Kappale 4: Ilmakehä - suojaa ja suodattaa

Ilmakehä eli atmosfääri koostuu eri kerroksista. Ne ovat koostumukseltaan aika samanlaisia, mutta niiden tiheys pienenee mitä korkeammalle mennään. Maan vetovoima estää kaasuja karkaamasta avaruuteen. Ilma on kaasuseos, joka sisältää typpeä (78%), happea (21%), argonia (alle 1%) ja hiilidioksidia (0,04%). Ilmassa on myös pieniä pitoisuuksia muita kaasuja.

Ilmakehä jaetaan kerroksiin kaasukoostumuksen tai lämpötilan mukaan. Kaasujen tiheyden mukaan ilmakehä jaetaan kahteen kerrokseen, homosfääriin ja heterosfääriin. Homosfääriksi sanotaan 100 km korkuista aluetta maan pinnasta, ja sen ilmanpaine on suurin lähellä maan pintaa. Heterosfääriksi kutsutaan ilmakehää noin 100 km korkeudelta ylöspäin.

Lämpötilan mukaan jaoteltuna ilmakehän alin kerros, troposfääri, ulottuu päiväntasaajalla noin 16 km ja navoilla 8 km korkeuteen. Se on elämälle soveltuva kerros, jossa esiintyvät lähes kaikki havaitsemamme sääilmiöt. Tropopaussissa eli troposfäärin yläosassa ilma saavuttaa tason, jolla viileneminen ja kohoaminen lakkaavat. Siellä lämpötila on keskimäärin -60 astetta ja ilma niin harvaa, että eliöt eivät kykene selviytymään. Troposfäärin yläpuolella on stratosfääri, jossa sijaitsee otsonikerros. Se päättyy stratopaussiin noin 48 km korkeudessa. Lämpötila pysyy tasaisena noin 20 km korkeuteen asti, minkä yläpuolella se nousee ultraviolettisäteilyn absorboitumisen eli imeytymisen vuoksi lähes nollaan. Stratopaussin yläpuolella oleva kerros on mesosfääri. Sen yläraja, mesopaussi, on noin 80-90 km korkeudella. Mesosfääri absorboi hyvin vähän Auringon säteilemää energiaa, ja lämpötila laskee ylemmäs mentäessä. Mesopaussin lämpötila on noin -100 astetta. Termosfääri on ilmakehän ylin kerros. Siellä lämpötila alkaa nousta. Ainetta on kuitenkin niin harvassa, että lämpötilaa ei voi mitata perinteisin menetelmin. Termosfäärin alaosaa kutsutaan ionosfääriksi, koska kaasut ovat siellä ionisoituneessa muodossa. Kaikkein uloin kerros ilmakehällä on eksosfääri. Ilmakehällä ei ole selkeää ylärajaa, koska kaasut harvenevat vähitellen maanpinnalta ylöspäin mentäessä. Magnetosfääri on Maan magneettikentän vaikutusalue, joka ulottuu kauas ilmakehän ulkopuolelle. Se ohjaa aurinkotuulen pääosin maapallon ohi.

Maan ilmakehä päästää Auringon säteilyn maanpinnalle ja samalla estää Maan lämpösäteilyä karkaamasta suoraan avaruuteen. Tätä kutsutaan kasvihuoneilmiöksi, ja sitä ilman maapallolla ei voisi olla elämää. Ihmisen toiminta kuitenkin voimistaa ilmiötä, joka on johtanut ilmaston lämpenemiseen.

Kappale 5: Tuulet - tyyntä myrskyn edellä

Tuuli on ilman liikettä, joka saa energiansa Auringosta. Auringon lämpö jakautuu epätasaisesti maanpinnalle. Tämä saa aikaan eroja lämpötilassa ja ilmanpaineessa. Tuulet tasoittavat näitä eroja.

Lämmin ilma laajenee ja muuttuu kevyemmäksi, jolloin se kohoaa ylöspäin. Ilmiöt kutsutaan konvektioksi. Kun ilma kohoaa suuria määriä, ilmanpaine laskee ja alueelle muodostuu matalapaine. Ylöspäin kohoava ilma jäähtyy ja muuttuu raskaammaksi. Se kääntyy ylhäällä ilmakehässä sivuille ja laskeutuu alas maanpinnalle. Kun ilmaa laskeutuu suuria määriä, ilmanpaine kohoaa ja alueelle muodostuu korkeapaine.

Kappale 3: Maa pyörii radallaan

Maa ei ole täysin pyöreä, vaan se on hieman litistynyt navoilta pyörimisliikkeen seurauksena, joten sitä kutsutaan geoidiksi. Maa on kallistunut 23,5 astetta kiertoradan tasoon nähden ja se pyörii itään päin. Kierros kestää yhden vuorokauden. Maan pyöriminen aiheuttaa coriolis-ilmiön, joka kääntää tuulia ja merivirtoja. Ilmiö on voimakkainta keskileveyksillä ja heikointa navoilla sekä päiväntasaajalla.

Maapallo on jaettu 24 aikavyöhykkeeseen. Nykyään käytetään Greenwich Mean Time eli GMT-aikaa. Se saa nimensä sen syntypaikasta, Greenwichistä, joka sijaitsee Lontoossa. Sen mukaan Greenwich on 0 asteen leveyspiirillä ja siitä lähtee uusia aikavyöhykkeitä joka 15 astetta itään ja länteen. Joissakin maissa, kuten Kiinassa, käytetään samaa aikaa koko maassa, vaikka se on jaettu moneen eri aikavyöhykkeeseen.

Maa kiertää Aurinkoa samalla, kun se pyörii. Yksi kierros Auringon ympäri kestää 365 päivää eli yhden vuoden, sekä 6 tuntia. Tämän takia helmikuun loppuun lisätään joka neljäs vuosi karkauspäivä. Maan kiertorata on elliptinen eli hieman soikea, joten Maa on lähimpänä Aurinkoa eli perihelissä tammikuussa ja kauimpana eli aphelissä heinäkuussa. Kun maa on lähellä Aurinkoa, sen kiertonopeus on suurempi. Pohjoisen pallonpuoliskon talvi on siksi viisi päivää lyhyempi kuin kesä.

Kappale 2: Aurinko- tähti tähtien joukossa

Nykytieteen mukaan maailmankaikkeus sai alkunsa noin 13,7 miljardia vuotta sitten. Alkuräjähdyksessä äärettömän tiheä ja kuuma tila räjähti ja maailmankaikkeus lähti laajenemaan valoa nopeammin. Pieni osa siitä energiasta säteilee edelleen taustasäteilynä eli kaikkialta avaruudesta tulevana kolmen kelvinin säteilynä (-270C), mikroaaltosäteilynä.

Aurinkokunta syntui noin 4,6 miljardia vuotta sitten pölystä ja kaasusta muodostuvan pyörivän kiekkomaisen pilven tiivistyessä. Lähellä tapahtui todennäköisesti supernovan eli elämänsä loppuvaiheessa olevan suurimassaisen tähden räjähdys, josta vapautui alkuaineita planeettojen rakennusaineiksi. Keskustaan muodostui Aurinko ja sen ympärille tiivistyivät planeetat ja kuut sekä esim. asteroidit, meteoroidit ja komeetat.

Auringon ytimen lämpötila on 15 miljoonaa astetta. Ytimessä tapahtuu fuusioreaktioita kuumuden ja paineen takia. Auringon pintaa kutsutaan fotosfääriksi ja sen lämpötila on noin 5500 astetta. Siinä on kylmempiä alueita, joita kutsutaan auringonpilkuiksi. Niiden lämpötila on 4000 astetta. Auringon uloimmassa kaasukehällä eli koronassa tapahtuu voimakkaita kaasupurkauksia eli protuberansseja ja flareja.

Meidän aurinkomme on elämänsä puolessa välissä. Sen vetyvarastot riittävät vielä noin 5 miljardia vuotta. Kun vety vähenee, fuusioreaktiot siirtyvät kauemmas ytimestä ja tähti laajenee; siitä tulee punainen jättiläinen, joka lopulta muuttuu valkoiseksi kääpiöksi ja se sammuu, jolloin siitä tulee kylmä musta kääpiö.

Kappale 1: Mitä, missä ja miksi

Maantiede eli geografia  tutkii luontoa, maapallon ilmiöitä ja niiden syy-seuraussuhteita sekä alueellista levinneisyyttä. Geografia-sana on kreikkaa ja tarkoittaa Maan kuvaamista. Eniten sitä on kuvattu kartoissa.

Maantiede jaetaan yleismaantieteeseen ja aluemaantieteeseen. Yleismaantiede jakautuu luonnonympäristöä tutkivaan luonnonmaantieteeseen ja ihmisen toimintaa maapallolla tutkivaan ihmismaantieteeseen. Aluemaantiede tutkii sekä luonnon että ihmisen toimintaa ja luodaan siitä synteesejä.

Maantieteessä on monta eri osa-aluetta. Niihin kuuluu esimerkiksi kartografia, geomorfologia, biogeografia, klimatologia, väestömaantiede ja talousmaantiede. Sitä siis tarvitaan monessa muussakin työssä kuin meteorologin tai geologin työssä.