡng quyển ( quyển đất ) a) Khái niệm về thổ nh−ỡng quyển Lớp vỏ thổ nh−ỡng hay quyển thổ nh−ỡng (quyển đất) là một thành phần quan trọng của lớp vỏ địa lí. Đây là lớp vỏ vật chất mềm xốp, nằm ở trên cùng của thạch quyển có độ phì nhiêu, có khả năng nuôi sống đ−ợc thực vật. Chính độ phì nhiêu làm cho đất phân biệt đ−ợc so với lớp vỏ phong hoá tơi xốp ở phía trên của thạch quyển. Theo V.V Đôcutraep thì độ phì nhiêu là khả năng cung cấp th−ờng xuyên và liên tục cho thực vật thức ăn, n−ớc, không khí, nhiệt và các điều kiện sinh sống khác để phát triển. Độ phì nhiêu của thổ nh−ỡng cao hay thấp biểu hiện khá rõ trong tình hình sinh sống, phát triển và sản l−ợng của thực vật. Sự hình thành và phát triển của thổ nh−ỡng trên bề mặt Trái Đất chính là kết quả của sự tác động qua lại giữa các vật thể tự nhiên sống, bao gồm tất cả các sinh vật hạ đẳng có trong đất, đá và các vật thể tự nhiên chết là các loại đá, khoáng vật có nguồn gốc khác nhau của thạch quyển. Sự tác động giữa hai thành phần này chính là sự trao đổi năng l−ợng và vật chất có tính tuần hoàn. Đó là quá trình tiểu tuần hoàn sinh vật. Các sinh vật hấp thụ các khoáng chất trong đất và xác các sinh vật. Chất khoáng trong đất rất đa dạng đ−ợc hình thành do sự phân huỷ các khoáng vật nguyên sinh của nham thạch. Những chất này đ−ợc sinh vật sử dụng để nuôi sống và tạo nên chính cơ thể sinh vật. Sau khi chết đi, xác của sinh vật lại trả về cho đất những thành phần khoáng. Vòng tuần hoàn sinh vật d−ới dạng : đất − cơ thể sống − đất không phải là vòng khép kín, nó đ−ợc diễn ra ở trên đất, trên nền của một vòng tuần hoàn vật chất rộng lớn hơn nhiều, đó là vòng tuần hoàn địa chất. Chỉ một ít chất khoáng trong lớp vỏ thổ nh−ỡng tham gia vào vòng tiểu tuần hoàn sinh vật. Một phần lớn các chất khoáng bị tác dụng của m−a, gió, của các dạng ngoại lực khác cuốn ra sông, ra biển hoặc đại d−ơng. Tại đây, chúng đ−ợc tích luỹ d−ới dạng trầm tích. Qua một thời gian dài, d−ới tác động của các vận động địa chất và hoạt động kiến tạo với các quy mô lớn, chúng có nhiều điều kiện nổi lên bề mặt đất và lại tham gia vào vòng tuần hoàn sinh vật hoặc lại đ−a ra sông, biển − tham gia vào vòng đại tuần hoàn địa chất. Cũng nh− vòng tiểu tuần hoàn sinh vật, vòng tuần hoàn này cũng không khép kín, nó phụ thuộc vào quy luật tiến hoá địa chất của Trái Đất. Nh− vậy, nhờ quá trình trao đổi vật chất và năng l−ợng của hai vòng tuần hoàn này, trên bề mặt Trái Đất 38
39. hình thành nên thổ nh−ỡng, một thể tự nhiên độc đáo có những tính chất và thành phần riêng biệt. b) Thành phần và tính chất thổ nh−ỡng D−ới tác động t−ơng hỗ của các nhân tố hình thành đất, trong đất có những thành phần cấu tạo riêng biệt. − Thành phần thổ nh−ỡng + Thành phần hữu cơ Tuy thành phần hữu cơ chỉ chiếm một l−ợng nhỏ so với thành phần khoáng vật, nh−ng lại rất quan trọng, đặc biệt về mặt địa hoá của đất. Trong quá trình hoạt động sống của mình, sinh vật đã tạo ra hầu hết (4/5) l−ợng chất hữu cơ có trong đất. Có thể chia ra ba nhóm quá trình sinh học đất : * Hoạt động của thực vật lá xanh, tạo nên tuần hoàn của các nguyên tố hoá học trong hệ thống đất. * Hoạt động của các động vật ảnh h−ởng tới thành phần, tính chất của đất : chúng có khả năng bài tiết các chất hữu cơ, xáo trộn, điều chế đất. * Hoạt động của các vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong qúa trình chuyển hoá các chất hữu cơ có trong đất. Các chất hữu cơ trong đất là các chất đ−ờng, axit hữu cơ, các chất tinh bột, xenlulô, hiđrat cácbon đa đ−ờng, linhin có trong các xác thực vật, chất béo và các nhóm prôtêin (những hợp chất đạm phức tạp), D−ới tác dụng của các nhân tố độ ẩm, nhiệt, vi sinh vật, chất hữu cơ có một quá trình chuyển hóa phức tạp : có thể phân giải đến cùng tạo khí CO2 và n−ớc (quá trình khoáng hoá), hoặc có thể kết hợp tạo thành một hợp chất hữu cơ mới, gọi là chất mùn (quá trình mùn hoá). Mặc dù không có tỉ lệ cao trong đất, nh−ng chất mùn có tác dụng rất lớn. Chất mùn là nguồn gốc cung cấp nguyên tố cácbon tạo ra cơ thể sinh vật và khí CO2 toả vào không khí, là nguồn cung cấp các chất dinh d−ỡng cho cây, là chất keo làm cho đất có cấu t−ợng tốt, là chất kích thích làm kháng sinh đối với thực vật. Chất mùn có giá trị rất lớn đối với đất và sản xuất nông nghiệp. Chính vì vậy, ng−ời ta phải tìm mọi biện pháp để tăng l−ợng chất hữu cơ, tạo ra chất mùn cho đất. + Thành phần khoáng chất Trong thổ nh−ỡng, thành phần khoáng trong đất rất đa dạng, chiếm khoảng 95% trọng l−ợng đất khô, quyết định tính chất của các loại thổ nh−ỡng. Thành phần, kích th−ớc của các khoáng chất có trong đất phụ thuộc vào mức độ phong hoá của đá mẹ, vì thế ng−ời ta có thể biết đ−ợc tính chất của đất khi biết đ−ợc đá mẹ. Thí dụ : đất hình thành trên đá granít th−ờng có tỉ lệ sét và cát ngang nhau, có tính chất vật lí tốt. Kích th−ớc của các hạt khoáng trong đất ảnh h−ởng đến tính hút ẩm, tính đàn hồi và các đặc tính lí hoá khác của thổ nh−ỡng. Trong đất th−ờng có các loại hạt lẫn lộn với nhau theo những tỉ lệ khác nhau tạo nên chất đất, hay còn gọi là thành phần cơ giới của đất. Đất tốt nhất là đất có thể phối hợp đ−ợc các loại khoáng hạt to và nhỏ khác nhau. Trong đất các hạt khoáng này th−ờng gắn kết với nhau thành những hạt có những kích th−ớc khác nhau. Đất có kết hạt gọi là đất có cấu t−ợng. Những loại đất này th−ờng xốp, độ ẩm lớn, n−ớc và không khí dễ l−u thông, có khả năng giữ ẩm, giữ nhiệt, tích luỹ đ−ợc chất dinh d−ỡng cho cây trồng. Đất có cấu t−ợng tốt phải có một l−ợng keo đất cần thiết đủ để các hạt gắn vào nhau một cách bền vững, có khả năng hấp thụ, dự trữ 39
40. các chất dinh d−ỡng không để các chất này bị rửa trôi một cách quá nhanh. Chính vì vậy, đất có cấu t−ợng tốt phần lớn là đất có độ phì cao. + Thành phần n−ớc và khí trong thổ nh−ỡng Trong thổ nh−ỡng ngoài hai thành phần hữu cơ và khoáng, còn có n−ớc và các chất khí . * Thành phần khí trong đất khác so với thành phần không khí ở ngoài khí quyển. Trong đất, nitơ chiếm 78 − 80% thể tích, khí cacbonic (CO2) chiếm 0,1 − 15%, nh−ng oxi (O2) lại ít, chỉ chiếm 0,1 − 20%. Thành phần không khí của đất phụ thuộc vào quá trình sinh hóa học của đất. Nhờ những quá trình này, khí cacbonic thừa trong đất đ−ợc thải vào không khí và không khí giàu oxi lại thâm nhập vào đất. Nhờ sự trao đổi khí th−ờng xuyên giữa đất và không khí nên thế cân bằng về khí đ−ợc thiết lập. * N−ớc trong đất th−ờng đ−ợc gọi là dung dịch đất hay "máu của đất". Đây là môi tr−ờng mà trong đó diễn ra các quá trình di chuyển và phân hoá của các nguyên tố hoá học trong quá trình hình thành đất. Thành phần và nồng độ dung dịch đất là nguyên nhân tạo nên các loại đất chua, đất kiềm. Trong thổ nh−ỡng độ chua, kiềm của đất đ−ợc kí hiệu là pH xác định bằng l−ợng ion H+ trong dung dịch. Đất không chua, không kiềm là đất có độ pH = 7. Nếu độ pH 7 là đất chua. Mỗi loại thực vật đều thích hợp với một phạm vi độ chua − kiềm nhất định của đất. Cây mọc trên đất có độ chua − kiềm lớn hay nhỏ hơn phạm vi đó đều phát triển không tốt. − Tính chất của thổ nh−ỡng + Phẫu diện đất Phẫu diện đất là những mặt cắt theo chiều thẳng đứng để lộ ra các tầng đất có màu sắc, thành phần cơ giới, hoá học, độ ẩm, độ chặt, khác nhau. Đó là các tầng phát sinh. Thông th−ờng phẫu diện đất gồm 3 tầng chính : * Tầng A : tầng trên cùng màu sẫm và chứa nhiều chất hữu cơ và chất mùn, xốp mềm và có độ phì cao. Đây là tầng tích mùn. * Tầng B : là tầng tích tụ vật liệu bị rửa trôi từ tầng A xuống, l−ợng mùn ít, th−ờng có thành phần cơ giới nặng. * Tầng C : nằm d−ới tầng B gọi là tầng đá mẹ, vật chất còn giữ nhiều dấu vết của quá trình phong hoá đá gốc, chứa nhiều mảnh đá vụn. Ngoài ra còn có tầng D, nằm d−ới tầng C : là lớp đất đá còn ở dạng nguyên khai, ch−a bị phong hoá. Phẫu diện đất là tấm g−ơng phản chiếu quá trình hình thành và đặc tính của đất. Chính vì vậy muốn nghiên cứu, cải tạo đất trồng, phải quan sát, nghiên cứu phẫu diện đất. Đó là điều hết sức cần thiết. + Các quy luật phân bố thổ nh−ỡng Sự phân bố của thổ nh−ỡng chịu sự chi phối của những quy luật sau : * Tính địa giới theo chiều ngang : Các loại đất thay đổi từ Xích đạo về hai cực, nhất là ở những vùng lãnh thổ lớn, có địa hình đồng bằng, có đá mẹ cùng loại. Tuy nhiên cũng phải nhận thấy rằng ranh giới của các đới đất theo chiều ngang không phải luôn luôn trùng với các vĩ tuyến. * Tính đai cao theo chiều thẳng đứng : 40