Kasvillisuusalueet

Trooppiset metsät ja savannit
Trooppiset sademetsät ovat ainavihreitä ja niiden kasvillisuuden tuotanto on hyvin suuri. Latosoli on sademetsien ja savannien maannos. Siinä on ohut multakerros ja sen alla on punainen, karu kivennäismaakerros. Syy siihen, että sademetsäalueet ovat harvaan asuttuja on ilmaston epäterveellisyys, vaikeat liikenneolot ja maaperän nopea köyhtyminen. Savanneja ja kuivametsiä on trooppisilla alueilla, joilla on muutaman kuukauden pituinen kuivakausi. Etu-ja Taka-Intiassa kasvavia komeita monsuunimetsiä on enää vähän jäljellä.


Trooppiselle sademetsälle ovat tyypillisiä päällyskasvit, liaanit ja puiden ilmajuuret


savanni

Aavikoilta subtrooppisiin metsiin ja aroille
Aavikoita on hepoasteiden korkeapaineen alueilla, mantereiden sisäosissa, jotka ovat vallitseviin tuuliin nähden vuoristojen takana sekä rannikoilla. Nahkealehtistä kasvillisuutta on subtrooppisen talvisateiden ilmaston alueella. Suntrooppisia sademetsiä on mantereiden itäreunoilla. Aroja on lauhkean vyöhykkeen ja subtropiikin mantereisilla kuivilla alueilla.


Aavikko


Nahkealehtinen kasvillisuus


Subtrooppinen sademetsä


Aro

Lauhkean vyöhykkeen metsistä tundralle ja vuoristoihin
Ainavihantaa nahkealehtistä kasvillisuutta esiintyy subtropiikissa talvisateiden ilmaston alueella. Lauhkean vyöhykkeen leutotalvisilla alueilla kasvaa kesävihantia lehtimetsiä. Havumetsä- eli taigavyöhykkeellä on oikea kesä ja luminen talvi. Kylmän vyöhykkeen kasvillisuus on ikiroudan päällä kasvavaa tundraa.


Kesävihantaa lehtimetsää


Havumetsä


Tundra

Geologinen kierto ja luonnonmaisemien analysointi
Geologinen kierto tarkoittaa kiviaineksen pitkäaikaista kiertoa endogeenisissä ja eksogeenisissä tapahtumissa. Tietty kiviaines on kierron aikana välillä irtainta maata, välillä sulaa magmaa ja välillä kiveä. Maisemakuvien ja karttojen analysoinnissa pitää huomata endogeenisten ja eksogeenisten tapahtumien vaikutukset maisemaan, ja osata päätellä esimerkiksi kasvillisuudesta lämpövyöhyke ja ilmasto.

Eksogeeniset tapahtumat

Rapautumisen ja massaliikuntojen aiheuttama eroosio
Ulkosyntyisiä eli eksogeenisiä tapahtumia ovat rapautuminen, massaliikunnot, virtaavan veden, aallokon, liikkuvan jään ja tuulen työ. Niiden energia on peräisin Auringosta tai Maan vetovoimasta. Eroosio on kallioperän ja maaperän kulumista, jossa ainetta irtoaa ja kulkeutuu pois. Rapautumisessa kallioiden pintakerrokset ja kivet hajoavat. Mekaanista rapautumista aiheuttaa jää, suolakiteet, lämpövaihtelut ja kasvien juuret. Kemiallisessa rapautumisessa kivien rakenteen rikkoutumisen aiheuttaa vesi ja siihen liuenneet hapot, jotka liuottavat kivien mineraaleja.


Tippukiviluolan katon halkeamista tippuu kalkkipitoista vettä

Tuulen ja veden vaikutus pinnanmuotoihin
Tuuli kuluttaa hiekan avulla kalliota, kuljettaa hienoa maata pitkiä matkoja ja kasaa sitä dyyneiksi ja pölymaaksi. Eniten eroosiota aiheuttaa virtaava vesi. Pohjaeroosio kuluttaa vuoristojoelle V-laakson, alankojoki mutkistuu sivueroosion vaikutuksesta. Vuoristoissa laaksojäätiköt uurtavat kivien ja soran avulla U-laaksoja.


Dyynien liikkumista on vaikea estää


V-laakso


U-laakso

Endogeeniset tapahtumat

Maan sisärakennetta tutkitaan mm. syväkairauksin ja maanjäristysaaltojen avulla. Tietoja saadaan myös syvältä purkautuneesta kivisulasta syntyneistä kivilajeista ja meteoriiteista. Maan sisärakenne jaetaan kemiallisen koostumuksensa perusteella kolmeen kehään: kuoreen, vaippaan ja ytimeen.
     Kuori ja vaipan ylin osa muodostavat yhdessä samanlaisten lujuusominaisuuksiensa perusteella jäykän kivikehän eli litosfäärin. Litosfäärin alla oleva vaipan osa on astenosfääri. Sen kiviaines on joustavaa, ja siinä tapahtuu lämpöenergian vaikutuksesta hitaita pyörteisiö konvektiovirtauksia. Maan ydin on pääasiassa rautaa ja sisältää myös nikkeliä. Ulkoydin on sulaa ja sisäydin kiinteää.
     Isostasialla tarkoitetaan kuoren ja vaipan välillä vallitsevaa tasapainotilaa, jossa mm. vuoret "kelluvat" painavammassa vaipassa.



Laattatektoniikka
Litosfäärilaattojen liikkumisesta ovat todisteina mm. mannerten muodot, fossiilit, jääkauden merkit ja merenpohjan nuoruus sekä satelliittien avulla tehdyt tarkat mittaukset. Suuria litosfäärilaattoja tunnetaan seitsemän. Myös niiden lisäksi on pienempiä laattoja.
     Laattojen loittonemiskohdat ovat yleensä valtamerten keskiselänteissä ja törmäyskohdat mantereiden reunoilla. Loittonemiskohdissa purkautuvasta laavasta syntyy uutta mereistä laattaa, ja törmäyskohdissa merenpohjan laatta työntyy mantereisen laatan alle.
     Litosfäärilaattojen liikkuminen johtuu lämpötilaerojen aiheuttamista konvektiovirtauksista astenosfäärissä ja painovoiman aiheuttamasta mereisen laatan reunan vajoamisvedosta alityöntövyöhykkeillä.



Vuoristojen ja kivilajien synty
Poimuvuoristot syntyvät litosfäärilaattojen törmäyskohtiin. Suurin osa poimuttuvasta aineksesta on alun perin mereen kerrostuneita sedimenttejä, joista kovettuu sedimenttikivilajeja. Jähmettyneet eli magmakivilsjit syntyvät sulan magman jähmettyessä. Syvällä magmasta jähmettyy hitaasti suurikiteisiä syväkivilajeja. Maanpinnalla laavasta jähmettyy nopeasti korkeintaan pienikiteisiä laavakivilajeja.
     Muuttuneet eli metamorfiset kivilajit syntyvät poimutuksessa magmakivilajeista ja sedimenttikivilajeista niiden rakenteen muuttuessa. Mantereisten laatanreunojen törmätessä toisiinsa syntyy mahtavia vuoristoja. Kallioperän pystysuorien lohkoliikuntojen tuloksena voi syntyä lohkovuoristo.


Vuorenpoimuja kalliossa

Vulkaaninen eli tuliperäinen toiminta
Vulkaanisiin ilmiöihin luetaan tulivuoren purkaukset, kuumat lähteet ja kallioperän kaasupurkaukset. Tulivuoren kraatterista purkautuu pinnalle syvällä olevasta magmapesäkkeestä laavaa, vulkaanista tuhkaa ja kaasuja. Suurin osa tunnetuista toimivista tulivuorista sijaitsee litosfäärilaattojen alityöntöalueilla, mutta suurin osa purkautuvasta laavasta tulee silti merten keskiselänteillä.
     Alityöntövyöhykkeillä purkaukset ovat usein äkillisiä ja siksi vaarallisia. Purkausten rajuus johtuu magman jäähtyessä vapautuvien kaasujen aiheuttamasta paineesta.





Maanjäristykset
Maanjäristyksiä on eniten litosfäärilaattojen törmäys- ja loittonemiskohdissa. Ne johtuvat litosfäärilaattojen lukkiutumisesta toisiinsa ja tämän jännityksen laukeamisesta. Maanjäristyskeskuksesta lähtee pitkittäisiä P-aaltoja ja poikittaisia S-aaltoja. Lisäksi keskuksen yläpuolella olevasta episentrumista lähtee tuhoa aiheuttavia pinta-aaltoja. Maanjäristykset näkyvär maisemassa siirroksina, joissa kalliolohkot ovat liikkuneet toisiinsa nähden.




Maanjäristyksen tuhoja

Ilmastot

Ilmastolla tarkoitetaan tietyn alueen keskimääräisiä olosuhteita,  jotka on saatu laskemalla säätiedoista muun muassa lämpötilojen ja sademäärien pitkäaikaisia keskiarvoja.
 

Ilmastodiagrammi

Tropiikin ilmastot
Samalla lämpövyöhykkeellä voi olla varsin erilaisia ilmastoja. Kuumaa vyöhykettä on noin 15 astetta päiväntasaajan molemmin puolin. Päiväntasaajan tuntumassa on trooppinen sademetsäilmasto. Säälle ominaista kosteus ja pilvisyys, jotka aiheuttavat iltapäivisin konvektiosadekuuroja. Kuivuus lisääntyy kääntöpiirejä kohti. Savanni-ilmastossa on jo selvä kuivakausi ja sadekausia on enää yksi. Sade-ja kuivakausien vaihtelut johtuvat päiväntasaajan matalan siirtymisestä Auringon zeniittiaseman mukana vuoroin etelään ja vuoroin pohjoiseen. Hepoasteita lähestyttäessä zeniittisateita tulee enää vähän tai vain satunnaisesti ja siellä onkin aavikkoilmasto.

Subtropiikin ilmastot
Subtropiikki sijaitsee tropiikin ja lauhkean vyöhykkeen välissä. Lämpimällä vyöhykkeellä, mantereiden länsirannikoilla sijaitsee talvisateiden eli välimerenilmasto. Sateet johtuvat alueiden joutumisesta talvella polaaririntaman syklonien vaikutuspiiriin. Mantereiden itärannikoilla sitä vastoin sataa ympäri vuoden, mutta eniten kesällä. Tällaisia kesäsadeilmasoja esiintyy muun muassa  Itä-Aasiassa ja Australian itärannikolla. Mantereiden sisäosissa ja hepoasteiden korkeapainealueilla esiintyy kuivat aro-ja aavikkoilmaston alueet.


Lauhkean vyöhykkeen ilmastot
Lauhkea vyöhyke on laajimmillaan pohjoisella pallonpuoliskolla. Meri-ilmastolle on tyypillistä lämpötilan vähäinen sekä vuorokautinen että vuodenaikainen vaihtelu, ilman suuri kosteuspitoisuus sekä runsas pilvisyys. Talvet ovat lauhkeita ja sateisia, kesät viileitä ja kosteita. Mannerilmastossa tilanne on päinvastainen, koska manneralueilla ilman lämpeneminen ja jäähtyminen on nopeampaa kuin merellä ja rannikoilla. Kesät ovat lämpimiä ja talvet kylmiä.
     Meri-ja mannerilmsdton vaihettumisvyöykkeeseen jää väli-ilmasto. Havumetsäilmasto on alueilla, joilla kylmimmän kuukauden lämpötila on alle -3 astetta. Etelämpänä on lehtimetsäilmasto, jossa sataa melko runsaasti kaikkina vuodenaikoina ja talvet ovat leutoja. Aron ilmastoa on lauhkean vyöhykkeen mantereissa, kuivissa osissa aavikkoalueiden ympärillä.


Kylmän vyöhykkeen ilmastot
Kylmässä vyöhykkeessä lämpötilat ovat alhaisia koko vuoden, koska Auringonsäteet tulevat sinne vinosti. Kylmällä vyöhykkeellä on pysyvä korkeapaineen alue, jossa ilmavirtaukset ovat laskevia. Siksi sademäärä on hyvin pieni. Tällaisia tundrailmaston alueita on mm. Venäjän ja Kanadan pohjoisosat. Jäätikköilmastoa on valtaosassa Etelämannerta ja Grönlantia.


Ilmastot muuttuvat
Maapallolla ovat vaihdelleet miljoonien vuosien mittaiset jääkausiajat ja jäättömät ajat, jolloin mannerjäätiköitä ei ole ollut. Jäättömiä aikoja on ollut silloin, kun ilmassa on ollut paljon hiilidioksidia, mantereet ovat olleet kaukana navoilta ja merivirrat päässeet kuljettamaan napa-alueille lämmintä vettä.
     Nyt on jääkausiaika, jossa vuorottelevat jääkaudet ja lämpökaudet. Jääkausiaikojen sisällä jääkausien ja lämpökausien vaihtelu johtuu pääasiassa Maan radan muodon sekä akselin suunnan ja kaltevuuden muutoksista. Ihminen on lisännyt kasvihuonekaasujen määrää, mistä on seurannut nykyinen maailmanlaajuinen ilmastonmuutos.

Sää

Tulevaa säätä on ennustettu muinaisista ajoista lähtien muun muassa tarkkailemalla pilviä ja tuulta sek tähtitaivasta. Tieteellisesti tehdyt säähavainnot koostuvat esimerkiksi tuuli-, lämpö- ja sademittareiden lukemista.
     Säähavaintoasemilla, jotka yleensä ovat automatisoituja, mitataan myös vuorokauden ylin ja alin lämpötila. Tuulimittarilla mitataan tuulen suunta ja nopeus. Lisäksi tallennetaan ilmanpaine, näkyvyys, pilvisyys, sademäärä ja ukkonen.
     Sään ennustamista varten tarvitaan tietoja myös maanpinnan yläpuolelta. Niitä kerätään muun muassa radioluotauksilla, säätutkilla ja sääsatelliiteilla.
     Radioluotauksissa lähetetään yläilmoihin kaasupallon avulla sääluotain, jossa on mittareita sekä radiolähetin.
     Säätutkasta lähetetään eri suuntiin mikroaaltoja, jotka heijastuvat sadepisaroista ja lumihiutaleista takaisin. Tutkakuvien avula seurataan sadepilvien liikkeitä.
     Sääsatelliitit mittaavat näkyvän valon ja infrapunasäteilyn määrää. Mittaustuloksista saadaan kuvia, joista voidaan nähdä esim. sadealueet, pilvisyys ja lämpötila.


Radioluotain


Säätutka


Sääsatelliitti

Sateet

Sateen synty edellyttää ilman kohoamista, jolloin ilma jäähtyy. Kylmä ilma pystyy sitomaan vähemmän kosteutta kuin lämmin, joten pienempikin vesihöyryn määrä tiivistyy pisaroiksi. Sateen syntymiseen tarvitaan sadan prosentin suhteellinen kosteus ja tiivistymishiukkasia, joihin vesimolekyylit voivat takertua.
     Voimakkaan matalapaineen alueella kostean ilman kohoaminen aiheuttaa konvektiosateita, muun muassa tropiikin zeniittisateet. Orografiset sateet syntyvät, kun kostea tuuli joutuu kohoamaan riittävästi rannikon tai vuoriston vuoksi.
     Rintamasateita esiintyy polaaririntamassa syklonien yhteydessä. Lämpimässä rintamassa sateet ovat pitkäaikaisia ja vaimeita. Kylmässä rintamassa ne ovat kuuroluonteisia.
     Kuivia seutuja ovat korkeapaineen alueet, mantereiden sisäosat, tuulien suojanpuoleiset rinteet sekä rannikot, joiden edustalla on kylmä merivirta.


Päiväntasaajalla esiintyvät iltapäiväsateet ovat tyypillisiä konvektiosateita



Orografinen sade



Konvektiosade


Rintamasateet

Meret ja mannerten vedet

Veden kierto

Auringon lämpö saa veden haihtumaan meristä, mantereilta, mannerten vesistä, kasvillisuudesta, lumesta ja jäätiköistä ilmakehään. Veden haihtumisnopeuteen vaikuttaa ilman lämpötila ja suhteellinen kosteus.
     Osa mantereille sataneesta vedestä jää pintavesiksi. Osa tästä haihtuu heti, osa imeytyy maahan ja osa virtaa melko nopeasti pintavaluntana puroja ja jokia pitkin meriin. Maahan imeytyvästä vedestä osa sitoutuu maahiukkasten pintaan maaperän vedeksi. Osa vedestä suodattuu alaspäin painovoiman vaikutuksesta vajovetenä ja muodostaa pohjavettä. Pohjavesi valuu ennen pitkää hiljalleen jokiin, järviin ja meriin. Näin vedenkierto eli hydrologinen kierto lopulta sulkeutuu.
     Meristä haihtuu vettä enemmän kuin niihin sataa. Mantereilla taas sataa enemmän kuin siellä haihtuu, koska meristä haihtunutta vettä kulkeutuu tuulten mukana mantereille. Vedenkierrolla on tärkeä merkitys maapallolla, koska se tuo sateita.



Meret

Meret peittävät maapallon pinnasta noin 70%. Valtameriä ovat Tyynimeri, Atlantti ja Intian valtameri. Sivumeriin kuuluu muun muassa Atlantin Jäämeri, Välimeri ja Itämeri, Tyynessä meressä Aasian rannikolla Japaninmeri ja Etelä-Kiinan meri.
     Mantereita ympäröi yleensä matalanmeren vyöhyke eli mannerjalusta. Se päättyy mannerrinteeseen noin 200 metrin syvyydellä. Mannerrinteessä merenpohja viettää jyrkästi alas päätyen melko tasaiseksi syvänmeren pohjaksi.
     Litosfäärilaattojen törmäyskohdissa on syvänmeren hautoja. Syvänmeren huomattavimmat kohoumat, valtamerien keskiselänteet ovat litosfäärilaattojen loittonemiskohdissa.



Sisävedet

Joet. Maapallon mantereita halkovat lukuisat joet. Alue, jolta jokeen kerääntyy sadevesiä, on joen valuma-alue. Valuma-alueita erottavat toisistaan vedenjakajat. Joen kuljettaman veden määrään vaikuttavat valuma-alueen pinta-ala, sademäärä, haihtuminen ja pinnanmuodot. Monsuuniaikana esimerkiksi Intiassa Ganges ja Kiinassa Jangtse ja Keltainenjoki aiheuttavat tuhoisia tulvia.



Maailman pisin joki, Niili (6650 km)

Järvet. Jotta järviä syntyisi, tarvitaan paljon sateita ja sopivia altaita. Paljon järviä on esimerkiksi entisillä mannerjäätikköalueilla kuten Suomessa, sillä mannerjää tyhjensi vanhat ruhjelaaksot irtaimesta maasta ja sulamisvedet kasasivat vesiesteitä.  Suolaisista järvistä poistuu vettä vain haihtumalla, jolloin suolat jäävät jäljelle ja veden suolapitoisuus lisääntyy.


Maailman suurin järvi, Kaspianmeri (374 000 neliökilometriä)

Pohjavesi on syntynyt aikojen kuluessa maakerrosten läpi suodattuneesta vajovedestä. Pohjaveden yläpinta on siinä, missä maaperän huokoset ovat kokonaan täyttyneet vedellä. Sen pinta ei ole vaakasuorassa, vaan se seurailee jossain määrin maanpinnan muotoja.

Tuulet

Ilma aiheuttaa maanpinnalle paineen, joka on merenpinnan tasossa keskimäärin 1 013 millibaaria (mbar). Ilmanpaine ei ole kuitenkaan kaikkialla sama. Alueiden välille muodostuu ilmanpaine-eroja, jotka aiheuttavat tuulten synnyn. Kun Aurinko lämmittää maanpintaa, sen yläpuolela lämpenee, jolloin se alkaa nousta ylöspäin. Kun alueelta näin poistuu ilmaa, ilmanpaine laskee normaalin alapuolelle, alueilla vallitsee matalapaine. Alueella, jolle jäähtynyt, raskas ilma laskeutuu, ilmanpaine kasvaa eli sinne muodostuu korkeapaine.
    Tuuli on sitä voimakkaampi, mitä suurempi on korkea- ja matalapaineen välinen ero ja mitä lähempänä niiden alueet ovat toisistaan.



Planetaaristen tuulten vyöhykkeet

Hepoasteiden korkeasta virtaa ilmaa kohti päiväntasaajan matalaa. Näin syntyy kummallekin pallonpuoliskolle pasaatituulten vyöhyke. Maan pyörimisestä johtuvaa liikesuunnan näennäistä muutosta kutsutaan coriolisilmiöksi. Coriolisilmiön johdosta pohjoisella pallonpuoliskolla puhaltaa koillispasaati ja eteisellä kaakkoispasaati. Pohjoisella pallonpuoliskolla 30. ja 60. leveysasteen välillä puhaltavat länsi- ja lounaistuulet ja eteläisellä pallonpuoliskolla länsi- ja luoteistuulet.
     Napa-alueiden pysyvästä korkeasta pois pyrkivät kylmät napatuulet kohtaavat hepoasteiden korkeasta navoille päin puhaltavat lämpimät tuulet. Sinne syntyy kylmän ja lämpimän ilmamassan kohtauspaikka, polaaririntama, johon kehittyy itään päin liikkuvia matalapaineita eli sykloneja. Niissä kulkee edellä lämmin rintama ja taempana kylmä rintama.


Tuulivyöhykkeet

Aasian monsuunituulet

Monsuunituulet ovat vuodenaikoihin liittyviä, Itä- ja Etelä-Aasiassa puhaltavia tuulia. Niiden syntyyn vaikuttaa se, että maa- ja merialueet lämpenevät ja jäähtyvät eri nopeudella. Aasian sisäosista puhaltaa kuiva mannertuuli, talvimonsuuni Tyynellemerelle ja Etelä-Aasian yli Intian valtamerelle aina eteläiselle pallonpuoliskolle saakka. Etelä-Aasian kesämonsuuni on voimakas, sillä se on samalla myös pasaatituuli, joka siirtyy pohjoisemmaksi auringon zeniittiaseman siirtyessä Kravun kääntöpiirille. Kesämonsuuni tuo kosteutta vuoristojen tuulenpuoleisille rinteille.

Myrskyt

Jos jollekin alueelle muodostuu voimakas matalapaine, joka imee nopeasti kohoavan ilman tilalle uutta ilmaa lähellä olevalta alueelta, tuuli voimistuu myrskyksi. Trooppisia pyörremyrskyjä sanotaan Amerikassa hurrikaaneiksi ja Aasiassa taifuuneiksi. Tornado on pienialainen, voimakkaasti pyörivä, nopeasti liikkuva mutta lyhytikäinen ilmapilari maanpinnan tai meren ja pilven välillä. Suomessa tornadoja on harvoin, mutta sen sijaan kesäisin esiintyy joskus pikkutornadoja, trombeja.


Myrskyn tuhoja

Paikallistuulet

Maa- ja merituuli johtuvat maan ja veden erilaisesta lämmönsitomiskyvystä. Aurinkoisina ja heikkotuulisina päivinä maa lämpenee nopeasti ja samalla lämmittää sen yläpuolella olevaa ilmaa. Tällöin maalle syntyy paikallinen matalapaine, jossa lämmin ilma kohoaa ylöspäin. Tilalle virtaa ilmaa mereltä merituulina. Merituuli alkaa tyypillisesti aamupäivällä. Aluksi mereltä puhaltava tuuli on heikkoa, mutta se voimistuu iltapäivällä kohtalaiseksi tai navakaksi viilentäen rannikkoa.
     Laakso- ja vuorituuli ovat vuoristossa esiintyviä päivä- ja yötuulia. Päivällä aurinko lämmittää rinteitä enemmän kuin laaksoja, jolloin rinteillä ilmanpaine laskee, ja tuuli alkaa puhaltaa alhaalta laaksotuulena rinteitä ylös. Selkeinä öinä rinteet taas jäähtyvät nopeammin kuin laaksot, ja rinteille syntyy laskevia ilmavirtauksia, ja ylhäältä puhaltaa vuorituuli alas laaksoihin.
     Lämpimistä laskutuulista tunnetuin on Alpeilla esiintyvä föhntuuli. Se syntyy, kun Välimeren korkeapaineen alueelta virtaa lämmintä ilmaa Alppien yli kohti Keski-Euroopassa olevaa matalapainetta. Lämmin ilma jäähtyy noustessaan, jolloin sen sisältämä vesihöyry tiivistyy pilviksi ja sateeksi Alppien etelärinteellä.
     Kylmien laskutuulien syntypaikkoina ovat ylängöt ja vuoristot, missä lämpösäteilyä karkaa paljon avaruuteen. Kylmennyt, raskas ilma painuu ympäröivien alankojen matalapaineen alueille laskutuulina.

Maapallo

Maan kivi-, vesi-, ilma- ja elokehän synty

Maa tiivistyi muiden sisäplaneettojen tapaan kiinteäksi kappaleeksi. Massan kokoon puristumisesta, meteoriittien törmäyksistä ja aineiden radioaktiivisuuden hajoamisen myötä, Maapallo alkoi lämmetä. Maa suli osittain, jonka seurauksena kiviaines järjestäytyi kerroksiksi niin, että raskaimmat aineet painuivat keskustaan ja pintaosaan jähmettyi kova kivikehä eli litosfääri. Maan kaasukehä syntyi siten, että tulivuoret vapauttivat ilmaan runsaasti kivien mineraaleista peräisin olevia kaasuja, muun muassa vesihöyryä ja hiilidioksidia. Nuo kaasut myös estivät lämpösäteilyn karkaamisen ja saivat siten maapallon lämpötilaan sopivan tasapainon. Maapallon viiletessä vesihöryä alkoi tiivistyä sadevedeksi, joka täytti Maan painanteet. Näin maapallolle syntyi vesikehä eli hydrosfääri.
     Veden kierron synnytti Auringon lämpöenergian aiheuttama haihtuminen. Kaasukehästä puuttui vielä kauan kehittyneemmälle elämälle välttämätön vapaa happi ja Auringon ultraviolettisäteilyltä suojaava otsonikerros. Elämän ensimmäiset alkeelliset muodot kehittyivät merissä, koska niihin ultraviolettisäteily ei päässyt.
     Ilmakehä eli atmosfääri syntyi, kun hapen vaikutuksesta elämälle haitalliset ammoniakki ja metaani muuttuivat typeksi, vedeksi ja hiilidioksidiksi. Ensimmäiset eliöt sopeutuivat otsonisuojan turvin maaelämään noin 400 miljoonaa vuotta sitten, ja edellytykset elokehän eli biosfäärin monipuolistumiselle paranivat nopeasti. Kaikki kehät ovat vuorovaikutussuhteessa keskenään, sillä niiden välillä tapahtuu sekä energian että aineiden kiertoa.


Maapallon rakenne

Ilmakehä

Ilmakehä suojaa maata säteilyltä. Atmosfääri on hyvin ohut "kalvo" Maan ympärillä. Kaasukoostumus on noin 100 km:n korkeudelle samanlainen, ja sen takia tätä kerrosta kutsutaan homosfääriksi. Sen yläpuolella heterosfäärissä typpi, happi, helium ja vety järjestäytyvät kerroksiksi painonsa mukaisesti siten, että ylimpänä on kevyimpiä vetyä ja heliumia.
     Eri korkeuksilla vallitsevien lämpötilojen mukaan ilmakehässä erotetaan neljä kerrosta: troposfääri, stratosfääri, mesosfääri ja termosfääri. Tavallisimmat sääilmiöt tuulineen ja pilvineen ovat troposfäärissä. Stratosfäärissä on tärkeä UV-säteilyltä suojaava otsonikerros. Sen läpi pääsee Maan pinnalle vain vähän ultraviolettisäteilyä, ja siihen määrään elollinen luonto on sopeutunut. Stratosfäärin yläpuolella mesosfäärissä ei ole Auringon säteilyä absorboivia aineita ja sen vuoksi lämpötila laskee sen ylärajalle tultaessa lähes -100 asteeseen. Seuraavassa kerroksessa termosfäärissä lämpötila alkaa nousta, koska siellä säteilyä imetytyy happimolekyyleihin muuttuen lämmöksi. Termosfäärin alaosassa, ionisfäärissä, Auringon fotonien ionisoimat kaasut estävät vaarallisten lyhytaaltoisten gamma- ja röntgensäteiden pääsyn Maan pintaan.
     Maata suojaavan magnetosfäärin läpi päässyt aurinkotuuli aiheuttaa revontulet ja roihujen hiukkasparvi häiriöitä sähkö- ja elektroniikkalaitteissa.


Ilmakehän rakenne

Maan kierto Auringon ympäri

Maapallo kiertää Aurinkoa 100 000 km:n tuntivauhtia. Keskietäisyys Auringosta on 150 miljoonaa kilometriä. Kiertoon kuluu aikaa 365 vuorokautta ja 6 tuntia. Joka neljäntenä vuonna, helmikuuhun lisätään karkauspäivä, joka on 29.2.



Maapallo kiertää Aurinkoa tietyssä tasossa. Maan oma navalta navalle kulkeva pyörimisakseli ei ole kuitenkaan kohtisuorassa tähän kiertoradan tasoon nähden, vaan poikkeaa siitä 23,5 astetta, myös akselin suunta pysyy koko kierron aikana samana.
     Kesäpäivän seisauspäivänä 21.6 auringonsäteet osuvat kohtisuoraan Kravun kääntöpiirille. Kesäpäivän seisauspäivästä syksyä kohti Auringon zeniittiasema siirtyy päiväntasaajalle päin kunnes syyspäivän tasauspäivänä 23.9. aurinko paistaa zeniitistä päiväntasaajalle. Talvipäivän seisauspäivänä 22.12 aurinko paistaa kohtisuoraan Kauriin kääntöpiirille. Talvipäivän seisauspäivästä meidän kevättämme kohti ja eteläisen pallonpuoliskon syksyä kohti Auringon zeniittiasema palaa päiväntasaajalle päin, kunnes 21.3 on kevätpäiväntasaus.



Maapallon pyöriminen akselinsa ympäri

Maapallo on navoiltaan litistynyt pyörähdysellipsoidi. Maan pyörii akselinsa ympäri, josta seuraa vuorokaudenaikojen vaihtelu. Maapallo on jaettu 24 aikavyöhykkeeseen, joiden leveys on 15 astetta. Vyöhykeaika on aikavyöhykkeen keskellä kulkevan meridiaanin todellinen, Auringon mukainen aika. Aikavyöhykkeiden rajat on siirretty yleensä noudattamaan valtioiden rajoja. Suomea idempänä olevilla aikavyohykkeillä kellot ovat meidän aikaamme nähden edellä ja lännempänä jäljessä. Päivämääränrajalla 180 asteen meridiaanilla Aasiaan päin mentäessä hypätää ajassa vuorokausi eteenpäin ja Amerikkaan päin mentäessä palataan ajassa vuorokausi taaksepäin.

Aurinko ja Aurinkokunnan synty

Aurinkokunta syntyi noin 4,6 miljardia vuotta sitten, kun tähtien välinen pöly- ja kaasupilvi alkoi pyöriä ja tiivistyä. Sysäyksen tiivistymiselle antoi ilmeisesti paineaalto, jonka aiheutti lähellä olleen suuren tähden sammuminen valtavana supernovaräjähdyksenä. Pöly- ja kaasupilveen joutui tähdessä syntyneitä heliumia raskaampia alkuaineita. Niitä ilman ei olisi voinut syntyä elämälle välttämättömiä orgaanisia yhdisteitä.
    Pöly- ja kaasupilvessä olleet hiukkaset törmäilivät toisiinsa ja kasaantuivat jatkuvasti suuremmiksi kappaleiksi. Ne vetivät ainetta lisää ympäriltään ja niistä lopulta tiivistyi planeettoja ja niitä kiertäviä kuita.
    Aurinkokuntaan kuuluvat Aurinko, sitä kiertävät planeetat sekä Aurinkokunnan pienkappaleet kuten asteroidit, meteoroidit, pyrstötähdet ja suurin osa Neptunuksen radan ulkopuolella kiertävistä kappaleista. Planeetat ovat riittävän suuria Auringon kiertolaisia, joten niiden oma painovoima pakottaa ne pallomaisiksi. Kahdeksasta planeetasta Merkurius, Venus, Maa ja Mars ovat tiiviitä, pieniä kivipintaisia Maan kaltaisia sisäpaneettoja. Ulkoplaneetat Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus ovat nestepintaisia jättiläisplaneettoja.
    Asteroidit ovat epäsäännöllisen muotoisia kallionjärkäleitä, läpimitaltaan kymmenistä metreistä satoihin kilometreihin. Suurin osa asteroideista kiertää asteroidivyöhykkeessä.
    Meteoroidit ovat asteroideja pienempiä kappaleita, joilla ei ole yleensä säännöllistä rataa.
     Pyrstötähtien eli komeettojen radat ovat hyvin soikeita ja radat ulottuvat kauas Aurinkokunnan ulkopuolelle.



Aurinko

Aurinkokunnan massasta 99,9% on Auringossa, joka on 109 kertaa läpimitaltaan Maan halkaisija. Aurinko on suuri vetyä ja heliumia sisältävä kaasupallo. Sen ytimessä tapahtuu noin 15 miljoonan asteen kuumuudessa ja todella suuressa paineessa fuusioreaktioita, joissa vety-ytimiä fuusioituu heliumytimiksi. Irronneiden neutronien mukana vapautuu energiaa, jota säteilyn hiukkaset, eli fotonit siirtävät Auringon pintaan. Sen jälkeen energia siirtyy säteilyvyöhykkeen läpi konvektiovyöhykkeeseen, jolloin sen kaasupyörteissä osa fotoneista joutuu pintaan ja poistuu avaruuteen. Auringon fotonit saavuttavat Maan valon nopeudella kahdeksassa minuutissa.
     Täydellisen auringonpimennyksen aikana, jolloin Kuu peittää Auringon, fotosfäärin ulkopuolella voidaan nähdä ohut kaasurengas, eli kromosfääri. Se vaihtuu vähitellen koronaksi, joka yltää kauas Auringon ulkopuolelle. Aurinkotuuli, eli toisin sanoin revontuli, on koronasta virtaamia aina Aurinkokunnan rajoille asti sähköisesti varattuja hiukkasia, elektroneja ja protoneja.

   
Aurinkotuuli 

 
Auringonpimennys


Aurinkopilkut ovat tummia Aurngon pinnassa, joiden elinikä on muutamasta päivästä muutamaan kuukauteen. Niiden koko voi olla jopa Maata suurempia. Pilkut ovat aktiivisimpia kohtia Auringossa, sillä niiden kohdalla on hyvin voimakas magneettikenttä.


Aurinkopilkut

Auringon sammuminen

Aurinko on keskikokoinen tähti, jonka vaiheet osataan ennustaa muita tähtiä seuraamalla. Noin miljardin vuoden kuluttua Aurinko alkaa muuttua, se kirkastuu ja kuumenee niin paljon, että elämä maapallolla loppuu. Sen vetyvarasto viiden miljardin vuoden kuluttua on lopussa, jolloin se paisuu punaiseksi jättiläiseksi. Auringon kuoriosa sinkoutuu avaruuteen hitaasti laajenevana sumuna, josta taas voi syntyä uusia tähtiä ja planeettakuntia.

Kuu

Kuu syntyi noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Todennäköisesti siten, että Marsin kokoinen kappale törmäsi Maahan ja osa avaruuteen sinkoutuneesta aineesta kasaantui Kuuksi. Kuu on halkaisijaltaan noin neljäsosa Maasta. Sen kiertoaika on Maan ympäri 29,5 vuorokautta. Siinä samassa se pyörii akselinsa ympäri sellaisella nopeudella, että Kuusta näkyy Maahan aina sama puoli. Kuun pinnassa näkyy paljon meteoriittikraattereita. Sen vuoristoilla on korkeutta jopa yli viisi kilometriä.


Kuu