Енциклопедія

Дослідження Землі -

Дослідження Землі , дослідження поверхні Землі та її глибин.

  • Земля
  • Козумель
5: 120-121 Дослідження: Чи хочеш ти бути дослідником ?, Фердинанд Магеллан & ship;  потворна риба, акули тощо;  корабель пливе через канал;  Кортес відкриває ацтекських індіанців;  піраміди, плавучі острівні будинки, кукурудзаВікторина Європейське дослідження: факт чи вигадка? Фердинанд Магеллан був першим європейцем, який побачив острів Домініка.

На початок 20 століття більша частина поверхні Землі була досліджена, принаймні поверхнево, за винятком Арктики та Антарктики. Сьогодні останню з не позначених областей на наземних картах заповнили радіолокаційні та фотографічні карти з літаків та супутників. Однією з останніх областей, яку потрібно було картографувати, був півострів Дарієн між Панамським каналом і Колумбією. Сильні хмари, стійкий дощ і густа рослинність джунглів ускладнювали його розвідку, але повітряно-радіолокаційний апарат зміг проникнути в хмарний покрив, щоб скласти надійні, докладні карти місцевості. За останні роки дані, повернуті супутниками Землі, призвели до кількох помітних відкриттів, таких як, наприклад, дренажні структури в Сахарі, які є пережитками періоду, коли цей регіон не був посушливим.

Скоресбі Сунд

Історично дослідження внутрішньої частини Землі було обмежене прилеглою поверхнею, і це було здебільшого питання прослідування вниз за тими відкриттями, зробленими на поверхні. Більшість сучасних наукових знань про цю тему було отримано завдяки геофізичним дослідженням, проведеним після Другої світової війни, і глибока Земля залишається головною межею в 21 столітті.

Дослідженню космосу та глибин океану сприяло розміщення в цих регіонах датчиків та відповідних приладів. Однак лише дуже обмежена частина підземних областей Землі може бути вивчена таким чином. Слідчі можуть свердлити лише саму верхню кору, а висока вартість суттєво обмежує кількість отворів, які можна просвердлити. Найглибша свердловина на сьогоднішній день пробурена лише на глибину близько 10 кілометрів (6 миль). Оскільки безпосереднє дослідження настільки обмежене, слідчі змушені покладатися на геофізичні вимірювання (див. Нижче Методологія та прилади).

Основні цілі та досягнення

Наукова допитливість, бажання краще зрозуміти природу Землі є головним мотивом вивчення її поверхневих та підземних районів. Іншим ключовим мотивом є перспектива отримання економічного прибутку. Покращений рівень життя збільшив попит на воду, паливо та інші матеріали, створивши економічні стимули. Чисті знання часто були побічним продуктом дослідження, мотивованого прибутком; аналогічним чином суттєві економічні вигоди були результатом пошуку наукових знань.

Багато надводних та підземних пошукових проектів здійснюються з метою пошуку: (1) нафти, природного газу та вугілля; (2) концентрації комерційно важливих корисних копалин (наприклад, руд заліза, міді та урану) та родовищ будівельних матеріалів (пісок, гравій тощо); (3) відновлювані підземні води; (4) різні типи гірських порід на різних глибинах для інженерного планування; (5) геотермальні запаси для опалення та електроенергії; та (6) археологічні особливості.

Турбота про безпеку спонукала до масштабних пошуків можливих небезпек перед тим, як розпочати великі будівельні проекти. Майданчики для дамб, електростанцій, ядерних реакторів, фабрик, тунелів, доріг, сховищ небезпечних відходів тощо повинні бути стабільними та забезпечувати гарантію того, що основні споруди не зміщуватимуться і не зсуватимуться від ваги конструкції, не рухатимуться вздовж розлому землетрус, або дозволити просочування води або відходів. Відповідно, прогнозування та контроль за землетрусами та виверженнями вулканів є основними галузями досліджень у США та Японії, країнах, схильних до таких небезпек. Геофізичні дослідження дають більш повну картину, ніж лише випробувальні свердловини, хоча деякі свердловини зазвичай буряться для перевірки геофізичної інтерпретації.

Методологія та інструментарій

Геофізичні методи включають вимірювання відбивної здатності, магнетизму, сили тяжіння, акустичних або пружних хвиль, радіоактивності, теплового потоку, електрики та електромагнетизму. Більшість вимірювань проводиться на поверхні суші або моря, але деякі з них беруться з літаків або супутників, а інші проводяться під землею в свердловинах або шахтах та на глибинах океану.

Геофізичне картографування залежить від існування різниці у фізичних властивостях сусідніх тіл гірських порід - тобто між тим, що шукається, та оточуючими. Часто різниця забезпечується чимось пов’язаним, але крім того, що шукається. Приклади включають конфігурацію осадових шарів, які утворюють пастку для накопичення нафти, дренаж, який може вплинути на потік підземних вод, або дамбу або гірську породу, де можуть бути зосереджені корисні копалини. Різні методи залежать від різних фізичних властивостей. Який саме метод застосовується, визначається тим, що шукається. Однак у більшості випадків дані з комбінації методів, а не просто з одного методу, дають набагато чіткішу картину.

Дистанційне зондування

Це включає вимірювання електромагнітного випромінювання від землі, як правило, відбитої енергії в різних спектральних діапазонах, виміряних від літаків або супутників. Дистанційне зондування охоплює аерофотозйомку та інші види вимірювань, які зазвичай відображаються у вигляді фотографічних зображень. Його застосування включає широкий спектр досліджень, включаючи картографічні, ботанічні, геологічні та військові дослідження.

Методи дистанційного зондування передбачають використання комбінацій зображень. Зображення з різних траєкторій польоту можна комбінувати, щоб інтерпретатор міг сприймати особливості у трьох вимірах, тоді як зображення в різних спектральних смугах можуть ідентифікувати конкретні типи гірських порід, грунту, рослинності та інших об'єктів, де види мають відмінні значення відбиття в різних спектральних областях ( тобтотонові підписи). Зображення, зроблені з інтервалами, дають змогу спостерігати зміни, що відбуваються з часом, такі як сезонний ріст врожаю або зміни, спричинені штормом або повенєю. Зняті в різний час доби або під різними кутами сонця можуть виявити цілком відмінні риси; наприклад, особливості морського дна на відносно мілководді у спокійному морі можуть бути нанесені на карту, коли Сонце високо. Радіолокаційне випромінювання проникає в хмари і, отже, дозволяє картографувати зверху них. Бортовий радіолокаційний радар (SLAR) чутливий до змін ухилу суші та шорсткості поверхні. Реєструючи зображення із сусідніх траєкторій польоту, синтетичні стереопари можуть дати висоту на місцевості.

Теплова інфрачервона енергія визначається оптико-механічним сканером. Детектор охолоджується рідинно-азотною (або рідко-гелієвою) сорочкою, яка його закриває, роблячи прилад чутливим на довжині довжини хвилі та ізолюючи від теплового випромінювання безпосереднього оточення. Обертове дзеркало спрямовує випромінювання, що надходить з різних напрямків, на датчик. Зображення можна створити, відображаючи вихідні дані у формі, синхронізованій із напрямком променя (як у електронно-променевої трубки). Інфрачервоне випромінювання дозволяє відображати поверхневі температури з точністю менше градуса і, таким чином, показує наслідки явищ, що викликають коливання температури, таких як рух підземних вод.

Зображення Landsat є одними з найбільш часто використовуваних. Вони створені на основі даних, отриманих за допомогою мультиспектрального сканера, який міститься на борту певних супутників Landsat США, що обертаються навколо Землі на висоті близько 900 кілометрів. Зображення площею 185 кілометрів квадратні доступні для кожного сегмента поверхні Землі. Вимірювання сканера проводяться у чотирьох спектральних смугах: зеленій та червоній у видимій частині спектра та двох інфрачервоних смугах. Дані зазвичай відображаються шляхом довільного присвоєння різним кольорам смуг, а потім їх накладанням, щоб зробити зображення "хибного кольору".

Зображення частини долини річки Магдалини в Колумбії, передане Landsat (раніше ERTS) 2 7 січня 1977 р. Супутником реєструються окремо зелений, червоний та інфрачервоний кольори, а потім об'єднуються для створення зображення. Рослинність виглядає червоною, а безплідна земля - ​​зеленою. Річка Магдалина та озера поблизу сині; білі плями - це хмари. Приблизно паралельний малюнок північ-південь уздовж правого центру вказує на виходи скель, де породи були зігнуті в складчасту структуру.

У геології зображення Landsat використовуються для окреслення форм рельєфу, відслонень гірських порід та поверхневої літології, особливостей будови, гідротермальних районів та ділянок мінеральних ресурсів. Зміни рослинного покриву, виявлені на знімках, можуть відрізняти різні типи грунтів, незначні перепади висот, розподіл підземних вод, субкультури гірських порід та розподіл мікроелементів, серед іншого. Лінійні ознаки можуть розрізняти шари складчастої породи або розриви розломів навіть там, де основні ознаки не очевидні.

$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found