భూస్వరూప శాస్త్రం

భూస్వరూప శాస్త్రం (Geomorphology) (Template:Etymology)Huggett, Richard John (2011). "What Is Geomorphology?". Fundamentals Of Geomorphology. Routledge Fundamentals of Physical Geography Series (3rd ed.). Routledge. p. 3. ISBN 978-0-203-86008-3. అనేది భూమి ఉపరితలం పైన లేదా దానికి దగ్గరలో జరిగే భౌతిక, రసాయన లేదా జీవసంబంధమైన ప్రక్రియల వల్ల ఏర్పడే భూ ఉపరితల స్వరూపాలు (Topographic features), సముద్ర అంతర్భాగ స్వరూపాల (Bathymetric features) పుట్టుక, పరిణామం గురించి వివరించే శాస్త్రీయ అధ్యయనం.

భూభాగం (Landscape) ఎందుకు ఈ విధంగా కనిపిస్తుంది? కొండలు, లోయలు వంటి భూస్వరూపాలు (Landforms) ఎలా ఏర్పడ్డాయి? వాటి చరిత్ర ఏమిటి? భవిష్యత్తులో ఇవి ఎలా మారవచ్చు? అనే విషయాలను భూస్వరూప శాస్త్రవేత్తలు అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తారు. దీని కోసం వారు క్షేత్రస్థాయి పరిశీలనలు (Field observations), భౌతిక ప్రయోగాలు, లెక్కలతో కూడిన నమూనాలను (Numerical modeling) ఉపయోగిస్తారు. భూస్వరూప శాస్త్రవేత్తలు భౌతిక భూగోళశాస్త్రం, భూగర్భ శాస్త్రం, భూమి కొలతల శాస్త్రం, ఇంజనీరింగ్ జియాలజీ, పురాతత్వ శాస్త్రం, శీతోష్ణస్థితి శాస్త్రం, జియోటెక్నికల్ ఇంజనీరింగ్ వంటి అనేక రంగాలలో పనిచేస్తారు. ఈ శాస్త్రం చాలా విస్తృతమైనది, ఇందులో పరిశోధనలు కూడా రకరకాలుగా సాగుతాయి.

అవలోకనం (Overview)

భూమి ఉపరితలం నిరంతరం మారుతూ ఉంటుంది. గాలి, నీరు, మంచు వంటి ఉపరితల ప్రక్రియలు భూభాగాలను మలుస్తుంటే, భూమి లోపల జరిగే ప్రక్రియలు భూమిని పైకి లేపడం (tectonic uplift) లేదా కిందకు కుంగిపోయేలా (subsidence) చేస్తాయి. ఈ మార్పులే తీర ప్రాంతాల రూపురేఖలను కూడా మారుస్తాయి.

ఉపరితల ప్రక్రియలలో నీరు, గాలి, మంచు, అడవి మంటలు, జీవుల ప్రభావం ప్రధానంగా ఉంటాయి. ఇవే కాకుండా రసాయన చర్యల వల్ల నేల ఏర్పడటం, రాళ్ల స్వభావం మారడం వంటివి జరుగుతాయి. భూమి గురుత్వాకర్షణ శక్తి (gravity) వల్ల కొండ చరియలు విరిగిపడటం వంటి మార్పులు వస్తాయి. ఇటీవలి కాలంలో మానవుల కార్యకలాపాల వల్ల కూడా భూభాగం చాలా మారిపోతోంది. ఈ మార్పులన్నీ చాలా వరకు శీతోష్ణస్థితి (Climate) మీద ఆధారపడి ఉంటాయి.

మరోవైపు, భూగర్భ ప్రక్రియల వల్ల పర్వత శ్రేణులు ఏర్పడతాయి, అగ్నిపర్వతాలు పెరుగుతాయి. భూమి మీద పడే భారాన్ని బట్టి భూభాగం ఎత్తు పెరగడం లేదా తగ్గడం (isostasy) జరుగుతుంది. లోతైన అవక్షేపణ గొయ్యిలు (sedimentary basin) ఏర్పడి, ఇతర ప్రాంతాల నుండి కోతకు గురైన పదార్థాలతో నిండిపోతాయి. క్లుప్తంగా చెప్పాలంటే, భూమి ఉపరితలం అనేది శీతోష్ణస్థితి, నీటి ప్రవాహం, జీవజాలం, భూగర్భ ప్రక్రియల కలయిక వల్ల ఏర్పడుతుంది. అంటే భూమి యొక్క శిలావరణం (lithosphere), జలావరణం (hydrosphere), వాతావరణం (atmosphere), జీవావరణం (biosphere) కలిసి పనిచేసే చోటే ఈ భూస్వరూపాలు ఏర్పడతాయి.

భూమిపై ఉండే పెద్ద పెద్ద పర్వతాలు భూగర్భ ప్రక్రియల వల్ల ఏర్పడతాయి. ఈ ఎత్తైన ప్రాంతాలు కోతకు గురైనప్పుడు ఏర్పడే అవక్షేపాలు (Sediments) నదుల ద్వారా కొట్టుకుపోయి వేరే చోట లేదా సముద్ర తీరాలలో పేరుకుపోతాయి (Deposition).Willett, Sean D.; Brandon, Mark T. (January 2002). "On steady states in mountain belts". Geology. 30 (2): 175–178. Bibcode:2002Geo....30..175W. doi:10.1130/0091-7613(2002)030<0175:OSSIMB>2.0.CO;2. S2CID 8571776. చిన్న స్థాయిలో చూస్తే, ప్రతి భూస్వరూపం కూడా 'పెంచే ప్రక్రియలు' (ఉదా: భూమి పైకి లేవడం, మట్టి పేరుకుపోవడం), 'తగ్గించే ప్రక్రియలు' (ఉదా: భూమి కుంగిపోవడం, కోతకు గురికావడం) మధ్య ఉండే సమతుల్యత వల్ల మారుతుంటుంది. ఒక్కోసారి ఈ ప్రక్రియలు ఒకదానిపై ఒకటి ప్రభావం చూపుతాయి. ఉదాహరణకు, మంచు గడ్డలు లేదా మట్టి భారం పెరిగినప్పుడు భూమి కొంచెం కిందకు ఒంగుతుంది. అలాగే పర్వతాల ఎత్తు స్థానిక శీతోష్ణస్థితిని మార్చగలదు. దీనివల్ల వర్షాలు పడటం (orographic precipitation), తద్వారా మళ్ళీ భూమి కోతకు గురికావడం వంటివి జరుగుతాయి. శీతోష్ణస్థితికి, భూమి కోతకు మధ్య ఉండే ఈ సంబంధాల గురించి తెలుసుకోవడానికి శాస్త్రవేత్తలు చాలా ఆసక్తి చూపుతారు.Roe, Gerard H.; Whipple, Kelin X.; Fletcher, Jennifer K. (September 2008). "Feedbacks among climate, erosion, and tectonics in a critical wedge orogen" (PDF). American Journal of Science. 308 (7): 815–842. Bibcode:2008AmJS..308..815R. CiteSeerX 10.1.1.598.4768. doi:10.2475/07.2008.01. S2CID 13802645.

ఇవే కాకుండా, భూస్వరూప శాస్త్రవేత్తలు మరికొన్ని ప్రత్యేక అంశాలను అధ్యయనం చేస్తారు:

గ్లేసియల్ జియోమార్ఫాలజీ: వీరు హిమనీనదాలు (Glaciers) వదిలివెళ్ళే మట్టి కుప్పలు (moraine), ఎస్కర్లు (esker), సరస్సులను అధ్యయనం చేస్తారు. దీనివల్ల గతంలో మంచు గడ్డలు ఎక్కడ ఉండేవి, అవి భూమిని ఎలా మార్చాయి అనేది తెలుస్తుంది.

ఫ్లూవియల్ జియోమార్ఫాలజీ: వీరు నదుల మీద దృష్టి పెడతారు. నదులు మట్టిని ఎలా తీసుకెళ్తాయి, ఎలా దారి మారుస్తాయి, రాళ్లను ఎలా కోస్తాయి అనేవి వీరు గమనిస్తారు.

సాయిల్ జియోమార్ఫాలజీ: వీరు మట్టి పొరలను, రసాయనాలను పరిశీలించి ఆ ప్రాంత చరిత్రను తెలుసుకుంటారు.

అప్లికేషన్స్: కొండచరియలు విరిగిపడతాయని ముందే హెచ్చరించడం (natural hazard), నదుల ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడం, తీర ప్రాంతాలను రక్షించడం వంటి పనులలో ఈ శాస్త్రం ఉపయోగపడుతుంది.

సౌర కుటుంబంలోని ఇతర గ్రహాల మీద (ఉదాహరణకు మంగల గ్రహం) ఉండే భూస్వరూపాల గురించి చదవడాన్ని 'ప్లానెటరీ జియోమార్ఫాలజీ' అంటారు. అక్కడ గాలి, నీరు, అగ్నిపర్వతాలు, ఉల్కలు పడటం వల్ల ఎలాంటి ఆకారాలు ఏర్పడ్డాయో వీరు పరిశోధిస్తారు.Hargitai, Henrik; Kereszturi, Ákos, eds. (2015). Encyclopedia of Planetary Landforms. New York, NY: Springer New York. doi:10.1007/978-1-4614-3134-3. ISBN 978-1-4614-3133-6. S2CID 132406061.

చరిత్ర (History)

భూస్వరూప శాస్త్రం అనేది ఆధునిక విజ్ఞాన శాస్త్రంలో భాగంగా 19వ శతాబ్దం మధ్యలో బాగా అభివృద్ధి చెందింది. అయితే దీని మూలాలు ప్రాచీన కాలంలోనే ఉన్నాయి.

ప్రాచీన కాలం

భూమి మారుతుందనే ఆలోచన ప్రాచీన గ్రీకు పండితులకు కూడా ఉండేది. క్రీస్తుపూర్వం 5వ శతాబ్దంలో చరిత్రకారుడు హెరోడోటస్, నైలు నది తెచ్చిన మట్టి వల్ల డెల్టా ప్రాంతం పెరుగుతోందని గమనించాడు.Bierman, Paul R., and David R. Montgomery. Key Concepts in Geomorphology. Macmillan Higher Education, 2014. క్రీస్తుపూర్వం 4వ శతాబ్దంలో అరిస్టాటిల్, నదులు సముద్రంలోకి మట్టిని చేర్చడం వల్ల కాలక్రమేణా సముద్రాలు నిండిపోతాయని, నేల సముద్రంగా, సముద్రం నేలగా మారుతూ ఉంటుందని ఊహించాడు. 10వ శతాబ్దంలో బస్రాలో వెలువడిన అరబిక్ ఎన్సైక్లోపీడియాలో కూడా రాళ్లు పొడి కావడం, అవి సముద్రంలోకి వెళ్లడం గురించి రాశారు. 11వ శతాబ్దంలో పర్షియా పండితుడు అల్-బిరూని, నదీ ముఖద్వారాల వద్ద రాళ్లను చూసి, ఒకప్పుడు హిందూ మహాసముద్రం భారతదేశం మొత్తాన్ని కప్పి ఉండేదని చెప్పాడు.Salam, Abdus (1987). "Islam and Science". Ideals and Realities — Selected Essays of Abdus Salam. pp. 179–213. doi:10.1142/9789814503204_0018. ISBN 978-9971-5-0315-4.

చైనాలో సాంగ్ వంశానికి చెందిన శాస్త్రవేత్త షెన్ కువో (1031–1095), సముద్రానికి దూరంగా పర్వతాల మీద సముద్రపు జీవుల శిలాజాలను (fossil) చూసి ఆశ్చర్యపోయాడు. దీన్ని బట్టి ఆ పర్వత ప్రాంతం ఒకప్పుడు సముద్ర తీరమని, నదుల వల్ల వచ్చిన మట్టి పేరుకుపోయి అది మారిపోయిందని ఆయన సిద్ధాంతీకరించాడు.Needham, Joseph. (1959). Science and Civilization in China: Volume 3, Mathematics and the Sciences of the Heavens and the Earth. Cambridge University Press. pp. 603–618. అలాగే భూగర్భంలో దొరికిన వెదురు శిలాజాల ఆధారంగా శీతోష్ణస్థితి మారుతుందనే విషయాన్ని కూడా ఆయన చెప్పారు.

ఆధునిక కాలం మరియు కోత చక్రం (Cycle of Erosion)

'జియోమార్ఫాలజీ' అనే పదాన్ని లామాన్ అనే వ్యక్తి 1858లో మొదటిసారిగా ఉపయోగించినట్లు తెలుస్తోంది. 1891 తర్వాత ఈ పదం ఇంగ్లీషులో బాగా ప్రాచుర్యం పొందింది.

19వ శతాబ్దం చివరలో విలియం మోరిస్ డేవిస్ ఒక ప్రసిద్ధ నమూనాను తెచ్చారు. దీన్ని "జియోగ్రాఫికల్ సైకిల్" లేదా "కోత చక్రం" (cycle of erosion) అంటారు. దీని ప్రకారం, ఒక మైదాన ప్రాంతం భూగర్భ శక్తి వల్ల పైకి లేస్తుంది. అప్పుడు ప్రవహించే నదులు ఆ ప్రాంతాన్ని లోతుగా కోస్తాయి (యువ దశ). క్రమంగా కొండల ఎత్తు తగ్గి, లోయలు వెడల్పవుతాయి (ప్రౌఢ దశ). చివరకు మొత్తం ప్రాంతం మళ్ళీ మైదానంగా మారుతుంది (వృద్ధ దశ). డేవిస్ ఆలోచనలు చరిత్రలో చాలా ముఖ్యమైనవి, కానీ ఈ రోజుల్లో వాటిని ఎక్కువగా ఉపయోగించడం లేదు ఎందుకంటే ప్రకృతిలో మార్పులు అంత సరళంగా ఉండవు.

1920లలో వాల్తేర్ పెంక్ అనే శాస్త్రవేత్త డేవిస్ సిద్ధాంతానికి భిన్నమైన ఆలోచనను చెప్పారు. భూమి పైకి లేవడం, కోతకు గురికావడం అనేవి వేర్వేరు సమయాల్లో కాకుండా ఒకేసారి నిరంతరం జరుగుతుంటాయని ఆయన వాదించారు. డేవిస్, పెంక్ ఇద్దరూ భూమి ఉపరితలం మారే ప్రక్రియలను ప్రపంచవ్యాప్తంగా అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నించారు.

పరిమాణాత్మక మరియు ప్రక్రియల శాస్త్రం (Quantitative and Process Geomorphology)

20వ శతాబ్దం మధ్యలో భూస్వరూప శాస్త్రం కేవలం వివరణలకే పరిమితం కాకుండా, గణితం మరియు భౌతిక సూత్రాల ఆధారంగా మారింది. గ్రోవ్ కార్ల్ గిల్బర్ట్ వంటి వారి కృషి వల్ల నదులు, కొండచరియలు ఎలా పనిచేస్తాయో కొలతలతో సహా లెక్కించడం మొదలుపెట్టారు. ఆధునిక కాలంలో కంప్యూటర్ల సహాయంతో భూమి భవిష్యత్తులో ఎలా మారుతుందో ఊహించే నమూనాలను తయారు చేస్తున్నారు.

నేడు శాస్త్రవేత్తలు రెండు ముఖ్యమైన విషయాలను గుర్తించారు:

భూమి ఎప్పుడూ ఒకేలా ఉండదు, నిరంతరం మారుతూ ఉండటమే దాని సహజ స్వభావం. ఒకే రకమైన ప్రక్రియలు వేర్వేరు చోట్ల వేర్వేరు ఫలితాలను ఇవ్వవచ్చు. మార్పులు అనేవి అంచనా వేయడానికి వీలు లేని విధంగా (Chaotic) ఉండవచ్చు.

భూస్వరూప ప్రక్రియలు (Geomorphological Processes)

భూమి ఉపరితలాన్ని మార్చే ప్రక్రియలను మూడు ముఖ్యమైన భాగాలుగా చూడవచ్చు:

కోతకు గురికావడం మరియు మట్టి పొర ఏర్పడటం. ఆ పదార్థం ఒక చోటు నుండి మరో చోటుకు ప్రయాణించడం (sediment transport). చివరకు ఒక చోట పేరుకుపోవడం (Deposition). ప్రధానమైన ప్రక్రియలు ఇవి:

వాయు ప్రక్రియలు (Aeolian processes)

గాలి వల్ల జరిగే మార్పులను 'ఏయోలియన్ ప్రక్రియలు' అంటారు. గాలి మట్టిని, ఇసుకను ఒక చోటు నుండి మరో చోటుకు తీసుకెళ్తుంది. మొక్కలు తక్కువగా ఉండి, ఇసుక ఎక్కువగా ఉండే ఎడారి ప్రాంతాలలో (desert) గాలి ప్రభావం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. గాలి వల్ల ఇసుక దిబ్బలు ఏర్పడతాయి.

జీవ ప్రక్రియలు (Biological processes)

జీవుల వల్ల కూడా భూమి మారుతుంది. మొక్కల వేర్లు రాళ్లను చీల్చడం, జంతువులు భూమిని తవ్వడం వంటివి జరుగుతాయి. అలాగే వాతావరణంలోని కర్బన పులివాయువు (Carbon dioxide) పరిమాణాన్ని జీవరాశి నియంత్రించడం ద్వారా శీతోష్ణస్థితి మీద, తద్వారా భూమి కోత మీద ప్రభావం చూపుతుంది. బావులు తవ్వే బీవర్ జంతువులు కట్టే ఆనకట్టలు కూడా భూస్వరూపాన్ని మారుస్తాయి.

నదీ ప్రక్రియలు (Fluvial processes)

నదులు భూమిని మార్చడంలో అతి ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. నది నీరు ప్రవహిస్తున్నప్పుడు తన వెంట మట్టిని, రాళ్లను తీసుకెళ్తుంది. నదులు భూమిని 'V' ఆకారంలో కోస్తాయి. నదులు కలిసే తీరును బట్టి రకరకాల వ్యవస్థలు (Drainage systems) ఏర్పడతాయి. వీటి వల్ల డెల్టాలు, ఆక్స్‌బో సరస్సులు వంటివి ఏర్పడతాయి.

మంచు ప్రక్రియలు (Glacial processes)

మంచు గడ్డలు (హిమనీనదాలు) నెమ్మదిగా కదులుతున్నప్పుడు కింద ఉండే రాళ్లను బలంగా రాకుంటూ వెళ్తాయి. దీనివల్ల రాళ్లు పొడి అయి 'గ్లేసియల్ ఫ్లోర్' ఏర్పడుతుంది. నదులు 'V' ఆకారంలో కోస్తే, హిమనీనదాలు భూమిని 'U' ఆకారంలో కోస్తాయి. గతంలో మంచు ఎక్కువగా ఉన్న ప్రాంతాలలో ఇప్పటికీ ఆ గుర్తులు కనిపిస్తాయి.

కొండచరియల ప్రక్రియలు (Hillslope processes)

గురుత్వాకర్షణ శక్తి వల్ల కొండల మీదున్న మట్టి, రాళ్లు కిందికి జారిపోతుంటాయి. దీనినే కొండచరియలు విరిగిపడటం (landslide) అంటారు. ఇది ఒక్కోసారి చాలా నెమ్మదిగా, ఒక్కోసారి చాలా వేగంగా జరుగుతుంది. భూకంపాలు వచ్చినప్పుడు లేదా వర్షాలు పడినప్పుడు ఇవి ఎక్కువగా జరుగుతాయి.

అగ్నిపర్వత మరియు భూగర్భ ప్రక్రియలు (Igneous and Tectonic processes)

అగ్నిపర్వతాలు పేలినప్పుడు కొత్త నేల ఏర్పడుతుంది. లావా ప్రవహించి పాత నదులను మూసివేయవచ్చు లేదా కొత్త పర్వతాలను నిర్మించవచ్చు. అలాగే భూమి లోపలి పలకల కదలికల వల్ల (tectonics) పర్వత శ్రేణులు ఏర్పడతాయి. కొన్ని ప్రాంతాలు సముద్రంలో మునిగిపోవచ్చు లేదా సముద్రంలో ఉన్న భూమి పైకి రావచ్చు.

సముద్ర ప్రక్రియలు (Marine processes)

సముద్రపు అలలు తీర ప్రాంతాలను నిరంతరం తాకడం వల్ల తీరాలు కోతకు గురవుతాయి. అలాగే సముద్రం లోపల కూడా ప్రవాహాల వల్ల మట్టి కదులుతూ ఉంటుంది. నదులు తెచ్చిన మట్టి సముద్రం అడుగున పేరుకుపోయి పెద్ద మైదానాలుగా మారుతుంది.