Енциклопедия

Изследване на Земята -

Изследване на Земята , изследване на повърхността на Земята и нейната вътрешност.

  • Земята
  • Козумел
5: 120-121 Проучване: Искаш ли да бъдеш изследовател ?, Фердинанд Магелан & кораб;  грозни риби, акули и др .;  кораб плава през канал;  Кортес открива ацтекските индианци;  пирамиди, плаващи островни домове, царевицаТест Европейско изследване: Факт или измислица? Фердинанд Магелан беше първият европеец, който видя остров Доминика.

До началото на 20 век по-голямата част от повърхността на Земята е била изследвана, поне повърхностно, с изключение на Арктика и Антарктика. Днес последната от немаркираните зони на земните карти е попълнена чрез радар и фотографско картографиране от самолети и спътници. Една от последните карти, които са били картографирани, е полуостров Дариен между Панамския канал и Колумбия. Тежки облаци, постоянен дъжд и гъста растителност в джунглата затрудняват изследването му, но въздушният радар успява да проникне в облачната покривка, за да създаде надеждни, подробни карти на района. През последните години данните, върнати от сателитите на Земята, доведоха до няколко забележителни открития, като например дренажни модели в Сахара, които са реликви от период, когато този регион не беше сух.

Скоресби Сънд

В исторически план изследването на вътрешността на Земята е било ограничено до близката повърхност и това до голяма степен е било въпрос на проследяване надолу на тези открития, направени на повърхността. Повечето съвременни научни познания по темата са получени чрез геофизични изследвания, проведени след Втората световна война, а дълбоката Земя остава основна граница през 21 век.

Изследването на космоса и океанските дълбини е улеснено от поставянето на сензори и свързаните с тях устройства в тези региони. Само много ограничена част от подземните региони на Земята обаче могат да бъдат изследвани по този начин. Изследователите могат да пробият само най-горната кора и високата цена силно ограничава броя на дупките, които могат да бъдат пробити. Най-дълбоката сондажна сондажа, пробита досега, се простира само на дълбочина от около 10 километра (6 мили). Тъй като прякото проучване е толкова ограничено, изследователите са принудени да разчитат широко на геофизични измервания (виж по-долу Методология и инструментариум).

Основни цели и постижения

Научното любопитство, желанието да се разбере по-добре природата на Земята е основен мотив за изследване на нейните повърхностни и подземни региони. Друг ключов мотив е перспективата за икономическа печалба. Подобрените стандарти на живот са увеличили търсенето на вода, гориво и други материали, създавайки икономически стимули. Чистото познание често е страничен продукт от проучване, мотивирано с печалба; по същия начин значителните икономически ползи са резултат от търсенето на научно познание.

Предприемат се много проучвателни проекти на повърхността и подпочвата с цел намиране на: (1) нефт, природен газ и въглища; (2) концентрации на търговски важни минерали (например руди от желязо, мед и уран) и находища на строителни материали (пясък, чакъл и др.); (3) възстановими подпочвени води; (4) различни видове скали на различни дълбочини за инженерно планиране; (5) геотермални резерви за отопление и електричество; и (6) археологически характеристики.

Загрижеността за безопасността предизвика широко търсене на възможни опасности, преди да се предприемат големи строителни проекти. Площадките за язовири, електроцентрали, ядрени реактори, фабрики, тунели, пътища, хранилища за опасни отпадъци и т.н. трябва да бъдат стабилни и да осигуряват увереност, че подлежащите формации няма да се изместят или да се плъзгат от тежестта на конструкцията, да се движат по разлом по време на земетресение или разрешаване на просмукване на вода или отпадъци. Съответно прогнозирането и контролът на земетресенията и вулканичните изригвания са основни области на изследване в САЩ и Япония, страни, податливи на такива опасности. Геофизичните проучвания дават по-пълна картина, отколкото само тестовите сондажи, въпреки че някои сондажи обикновено се пробиват, за да се провери геофизичната интерпретация.

Методология и инструментариум

Геофизичните техники включват измерване на отражателна способност, магнетизъм, гравитация, акустични или еластични вълни, радиоактивност, топлинен поток, електричество и електромагнетизъм. Повечето измервания се извършват на повърхността на сушата или морето, но някои се вземат от самолети или спътници, а други се правят под земята в сондажи или мини и на океански дълбочини.

Геофизичното картографиране зависи от съществуването на разлика във физическите свойства на съседни скални тела - т.е. между това, което се търси, и тези на околната среда. Често разликата се осигурява от нещо, свързано с, но различно от това, което се търси. Примерите включват конфигурация от седиментни слоеве, които образуват уловител за натрупване на нефт, дренажен модел, който може да повлияе на потока на подпочвените води, или дига или скала гостоприемник, където минералите могат да бъдат концентрирани. Различните методи зависят от различните физични свойства. Кой конкретен метод се използва, се определя от това, което се търси. В повечето случаи обаче данните от комбинация от методи, а не само от един метод, дават много по-ясна картина.

Дистанционно наблюдение

Това включва измервания на електромагнитно излъчване от земята, обикновено на отразена енергия в различни спектрални диапазони, измерени от самолети или спътници. Дистанционното наблюдение обхваща въздушна фотография и други видове измервания, които обикновено се показват под формата на изображения, подобни на снимки. Приложенията му включват широк спектър от изследвания, включително картографски, ботанически, геоложки и военни изследвания.

Техниките за дистанционно наблюдение включват използване на комбинации от изображения. Изображения от различни траектории на полета могат да се комбинират, за да се даде възможност на интерпретатора да възприема характеристики в три измерения, докато тези в различни спектрални ленти могат да идентифицират специфични видове скали, почва, растителност и други обекти, където видовете имат отличителни стойности на отражение в различни спектрални области ( т.е.тон подписи). Изображенията, правени на интервали, позволяват да се наблюдават промени, които се случват с течение на времето, като сезонен растеж на реколтата или промени, причинени от буря или наводнение. Тези, заснети по различно време на деня или при различни ъгли на слънцето, могат да разкрият доста различни черти; например, характеристиките на морското дъно в сравнително плитки води в спокойно море могат да бъдат картографирани, когато Слънцето е високо. Радарното лъчение прониква в облаците и по този начин позволява картографиране отгоре им. Странично изглеждащият въздушен радар (SLAR) е чувствителен към промените в наклона на сушата и грапавостта на повърхността. Чрез регистриране на изображения от съседни пътеки на полета, синтетичните стерео двойки могат да дадат кота на земята.

Топлинната инфрачервена енергия се открива от оптично-механичен скенер. Детекторът се охлажда от течно-азотна (или течно-хелиева) обвивка, която го затваря, което прави инструмента чувствителен при дълги дължини на вълната и го изолира от топлинно излъчване от непосредствената околна среда. Въртящо се огледало насочва лъчението, идващо от различни посоки, към сензора. Изображение може да се създаде чрез показване на изхода във форма, синхронизирана с посоката на лъча (както при катодно-лъчевата тръба). Инфрачервеното лъчение позволява картографиране на повърхностните температури с точност по-малка от градус и по този начин показва ефектите от явления, които предизвикват температурни вариации, като движението на подпочвените води.

Изображенията Landsat са сред най-често използваните. Те са произведени с данни, получени от мултиспектрален скенер, носен на борда на определени американски сателити Landsat, които обикалят около Земята на височина около 900 километра. Налични са изображения с площ от 185 километра квадратни за всеки сегмент от земната повърхност. Измерванията на скенера се извършват в четири спектрални ленти: зелена и червена във видимата част на спектъра и две инфрачервени ленти. Данните обикновено се показват чрез произволно присвояване на различни цветове на лентите и след това наслагване върху тях, за да се получат изображения с „фалшив цвят“.

Изображение на част от долината на река Магдалена в Колумбия, предадено от Landsat (бивш ERTS) 2 на 7 януари 1977 г. Зеленото, червеното и инфрачервеното се записват отделно от спътника и след това се комбинират, за да се направи изображението. Растителността изглежда червена, а безплодната земя е зелена. Река Магдалена и близките езера са сини; бели петна са облаци. Приблизително паралелният модел север-юг по протежение на центъра вдясно показва скални издатини, където скалите са огънати в сгъната структура.

В геологията изображенията Landsat се използват за очертаване на форми на релефа, скални израстъци и повърхностна литология, структурни характеристики, хидротермални зони и места с минерални ресурси. Промените в растителността, разкрити на изображенията, могат да разграничат, наред с други неща, различни типове почви, фини височинни разлики, разпределение на подпочвените води, субкултурни скали и микроелементи. Разпределенията на характеристиките могат да разграничат сгънати скални пластове или разкъсвания на разломи, дори когато основните характеристики не са очевидни.