Външни сили и релеф
Край Мелник се издигат стотици остри кули и пирамиди от пясък и чакъл, високи десетки метри. Никой не ги е строил – издълбал ги е дъждът. Всеки порой отмива малко пясък, а там, където отгоре има по-твърд камък, той пази пирамидата като шапка. Едни и същи капки вода, лед и вятър са оформили и Белоградчишките скали, и пещерите, и плажовете ни. Как работят тези бавни, но неуморни скулптори?
1. Вътрешни и външни сили
Релефът се оформя от две противоположни групи сили. идват от топлината в недрата: те движат плочите, издигат планините и предизвикват и (виж урока Тектоника на плочите). се захранват от Слънцето и от земното притегляне: Слънцето изпарява водата и движи въздуха, а гравитацията сваля водата, леда и скалните късове надолу по склоновете.
Външни сили
Ако вътрешните сили спрат, външните за десетки милиони години биха превърнали всяка планина в равнина. Планините съществуват, докато издигането е поне толкова бързо, колкото разрушаването.
2. Изветряне
е разрушаването на скалите на място, без те да бъдат отнасяни. Видовете скали – магмени, седиментни и метаморфни – са описани в урока Строежът на Земята.
- – скалата се троши, без да се мени съставът ѝ. Водата в пукнатините замръзва и се разширява с около 9%, а денонощните колебания на температурата в пустините разширяват и свиват повърхността. Под скалните стени се трупат сипеи от остри късове.
- – се променят: разтварят се, окисляват се (желязото ръждясва и оцветява почвата в червено) или се превръщат в глина. То е най-бързо при топъл и влажен климат.
- Биологично изветряне – корените разширяват пукнатините, а и микроорганизмите отделят .
Пример
Защо по високите части на Рила и Пирин има толкова много сипеи, а в тропическите гори скалите са покрити с дебела червена глина?
- Във високите планини водата замръзва и се размразява десетки пъти в годината – физичното изветряне е силно и троши скалите на остри късове.
- В горещия и влажен климат химичните реакции са бързи, а водата е много – минералите се превръщат в глина, а желязото се окислява и я оцветява.
3. Ерозия, пренос и натрупване
Изветрелият материал се отнася – това е . Течението, ледът или вятърът го носят (), а щом загубят сила, го оставят – това е . Най-много работа върши течащата вода. Колко бързо трябва да тече тя, за да откъсне едно зърно, показва (1935 г.).
Влачи точката или избери зърна и течение. Стойностите са приблизителни.
течението откъсва и отнася зърната – ерозия
Изненадата е глината: зърната ѝ са най-дребни, но се слепват и течението ги откъсва трудно. Затова пък веднъж вдигната, глината не пада дори в почти неподвижна вода – тя мъти реката чак до морето. Колко бързо пада едно зърно в покойна вода, показва законът на Стокс (виж урока Статика и флуиди).
В горното течение реката е бърза, реже надолу и издълбава тесни V-образни долини. В равнината тя тече бавно, по-скоро подкопава бреговете си и криволичи – образува . По външния бряг на завоя водата е по-бърза и го подмива, а по вътрешния е бавна и трупа пясък. Така завоите растат и пълзят надолу по долината, докато два съседни завоя не се допрат. Тогава реката минава по по-краткия път, а изоставеният завой остава като езеро – .
Времето е условно – според реката завоите се местят с от под метър до десетки метри годишно.
Коефициент на извитост
Където реката излиза от планината в равнината, тя рязко забавя и оставя ветрило от чакъл и пясък – . При вливането в морето или езеро се трупа : реката се разделя на ръкави сред собствените си наноси. Повече за реките ще има в урока „Реки и езера“.
4. Ледници
Където през годината пада повече сняг, отколкото се стопи, той се уплътнява до лед. Щом ледът стане достатъчно дебел, започва бавно да тече надолу – това е . Обикновено ледниците се движат с няколко сантиметра до няколко метра на ден. Днес ледът покрива около 10% от сушата, главно Антарктида и Гренландия.
По време на последния (най-студено е било преди около 20 000 години, а краят му е преди около 11 700 години) нивото на океана е било с около 120 m по-ниско. Ледници е имало и в Рила и Пирин. Те са издълбали – амфитеатрални вдлъбнатини под върховете, в които днес лежат езера като Седемте рилски езера (между около 2100 и 2500 m). Долините им станали , а донесените от леда камъни и пясък са оставили . Под връх Вихрен е запазено малко ледниче – Снежника, едно от най-южните в Европа.
5. Карст и пещери
Варовикът почти не се разтваря в чиста вода. Дъждът обаче поема въглероден диоксид от въздуха и особено от почвата, където корените и микробите го отделят много. Получава се слаба въглеродна киселина (виж Киселини, основи и pH), която бавно разтваря скалата:
Разтваряне на варовика
Така се образува : на повърхността – (кръгли понижения) и понори, в които реките изчезват под земята, а отдолу – . В пещерата въздухът съдържа по-малко CO₂ от почвата. Капката отделя част от газа и излишният калциев карбонат се утаява – отгоре надолу растат , а под тях отдолу нагоре – . Растат много бавно, често от части от милиметъра до няколко милиметра годишно. Равновесието и защо то се измества, е обяснено в урока Химично равновесие.
Плъзгачите: температура, CO₂ в почвения въздух, отток (колко от валежите се просмуква и изтича), време в хиляди години.
В България карстът е широко разпространен – в Стара планина, Предбалкана, Родопите и Пирин. Известни са хиляди пещери. Най-дългата известна е Духлата край Боснек (над 17 km галерии). Посещават се Леденика край Враца, Ягодинската в Родопите и Деветашката край Ловеч с огромния си вход. В Магурата край Белоградчик има праисторически рисунки с прилепов гуано.
6. Вятър и море
Вятърът е силен там, където няма растителност, която да го спре – в пустините и по плажовете. Той издухва ситния материал (дефлация) и с пясъка шлифова скалите като пясъкоструйка. Където отслабне, натрупва – подвижни пясъчни хълмове. У нас крайбрежни дюни има например по Южното Черноморие.
Морските вълни подкопават брега – – и оставят стръмни брегови скали като нос Калиакра. Откъснатият материал течението пренася покрай брега и го трупа в плажове или в тесни пясъчни . Такива ивици пясък отделят някои от крайбрежните езера около Бургас от морето.
| Сила | Ерозионни форми | Акумулативни форми |
|---|---|---|
| Течаща вода | V-образни долини, каньони, ерозионни бразди | меандри, наносни конуси, делти, заливни тераси |
| Ледници | циркуси, U-образни долини, остри върхове | морени, ледникови езера зад тях |
| Подземни води (карст) | пещери, въртопи, понори, естествени мостове | сталактити, сталагмити, бигор |
| Вятър | издухване (дефлация), „гъбести“ скали | дюни, льос |
| Морски вълни | брегови скали (клифове), абразионни площадки | плажове, пясъчни коси |
7. Тренажор
С колко сантиметра нараства сталактитът?
8. Външните сили около нас
🧊 Спукана бутилка
При замръзване водата се разширява с около 9%. Колко cm³ лед се получават от 500 cm³ вода в пукнатина на скала?
🏞️ Колко криволичи реката?
Коритото на река в равнината е дълго 42 km, а долината ѝ по права линия – 24 km. Колко е коефициентът на извитост? Меандрира ли реката (k ≥ 1,5)?
🦇 Метър сталактит
Сталактит нараства средно с 0,13 mm годишно. За колко години ще стане дълъг 1 m?
🪨 Изчезващото плато
През варовиково плато годишно изтича 0,6 m вода (600 литра на m²), която носи разтворени 200 mg/L калциев карбонат. Колко грама варовик на m² изнася водата годишно? С колко mm за 1000 години се снижава платото (плътност на варовика 2,7 g/cm³)?
Зелено – решена сам(а), жълто – с решението. Десетичните числа може да пишеш със запетая.
9. ⚠️ Чести грешки
Изветряне и ерозия
✗ Изветрянето отнася скалите надолу по склона.
✓ Изветрянето само ги разрушава на място; отнасянето е ерозия.
Глината
✗ Колкото по-дребно е зърното, толкова по-лесно водата го откъсва.
✓ Глината се слепва и се откъсва трудно; най-лесно се откъсва пясъкът около 0,3 mm.
Меандрите
✗ Реката подмива вътрешния бряг на завоя.
✓ Подмива се външният бряг, където водата е най-бърза; на вътрешния се трупа пясък.
Ледниковите долини
✗ Реките дълбаят U-образни долини.
✓ Реките дълбаят V-образни долини; U-образните са дело на ледниците.
Сталактити и сталагмити
✗ Сталагмитите висят от тавана.
✓ Сталактитите висят от тавана, сталагмитите растат от пода.
Студената вода
✗ Топлата вода разтваря варовика по-бързо.
✓ Студената вода поема повече и в равновесие разтваря повече варовик.
10. 🎯 Бърз тест
Кои сили създават планините и кои ги разрушават?
11. 📝 Задачи за упражнение
Ниво А· Областен кръг
Ниво В· Национален кръг
Ниво С· Международна олимпиада
12. Обобщение
- ✓ Вътрешните сили издигат релефа, външните (вода, лед, вятър, вълни, гравитация) го изравняват
- ✓ Изветрянето е физично, химично и биологично; ерозията отнася материала, акумулацията го натрупва
- ✓ Кривата на Хюлстрьом: най-лесно се откъсва пясъкът; глината се откъсва трудно, но почти не се утаява
- ✓ Реките дълбаят V-образни долини, в равнините меандрират и оставят старици, наносни конуси и делти;
- ✓ Ледниците оставят циркуси, U-образни долини и морени – в Рила и Пирин от последния ледников период
- ✓ Карст: – пещери, въртопи, сталактити и сталагмити
- ✓ Вятърът трупа дюни, морето руши брега (абразия) и трупа плажове и пясъчни коси
💡 Интересен факт
Сталагмитите са едни от най-точните „дневници“ на климата. Слой по слой те пазят следи от състава на дъждовната вода, а възрастта им се определя по разпада на урана с точност до около процент – за слой на 100 000 години това е грешка от на хиляда години или по-малко. По сталагмити от пещери в Китай, Европа и Близкия изток учените възстановяват кога и колко бързо са настъпвали ледниковите периоди и мусоните.