Magyar Tudomány Ünnepe 2013.

Átírás

1 Magyar Tudomány Ünnepe Előadássorozat és műszerbemutató a Széchenyi István Geofizikai Obszervatóriumban Előadássorozat Napviharok, a Nap változékonysága A légkör elektromos jelenségei Vulkánosság Magyarországi földrengések 250 éve volt a legnagyobb magyarországi földrengés (M=6.3) Komáromban A Föld alakja Műszerbemutató A Föld belső szerkezetének kutatómódszerei Magnetométer Földradar Vertikális elektromos szondázás Szeizmikus műszer

2 Napviharok és a Nap változékonysága Kis Árpád

3 Az emberiség elkezdte vizsgálni a csillagokat, az égboltot Asztronómia (csillagászat) -naptárkészítés (mezőgazdaság: mikor kell vetni, betakarítani, stb.) Asztrológia (csillagjóslás) -horoszkópkészítés (emberi sorsok, király mikor induljon háborúba, stb.) Kezdetekben a kettő szorosan összefüggött!

4 Házi feladat: Asztrológus munka közben Johannes Kepler fedezze fel a két kép közötti 10 db apró különbséget!

5 Az asztrológusoknak igazuk van egy dologban! Valóban van egy csillag, amely jelentős hatást gyakorol a földi környezetre (és az emberek életére), és ez a csillag a Nap

6 SOHO felvétel a Nap felszínéről. A Nap egy rendkívül dinamikus, intenzív működésű rendszer

7 Naptömeg-kilökődés fényképe (SOHO). A hevesen távozó anyag viharként seper végig a Naprendszeren.

8 Mi történik akkor, ha egy napkitörés telibe találja a Földet? Egy ilyen esemény következménye a mágneses vihar! napszél Föld Nap mágneses erővonalak

9 A mágneses vihar fontosabb fizikai következményei: 1. A földi mágneses tér alakja és szerkezete megváltozik, a mágneses térerő intenzíven ingadozhat 2. Nagyenergiájú ionok zápora hull a légkörre 3. Nagyintenzitású áramok indulnak meg a Föld felső légkörében és a szilárd földkéregben egyaránt (dinamó effektus, avagy a GIC, szép szóval a Geomagnetically Induced Currents avagy a Geomágneses Indukált Kéregáramok) Az űrkutatásnak egyik egyre fontosabbá váló ágazata az űridőjárás (Space Weather, űrmeteorológia), amelynek feladata a mágneses viharok és más, világűrből érkező hatások megfigyeléséve és előrejelzése.

10 Esettanulmány: 1989, Március 13.-a, Kanada, Quebec tartomány Helyi idő szerint 2:42-kor (kora hajnali órákban) egy mágneses vihar éri el a Földet; a leginkább érintett terület Kanada Quebec tartománya. 2:45-re a teljes villamos hálózat összeomlik és megszűnik az áramszolgáltatás. Az eredmény: hat millió ember közel kilenc órára áramszolgáltatás nélkül marad.

11 Az üzemzavar oka a mágneses vihar által keltett földi áramok voltak, amelyek rácsatolódtak a meglévő villamos hálózatra és szó szerint szénné égették a transzformátor állomást. Miközben néhány amper áramerősség elegendő a transzformátor állomás meghibásodásához, az adott esetben 200 amper áramerősséget észleltek!

12 A geomágneses viharok gyakorisága növekszik!

13 Az űridőjárás technológiára gyakorolt hatásai

14

15 A légkör elektromos jelenségei Barta Veronika

16 A felsőlégköri elektro-optikai emissziók hivatalos felfedezése Az első hiteles felvétel Joch R. Winckler, Robert Franz és Robert Nemzek kamera tesztelése auróra megfigyelése céljából John Randolph Winckler ( )

17 C.T.R. Wilson ( ) Ismert (2005) felsőlégköri elektromos jelenségek, amelyeket zivatarok idéznek elő

18 A vörös lidércek kialakulásához szükséges elektromos környezet IONOSZFÉRA EuroSprite 2007

19 Vörös Lidércek Függőleges kiterjedés: km Csoport vízszintes kit.: ~ 50 km Élettartam: ms

20 Megfigyelésük Egész Közép Európában Sopron ~ 600 km-es környezetében Az észlelést a LINET villám megfigyelő hálózat segíti

21 Megfigyelésük

22 Vulkánosság Klébesz Rita

23 Vulkánoknak nevezzük azokat a helyeket, ahol a magma a felszínre kerül. Kinenin, Kamcsatka Anak Krakatau (Forrás: Volcano Discovery) Karimszkij, Kamcsatka (Fotó: Alexander Belousov)

24 A vulkáni kitörés jellegét a magma összetétele és fizikai tulajdonságai (pl. hőmérséklet, viszkozitás) határozza meg.

25 Két fajta vulkánkitörést különböztetünk meg. Effúzív

26 Két fajta vulkánkitörést különböztetünk meg. Explozív

27 A vulkánkitöréseket nem lehet előre jelezni, de folyamatos megfigyeléssel csökkenthető a kockázat.

28 Magyarországi földrengések 250 éve volt a legnagyobb hazai földrengés Komáromban (M=6,3) Kiszely Márta

29 Időpont Hely Magnitúdó I szeptember 9. Savaria 6,1(?)? június 28. Komárom 6,3 IX április 22. Komárom 5,2 VII-VIII szept. 22. Komárom 4,6 VI-VII január 14. Mór 5,4 VIII május 27. Mór 4,9 VII július 1. Érmellék 4,9 VII október 15. Érmellék 6,3 IX július 1. Komárom 4,9 VII június 21. Jászberény 4,9 VII május 28. Kecskemét 4,4 VI-VII július 8. Kecskemét 5,6 VIII január 31. Eger 5,0 VII-VIII január 12. Dunaharaszti 5,6 VIII augusztus 15. Berhida 4,9 VII január 29. Oroszlány 4,7 V-VI április 22. Heves 4,8 VI Komárom M=6,3

30 Komárom M=6,3

31 Komárom M=6,3

32 Komárom M=6, január 4-én Városi tanács lejegyzése szerint a naponként megjelenő és folyton erősbülő földrengések miatt városunk teljesen el ne pusztuljon megtiltották Komáromban a kocka és kártyajátékokat, a nyilvános zenélést és lakodalmakat 1763 június 28-án ½ 6-kor egy gyengébb, majd azt ¼ óra múlva a pusztító rengés követte. Épp országos vásár volt. A templomokban reggeli misét tartottak, sokan ott lelték halálukat. Magas épületek a tornyok ledőltek. A Városháza tornya a főteret betöltő vásározókra zuhant. A bolthajtásos épületek is mind leomlottak. Úgy összehasadoztak a falak, hogy azokon ki lehetett látni. (63-an meghaltak ). A kaszások a közül a mezőben sokan a lábukról leesének és a hegyek látható képen reszketni kezdének Jókai Az elátkozott család című regényében így írt: Egyszerre csak megrázkódott a föld az ő terhe alatt és a kék Duna folyamban ezer meg ezer szökőkút gyanánt lövellt fel egyszerre a víz és a megbomlott toronyórák újra meg újra ütötték az egyet. E pillanatban mintha mennydörgő szekerek rohannának végig a föld mélyében egy hömpölygő dördülés futott végig a város alatt, a föld színe az előbbi reszketés helyett egy irtózatos taszítást kapott alulról. A föld az egyik utcán keresztben megnyílt a föld át a házsorokon, majd 1 perc múlva összecsukódott a repedés, úgy hogy a szétszakított házakat ismét összecsukta..

33 Komárom M=6,3 A sok további nagyobb rengés miatt II József javasolta a lakosoknak, hogy költözzenek át a túlsó oldalra. A lakosok bizottságot alakított akik az újraépítés, a maradás mellett döntöttek. A komáromiak a földrengés után fogadalmat tettek, hogy minden évben elzarándokolnak Frauenkirchenbe a városért fohászt kérve Szűz Máriához. Mária Terézia által készíttetett kárfelmérő jelentésből tudjuk megbecsülni a rengés méretét. Az épületek harmada elpusztult, komoly sérülést szenvedett a város épületeinek 54%-a, míg csak 9%-a maradt sértetlen. Ácson, Bábolnán és Győrben is károkat okozott, és a zsámbéki bazilika épületét is romba döntötte a rengés. Karl Friedel korabeli festménye

34 Komárom M=6,3 Frauenkirhenben Binder János Fülöp képzőművész festménye látható, a Szűz Mária Kegytemplomban. A Duna egy keskeny ága eltűnt, a háborgó föld úgy felemelte a medrét, hogy a víz a szigeten keresztül a szélesebb ágba futott át, és a város előtt nem volt más csak egy nagy zátonyos mocsár, majd a roppant víztömeg zúgva rohant vissza az elhagyott mederbe mint 1-1 átlátszó hegylánc.

35 Komárom M=6,3 A földrengés sokkal több áldozatot is követelhetett volna, ha a térségben élő parasztok nem egy ősi építészeti technika szerint építkeznek: lakóházaik alapanyaga vályog és fűzfavessző volt, amiket fél méterenként vertek le, majd vesszővel összefűzték őket, és a kémények pedig az alap felé fokozatosan szélesedtek. Komáromban 1783-ban egy a korábbinál kisebb földrengés 500 házat döntött romba. Ezután elrendelték el, hogy délután 3-kor a Szent András templom nagyharangját meghúzzák, az égiek védelmét kérve. A térségben átlagosan húszévente pattantak ki újabb erősebb rengések, majd a terület aktivitása 1850 megszűnt. A vár melletti részen is megnyílt a föld, ahol különböző színű homokot lövellt ki és kénköves tűz jelent meg, vörös lángok csaptak fel. A második nagy rengés után a városvezetés nem engedett 1 emeletesnél magasabb és boltíves házakat építeni. Amelyik ház jelenleg boltíves, 1783 előtt épült. Jelentősebb károkat okozó rengés évenként, míg erős, nagyon nagy károkat okozó M5,5-6,0 földrengés éves intervallumban pattan ki hazánkban, és M>6, évente.

36 Magnitúdó (Rihter-féle) Komárom (M=6,3) 7.0 Komárom környékén kipattant földrengések ( )

37 A Föld alakja Szűcs Eszter

38 A Föld elméleti (matematikai) alakja lapos korong forgási ellipszoid (Newton) gömb (Erathosztenész) a b = 21 km R = 6371 km 15 % -os pontosság GPS WGS84

39 A Föld elméleti (matematikai) alakja ellipszoid: geometriai modell Föld: sűrűség inhomogenitások hegyláncok mély óceáni árkok geoid: fizikai modell nehézségi erőtér egy kiválasztott szintfelülete

40 Geoid Listing (XIX. század) geoid óceánok átlagos felszíne magasságmérés alapfelülete eltérés az ellipszoidhoz képest : ± 100 m Potsdam potato

41 A magyarországi geoidfelület m (Tóth, 2008)

42 A geoid meghatározása 1. Űrgravimetria : műholdak pályamozgása GOCE GOCE + gradiométer (3 pár gyorsulásmérő) gradiometria: nehézségi erőtér térbeli változásának mérése ~ 50 cm

43 1. Műholdas mérések 2. Földfelszíni mérések 3. Domborzat és sűrűségmodellek

44 A geoid hasznosítása tengerszint feletti magasság ellipszoid feletti magasság geoidmagasság

45 Alkalmazott geofizika Lemperger István

46 Geofizika Általános geofizika Alkalmazott geofizika

50 Geofizika Általános geofizika Alkalmazott geofizika Szeizmika Egyenáramú módszerek Elektromágneses (indukciós) módszerek Gravitációs Geotermikus Karotázs Georadar Magnetométer

51 GPR - Földradar

52 GPR - Földradar

53 GPR - Földradar

54 GPR - Földradar

55 GPR - Földradar

56 GPR - Földradar

57 GPR - Földradar

58 Magnetométeres mérés Adott felszíni ponton mérhető mágneses térerősség: Az adott szélesség és hosszúság koordinátán jellemző, a külső magban generálódó kvázi-dipól tér Ionoszférikus áramrendszerek mágneses terei Felszín alatti hatók tere

59 Magnetométeres mérés Ionoszférikus áramrendszerek mágneses hatása a felszínen

60 Magnetométeres mérés

64 A geoelektromos kutatómódszer Szokoli Kitti

65 Az ellenállás módszer alapjai áramforrás áramerősség mérő elektródák potenciálkülönbség merő áramvonalak ekvipotenciális felületek

66 Vertikális elektromos szondázás

67 Multielektródás rendszerek

68 Melység (m) Melység (m) Esettanulmányok Fajlagos ellenállas (m) Fajlagos ellenállas (m) [Gomez-Ortiz és Martin-Crespo, 2012]

69 Az ellenállás módszer felhasználási területei - Geológia kutatások - Régészeti kutatások - Gátak szivárgásának vizsgálata - Hulladéklerakók szigetelő fóliájának vizsgálata - Felszín alatti víz kutatás - Üregek felderítése - Szennyezések felderítése - Földcsuszamlások vizsgálata - Nyersanyag kutatás

70 Szeizmikus műszer Bán Dóra

71 Szeizmika 3 dimenziós szeizmikus mérés eredményei Moore et al., 2007

72 Szeizmikus mérés kellékei Jelforrás Kalapács Vevő Geofon Regisztráló berendezés (műszer)

73 Szeizmikus mérés kellékei Fotók: Szanyi Gyöngyvér (egyetemi előadás) és Polgár Dorottya

74 Fotó: Polgár Dorottya Szeizmikus mérés kellékei

75 Regisztráló berendezés Mérési eredmények rögzítése Számítógépes mérésvezérlés és adatgyűjtés Geofonok jele erősítőkön és szűrőkön megy át Geofon analóg jelét digitálissá alakítja Csatornaszám gyártónként változhat SUMMIT II. Compact digitális műszer Forrás :

76 Forrás: Geosphere Inc Szeizmikus mérés