Дослідження Землі: цікаві факти і важливі дати з фото

 |

Дослідження планети Земля в Сонячній системі: історія, опис поверхні, запуск космічних апаратів, обертання, орбіта, досягнення, знаменні дати.

Йдеться про рідній планеті, тому давайте подивимося, як проходило дослідження Землі. Більшу частину земної поверхні встигли вивчити до початку 20-го століття, включаючи внутрішню будову і географію. Загадковими залишалися Арктика і Антарктика. Сьогодні практично всі ділянки вдалося сфотографувати і нанести на карту завдяки фотографічному картування і радіолокаторів. Однією з останніх досліджених областей був півострів Дарієн, розташований між Панамським Каналом і Колумбією. Раніше виконати огляд було складно через постійні дощі, густій рослинності і щільного хмарного покриву.

Супутникове зображення Ськоресбі-Санд (Гренландія)

Вивчення глибинних особливостей планети довгий час не проводили. До цього займалися дослідженням поверхневих формувань. Але після Другої світової війни взялися за геофізичні дослідження. Для цього використовували спеціальні датчики. Але так можна було розглянути обмежену частину подповерхностного шару. Виходило пробратися лише під верхню кору. Максимальна глибина свердловини – 10 км.

Основні цілі і досягнення при дослідженні Землі

У дослідженні Землі вченими рухає наукова цікавість, а також економічна вигода. Населення збільшується, тому зростає попит на копалини, а також воду та інші важливі матеріали. Багато підземні операції проводять для пошуку:

  • нафти, вугілля і природного газу;
  • комерційних (залізо, мідь, уран) і будівельних (пісок, гравій) матеріалів;
  • підземних вод;
  • порід для інженерного планування;
  • геотермальних запасів для електрики та опалення;
  • археології;

Також виникла необхідність у створенні безпеки через тунелі, сховища, ядерні реакції і греблі. А це призводить до необхідності вміти передбачити силу і час землетрусу або рівень підповерхневої води. Найактивніше землетрусами і вулканами займається Японія і США, тому що ці країни найчастіше переносять подібні лиха. Періодично бурять свердловини для профілактики.

Методологія та інструменти дослідженні Землі

Слід знати, які існують методи дослідження планети Земля. У геофізики використовують магнетизм, гравітацію, відбивні здатності, пружні або акустичні хвилі, тепловий потік, електромагнетизм і радіоактивність. Велика частина вимірів здійснюється на поверхні, але є супутникові та підземні.

Важливо розуміти, що знаходиться внизу. Іноді не вдається добути нафту тільки через блоку іншим матеріалом. Вибір методу грунтується на фізичних властивостях.

Порівняльна планетологія

Астроном Дмитро Титов про типах планет Сонячної системи, динаміці атмосфер і парниковий ефект на Марсі і Венері:

дистанційне зондування

Використовується ЕМ-випромінювання від землі і відображена енергія в різноманітних спектральних діапазонах, здобутих літаками і супутниками. Методи ґрунтуються на використанні комбінацій зображень. Для цього ділянки фіксують з різних траєкторій і створюють тривимірні моделі. Їх також виконують з інтервалами, що дозволяє простежити зміну (зростання врожаю за сезон або зміни від шторму і зливи).

Радарні промені пробиваються крізь хмари. Бічний видимий радіолокатор відрізняється чутливістю до зміни поверхневого нахилу і шорсткості. Оптико-механічний сканер реєструє теплу ІК-енергію.

Найчастіше використовують техніку Landsat. Ці відомості добуваються мультиспектрального сканерами, розміщеними на деяких американських супутниках, розташованих на висоті в 900 км. Кадри охоплюють площу 185 км. Використовується видимий, ІК, спектральний, зелений і червоний діапазони.

Частина долини Магдалена (Колумбія)

В геології цю техніку застосовують для обчислення рельєфу, оголення гірських поріг і літології. Також вдається фіксувати зміни в рослинності, породах, знаходити підземні води і розподіл мікроелементів.

магнітні методи

Не будемо забувати про те, що дослідження Землі проводять з космосу, надаючи не тільки фото планети, а й важливі наукові дані. Можна обчислити повне земне магнітне поле або ж конкретних компонентів. Найбільш старий метод – магнітний компас. Зараз використовують магнітні баланси і магнітометри. Протонний магнітометр обчислює радіочастотне напруга, а оптико-накачують відстежує найменші магнітні флуктуації.

Перед вами посушлива територія Сахари, а темніші місця – рослинність вологого і полузасушливого лісу Сахель. На задньому плані відзначені темно-зелені болота острова Чад. Простягається на 200 км і представлені невеликим залишком гігантського лісу. Озерний басейн охоплює 1000 км від переднього плану до підніжжя тибетських гір.

Магнітні зйомки проводять магнітометрами, що літають на паралельних лініях з віддаленістю в 2-4 км і на висоті в 500 м. Наземні дослідження розглядають магнітні аномалії, що відбулися в повітрі. Можуть розміщуватися на спеціальних станціях або переміщаються кораблях.

Магнітні ефекти формуються через намагніченості, створеної осадовими породами. Скелі не здатні утримувати магнетизм, якщо температура перевищує 500 ° C, а це обмеження для глибини в 40 км. Джерело повинен розташовуватися глибше і вчені вважають, що саме конвекційні струми генерують поле.

методи гравітації

Космічні дослідження Землі включають різні напрямки. Гравітаційне поле можна визначити через падіння будь-якого об’єкта в умовах вакууму, обчислення періоду маятника або іншими способами. Вчені використовують гравіметри – вага на пружині, здатної розтягуватися і стискатися. Вони діють з точністю до 0.01 міліграма.

Зліва бачите вулкан Кілауеа з витягнутими завихреннями вулканічних газів (зверху), що тягнуться на захід від формування. Члени екіпажу спеціально навчаються знімати подібні димки під нахилом, щоб поліпшити якість огляду. Галогеновий туман (поєднання туману, вулкана і смогу) – звична справа для гавайців і відноситься до різновиду повітряного забруднення. З’являється, коли двоокис сірки та інші гази від вулканічної активності змішуються з киснем, вологою і сонячними променями.

Відмінності в гравітації відбуваються через локальну площині. На визначення даних йде кілька хвилин, але обчислення позиції і висоти займає більше часу. Найчастіше, щільність осадових порід зростає з глибиною, тому що тиск підвищується і втрачається пористість. Коли підйомники переносять скелі ближче до поверхні, то формують аномальні тяжкості. Негативні аномалії викликають і корисні копалини, тому розуміння гравітації може вказати на джерело нафти, а також на розташування печер та інших підземних порожнин.

Методи сейсмічної рефракції

Науковий метод дослідження Землі грунтується на обчисленні тимчасового інтервалу між початком хвилі і її прибуттям. Хвиля може створитися вибухом, який впав вагою, повітряним бульбашкою і т.д. Для її пошуку використовують геофон (суша) і гідрофон (вода).

Сейсмічна енергія прибуває до детектора різними шляхами. Спочатку, поки хвиля близька до джерела, вона вибирає найкоротші доріжки, але зі збільшенням дистанції починає виляти. Крізь тіло можуть проходити два різновиди хвиль: Р (первинні) і S (вторинні). Перші виступають хвилями стиснення і переміщаються на максимальному прискоренні. Другі – зсувні, що рухаються з невеликою швидкістю і не здатні пройти крізь рідини.

Вершини колумбійського масиву Санта-Марта. Найвищий (5700 м) іменується в честь Христофора Колумба. Він настільки високий, що утримує невелику, але стабільну крижану шапку (зверху зліва). Розташований на 10 градусів на північ від екваторіальної лінії. Масиви володіють настільки великими висотами, що там не можуть рости дерева і пейзаж здається сірим. Лише трава і чагарники витримують низькі температури.

Головна різновид поверхневого типу – хвилі Релея, де частинка переміщується по еліптичному колії у вертикальній площині від джерела. Горизонтальна частина виступає головною причиною землетрусів.

Велика частина інформації про земне структурі грунтується на аналізі землетрусів, так як вони генерують відразу кілька хвильових режимів. Всі вони відрізняються за компонентами руху і напрямку. В інженерних дослідженнях задіють дрібну сейсмічну рефракцію. Іноді досить простого удару кувалдою. Також їх застосовують для виявлення несправностей.

Електричні і ЕМ-методи

При пошуку корисних копалин методи залежать від електрохімічної активності, зміни питомого опору і ефектів діелектричної проникності. Сам потенціал ґрунтується на окисленні верхній поверхні металевих сульфідних мінералів.

Чудова дельта і зелені болота річки Парани (зліва), розташованої на атлантичному узбережжі Аргентини. Варто на другому місці за величиною серед південноамериканських річок, поступаючись першістю Амазонці. У широке гирло, іменоване Річковий плитою (у центрі праворуч), надходить коричнева каламутна вода. Сіра маса в Буенос-Айресі не так сильно помітна на такій висоті (угорі ліворуч), але астронавти вчаться точніше відображати подібні міські особливості.

Резистивний використовує передачу струму від генератора до іншого джерела і визначає різницю потенціалів. Питомий опір породи залежить від пористості, солоності і інших чинників. Скелі з глиною наділені низьким питомим опором. Цим методом можна вивчати підводні води.

Зондування точно обчислює, як питомий опір змінюється з глибиною. Токи з діапазоном в 500-5000 Гц проникають глибоко. Частота допомагає визначити рівень глибини. Природні струми індукуються через збурень в атмосфері або атаці верхнього шару сонячним вітром. Вони охоплюють широкий діапазон, тому дозволяють досліджувати різні глибини ефективніше.

Але електричні методи не здатні проникнути занадто глибоко, тому не дають повноцінних відомостей про нижніх шарах. Але з їх допомогою можна вивчити металеві руди.

радіоактивні методи

Територія Гімалаїв біля кордону з Китаєм і Індією. Піки відкидають довгі вечірні тіні на снігу. Мільйони років вода нищила гірську скелю і залишала осад. Сніговий покрив відображає дивовижну поверхневу гладкість, а мережа ярів прорізає місцевість звивистими тінями. Найбільша річка ділить каньйон з глибиною в 500 м (праворуч).

Цим способом можна виявити руди або гірські породи. Найбільш природна радіоактивність надходить від урану, торію і радіоізотопа калію. Сцінтіллометр допомагає виявити гамма-промені. Головний емітер – калій-40. Іноді скелю спеціально опромінюють, щоб виміряти вплив і реакцію.

геотермические методи

Обчислення температурного градієнта приводить до визначення аномалії теплового потоку. Земля наповнена різними рідинами, хімічний склад і переміщення яких визначаються чутливими детекторами. Елементи трасування іноді пов’язані з вуглеводнями. Геохімічні карти допомагають відшукати промислові відходи і забруднені ділянки.

Розкопки і вибірка

Болівійські Анди виділяються унікальним і яскравим явищем – Лагуна-Колорадо. При відсутності атмосферної димки вдалося зафіксувати озеро, розташоване на висоті 4300 м над рівнем моря, що підвищує рівень яскравості. Виразний червоно-коричневе забарвлення 10-кілометрового озера створюється водоростями, що живуть в солоних водах. Але іноді є і зелені ділянки, тому що водорості відрізняються за кольором і можуть розташовуватися за рівнем солоності і температурному показнику.

Щоб ідентифікувати різні види палива, потрібно добути зразок. Багато свердловини створюються обертальним спосіб, де рідина циркулює через долото для змащення і охолодження. Іноді використовують перкусію, де важке свердло опускають і піднімають, щоб зрізати шматки скель.

Висновки про земні глибинах

Про форму дізналися в 1742-1743 рр., А середню щільність і масу обчислив Генрі Кавендіш в 1797 році. Пізніше з’ясували, що щільність гірських порід на поверхні нижче показника середньої щільності, а отже дані всередині планети повинні бути вище.

В кінці 1500-х рр. Вільям Гілберт вивчив магнітне поле. З того моменту дізналися про дипольному характер і зміні геомагнітного поля. Хвилі землетрусів спостерігали в 1900-х рр. Межа між корою і мантією характеризується великим зростанням швидкості на розриві Мохоровіча з глибиною в 24-40 км. Кордон мантії і ядра – розрив Гутенберга (глибина – 2800 км). Зовнішнє ядро рідке, тому що не пропускає поперечні хвилі.

Невеликий острівець з величезною концентрацією зон навколо. Це темний центральну ділянку, представлений серією пляжних хребтів, створених пісками, які винесло з берега штормами. Найвища точка піднімається на 12 футів над рівнем моря. Маяк з сонячною батареєю здається крихітної білою крапкою (стрілка). Тут розмножуються різні рідкісні птахи, серед яких фрегати.

У 1950-х рр. сталася революція в розумінні нашої планети. Теорії континентального дрейфу перейшли в тектоніку плит, тобто літосфера плаває на астеносфері. Пластини зміщуються і формується нова океанічна кора. Також літосфери можуть зближуватися, віддалятися і врізатися. Багато землетрусу виникають на місцях субдукції.

Про океанічної корі дізналися завдяки серії свердловин. У рифтових ділянках матеріал з мантійних колодязів охолоджується і твердне. Поступово опади накопичуються і створюється базальтовий фундамент. Кора тонка (5-8 км в товщину) і практично вся молода (менше 200 000 000 лет). Але релікти досягають віку в 3.8 млрд. Років.

Для узбережжя Індійського океану прибережні лагуни з округленими островами – типове явище. Подібні форми виділяються на тлі білих кутових ставків соледобувної промисловості. Бурі води (праворуч і внизу зліва) постійно поповнюються дощами, але дамби не дозволяють темній воді змішатися з більш прозорою.

Континентальна кора набагато старше і формувалася складніше, тому її важче вивчати. У 1975 році команда вчених використовувала сейсмічні методи, щоб знайти поклади нафти. В результаті їм вдалося виявити кілька нізкоуглових тягових листів під горами Аппалачі. Це сильно відбилося на теорії формування континентів.

Після Другої світової війни ентузіасти з усього світу намагалися знайти місця ядерних вибухів. Це допомогло провести величезну кількість вимірювань землетрусів і стало головним джерелом для визначення земної структури.

Сучасні дослідження планетарних глибин будуються на обчисленні поперечних хвиль. Сейсмічний томографічний аналіз фіксує відмінності в швидкості земної поверхні і допомагає знайти мантійні струменя. Нижче представлені знаменні дати вивчення планети Земля і космічні апарати, які використовували для цих цілей.

Ссылка на основную публикацию