גיאולוגיה – תורת האדמה. הגיאולוגים מדברים על מדעי כדור הארץ. מתעניינים בכל התהליכים, בתוכו על פניו ומחוצה לו. זוהי מערכת חיה ונושמת. ישנם חמישה תתי-מדעים:
¨ גיאוכימיה – מדע המטפל בחלקים הכימיים של הגיאולוגיה, כמו מינרלים (אבני היסוד
של הסלע), ההרכב הכימי של מי התהום ( מים הנמצאים בתוך הסלע), מחצבים ואיכות
המחצבים (מחצב- חומר שניתן להפיקו מהסלע ויש לו ערך כלכלי - Resource ),
לדוגמא המלח בארץ. מחירו יורד ולכן לא כדאי להפיקו. לעומת זאת, מים בישראל הם
מחצב.
¨ גיאופיזיקה – עוסקת בעיקר בתנועות של הסלע – לחצים. ישנם כלים המאפיינים מדע
¨ זה: סיסמוגרף ("סייסמו" = רעידה, גרף = רשם ). הגיאופיזיקאים משתמשים בסיסמוגרף
¨ לחיפושי נפט. עושים פיצוץ, יש רעידת אדמה. בודקים באזור מרוחק ומקבלים תמונה של
¨ התת- קרקע ואז מחפשים נפט.
¨ פליאונטולוגיה Fossiles – מדע המאובנים . המאובנים כלי חשוב בהבנת הגיאולוגיה.
¨ המאפשר לשחזר את מבנה האבולוציה, זמנים גיאולוגיים וסדר גיאולוגי. מה קדם למה.
¨ הידרוגיאולוגיה – כל נושא מי התהום ואיכותם.
¨ פדולוגיה – מדע הקרקעות. הרבה בעיות חקלאיות נפתרות בהבנת סוג הקרקע, כמו
למשל: מנגו שמצהיב נגרם מסלע קירטוני שאינו מחלחל. הגיר סופח את הברזל ואינו
מאפשר לו להגיע לשורשים. מכאן שיש קשר הדוק בין החקלאות והגיאולוגיה.
אין אפשרות לצפות מראש רעידות אדמה, מכיוון שאין מספיק עדויות אחורנית, למעט
ישראל ויפן. פרופ' ישראלי עמוס העובד בסטנפורד הצליח למצוא נוסחה לניבוי רעידת
אדמה.
חציית הירדן – יהושע חוצה את הירדן. התמוטטות של חוואר הלשון גורמת לסתימת האפיק וכך בני ישראל יכלו לעבור ב"חורבה".
סדום ועמורה – תיאור של רעידת אדמה.
מכות מצרים- החושך השתרר כתוצאה מרעידת אדמה שהתרחשה באי סנטוריני. הרוחות הובילו את ענני האבק והאפר שכיסו את פני מצרים. גיאולוגים מצאו עקבות אפר געשי במצרים שמקורו בסנטוריני.
היוונים הקדמונים הסבירו רעידת אדמה הפעילות של וולקן אל השאול המכין כלי מלחמה בנפחיה שלו וכך יש סימן למלחמה ברעידת האדמה. ליוונים הקדמונים מלפני 3,000 שנה – כיבוי השמש היה תעלומה.
ישנן שתי תיאוריות עתיקות :
תאלס – התיאוריה הנפטוניסטית ψ
כסינופנס התיאוריה הפלוטוניסטית
תאלס – מתמטיקאי שטען שכל הסלעים נוצרו מתוך הים. הוא ראה מאובנים בתוך הסלעים והסיק שכל הסלעים נוצרו בים. לעומתו יווני אחר בשם כסינופנס, (Xenophanes flourished late 6th and early 5th century BC )טען שכל הסלעים בעולם נוצרו מחומר נוזלי אותו ראה בהתפרצות הרי געש. אלו שתי תיאוריות עתיקות שנאבקו ביניהן.
כיום יודעים ששניהם צודקים. הסלעים בכדור הארץ נוצרים גם בים, וגם על ידי התקררות חומר חם, מגמה , אבן מותכת. המגמה – חומר סלעי מותך.
לאותם קדמונים ראשונים הייתה חשיבה גיאולוגית מדהימה. הם שמו לב לתופעה שכאשר יושב אדם על חוף הים ומביט לעבר ספינה מתקרבת, קודם רואים את הדגל, אחר כך תורן וכ'. המסקנה הייתה: אזור הנמל עקום. לאחר שהגיעו עדויות מהרבה נמלים החליטו הקדמונים : כדור הארץ עגול.
בתחילת המאה ה-18 חי בסקוטלנד גיאולוג בשם ג' יימס האטון. (Hutton, James (1726-1797 הוא חי ליד אדינבורו. בסביבת עירו היה הר געש ובו שילוב של סלעי משקע וולקניים. הוא היה הראשון שטען שבכדור הארץ יש שני סוגי הסלעים הנ"ל. הוא גם קבע את הרעיון שנקרא עקרון האחידות – "ההווה מפתח לעבר". the uniformitarian theory תהליכים שקורים היום, יש להם דמיון מוחלט לתהליכים שקרו בעבר. על בסיס זה יושבת הגיאולוגיה והפיזיקה. הבסיס היה שכוחות בטבע אינם משתנים. אותו כוח שמפיל תפוח ימשיך להפיל. הכוח שגרם לכדור הארץ להסתובב אז והיום הוא אותו כוח.
באמצע המאה ה-19 הגיע דארווין Darwin, Charles Robert (1809-1882) עם ספרו "מוצא המינים" Transmutation of Species שביסס את תורת האבולוציה. תורת האבולוציה של דארווין הייתה גם פריצת דרך גיאולוגית. כי כאשר בוססה תורת האבולוציה, ניתן היה להשתמש במאובנים לתיארוך סלעים ולעשות סדר, דבר שאי אפשר היה לעשותו קודם. לייל חי במקביל לדארווין ופרסם ספרים אחרי דארווין.
פחמן 14 טוב לבדיקות גיל עד 30,000 שנה. בגיאולוגיה זמן זה שקול ליום. בגיאולוגיה משתמשים בתכונה רדיואקטיבית לתיארוך בטווח טעות של סלעים ±1 מיליון שנה.
חומר רדיואקטיבי – חומר בעל נטייה טבעית להתפרק ולהיהפך לחומר אחר תוך כדי פליטת קרינה, הנקראת רדיואקטיבית. ההתפרקות היא בקצב קבוע שאינה משתנית בתנאי לחץ או טמפרטורה. ולכן אפשר לקחת סלע ולבדוק כמה תוצר רדיואקטיבי יש בו, אם כי לא יודעים את הקצב.
לדוגמא : אשלגן – רובידיום. אשלגן חומר, רובידיום חומר רדיואקטיבי ניתן לתארך אתו עד 200 מיליון שנה. פחמן 14 נוצר באטמוספרה על ידי קרינת השמש הפוגעת בפחמן באטמוספרה והופכת אותו לפחמן 14.
הפריצה הגדולה ביותר בגיאולוגיה באה רק במאה ה-20. מדען גרמני, מטאורולוג בשם וֶגְנֶר Wegener, Alfred (1880-1930), German meteorologist טען טענה מדהימה, שפעם אפריקה ואמריקה היו יבשת אחת. The theory of continental drift הטענה התבססה על סמך ממצאים מטאורולוגיים, מאובנים וסלעים דומים. עולם המדע, פסל תחילה את התיאוריה שלו. לא התקבל אז על הדעת שיבשת תוכל לזוז. רק במחצית המאה ה-20, לאחר מותו של וֶגְנֶר, אושרה סופית התיאוריה שלו.
כיום אפשר לצלם באמצעות לווינים מהחלל תנועה של היבשות בקצב של 2 ס"מ לשנה. בשל תזוזת היבשות, ההימליה כל הזמן מתרוממת, לא יודעים איפה השיא.
אולברס – Olbers, Heinrich Wilhelm Matthäus מדען גרמני שהציג פרדוכס :לא ייתכן שהשמים בלילה שלנו יהיו חשוכים. הוא היה אסטרונום בתחילת המאה. הוא ראה שביקום יש כל כך הרבה כוכבים, שמשות. כל כוכב שמנצנץ בשמים, הוא שמש כמו השמש שלנו. בעולם יש 100 מיליארד גלקסיות, ובכל גלקסיה יש כ-100 מיליארד שמשות.
הפרדוכס הוא שיש ביקום כל כך הרבה שמשות, מדוע הם אינם מאירים את היקום שלנו. ההסבר לפרדוכס נפתר על ידי אמריקאי אחר בשם האבל. Hubble, Edwin Powell (1889-1953), הוא היה הראשון שזיהה שהשמשות וכל הגופים בשמים מתרחקים זה מזה ומאתנו במהירות עצומה. הגלקסיה שלנו נקראת Milky Way שביל החלב.
יש תופעה הנקראת Doppler effect תופעת דופלר – האומרת ששני גופים שנעים זה לעבר זה או מתרחקים ושולחים קרן אור או קול אחד לשני, התדר של הגל משתנה בהתאם להתקרבות או להתרחקות. לכן, כאשר עומדים בכביש יש שינוי בעוצמה של הרעש של התקרבות מכונית. התדר של מכונית מתרחקת הוא שונה.
באור יש תחומי תדרים. האור של השמשות מוסט לכיוון האינפרא אדום. מה שרואים בלילה זה שאריות של האינפרא אדום. זאת גם הסיבה שבלילה לוקחים משקפת אינפרא אדום המאפשרת לראות בלילה. וזו הסיבה שהלילה שלנו חשוך. אם השמשות לא היו מתרחקות זו מזו והיה מרחק קבוע ביניהן היה לנו לילה מואר. כלומר, היקום מתנפח. זו הייתה מסקנת האבל – היקום מתפשט.
מי שתמך בתיאוריה זו מבחינה מתמטית היה אלברט איינשטיין שעבד עם האבל כצוות. המסקנה בהתפשטות הזמן, שאם חוזרים עם הזמן אחורה כל היקום מתכווץ לנקודה אחת. כלומר – המסקנה הייתה מדהימה. שפעם כל היקום היה מרוכז בנקודה אחת קטנה אי שם בחלל, לא יודעים היכן ולא יודעים מה הגודל.
אין משמעות לשאלה מה היה רגע לפני, כי אין לנו כלים לבדוק אותה. The big bang theory זוהי תיאורית המפץ הגדול. הנפיצות של היסודות בשמש זהה לנפיצות היסודות ביקום. אור זהו כוח פיזיקלי שיש לו תנודות. אנחנו מסוגלים לראות רק חלק ממנו. בגלל ההתרחקות האור מוסט. כאשר גוף מתרחק, אורך הגל שהוא שולח עולה. ולכן בכל הסקלה הנ"ל הוא מוסט לצד ימין שם האינפרא האדום.
האמריקאים שלחו לחלל בראשית שנות ה-90 טלסקופ בשם האבל לבדוק קרינה קוסמית ומצאו קרינה קוסמית.
המפץ הגדול – הערכה שזה קרה לפני 15 מיליארד שנה. השמש שלנו נוצרה רק לפני כ-4.5 מיליארד שנה. אחרי היווצרות של 2/3 מהיקום. חושבים שענן של חומר שהסתובב בגלקסיה שלנו קרס לפתע (יצא משיווי משקל). חומר התחיל ליפול למרכז הענן. כאשר חומרים נפגשים, המאסה גדלה וכוח המשיכה של שניהם גדל. אותו ענן נקרא Nebula נבולה (בלטינית = ענן). כל החומרים התקבצו למרכז הנבולה, נוצר כדור מרוכז שהתחילה בו ריאקציה גרעינית שבו המימן פוגש מימן ונוצר הליום. כאשר ריאקציה כזו נוצרת, נוצר חום רב, וכך התחילו להיווצר גופים מסביב למרכז הגרעין – פלנטות.
הפלנטות – אלו הגופים המקיפים את השמש. בפלנטות אין מספיק חומר וצפיפות כדי ליצור את הריאקציה הגרעינית. מסביב לשמש שלנו נוצרו 9 פלנטות: כוכב, חמה, נוגה, ארץ, מאדים, חגורת אסטרואידים (מפלנטה שהתפוררה), צדק, שבתאי, אורנוס, נפטון ופלוטו. כל המערכת הזו נוצרה לפני 4.5 מיליארד שנה.
עם יצירתו היה כדור הארץ גוש חם – התלכדות של חומר גורמת ליצירת חום. עדיין נשאר בכדור הארץ חום מקריסת מערכת השמש. דבר נוסף חשוב מאוד – יש בו חומרים רדיואקטיביים המתפרקים כל הזמן ויוצרים חום: אורניום, פלוטוניום ואשלגן.
אשלגן 40 Potassium הוא לב לבו של החום בכדור הארץ. זהו חומר רדיואקטיבי לא אלים. קיים יותר מאשר אורניום ופלוטוניום. כמעט כל סלע מכיל אשלגן. כאשר נוצר כדור הארץ, היו עוד חומרים רדיואקטיביים מאוד אלימים שאינם קיימים כיום. אחד מהם הוא אלומיניום A1-26 (יש מגנזיום 26 שנוצר מפרוק אלומיניום A1-26. סמוך ליצירת הכדור, אלומיניום A1-26 חימם את הכדור עד כדי התכה.
החומרים ביקום הם: חמצן, מימן, סיליקון, ברזל, גופרית ומגנזיום. רוב היקום מורכב מיסודות אלו. מבין יסודות אלו הכבד ביותר הוא הברזל. כאשר הכדור הפך להיות נוזלי, הברזל התחיל ליפול לכיוון מרכז הכדור וכך מרכז הכדור הפך להיות יותר כבד. המאסה יותר הגדולה, כוח המשיכה גדול וכך נוצר גלעין ברזל של מרכז כדור הארץ.
לאירוע זה קוראים קטסטרופת הברזל, משום שנפילה כזו זיעזעה את כל הכדור. הכדור התחיל לרעוד ואז כל החומרים הנדיפים, מים, H2O , חנקן, CO2 וכל הגזים נפלטו החוצה, וכך נוצרה האטמוספרה. ולכן קוראים לאירוע זה : "הגרפס הגדול". השאלה האם לפלנטות אחרות יש אטמוספרה? – כן לנוגה יש אטמוספרה.
1. תיאורית הבת – הירח הוא "בתו" של כדור הארץ. כדור הארץ הסתובב מהר מדי והירח
נקרע ממנו.
2. תיאורית האחות – כאשר נוצר כדור הארץ, מאותם החומרים נוצר הירח והתחיל להקיף
את כדור הארץ. לתיאוריה זו בעיות עם חוקים פיזיקלים.
3. תיאוריית הזוג הנשוי – הירח גורם שמימי שנכנס במקרה לאזור כדור הארץ ונשבה
במעגל המשיכה של כדור הארץ.
4. תיאוריית "הבן הממזר" – מטאור ענק פגע בכדור הארץ וקרע חלק ממנו, נוצר גורם
שמימי שהוא הירח.
ביולי 1969 אפולו 11 הביאה דוגמאות מהירח, ואז התברר כי התיאוריה הרביעית היא הנכונה. ואז התברר שהירח דומה מאוד למעטפת כדור הארץ. עם שובה של אפולו 11 לארץ רצו לדעת האם הדוגמאות הם באמת in-situ . כלומר בדיוק מאותו סלע שהצביעו עליו ולא אחר במקומו. באפולו 12 נשלח גיאולוג כדי להבין טוב יותר.
לאחר נפילת הגרעין, התרחש האירוע של היקרעות הירח מהארץ, זאת יודעים כי אין בירח סימני ברזל. הירח הופגז במטאוריטים לפני כ-3 מיליארד שנים. גם כדור הארץ "חוטף" הפגזות מטאוריטים, אך בשל טקטוניקת הלוחות מתחלף הקרום של כדור הארץ כל הזמן. תזוזת הלוחות כ-2 ס"מ בשנה. במקום מסוים נוצר קרום, ובמקום אחר הוא נבלע, לכן עובדת הימצאות המכתשים על הירח היא הוכחה לטקטוניקת הלוחות.
