Циклопедия скорбит по жертвам террористического акта в Крокус-Сити (Красногорск, МО)

Науки о Земле

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Скалистый берег горного ручья недалеко от Ороси, Коста-Рика (предположительно метаморфические породы).

Науки о Земле или геонауки — все области естествознания, связанные с планетой Земля.

Охватывает четыре основных направления исследований: литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу, каждая из которых далее разбивается на более специализированные области.

Общая информация[править]

В науках о Земле существуют как редукционистский, так и холистический подходы. Это также исследование Земли и ее соседей в космосе. Некоторые ученые используют свои знания о планете для поиска и разработки энергетических и минеральных ресурсов. Другие изучают влияние человеческой деятельности на окружающую среду Земли и разрабатывают методы защиты планеты. Некоторые используют свои знания о земных процессах, таких как извержения вулканов, землетрясения и ураганы, для планирования сообществ, которые не будут подвергать людей этим опасным событиям.

Науки о Земле могут включать изучение геологии, литосферы и крупномасштабной структуры недр Земли, а также атмосферы, гидросферы и биосферы. Как правило, исследователи Земли используют инструменты из геологии, хронологии, физики, химии, географии, биологии и математики, чтобы получить количественное понимание того, как Земля работает и развивается. Наука о Земле влияет на нашу повседневную жизнь. Например, метеорологи изучают погоду и следят за опасными штормами. Гидрологи изучают воду и предупреждают о наводнениях. Сейсмологи изучают землетрясения и пытаются понять, куда они нанесут удар. Геологи изучают горные породы и помогают найти полезные ископаемые. Землисты часто работают в полевых условиях — возможно, взбираются на горы, исследуют морское дно, ползут через пещеры или бродят по болотам. Они измеряют и собирают образцы (например, камни или речную воду), а затем записывают свои выводы на диаграммах и картах.

Области исследования[править]

К наукам о Земле обычно относятся следующие области науки:

  • Геология описывает каменистые части земной коры (или литосферы) и их историческое развитие. Основными дисциплинами являются минералогия и петрология, геоморфология, палеонтология, стратиграфия, структурная геология, инженерная геология и седиментология.
  • Физическая география фокусируется на географии как науке о Земле. Физическая география — это изучение времен года на Земле, климата, атмосферы, почвы, ручьев, форм рельефа и океанов. Физическую географию можно разделить на несколько ветвей или связанных областей, а именно: геоморфология, биогеография, экологическая география, палеогеография, климатология, метеорология, прибрежная география, гидрология, экология, гляциология.
  • Геофизика и геодезия исследуют форму Земли, ее реакцию на силы, а также ее магнитное и гравитационное поля. Геофизики исследуют ядро ​​и мантию Земли, а также тектоническую и сейсмическую активность литосферы.[1][2] Геофизика обычно используется в дополнение к работе геологов по развитию всестороннего понимания геологии земной коры, особенно при разведке полезных ископаемых и нефти. Сейсмологи используют геофизику для понимания тектонического сдвига плит, а также для прогнозирования сейсмической активности.
  • Геохимия определяется как изучение процессов, которые контролируют количество, состав и распределение химических соединений и изотопов в геологической среде. Геохимики используют инструменты и принципы химии для изучения состава, структуры, процессов и других физических аспектов Земли. Основные дисциплины — водная геохимия, космохимия, изотопная геохимия и биогеохимия.
  • Почвоведение охватывает самый внешний слой земной коры, который подвержен процессам почвообразования (или педосфере). Основные подразделения в этой области исследования включают эдафологию и педологию.
  • Экология охватывает взаимодействие между организмами и окружающей их средой. Эта область исследований отличает изучение Земли от изучения других планет Солнечной системы, поскольку Земля является ее единственной планетой, изобилующей жизнью.
  • Гидрология, океанография и лимнология — это исследования, которые сосредоточены на движении, распределении и качестве воды и включают все компоненты гидрологического цикла на Земле и ее атмосфере (или гидросфере). «Поддисциплины гидрологии включают гидрометеорологию, гидрологию поверхностных вод, гидрогеологию, науку о водоразделах, лесную гидрологию и химию воды».
  • Гляциология охватывает ледяные части Земли (или криосферу).
  • Атмосферные науки охватывают газовые части Земли (или атмосферы) между поверхностью и экзосферой (около 1000 км). Основные дисциплины включают метеорологию, климатологию, химию атмосферы и физику атмосферы.

Недра земли[править]

Тектоника плит, горные цепи, вулканы и землетрясения — это геологические явления, которые можно объяснить с точки зрения физических и химических процессов в земной коре.

Под земной корой лежит мантия, которая нагревается за счет радиоактивного распада тяжелых элементов. Мантия не совсем твердая и состоит из магмы, находящейся в состоянии полупостоянной конвекции. Этот процесс конвекции заставляет литосферные плиты двигаться, хотя и медленно. Возникающий в результате процесс известен как тектоника плит.

Тектонику плит можно рассматривать как процесс, посредством которого Земля всплывает на поверхность. В результате расширения морского дна новая кора и литосфера создаются потоком магмы из мантии к ближней поверхности через трещины, где она охлаждается и затвердевает. В результате субдукции океаническая кора и литосфера возвращаются в конвектирующую мантию.

Области земной коры, где образуется новая кора, называются расходящимися границами, те, где она возвращается в Землю, являются конвергентными границами, а те, где плиты скользят мимо друг друга, но не создается или не разрушается новый литосферный материал, называются трансформируемыми (или консервативными) границами. Землетрясения возникают в результате движения литосферных плит, и они часто происходят вблизи конвергентных границ, где части коры вдавливаются в землю как часть субдукции.

Вулканы возникают в основном в результате плавления субдуцированного материала коры. Материал коры, который вытесняется в астеносферу, тает, и некоторая часть расплавленного материала становится достаточно легкой, чтобы подняться на поверхность, давая рождение вулканам.

Атмосфера Земли[править]

Тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера — это пять слоев, которые составляют атмосферу Земли. 75 % газов в атмосфере находится в тропосфере, самом нижнем слое. В целом атмосфера состоит из примерно 78,0 % азота, 20,9 % кислорода и 0,92 % аргона. Помимо азота, кислорода и аргона есть небольшие количества других газов, включая CO2 и водяной пар. Водяной пар и CO2 позволяют атмосфере Земли улавливать и удерживать энергию Солнца за счет явления, называемого парниковым эффектом. Это позволяет поверхности Земли быть достаточно теплой, чтобы иметь жидкую воду и поддерживать жизнь. Помимо накопления тепла, атмосфера также защищает живые организмы, защищая поверхность Земли от космических лучей, которые, как часто ошибочно полагают, отклоняются магнитным полем[3]. Магнитное поле, создаваемое внутренними движениями ядра, создает магнитосферу, которая защищает атмосферу Земли от солнечного ветра. Поскольку Земле 4,5 миллиарда лет, она бы уже потеряла свою атмосферу, если бы не было защитной магнитосферы.

Магнитное поле Земли[править]

Электромагнит — это магнит, который создается электрическим током. Земля имеет твердое железное внутреннее ядро, окруженное жидким внешним ядром, которое конвектирует; поэтому Земля — это электромагнит. Движение конвекции жидкости поддерживает магнитное поле Земли.[4]

Методология[править]

Методики различаются в зависимости от характера изучаемых предметов. Исследования обычно делятся на одну из трех категорий: наблюдательные, экспериментальные или теоретические. Ученые-геологи часто проводят сложный компьютерный анализ или посещают интересные места для изучения земных явлений (например, Антарктиду или цепочки островов горячих точек).

Источники[править]

  1. WordNet Search – 3.1. princeton.edu.
  2. NOAA National Ocean Service Education: Global Positioning Tutorial. noaa.gov.
  3. Parker, Eugene (March 2006), «Shielding Space», Scientific American, <https://engineering.dartmouth.edu/~d76205x/research/Shielding/docs/Parker_06.pdf> 
  4. Demorest, Paul Dynamo Theory and Earth's Magnetic Field. (2001-05-21). Проверено 17 ноября 2007.