Földtudomány

Földtudományoknak nevezzük a Földdel foglalkozó tudományágakat. Ez a bolygótudományok (planetológia) egyik speciális esete, lévén a Föld egy bolygó (az eddig ismert egyetlen olyan bolygó, amelyen élet található). 

A földtudományok a fizika, matematika, kémia és biológia segítségével építik fel a Föld megértéséhez szükséges rendszereket. Ezek segítségével a tudósok lehetőséget kaphatnak arra, hogy megjósolják a „Föld bolygó” nevű rendszer viselkedését.

Mint a többi tudós, a földtudománnyal foglalkozó szakemberek is a tudományos módszereket alkalmazzák: a természeti jelenség megfigyelése után adatokat gyűjtenek róla, majd megalkotnak egy elméletet. Az elméletet a jelenség újabb megfigyeléseivel ellenőrzik. A földtudományokban az adatgyűjtés különösen fontos része az elméletek kidolgozásának. A rendszer szintű megközelítés – amit a globális műhold-rendszerek mellett a számítástechnika és a hajózási adatgyűjtés fejlődése is segít – egyre több lehetőséget ad a kutatóknak a Föld múltbéli folyamatainak megértéséhez és viselkedésének előrejelzéséhez.

A földtudományok osztályozása 

A földtudományok:
 A földtan:
 A geológia a litoszférával foglalkozik. Résztudományai például az ásványtan, a kőzettan, a földkéreg mozgásait tanulmányozó tektonika, az őslénytan (paleontológia), az általános, a szerkezeti és a regionális földtan, a vízföldtan (hidrogeológia), az alkalmazott földtan (nyersanyagkutatás, építésföldtan stb.) és az üledékföldtan (szedimentológia).
A geofizika az egész Föld és az egyes kőzettestek szeizmikus, gravitációs, mágneses, elektromos és radioaktív paramétereit méri és modellezi. Résztudománya például az általános geofizika, amelynek feladata a bolygószerkezet és a földi erőterek (gravitációs és mágneses tér, földi vagy tellurikus áramok, légköri elektromosság) vizsgálata.  Az alkalmazott geofizika gyakorlati kérdésekkel foglalkozik, ide értve a nyersanyag- és vízkutatást, valamint a mérnöki és környezeti problémákat.
A geokémia a Föld és a többi kozmikus test, illetve azok részeinek kémiai összetételét vizsgálja. Résztudománya például az abszolút kormeghatározás, az izotópgeokémia, a hidrogeokémia, a környezeti kémia és az agrogeokémia.
A földrajztudomány (geográfia) a föld felszínét alakító természeti és társadalmi folyamatokkal, az így kialakított rendszerek törvényszerűségeivel foglalkozik – ebből a földtudományok közé tartozik a természetföldrajz.
 Az oceanográfia és a limnológia a föld vizeinek tengeri és édesvízi részeivel (a hidroszférával) foglalkozó tudományágak. Fő résztudományai a fizikai, a kémiai és biológiai oceanográfia.
 A légköri tudományok (atmoszferikus tudományok) a Föld gázburkával (a légkörrel) foglalkoznak.
 A glaciológia a Föld jeges részeivel (a krioszférával) foglalkozó tudomány.

A tudományágak nem mindig különíthetőek el ilyen egyértelműen; számos interdiszciplináris tudomány is kialakult:
 A biogeokémia az elemek biológiai és geológiai körforgásával foglalkozik, különösen vándorlásaikkal és felhalmozódásaikkal.
 A paleooceanográfia és a paleoklimatológia az vizsgálja, miként hatnak a földfelszín elemei, a jégmagok és az élő szervezetek az óceánokra és a globális klímára.

Más tudományágak (összefoglaló nevükön „Föld rendszertudományok”) a Föld egészét olyan, önálló rendszerként vizsgálják, amelyet részrendszereinek kölcsönhatásai, azok pozitív és negatív visszacsatolásai alakítanak:
 A meteorológia leírja, vizsgálja és előrejelzi az időjárást, nagyrészt az óceánok és a légkör kölcsönhatásai alapján.
 A klimatológia leírja és magyarázza az éghajlatot, annak törvényszerűségeit és változásait a litoszféra, hidroszféra, atmoszféra (légkör), krioszféra és bioszféra kölcsönhatásai alapján.
 A Gaia elméletek a bioszféra hatásai alapján magyarázzák a „Föld rendszer” viselkedését.
 A geonómia, az átfogó földtudomány a többi földtudomány eredményeit összegezve a Földet globális rendszerként tárgyalja.

A Föld

A Földet alakító erők
A vulkánok és földrengések, a folyók, az időjárás, egyszóval minden, ami a Földdel történik, két nagy energia: a hő és a gravitáció eredményei. A felszíni élethez szükséges hő nagyobb része a Napból érkezik, a földtani folyamatokat kiváltó és tápláló hő, valamint a gravitáció zöme a Föld belsejéből.

A változó Föld
A Föld állandóan változik. Hegyek emelkednek ki, kontinensek mozdulnak el, a szél és a hullámok átformálják a tájat.

Mindezeket a változásokat két „hőmotornak” köszönhetjük. Az egyik a Föld belsejében működik, a másik kívülről hat rá. Azért nevezzük ezeket „motoroknak”, mert a hőenergiát – az autók motorjához hasonlóan – mozgási energiává alakítják át.

A Nap hője felmelegíti a Földet és működteti a külső hőmotort. A Nap hője nélkül Földünk jeges, élettelen sivatag lenne. A Föld belsejéből érkező hő húzza és tolja a kérget, ezért mozog a felszíni kőzetréteg. A Nap egy elképesztően forró gázgömb; a közepén a hőmérséklet eléri a 15 millió °C-t. A Nap elég távol van tőlünk ahhoz, hogy felmelegítse, de ne égesse el a Földet.

A Nap hője mozgatja a Földet körbeölelő gázréteget – az atmoszférát. Ez a mozgás a szél. A Napból érkező meleg hatására a Föld felszínén található víz a légkörbe jut, majd eső formájában visszahull a Földre – ez a folyamat a víz körforgása. A Föld felszínén a víz és a szél állandó mozgása egyes helyeken elmorzsolja a sziklákat, míg másutt feltölti a mélyedéseket.

A legtöbbet a földrengéshullámok útját tanulmányozva tudhatjuk meg a Föld szerkezetéről. A rengéshullámok elhajlanak, amikor áthaladnak a Föld kőzetburkainak határain. A rengéshullámoknak két fajtája van: az ún. elsődleges hullámok gyorsabban mozognak, mint a másodlagosok.

A Föld belsejében lévő „motort” a Föld közepéből – a magból – a Föld kérge felé áradó hő működteti. A köpeny feláramló anyaga felnyomja és széthasítja a kérget. A kéreglemezek – és így a rajtuk ülő hegyek, vulkánok, kontinensek – elmozdulása a hő áramlásának következménye.

A húzóerő: A Föld gravitációja megakadályozza, hogy a tárgyak kirepüljenek az űrbe, mert a Föld középpontja felé vonzza a tárgyakat. A gravitáció miatt hömpölyögnek a folyók lefelé, és a gravitáció miatt esik az eső a talajra.

Amikor az űrhajósok a Föld fölött szabadon lebegnek, súlytalanok, mert szabadon esnek a Föld felé, miközben azonos sebességgel távolodnak is tőle.

A felszín alakulása
A Föld belsejében lezajló változásokat nehéz elképzelni, mert nem látjuk őket. A Föld felszíni változásai már sokkal nyilvánvalóbbak, hiszen nap mint nap saját szemünkkel győződhetünk meg róluk. Ilyen változások az időjárás, a folyók medrének átalakulása, a gleccserek és az óceánok felszínt formáló mozgása. A felszíni változások többségét a Nap melege és a Föld gravitációja okozza. A Nap az Egyenlítő körül jobban felmelegíti a Földet, mint a sarkoknál. Ettől a meleg levegő az Egyenlítőnél felemelkedik, hogy a sarkoknál leereszkedjen, így alakul ki a földi légkörzés. A földi szelek és az óceáni áramlatok a Földön mindenhova eljuttatják a meleget, és alapvetően befolyásolják az éghajlatot.

Mállás és erózió
A Föld felszínén a szilárd kőzetek elmállanak. A nappal felmelegedett kőzetek éjjel lehűlnek, a hőingadozás miatt megrepednek, és aprózódni kezdenek. Ez a fizikai mállás különösen akkor intenzív, amikor a repedésekbe beszivárgó víz időnként megfagy. Kémiai mállásról olyankor beszélünk, amikor a kőzetet kémiai anyagok, például az esőben található savak oldják. Mind a fizikai, mind a kémiai mállást felerősítik a talajban élő szervezetek (kiváltképp a növények gyökerei) – ilyenkor, azaz az esetek többségében biológiai mállásról beszélünk.

A málló vagy aprózódó kőzet darabkái meglazulnak; elsodorja őket a szél, a gleccserek jege, a folyók vize vagy az óceán – ez a folyamat az erózió. Az így elsodort kőzettörmelék maga is őrli, csiszolja a Föld felszínét, változtatja a táj arculatát.
Háromféle erózió létezik: szélerózió a sivatagban, vízerózió a folyómederben és a jégerózió a gleccsereknél.

A víz körforgása
A Nap felmelegíti a Föld felszínén található vizeket. A víz láthatatlan gázzá alakul át, és a vízpára felemelkedik a levegőbe. A tisztán fizikokémiai párolgást evaporációnak, a növények párologtató tevékenységét transzspirációnak nevezik. Fenn a magasban a levegő hűvösebb, és a vízpára ismét folyékony vízzé alakul – ez a folyamat a kondenzáció. A kondenzált vízből alakulnak ki a felhők. Amikor a gravitáció a felhőkből lehúzza az esőt vagy a havat, a víz visszatér a Föld felszínére, és a körforgás újra kezdődik.

Felszíni formálódás
A folyók, a gleccserek és az óceánok néhol elmossák, másutt felépítik a talajt. A folyók felső szakaszukon V alakú völgyeket és katlanokat vájnak, és az így kimosott anyagot elszállítják a tengerbe, vagy a szárazföldi medencékben szétterülve, alsó szakaszukon rakják le. Így alakulnak ki a feltöltött medencék (például a Kárpát-medence) és a deltatorkolatok. A gleccserek tál alakú völgyeket vájnak. A hegyekből lemorzsolt hordalékukat (a morénát) ott rakják le, ahol elolvadnak – így keletkeztek a Déli Alpokban Észak-Olaszország tavai is. Az óceánok öblöket és íveket vájnak, hordalékukból alakulnak ki a homokos vagy kavicsos tengerpartok. A sivatagokban a szél formálja a felszínt; a legismertebbek a homoksivatagok.

A földtudományok témáinak nem teljes listája 

 Ásványtan (mineralógia)
 Bányászat
 Földi mágneses mező
 Földrajztudomány (geográfia)
 Földtörténet
 Geodézia (földméréstan)
 Geofizika
 Geokémia
 Geológia 
 Geomorfológia 
 Geostatisztika
 Glaciológia (a jégkorszakokról)
 Környezetvédelem
 Meteorológia (az időjárásról és légköri jelenségekről)
 Oceanográfia
 Paleontológia (paleozoológia, paleobotanika)
 Petrológia (kőzettan)
 Régészet (archeológia)
 Tektonika
 Tengergeológia 
 Térképészet
 Szeizmológia (a földrengésekről)
 Űrgeológia (planetáris geológia)
 Víztudomány (hidrológia)
 Vulkanológia

További információk