Ka'idojin Asali na Kimiyyar Duniya a fannin Geophysics
Ilimin ƙasa wani reshe ne na kimiyyar ƙasa wanda ke nazarin Duniya ta amfani da ƙa'idodin kimiyyar lissafi. Yayin da ilimin ƙasa ya dogara sosai kan lura da duwatsu da sifofi a saman, ilimin ƙasa yana "ganin" Duniya a kaikaice ta hanyar martanin zahiri: raƙuman ruwa, filayen nauyi, maganadisu, wutar lantarki, zafi, da radiation. A wata ma'anar, ilimin ƙasa yana neman amsa tambayoyi kamar abin da ke faruwa a ƙarƙashin saman, menene halayen kayansa, da kuma waɗanne matakai ke faruwa - ba tare da an haƙa ko an haƙa ko'ina ba.
Domin tabbatar da fahimtar ilimin kimiyyar ƙasa, muna buƙatar sake duba ƙa'idodin kimiyyar duniya waɗanda ke ƙarfafa hanyoyin ilimin ƙasa. Waɗannan ƙa'idodi sun haɗa da ra'ayoyin kafofin watsa labarai na roba, yaɗuwar raƙuman ruwa, filayen da za su iya tasowa, shigar da wutar lantarki, canja wurin zafi, da kuma alaƙar da ke tsakanin halayen zahiri na kayan aiki da yanayin ƙasa.
1. Duniya a matsayin tsarin zahiri: abun da ke ciki, tsari, da kuma abubuwan da ke cikinta
A zahiri, ana iya ɗaukar Duniya a matsayin tsarin da ke da layuka: ɓawon burodi, mantle, ruwa na waje na ciki, da kuma tsakiyar ciki mai ƙarfi. Waɗannan bambance-bambancen da ke da layuka ba wai kawai rabe-raben ƙasa ba ne, har ma suna nuna halayen jiki kamar yawa, sassauci, wutar lantarki, zafin jiki, da maganadisu. A cikin ilimin kimiyyar ƙasa, waɗannan halayen jiki sune manyan "sigogi."
Abubuwa daban-daban suna mayar da martani ga ƙarfi da kuzari daban-daban. Misali, duwatsu masu yawa masu kama da iska suna da yawa fiye da laka mai laushi; duwatsu masu cike da ruwa sun fi isar da wutar lantarki fiye da duwatsu busassu; kuma ma'adanai masu maganadisu kamar magnetite suna ba duwatsu ƙarin sauƙin kamuwa da maganadisu. Waɗannan bambance-bambancen martani suna haifar da rashin daidaituwa.
2. Fagen nauyi da kuma ra'ayin filin da zai iya yiwuwa
Ɗaya daga cikin muhimman ka'idojin kimiyyar lissafi ta Duniya shine nauyi. Filin nauyi na duniya ba iri ɗaya ba ne saboda rarrabawar taro mara daidaituwa. Duwatsu masu yawan yawa za su "ja" ƙarfi fiye da duwatsu marasa yawa. Ilimin jijiyoyi yana amfani da ƙananan bambance-bambance a cikin hanzarin nauyi (rage nauyi) don fassara tsarin ƙasa.
A fannin lissafi, nauyi wani fili ne mai yuwuwa, wato, filin da za a iya samowa daga wani aiki mai yuwuwa kuma ya gamsar da lissafin Laplace/Poisson a ƙarƙashin wasu yanayi. Wannan yana da mahimmanci saboda hanyoyi da yawa na ilimin ƙasa - nauyi da maganadisu - suna da siffa mara keɓancewa: tsarin rashin daidaituwa guda ɗaya na iya faruwa ta hanyar tsarin ƙasa daban-daban. Saboda haka, fassarar tana buƙatar ƙarin ƙuntatawa kamar bayanan ƙasa, bayanan girgizar ƙasa , ko bayanan haƙa.
Amfaninsa na yau da kullun sun haɗa da zana taswirar kwano mai faɗi, gano gishiyoyin gishiri, da kuma nazarin isostasy (daidaitaccen taro na lithosphere dangane da mantle). Ka'idar isostasy ta bayyana dalilin da yasa tsaunuka ke da "tushe masu sauƙi ko kauri," wanda ke ba su damar yin iyo idan aka kwatanta da mantle.
3. Magnetism na Duniya: filayen maganadisu da kuma tushen rashin daidaituwar maganadisu
Duniya tana da babban filin maganadisu wanda aka samo daga yanayin yanayin ruwan da ke waje (geodynamo). Baya ga babban filin, akwai filayen maganadisu na gida daga duwatsun da aka haɗa da maganadisu. Tsarin maganadisu yana auna bambancin filin maganadisu don taswirar tsarin ƙasa, musamman waɗanda ke da alaƙa da duwatsun igneous da metamorphic masu wadataccen ma'adanai na maganadisu.
Babban ƙa'ida a nan ita ce maganadisu na duwatsu ya ƙunshi sassa biyu: maganadisu da aka haifar (wanda aka kwatanta da filin maganadisu na Duniya na yanzu ) da maganadisu na remanent (ragowar maganadisu na baya, lokacin da dutsen ya samar). Maganadisu na remanent yana da matukar amfani a cikin paleomagnetism don sake gina motsi na faranti na tectonic da tarihin juyawar sandunan maganadisu na Duniya.
A wani yanki, bayanai masu maganadisu suna taimakawa wajen zana ginshiki (ginin ƙasa) a ƙarƙashin laka mai kauri, gano lahani, da kuma bincika ma'adanai.
4. Raƙuman ruwa na girgizar ƙasa da kuma sassaucin yanayin
Babban ƙa'idar zahiri a fannin ilimin ƙasa shine makanikan raƙuman ruwa a cikin kafofin watsa labarai na roba. Hanyoyin girgizar ƙasa suna amfani da raƙuman ruwan roba da ke yaɗuwa ta cikin Duniya . Akwai manyan nau'ikan raƙuman ruwa guda biyu a cikin cikin Duniya: raƙuman ruwa na P (babban, tsayi) da raƙuman ruwa na S (na biyu, masu ratsawa). raƙuman ruwa na P na iya yaɗuwa a cikin daskararru da ruwa, yayin da raƙuman ruwa na S ba za su iya yaɗuwa a cikin ruwa ba. Wannan gaskiyar zahiri muhimmin dalili ne da ya sa muka san cewa tsakiyar duniyar ruwa ce: raƙuman ruwa na S ba za su iya ratsawa ta cikinta ba.
Saurin raƙuman girgizar ƙasa yana ƙayyade ta hanyar tsarin roba da yawan kayan. A taƙaice dai, duwatsu masu tauri da yawa suna da saurin raƙuman ruwa mafi girma. Lokacin da raƙuman ruwa ke ratsawa ta cikin layuka masu siffofi daban-daban, tunani da jan hankali suna faruwa, suna bin ƙa'idodi makamancin dokar Snell a cikin na'urorin gani. Daga lokacin tafiyar raƙuman ruwa, girma, da kuma yanayin raƙuman ruwa, masana kimiyyar ƙasa za su iya kimanta zurfin layuka, kauri daga laka, har ma da kasancewar ruwa.
Binciken girgizar ƙasa na duniya yana nazarin girgizar ƙasa don tsara tsarin manne da zuciyar, yayin da binciken girgizar ƙasa ke tsara ma'ajiyar mai, iskar gas, da ma'ajiyar ƙasa a matakin gida.
5. Wutar lantarki da na'urar lantarki: watsa wutar lantarki, juriya, da kuma shigar da wutar lantarki
Yawancin hanyoyin ƙarƙashin ƙasa sun haɗa da ruwa, ma'adinai, da bambance-bambancen zafin jiki - waɗanda duk suna shafar ikon lantarki. Babban ƙa'idar hanyoyin lantarki da na lantarki shine alaƙar da ke tsakanin wutar lantarki, filin lantarki, da halayen matsakaici, wanda dokar Ohm ta taƙaita sau da yawa a cikin tsari mai ci gaba (J = σE), tare da σ shine ikon lantarki.
Juriya, rarrabuwar kawuna (IP), magnetotelluric (MT), da sauran hanyoyin lantarki suna auna martanin ƙasa ga tushen yanzu/filin, na wucin gadi da na halitta. Ka'idar shigar da wutar lantarki ta lantarki—wanda aka tsara a cikin dokar Faraday—ta bayyana yadda canjin filayen maganadisu ke samar da filayen lantarki da kwararar eddy a cikin ƙasa. Waɗannan kwararar eddy sannan suna samar da filayen maganadisu na biyu waɗanda ake aunawa a saman.
Kayan da aka cika da ruwan gishiri suna da matuƙar amfani; yumbu kuma galibi suna da amfani saboda yadda ake watsawa a saman ƙasa. Sabanin haka, duwatsun lu'ulu'u masu busasshe da hydrocarbons suna da juriya. Saboda haka, ana amfani da hanyoyin EM sosai don binciken ma'adinan ƙasa , binciken ƙasa, da kuma nazarin yankunan da ruwa ke cike da matsala.
6. Canja wurin zafi na ƙasa da na ƙasa: watsawa da kuma watsawa
Duniya ba ta tsaya cak ba; tana fitar da makamashin zafi daga ciki zuwa saman. Ka'idojin canja wurin zafi sun haɗa da watsawa (zubar zafi ta cikin abu ba tare da canja wurin taro ba) da kuma watsawa (zubar zafi tare da canja wurin taro, kamar mayafin da ke gudana a hankali). Dokar Fourier ta bayyana kwararar zafi mai watsawa a matsayin daidai gwargwado ga yanayin zafi da kuma watsawar zafi.
Ma'aunin yanayin zafi na ƙasa, kwararar zafi, da halayen zafi na duwatsu suna taimakawa wajen fahimtar tsarin yanayin zafi, yanayin canzawa, da kuma yanayin tectonic. Misali, a yankunan da aka samar da iska, yanayin zafi yana shafar faranti masu rage iska, zagayawar ruwa, da kuma gogayya a mahaɗin hulɗa. A tsakiyar tuddai, ƙaruwar kayan mantle mai zafi yana ƙara yawan zafi kuma yana samar da tsarin hydrothermal.
7. Alaƙar da ke tsakanin halayen jiki da fassara: matsalar juyawa da rashin keɓancewa
Ma'anar ilimin kimiyyar ƙasa ba wai kawai aunawa ba ne, har ma fassarawa. Dole ne a fassara ma'auni a saman ƙasa ko daga tushen iska ko tauraron ɗan adam zuwa samfuran ƙasa. Ana kiran wannan tsari juyi. A zahiri da lissafi, juyi sau da yawa ba na musamman ba ne: samfura da yawa na iya bayyana bayanai iri ɗaya. Saboda haka, ilimin kimiyyar ƙasa na zamani ya dogara ne akan ƙa'idodin tsari, ƙididdiga, da haɗa bayanai da yawa.
Misali, rashin daidaiton nauyi na iya nuna kasancewar jiki mai yawan yawa, amma ba ya nuna kai tsaye ko kutse ne na basalt ko kuma ƙarfe - duka biyun suna yiwuwa. Ta hanyar ƙara bayanai na maganadisu, girgizar ƙasa, ko EM, fassarar ta zama mafi ƙarfi da kuma gaskiya.
8. Girma da manufa: daga bincike zuwa fahimtar Duniya ta duniya
Ka'idojin kimiyyar lissafi na Duniya a fannin ilimin ƙasa suna aiki a matakai daban-daban. A fannin duniya, ilimin girgizar ƙasa da nauyi na tauraron dan adam suna taimakawa wajen tsara bambancin yanayin sararin samaniya na Duniya, yanayin ƙasa, da kuma zagayawar cikinta. A fannin yanki da na gida, ana amfani da hanyoyin ilimin ƙasa don binciken albarkatu (mai, iskar gas, ma'adanai, yanayin ƙasa), rage bala'o'i (sa ido kan aman wuta, ƙara girman girgizar ƙasa), injiniyan fasaha na ƙasa (tsawon tushe), da kuma nazarin muhalli (gurɓatar ƙasa da ruwa).
Abin da ya haɗa su duka shine ƙa'idar cewa bambance-bambancen halayen jiki - yawa, sassauci, watsawa, maganadisu, da zafin jiki - suna da alaƙa kai tsaye da tsarin ilimin ƙasa. Hanyoyin ilimin ƙasa suna ba da taga ga waɗannan bambance-bambancen ta hanyar adadi.
Penutup
Za a iya taƙaita ƙa'idodin kimiyyar lissafi na Duniya a fannin ilimin ƙasa a matsayin yunƙurin fahimtar Duniya ta hanyar amsoshin zahiri masu aunawa: nauyi da maganadisu a matsayin filayen da za a iya aunawa, girgizar ƙasa kamar yaduwar raƙuman ruwa masu laushi, hanyoyin lantarki da na lantarki kamar yadda ake amfani da su da kuma amsawar induction, da kuma yanayin ƙasa kamar yadda ake amfani da su a cikin zafin jiki na ciki. Kowace hanya tana da ƙarfi da ƙuntatawa, musamman ma da alaƙa da rashin keɓancewa na fassarar, don haka haɗa bayanai da fahimtar kimiyyar lissafi ta abu su ne mabuɗin.
Da yake da tushe mai ƙarfi a fannin kimiyyar lissafi, ilimin kimiyyar ƙasa zai iya haɗa abubuwan da ake lura a saman duniya da gaskiyar da ke ƙasa—taimakawa mutane su fahimci tsarin Duniya, su yi amfani da albarkatunta yadda ya kamata, da kuma rage haɗarin bala'i ta hanyar yin ƙira da sa ido sosai.
