Các phương pháp nghiên cứu địa lý Tóm tắt địa lý về chủ đề “Các phương pháp không gian hiện đại để khám phá trái đất”

Tóm tắt bài học về chủ đề “Các phương pháp không gian hiện đại nghiên cứu Trái đất phục vụ”

Mục tiêu : làm quen với khả năng của các phương pháp không gian để nghiên cứu Trái đất và ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người.

Nhiệm vụ Và:

nghiên cứu cách chụp ảnh Trái đất từ ​​​​không gian

làm quen với lịch sử và hiện trạng của phương pháp không gian, thành tựu của ngành du hành vũ trụ trong và ngoài nước, triển vọng phát triển

làm quen với hình ảnh không gian và nắm vững các kiến ​​thức cơ bản về giải thích trực quan hình ảnh không gian

Thăm dò và khám phá không gian không gian bên ngoài- một trong những biểu hiện quan trọng nhất của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ hiện đại. Với việc chinh phục không gian, nhân loại đã khám phá ra nhiều điều mới lạ. Có cơ hội nghiên cứu ngôi nhà của bạn – Trái đất – từ xa. Đây là sự khởi đầu của các phương pháp không gian để nghiên cứu Trái đất.

Các phương pháp không gian được phân loại là các phương pháp từ xa, bởi vì đối tượng đang nghiên cứu được nghiên cứu ở khoảng cách xa.Viễn thám - đây là việc thu thập thông tin về một đối tượng mà không tiếp xúc trực tiếp với nó.

Thông tin thu được theo cách này có giá trị lớn trong khoa học. Hóa ra các phương pháp không gian từ xa có lợi thế đáng kể so với các phương pháp trên mặt đất. Trước hết, khả năng thu được hình ảnh của Trái đất trong quy mô khác nhau(từ toàn cầu đến địa phương), hiệu quả, khả năng lặp lại nghiên cứu nhiều lần. Chụp ảnh từ không gian cho phép bạn bao quát không gian rộng lớn chỉ bằng một cái nhìn, đồng thời kiểm tra các chi tiết đa dạng về cấu trúc của địa hình, bao gồm cả những chi tiết không thể nhận thấy trên bề mặt Trái đất.

Trong quá trình phát triển của nó, viễn thám (nghiên cứu) có một số giai đoạn:

Vào thế kỷ 18, với sự trợ giúp của một chiếc hộp che khuất máy ảnh đơn giản - một chiếc hộp chống ánh sáng có một lỗ nhỏ ở giữa - những bức ảnh vẽ tay đã được chụp. Cảnh quay được thực hiện từ góc nhìn của một con chim trên khinh khí cầu. Từ những bức ảnh như vậy, bản đồ địa hình của khu vực đã được biên soạn. Đó là công việc khó khăn và vất vả.

Với việc khám phá ra nhiếp ảnh vào năm 1839, mọi thứ diễn ra nhanh hơn nhiều. Lần đầu tiên, người ta có thể ghi lại một hình ảnh một cách vĩnh viễn và khách quan. Ban đầu, máy ảnh được đặt trên những chiếc máy bay đơn giản ( Bóng bay, diều) và thậm chí cả chim. Đó là một bức ảnh chụp từ trên không của khu vực.

Bước tiếp theo hướng tới cái mà ngày nay chúng ta gọi là viễn thám có liên quan đến sự phát triển của ngành sản xuất máy bay. Vào đầu thế kỷ 20, những bức ảnh chụp từ trên không đã được chụp từ máy bay. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, việc chụp ảnh trên không được thực hiện cho mục đích trinh sát.

Vào những năm 1930, chụp ảnh trên không đã thay thế khảo sát mặt đất làm phương pháp chính để lập bản đồ. Do đó, vào giữa những năm 50, bản đồ địa hình của toàn bộ lãnh thổ Liên Xô đã được biên soạn bằng các bức ảnh chụp từ trên không.

Động lực quan trọng nhất cho sự phát triển của viễn thám là sự chinh phục không gian của con người. Vào những năm 60 của thế kỷ 20, người ta đã có thể thu được những hình ảnh chụp từ không gian. Sự kiện này đóng vai trò là động lực cho sự phát triển của các loại máy ảnh phim mới. Ở Hoa Kỳ và Liên Xô, các hệ thống quang-điện tử mới đang được phát triển - máy quét thực hiện hình ảnh đa phổ của bề mặt trái đất.

Vào những năm 1980, việc sử dụng rộng rãi các hình ảnh truyện tranh trong mọi lĩnh vực khám phá trái đất đã trở nên khả thi.

Hiện nay, nhiều vệ tinh chụp ảnh đang di chuyển quanh Trái đất. Những đất nước khác nhau, thường xuyên chụp ảnh Trái đất và cung cấp hàng nghìn hình ảnh khác nhau về bề mặt trái đất cho Trái đất.

Để thu được những hình ảnh có mức độ chi tiết khác nhau, các vệ tinh được phóng lên độ cao khác nhau. Điểm nổi bậtba mức độ cao chính của chuyến bay của họ :

Vệ tinh cấp cao nhất , được phóng lên độ cao 36.000 km, bay qua đường xích đạo. Gọi là địa tĩnh vì chúng quay với toàn cầu và thực hiện một cuộc cách mạng hoàn chỉnh quanh trái đất trong đúng một ngày. Những vệ tinh như vậy dường như lơ lửng trên bầu trời phía trên cùng một điểm trên trái đất. Máy địa tĩnh có thể khảo sát gần như toàn bộ bán cầu Trái đất.

Các vệ tinh địa tĩnh bao gồm Electro của Nga, vệ tinh M của Liên minh Châu Âueteosat", Người Mỹ "ĐI- W" Và "ĐI- E", tiếng Nhật"GMS", Người Ấn Độ "Insat" Họ tiến hành “tuần tra” toàn cầu liên tục trên hành tinh, truyền hình ảnh tổng quan qua các kênh radio cứ nửa giờ một lần.

Vệ tinh hạng trung , có quỹ đạo đi qua các cực (đó là lý do tại sao chúng được gọi là cực), bay ở độ cao từ 600 đến 1500 km. Để chụp ảnh toàn bộ bề mặt trái đất, họ cần từ một ngày đến 2-3 tuần.

Các vệ tinh bậc trung bao gồm: vệ tinh Meteor 1 của Nga và vệ tinh Meteor2 của MỹNOAA, Các vệ tinh của Nga “Resurs-P”, “Resurs-O”, của MỹLandsat, Người PhápĐIỂM.

Vệ tinh cấp thấp nhất bay ở độ cao 200-300 km, tiến hành khảo sát chi tiết từng phần bề mặt trái đất nằm dọc theo đường bay.

Các hệ thống không gian quan sát trái đất được chia theo mục đích của chúng thành khí tượng, tài nguyên, hải dương học, bản đồ, điều hướng và nghiên cứu khoa học.

Nhiều thiết bị hình ảnh khác nhau được sử dụng để thu được hình ảnh vệ tinh. So sánh với mắt người, có thể nói rằng đôi mắt này khác nhau - viễn thị và cận thị, có người nhìn trong bóng tối, có người nhìn xuyên qua sương mù và mây, thậm chí có người “mù màu” nhìn vật thể có màu sắc méo mó.

Các nhóm thiết bị như vậy sau đây được phân biệt:

Thiết bị chụp ảnh . Những hình ảnh thu được bằng thiết bị như vậy được gọi là hình ảnh có kế hoạch, bởi vì về mặt tính chất hình học, chúng gần với sơ đồ địa hình. Sử dụng camera không gian, hình ảnh chỉ được chụp trong phạm vi nhìn thấy được.

Máy quét vệ tinh . Không giống như máy ảnh, chúng hoạt động ở nhiều dải phổ điện từ (chúng chụp ảnh không chỉ ở vùng nhìn thấy mà còn ở vùng hồng ngoại)

Radar . Nếu máy ảnh và máy quét ghi lại bức xạ mặt trời hoặc bức xạ của chính chúng bị phản xạ bởi các vật thể, thì radar sẽ tự "chiếu sáng" khu vực đó bằng chùm tia vô tuyến và nhận tín hiệu vô tuyến phản xạ. Chùm tia vô tuyến dường như sờ nắn và thăm dò bề mặt, phản ứng nhạy cảm với độ nhám của nó. Do đó, ngay cả những địa hình không bằng phẳng cũng có thể nhìn thấy được trên hình ảnh radar.

Nhờ các cuộc khảo sát không gian, quỹ hình ảnh trị giá hàng triệu đô la đã được tích lũy. Để sử dụng hiệu quả những hình ảnh này, chúng được hệ thống hóa, nhóm lại theo khả năng ứng dụng. Với tất cả sự đa dạng của các bức ảnh, người ta có thể làm nổi bật một số đặc điểm chung:

Tỷ lệ hình ảnh . Hình ảnh, giống như bản đồ, có tỷ lệ khác nhau. Họ đang:

quy mô lớn - 1 cm - 10 m và thậm chí lớn hơn.

quy mô vừa

quy mô nhỏ (1 cm – 100 km)

Tỷ lệ của hình ảnh phụ thuộc vào độ cao của ảnh chụp, tiêu cự thiết bị, độ cong của bề mặt trái đất. Khả năng hiển thị của hình ảnh phụ thuộc vào tỷ lệ: hình ảnh tỷ lệ lớn chỉ hiển thị các ngôi nhà riêng lẻ, trong khi hình ảnh tỷ lệ nhỏ hiển thị toàn bộ lục địa.

Khả năng hiển thị của hình ảnh – đây là phạm vi bao phủ của lãnh thổ bằng một hình ảnh.

Theo khả năng hiển thị, hình ảnh được chia thành:toàn cầu (bao phủ toàn bộ hành tinh),mang tính khu vực rộng lớn (bao gồm các khu vực rộng lớn trên thế giới: Châu Âu, Châu Á, v.v.), khu vực (khu vực và một phần của nó: Bỉ, khu vực Moscow); địa phương (mô tả khu vực nhỏđịa phương: thị trấn nhỏ, tiểu khu)

Sự cho phép . Tỷ lệ của hình ảnh liên quan đến khả năng tái tạo các vật thể nhỏ và các chi tiết riêng lẻ. Hình ảnh quy mô lớn có độ phân giải hàng chục cm, tức là. Ngay cả những cành cây cũng có thể được nhìn thấy trên chúng. Hình ảnh tỷ lệ nhỏ có độ phân giải vài km, do đó người quan sát có thể nhìn thấy những khu vực rừng rất rộng lớn hoặc toàn bộ khu rừng.

Hồi tưởng lại. Hình ảnh ghi lại một cách khách quan trạng thái của khu vực, các vật thể và hiện tượng riêng lẻ tại thời điểm chụp. So sánh hình ảnh năm khác nhau, có thể đánh giá động lực của các quá trình tự nhiên: ví dụ, sông băng đã rút đi bao xa, khe núi đang phát triển như thế nào và diện tích rừng đang thay đổi.

Lập thể. Hai bức ảnh chụp cùng một khu vực địa hình, thu được từ các điểm khác nhau, tạo thành một cặp ảnh lập thể (tức là tái tạo hình ảnh ba chiều). Được trang bị kính soi nổi, bạn có thể quan sát từ những bức ảnh này không phải là hình ảnh phẳng mà là mô hình địa hình ba chiều và rất biểu cảm. Đặc tính đáng chú ý này của hình ảnh rất quan trọng để nghiên cứu hình nổi của bề mặt trái đất và vẽ bản đồ.

Dải quang phổ .Thiết bị quay phim hiện đại có khả năng quay phim ở các phạm vi bức xạ điện từ khác nhau.

Dựa trên đặc điểm này, ba nhóm hình ảnh được phân biệt:

trong vùng nhìn thấy được gọi là ánh sáng

trong vùng hồng ngoại nhiệt

trong phạm vi vô tuyến.

Việc lựa chọn phạm vi xác định đối tượng nào sẽ được mô tả trong ảnh. Những bức ảnh hữu hình mô tả mọi thứ mà mắt người có thể nhìn thấy được; hình ảnh trong phạm vi nhiệt hồng ngoại giúp xác định nhiệt độ của bề mặt và trong phạm vi vô tuyến - độ nhám của nó (tức là bề mặt không bằng phẳng). Rất thường xuyên, không phải một mà là cả một loạt hình ảnh ở các dải phổ khác nhau được thu được đồng thời. Những hình ảnh như vậy được gọi làđa vùng .

Với phương pháp nghiên cứu trái đất trong không gian, sự ra đời của thiết bị chụp ảnh và tạo ảnh không gian, khả năng quan sát bằng hình ảnh đã được mở rộng. Mắt người chỉ cảm nhận được bức xạ ánh sáng nhưng thiết bị hiện đại cho phép bạn “nhìn thấy” bề mặt trái đất bằng các tia vô hình: tia cực tím, hồng ngoại và vô tuyến. Và mỗi thiết bị đều “nhìn thấy” những gì người khác không thể phân biệt được.

Thông tin vệ tinh có giá trị lớn không chỉ đối với khoa học. Nó cho phép bạn giải quyết một số vấn đề trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế. Ví dụ, trong nông nghiệp. Do đó, thông tin vệ tinh có thể phát hiện các khu vực bị ảnh hưởng bởi hạn hán, sâu bệnh và khí thải nhân tạo. Sự thật thú vị:Vào những năm 70 và 80. Liên Xô mua ngũ cốc với số lượng lớn ở nước ngoài - ở Mỹ, Canada và các nước khác. Không còn nghi ngờ gì nữa, các đối tác nước ngoài đã tính đến triển vọng mùa màng khi xác định giá cả và sử dụng thông tin vệ tinh để đánh giá tình trạng đất nông nghiệp ở Liên Xô.

Giám sát không gian được sử dụng tích cực trong cuộc chiến chống cháy rừng. Dựa trên dữ liệu nhận được từ vệ tinh, có thể xác định được tọa độ các đám cháy, diện tích, khối lượng rừng bị cháy và mức độ thiệt hại về kinh tế. Ví dụ: trong bức ảnh chụp ở vùng Amur vào mùa hè năm 2014, có thể thấy rõ những đám cháy với những đám khói.

Hình ảnh vệ tinh có thể được sử dụng để thực hiện kiểm soát môi trường không khí trong khí quyển, giám sát ô nhiễm lớp phủ tuyết và phát thải khói doanh nghiệp công nghiệp. Hình vẽ thể hiện bản đồ hiện trạng sinh thái của lưu vực không khí ở Mátxcơva. Như bạn có thể thấy, khu vực ô nhiễm nhất là khu vực nhà ga và khu vực xung quanh nhà máy Likhachev.

Dữ liệu viễn thám trái đất nhờ tần số ảnh vệ tinh giúp đánh giá nhanh chóng tình hình các khu vực xảy ra thiên tai (lũ lụt, lốc xoáy, hạn hán, động đất, hỏa hoạn) và làm cơ sở dự báo kịp thời các thảm họa thiên nhiên.

Chúng ta thấy một ví dụ trên slide: hai bức ảnh chụp cùng một khu vực bờ biển Indonesia vào tháng 12 năm 2004 được trình chiếu cách nhau vài giờ. Hậu quả của trận sóng thần quét qua bờ biển Ấn Độ Dương là rõ ràng.

Những bức ảnh sau đây, được chụp cách nhau 10-15 năm, cho thấy vấn đề đang nổi lên liên quan đến tình trạng khô cạn của Hồ Chad. Biển Aral cũng đang trải qua hiện tượng tương tự.

Dữ liệu giám sát không gian có thể được sử dụng để thực hiện các biện pháp ngăn ngừa trường hợp khẩn cấp. Do đó, việc giám sát không gian thường xuyên tình trạng băng trên các con sông ở Siberia ở thời kỳ mùa xuân cho phép bạn xác định kịp thời những nơi xảy ra kẹt băng để loại bỏ chúng (ví dụ: bằng phương pháp nổ) và từ đó ngăn ngừa xảy ra lũ lụt nghiêm trọng, dẫn đến thiệt hại lớn về vật chất và xã hội.

Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất có thể được giải quyết bằng dữ liệu viễn thám Trái đất là giám sát sự phát triển cơ sở hạ tầng của lãnh thổ cho mục đích quy hoạch vùng. Theo quy định, khi giải quyết các vấn đề về quy hoạch vùng, bản đồ địa hình được sử dụng. Tuy nhiên, như kinh nghiệm cho thấy, những bản đồ này không còn phản ánh thực trạng sự việc chỉ sau vài năm chúng được biên soạn. Những con đường, khu định cư mới, v.v. xuất hiện không được đánh dấu trên bản đồ. Tất cả điều này làm phức tạp đáng kể quá trình quy hoạch vùng. Về vấn đề này, việc sử dụng hệ thống viễn thám Trái đất mở ra cơ hội lớn để tổ chức quy hoạch vùng hiệu quả, đặc biệt trong điều kiện phát triển nhanh chóng của đất nước hoặc các vùng lãnh thổ riêng lẻ.

Hình minh họa điều trên. Như bạn có thể thấy, sự so sánh bản đồ địa hình của vùng Tuapse được biên soạn năm 1994, với ảnh vệ tinh chụp cùng khu vực này năm 2009, cho thấy rõ những ưu điểm của việc sử dụng hệ thống viễn thám Trái đất. Sử dụng hình ảnh, bạn có thể làm rõ đường bờ biển và xác định các đối tượng mới xuất hiện chưa được đánh dấu trên bản đồ địa hình.

Chúng tôi đã đảm bảo rằngHiện nay, hình ảnh không gian không chỉ cần thiết đối với các nhà địa lý mà còn đối với các nhà khí tượng học, địa chất và người vẽ bản đồ. Sử dụng hình ảnh không gian, họ nghiên cứu cấu trúc của vỏ trái đất, tìm kiếm khoáng chất, phát hiện cháy rừng và khám phá những khu vực có nhiều cá trong đại dương. Vì vậy, phương pháp nghiên cứu Trái đất trong không gian là phổ biến, phù hợp và mang lại những khả năng không giới hạn.

Không phải tất cả các ngành, doanh nghiệp trong nước đều có cơ hội tích cực sử dụng dữ liệu viễn thám Trái đất. Một số chủ thể của Liên bang đã đưa ra việc sử dụng hình ảnh không gian để giải quyết các vấn đề khu vực. Ở vùng Yaroslavl, các tổ chức lớn đã áp dụng việc sử dụng hình ảnh không gian là Geomonitoring để nghiên cứu nước ngầm, các công ty Địa chính và Nedra. Chúng tôi phát hiện ra rằng có một chương trình dự thảo sử dụng dữ liệu viễn thám của Trái đất để quy hoạch lãnh thổ Yaroslavl và phát triển quy hoạch tổng thể của nó. Sử dụng hình ảnh được chụp từ không gian, bạn có thể nhanh chóng xác định những con đường ùn tắc nhất để lên kế hoạch xây dựng các tuyến giao thông mới đạt hiệu quả cao hơn. Dữ liệu viễn thám sẽ hữu ích trong việc quy hoạch phát triển đô thị và khu vực ngoại thành, giải quyết các vấn đề môi trường cũng như quy hoạch hệ thống cây trồng và khu vệ sinh của các doanh nghiệp. Hãy hy vọng rằng những thành tựu hiện đại trong lĩnh vực giám sát không gian sẽ là cơ sở để quản lý hiệu quả khu vực của chúng ta.

Hiện tại, mỗi chúng ta đều có quyền truy cập cá nhân vào kết quả cảm biến không gian của Trái đất để sử dụng cho mục đích giáo dục. Chỉ cách đây vài năm thì điều này thật tuyệt vời. Nhưng sự ra mắt đầu tiên vệ tinh nhân tạo Trái đất và chuyến bay có người lái đầu tiên vào vũ trụ, thậm chí vài năm trước khi chúng được thực hiện, dường như cũng giống như một điều viển vông phi thường.

Kiến thức có một đặc điểm tuyệt vời - nó liên tục nhắc nhở chúng ta rằng nó chỉ là bàn đạp dẫn tới tương lai và còn quá nhiều điều chúng ta chưa biết. Việc con người đi vào không gian giúp giải quyết nhiều vấn đề mới và thực hiện những khám phá mới. Nhưng quá trình nhận thức là như vậy, khi giải quyết một số vấn đề, chúng ta lại phải đối mặt với những vấn đề mới chưa được giải quyết, bởi vì bản thân quá trình nhận thức là vô tận.

Có lúc, tôi cũng bắt đầu quan tâm đến những gì dưới chân mình và bắt đầu nghiên cứu nó chi tiết hơn. Vấn đề nghiên cứu cấu trúc, thành phần bên trong của hành tinh chúng ta đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học từ xa xưa. Những kết quả quan trọng nhất đã đạt được vào thế kỷ 20, vì xét về độ phức tạp và tầm quan trọng, nhiệm vụ này ngang tầm với việc nghiên cứu không gian.

Phương pháp nghiên cứu trái đất

Khi nghiên cứu cấu trúc bên trong của Trái đất, nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng, có thể kết hợp thành hai nhóm: phương pháp quan sát trực tiếp và phương pháp nghiên cứu gián tiếp. Loại đầu tiên là dễ hiểu nhất, các nhà khoa học chỉ đơn giản là nghiên cứu đá, mỏ và vật liệu thu được từ giếng khoan. Điều thú vị là ngày nay các mỏ sâu nhất đạt độ sâu 6 km, giếng dầu - 9 km. Riêng biệt, điều đáng nói là giếng siêu sâu Kola rất thú vị, nằm trên Bán đảo Kola. Độ sâu của nó đạt tới 12,5 km, khiến nó trở thành giếng sâu nhất thế giới. Nó được tạo ra đặc biệt cho công việc nghiên cứu. Nói tóm lại, bằng cách quan sát trực tiếp, người ta có thể tìm hiểu về cấu trúc của Trái đất ở độ sâu khoảng 20 km.

Phương pháp nghiên cứu gián tiếp

Một loại phương pháp nghiên cứu khác phức tạp hơn là phương pháp gián tiếp. Chúng được sử dụng để nghiên cứu phần bên trong của Trái đất, tức là dưới 20 km là bao nhiêu. Đây là danh sách của họ:

• Địa chấn.
• Trọng lực.
• Địa từ.
• Địa điện.

Điều quan trọng nhất trong số đó là địa chấn, sử dụng sóng địa chấn, chúng thay đổi tốc độ lan truyền tùy thuộc vào vật chất mà chúng đi qua. Có hai loại sóng này: dọc và ngang.

Nói một cách đơn giản, phương pháp này cho phép xác định ranh giới ngăn cách các lớp vỏ khác nhau của Trái đất với nhau và xác định chúng ở trạng thái nào: nhớt, lỏng, rắn, v.v.

Điểm mấu chốt

Ngày nay chúng ta biết rằng Trái Đất có ba lớp vỏ: lớp vỏ, lớp manti và phần lõi. Mô hình địa chấn của cấu trúc bên trong Trái đất trông giống như mô hình trong hình trên.

Trọng lực là một nhánh của khoa học đo các đại lượng đặc trưng cho trường hấp dẫn của Trái đất và sử dụng chúng để xác định hình dạng của Trái đất, nghiên cứu cấu trúc chung bên trong của nó, cấu trúc địa chất cô ấy phần trên, giải quyết một số vấn đề về điều hướng, v.v.

Trong phép đo trọng lực, trường hấp dẫn của Trái đất thường được xác định bởi trường hấp dẫn (hoặc gia tốc trọng trường, có giá trị bằng số đó), là kết quả của hai lực chính: lực hấp dẫn (trọng lực) của Trái đất và lực ly tâm gây ra bởi sự quay hàng ngày của nó. Lực ly tâm hướng từ trục quay làm giảm lực hấp dẫn và chủ yếu đến một mức độ lớn hơnở xích đạo. Sự giảm trọng lực từ hai cực về xích đạo cũng là do Trái Đất bị nén lại.

Lực hấp dẫn, nghĩa là lực tác dụng lên một đơn vị khối lượng ở vùng lân cận Trái đất (hoặc hành tinh khác) bao gồm lực hấp dẫn và lực quán tính (lực ly tâm):

trong đó G - Hằng số hấp dẫn, mu - khối lượng đơn vị, dm - phần tử khối lượng, R - vectơ bán kính của điểm đo, r - vectơ bán kính của phần tử khối lượng, w - vận tốc góc vòng quay của Trái đất; tích phân được lấy trên mọi khối lượng.

Theo đó, thế năng hấp dẫn được xác định bởi mối quan hệ:

vĩ độ của điểm đo ở đâu.

Phép đo trọng lực bao gồm lý thuyết về san bằng độ cao, xử lý mạng lưới thiên văn và trắc địa liên quan đến sự thay đổi của trường hấp dẫn của Trái đất.

Đơn vị đo trọng lượng là Gal (1 cm/s2), được đặt theo tên của nhà khoa học người Ý Galileo Galilei.

Việc xác định trọng lực được thực hiện bằng phương pháp tương đối, bằng cách sử dụng trọng lực kế và dụng cụ đo con lắc để đo sự khác biệt về trọng lực tại các điểm nghiên cứu và điểm tham chiếu. Mạng lưới các điểm trọng lực tham chiếu trên khắp Trái đất cuối cùng được kết nối với một điểm ở Potsdam (Đức), nơi vào đầu thế kỷ 20, giá trị tuyệt đối của gia tốc trọng trường được xác định bằng các con lắc quay (981.274 mgl; xem Gal). Việc xác định tuyệt đối trọng lực gặp nhiều khó khăn đáng kể và độ chính xác của chúng thấp hơn so với các phép đo tương đối. Các phép đo tuyệt đối mới được thực hiện tại hơn 10 điểm trên Trái đất cho thấy giá trị cho trước của gia tốc trọng trường ở Potsdam rõ ràng đã vượt quá 13-14 mgl. Sau khi hoàn thành công việc này, việc chuyển đổi sang hệ thống đo trọng lượng mới sẽ được thực hiện. Tuy nhiên, trong nhiều bài toán trọng lực, sai số này không đáng kể, bởi vì Để giải quyết chúng, người ta không sử dụng các giá trị tuyệt đối mà là sự khác biệt của chúng. Giá trị tuyệt đối của trọng lực được xác định chính xác nhất từ ​​thí nghiệm với các vật rơi tự do trong buồng chân không. Việc xác định tương đối trọng lực được thực hiện bằng dụng cụ đo con lắc với độ chính xác vài phần trăm mg. Máy đo trọng lực cung cấp độ chính xác đo cao hơn một chút so với dụng cụ đo con lắc, có thể di động và dễ sử dụng. Có thiết bị đo trọng lực đặc biệt để đo trọng lực từ các vật thể chuyển động (tàu dưới nước và trên mặt nước, máy bay). Các thiết bị liên tục ghi lại những thay đổi về gia tốc trọng trường dọc theo đường đi của tàu hoặc máy bay. Các phép đo như vậy có liên quan đến khó khăn trong việc loại trừ khỏi số đọc của thiết bị ảnh hưởng của các gia tốc và độ nghiêng đáng lo ngại của đế thiết bị do nghiêng. Có các trọng lực kế đặc biệt để đo ở đáy các bể cạn và trong các lỗ khoan. Đạo hàm thứ hai của thế năng hấp dẫn được đo bằng máy đo biến thiên hấp dẫn.

Phạm vi chính của các vấn đề trọng lực được giải quyết bằng cách nghiên cứu trường hấp dẫn không gian đứng yên. Để nghiên cứu tính chất đàn hồi của Trái đất, việc ghi lại liên tục sự biến đổi của lực hấp dẫn theo thời gian được thực hiện. Do Trái Đất có mật độ không đồng nhất và có hình dạng không đều, trường hấp dẫn bên ngoài của nó được đặc trưng bởi một cấu trúc phức tạp. Để giải quyết các vấn đề khác nhau, thật thuận tiện khi coi trường hấp dẫn bao gồm hai phần: phần chính - được gọi là bình thường, thay đổi theo vĩ độ theo một định luật đơn giản và phần dị thường - có độ lớn nhỏ nhưng phân bố phức tạp, do sự không đồng nhất về mật độ đá ở các tầng trên của Trái đất. Trường hấp dẫn bình thường tương ứng với một số mô hình lý tưởng hóa của Trái đất có hình dạng và cấu trúc bên trong đơn giản (hình elip hoặc hình cầu gần nó). Sự khác biệt giữa trọng lực quan sát được và trọng lực bình thường, được tính bằng cách sử dụng công thức này hoặc công thức khác để phân bố trọng lực bình thường và đưa ra các hiệu chỉnh thích hợp cho mức độ cao được chấp nhận, được gọi là dị thường trọng lực. Nếu sự giảm như vậy chỉ tính đến gradient trọng lực thẳng đứng bình thường là 3086 etvos (tức là giả sử rằng không có khối lượng giữa điểm quan sát và mức giảm), thì các dị thường thu được theo cách này được gọi là dị thường không khí tự do. Những dị thường được tính theo cách này thường được sử dụng nhiều nhất trong việc nghiên cứu hình dáng của Trái đất. Nếu phép quy giản cũng tính đến lực hút của một lớp khối lượng được coi là đồng nhất giữa các mức quan sát và quy quy, thì sẽ thu được các dị thường gọi là dị thường Bouguer. Chúng phản ánh sự không đồng nhất về mật độ của các phần trên của Trái đất và được sử dụng để giải quyết các vấn đề thăm dò địa chất. Trong phép đo trọng lực, các dị thường đẳng tĩnh cũng được xem xét, chúng có tính đến một cách đặc biệt ảnh hưởng của khối lượng giữa bề mặt trái đất và mức độ bề mặt ở độ sâu mà tại đó các khối lượng phía trên tác dụng áp suất bằng nhau. Ngoài những dị thường này, một số dị thường khác cũng được tính toán (Preya, Bouguer đã sửa đổi, v.v.). Dựa trên các phép đo trọng lượng, các bản đồ trọng lượng với các đường phân lập dị thường trọng lực được xây dựng. Các dị thường của đạo hàm bậc hai của thế trọng trường được xác định tương tự như chênh lệch giữa giá trị quan sát được (trước đó đã hiệu chỉnh cho địa hình) và giá trị bình thường. Những dị thường như vậy chủ yếu được sử dụng để thăm dò khoáng sản.

Trong các bài toán liên quan đến việc sử dụng các phép đo trọng lực để nghiên cứu hình dạng của Trái đất, việc tìm kiếm một hình elip thường được thực hiện, cách tốt nhấtđại diện hình dạng hình học và trường hấp dẫn bên ngoài của Trái đất.

Việc trình bày tài liệu được đề xuất dựa trên cấu trúc Các phương pháp khác nhau và các nguyên tắc nghiên cứu địa tầng, cổ địa lý do các nhà nghiên cứu đề xuất ở các lựa chọn khác nhau(Evdokimov, 1991; Gursky, 1979; Gursky và cộng sự, 1982, 1985; và những người khác, bảng 1), trong đó chúng được nhóm lại theo các nhiệm vụ được giải quyết.

Phương pháp chủ yếu là phương pháp lịch sử tự nhiên, là sự kết hợp của các phương pháp sẵn có phương pháp hiện đại, với sự trợ giúp của các nghiên cứu toàn diện về Trái đất được thực hiện, cho phép chúng ta xác định trạng thái và quá trình thay đổi phong bì địa lý về thời gian và không gian để giải thích sự tương đồng và khác biệt của chúng, mối liên hệ tương tự giữa các thành phần của tự nhiên, để so sánh điều kiện tự nhiên và đưa ra những dự báo về sự phát triển của chúng. Giải pháp cho các vấn đề đã xác định dựa trên ba nhiệm vụ chính:

1) nghiên cứu môi trường tự nhiên trong quá khứ theo thời gian và không gian;

2) đánh giá hiện trạng của các hệ thống địa chất ở giai đoạn hiện tại do sự phát triển không gian và thời gian;

3) dự báo xu hướng phát triển môi trường tự nhiên dựa trên phân tích của họ trong quá khứ và hiện tại.

Giải pháp cho những vấn đề này tìm thấy nó công dụng thực tế trên một số khía cạnh: địa thời học (xác lập niên đại của các sự kiện trong quá khứ địa chất), địa tầng (mổ xẻ địa tầng), cổ địa lý học (tái tạo điều kiện tích tụ trầm tích và phát triển các thành phần tự nhiên của môi trường theo thời gian và không gian) và mối tương quan (so sánh các sự kiện địa chất tự nhiên trong các khu vực riêng lẻ và cách xa nhau đáng kể - mối tương quan đường dài) và hiện dựa trên các nguyên tắc của chủ nghĩa hiện thực và chủ nghĩa lịch sử nảy sinh sau sự ra đời của chủ nghĩa đồng nhất và chủ nghĩa thảm họa. Trong trường hợp này, các phương pháp khoa học như thống kê, hình thức hướng dẫn, di tích và ngoại lai, phức hợp cổ sinh vật học và tiến hóa được sử dụng. Phương pháp chung hoặc phương pháp tổng hợp nghiên cứu khoa học là cổ sinh vật học (sinh địa tầng: thực vật và động vật), phi cổ sinh vật học (địa chất-địa tầng hoặc thạch học) và vật lý. Việc thu thập tài liệu thực tế được thực hiện trên cơ sở ứng dụng kết hợp một số phương pháp riêng và kỹ thuật phân tích. Phương pháp riêng tư cung cấp thông tin sơ cấp, tài liệu thực tế và phương pháp chung- cho phép bạn xử lý thông tin hiện có trên cơ sở của họ.

Việc thu thập và nghiên cứu sơ bộ các tài liệu thực tế được thực hiện tại hiện trường trên cơ sở chụp ảnh từ trên không và khảo sát địa chất, giếng khoan, mô tả các vật thể địa chất (mỏ tự nhiên, mỏm đá cổ, sản phẩm của hoạt động núi lửa, cũng như các công trình nhân tạo). - lõi từ giếng, hố, hầm mỏ, mỏ đá), theo hồ sơ và xác định của các trạm khai thác gỗ tính chất vật lýđá trong giếng, lấy mẫu và dư lượng hữu cơ.

Việc xử lý đá tiếp theo được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm và bao gồm: gia công kỹ thuật mẫu nhiều loại khác nhau phân tích và kính hiển vi tiếp theo (bao gồm cả các vật thể chụp ảnh), giải thích các bức ảnh chụp từ trên không và tài liệu khai thác gỗ.

Việc khái quát hóa và phân tích dữ liệu thu được được thực hiện trong điều kiện văn phòng bằng các phương pháp khoa học tổng quát (mô hình hóa, hệ thống, logic, so sánh và tương tự) và kỹ thuật (toán học, máy tính, bảng và cả đồ họa dưới dạng sơ đồ, bản đồ, hồ sơ, thẻ đục lỗ, sơ đồ, địa chấn, v.v.) xử lý thông tin nhận được. Giếng sâu nhất thế giới, giếng Kola, được xây dựng vào năm 1970 và có độ sâu thiết kế là 15 km. Bắt đầu từ năm 1961, các nhà địa chất Mỹ sử dụng tàu đặc biệt Challenger đã khoan vào các bộ phận khác nhau lòng Đại dương Thế giới 600 giếng sâu tới 500-600 m. trạm tự động khoan trên sao Kim, và vào năm 1976, thiết bị khoan Luna-24 đã xuyên qua đá mặt trăng đến độ sâu khoảng 2 m, lấy mẫu được chuyển về Trái đất và sau đó nghiên cứu.

Bất kỳ nghiên cứu lịch sử nào, bao gồm cả nghiên cứu lịch sử và địa chất, đều nhằm mục đích kiểm tra các sự kiện theo thời gian, đòi hỏi phải thiết lập niên đại của các sự kiện này. Niên đại là một phần cần thiết và không thể thiếu của bất kỳ nghiên cứu địa chất và cổ sinh học nào. nghiên cứu địa lý. Nó giúp chúng ta có thể sắp xếp các sự kiện trong quá khứ theo trình tự tự nhiên và thiết lập các mối quan hệ chính thức về mặt thời gian của chúng. Không có niên đại thì không thể có lịch sử (kể cả lịch sử địa chất). Nhưng niên đại không phải là lịch sử. Theo I. Walter (1911), “chỉ khi đó niên đại mới trở thành lịch sử khi sự thống nhất của các sự kiện lớn từ đầu đến cuối được thể hiện trong cách trình bày của chúng”.

Để điều hướng vô số các sự kiện riêng lẻ trong quá khứ, cần phải thiết lập không chỉ các mối quan hệ chính thức về mặt thời gian mà còn cả các kết nối nội bộ của chúng (theo thời gian và không gian) với nhau. Do đó, các nhóm tự nhiên của chúng có thể được xác định, giúp phác thảo các giai đoạn và ranh giới tương ứng phát triển địa chất, tạo thành cơ sở của sự phân kỳ địa chất tự nhiên.

Trình tự lịch sử của các sự kiện địa chất được thể hiện trong trình tự hình thành các thành phần vỏ trái đấtđơn vị địa chất (lớp) được nghiên cứu bởi địa tầng.

Có một mối quan hệ chặt chẽ giữa địa thời học và địa tầng. Nhiệm vụ của địa thời học là thiết lập niên đại của các sự kiện trong quá khứ địa chất của Trái đất: tuổi của nó (thời điểm ban đầu xuất hiện như một hành tinh). hệ mặt trời- Trái đất nguyên sinh; thời đại của các loại đá được hình thành trong quá trình tiến hóa của Trái đất nguyên sinh và tạo nên lớp vỏ trái đất; trình tự thời gian của các khoảng thời gian trong đó các tầng đá được hình thành. Vì các phần địa chất hoàn toàn hoàn chỉnh trong toàn bộ lịch sử của hành tinh không tồn tại ở bất kỳ điểm nào trên Trái đất do thực tế là các giai đoạn tích tụ (tích lũy) trầm tích được theo sau bởi các giai đoạn phá hủy và phá hủy (lột xác) của đá, nhiều trang biên niên sử đá của Trái đất bị xé bỏ và phá hủy. Sự không đầy đủ của hồ sơ địa chất đòi hỏi phải so sánh dữ liệu địa chất trên các khu vực rộng lớn để khôi phục lại lịch sử của Trái đất.

Tất cả những vấn đề này được giải quyết trên cơ sở các phương pháp thời gian địa lý tương đối được thảo luận dưới đây. Kết quả là, các thang đo địa thời gian (một chuỗi liên tiếp các đơn vị địa thời gian phụ thuộc vào phân loại của chúng) và địa tầng (một tập hợp các đơn vị địa tầng tổng quát được sắp xếp theo thứ tự trình tự và phân loại phụ thuộc của chúng) với một số phân chia tương ứng dựa trên sự tiến hóa đã được phát triển. thế giới hữu cơ. Sự phân chia địa tầng được sử dụng để biểu thị các phức hợp của các lớp đá và sự phân chia địa thời gian tương ứng của chúng được sử dụng để biểu thị thời gian mà các phức hợp này được lắng đọng.

Khi nói về thời gian tương đối, chúng ta sử dụng các đơn vị địa thời gian, còn khi nói về các trầm tích được hình thành ở một thời điểm nhất định, chúng ta sử dụng các đơn vị địa tầng.

Việc phân chia và tương quan các mặt cắt được thực hiện trên cơ sở các tiêu chí được xác định bởi đặc điểm khoáng vật và thạch học của các lớp, mối quan hệ và điều kiện tích tụ của chúng hoặc thành phần tàn tích của các sinh vật động thực vật có trong đá. Theo đó, người ta thường phân biệt các phương pháp dựa trên nghiên cứu thành phần của các lớp và mối quan hệ của chúng (phương pháp địa chất-địa tầng) và các phương pháp dựa trên đặc điểm cổ sinh vật học của đá (phương pháp sinh địa tầng). Những phương pháp này giúp xác định tuổi tương đối của các lớp đá và trình tự các sự kiện trong quá khứ địa chất (một số trẻ hơn hoặc sớm hơn, một số khác già hơn hoặc muộn hơn) và liên hệ với các lớp và sự kiện cùng tồn tại.

Việc xác định tuổi tương đối của đá như vậy không đưa ra ý tưởng thực sự về tuổi địa chất của Trái đất, thời gian diễn ra các sự kiện trong quá khứ địa chất và thời gian phân chia địa thời gian. Thời gian địa lý tương đối chỉ cho phép chúng ta đánh giá trình tự thời gian của các đơn vị và sự kiện địa thời gian riêng lẻ, nhưng thời gian thực sự của chúng (tính bằng hàng nghìn và hàng triệu năm) có thể được thiết lập bằng các phương pháp địa thời gian, thường được gọi là phương pháp xác định tuổi tuyệt đối.

Như vậy, trong địa lý và địa chất có hai niên đại: tương đối và tuyệt đối. Niên đại tương đối xác định tuổi của các vật thể và sự kiện địa chất so với nhau, trình tự hình thành và xuất hiện của chúng bằng các phương pháp địa chất-địa tầng và sinh địa tầng. Niên đại tuyệt đối xác lập thời gian hình thành đá, sự biểu hiện của các quá trình địa chất và thời gian của chúng tính bằng đơn vị thiên văn (năm) bằng phương pháp đo phóng xạ.

Liên quan đến nhiệm vụ đặt ra, các phương pháp địa lý, địa chất cụ thể được kết hợp thành hai nhóm lớn: địa thời gian tuyệt đối và tương đối.

Sử dụng các phương pháp địa thời gian tuyệt đối (phóng xạ, hạt nhân), tuổi tuyệt đối (thực) của các cơ thể địa chất (tầng, lớp) kể từ thời điểm hình thành của chúng được xác định một cách định lượng. Những phương pháp này rất quan trọng để xác định niên đại của các tầng cổ xưa nhất (bao gồm cả thời Tiền Cambri) trên Trái đất, nơi chứa rất ít tàn tích hữu cơ.

Sử dụng các phương pháp địa thời gian tương đối (so sánh), người ta có thể biết được tuổi tương đối của đá, tức là. xác định trình tự hình thành các vật thể địa chất tương ứng với những sự kiện địa chất nhất định trong lịch sử Trái đất. Các phương pháp địa thời học và địa tầng tương đối có thể trả lời câu hỏi trầm tích nào được so sánh là cổ xưa hơn và trầm tích nào trẻ hơn mà không cần đánh giá thời gian hình thành của chúng và khoảng thời gian mà trầm tích được nghiên cứu thuộc về, các quá trình địa chất tương ứng, biến đổi khí hậu , những phát hiện về hệ động vật, thực vật, v.v. .d.

LẶP LẠI NHỮNG KIẾN THỨC CẦN THIẾT

Những kết luận nào có thể được rút ra bằng cách so sánh các đối tượng? (Kinh nghiệm sống)

Bằng cách so sánh các đối tượng, chúng ta có thể rút ra kết luận về sự giống và khác nhau của chúng.

So sánh được sử dụng trong trường hợp nào? (Kinh nghiệm sống)

So sánh được sử dụng khi cần mô tả một đối tượng hoặc lựa chọn giữa một số đối tượng.

So sánh số con mà một cặp ếch và một cặp khỉ có thể sinh ra trong đời. Phải chăng điều này có nghĩa là số lượng ếch không ngừng tăng lên?

Số lượng con cái mà một cặp ếch có thể sinh ra lớn hơn đáng kể so với số lượng con của một cặp khỉ. Điều này không có nghĩa là số lượng ếch không ngừng tăng lên. Ếch có tuổi thọ ngắn hơn đáng kể và tỷ lệ tử vong ở cá thể non (ếch) cao hơn nhiều.

Năng suất của những loại cây trồng này có thể dự đoán được là bao nhiêu?

Cây ngô ở nước ta vào những năm 60 nằm ở phía bắc phân bố ở quê hương. Vì vậy, không nên mong đợi năng suất cao. Năng suất cây trồng ở vùng khí hậu mát hơn với mùa sinh trưởng ngắn hơn chắc chắn sẽ thấp hơn.

Hãy cố gắng giải thích tại sao tàu ngầm giống cá heo, mực và cá đuối nhưng không giống sứa.

Hình dáng cơ thể thuôn gọn của cá heo, mực, cá đuối giúp giảm lực cản và phát triển tốc độ cao dưới nước, nó phù hợp hơn để làm mô hình chế tạo tàu ngầm.

Có phải mọi điểm tương đồng đều quan trọng?

Không phải mọi sự tương đồng đều quan trọng.

Con chim đang “so sánh” con bướm này với ai? Cô ấy đang mắc phải sai lầm gì vậy?

Con chim so sánh con bướm này với con cú. Sai lầm là con chim chú ý đến màu sắc của con bướm, nhưng đặc điểm thiết yếu là cấu trúc cơ thể của nó.

Điểm giống nhau giữa cá voi và tàu ngầm là gì? Liệu có thể đưa ra kết luận về cấu trúc bên trong của cá voi dựa trên sự giống nhau này không?

Điểm giống nhau giữa tàu ngầm và cá voi là ở hình dạng của chúng. Dựa trên thực tế này, không thể đưa ra kết luận về cấu trúc bên trong.

Điểm giống nhau giữa cá bọ cạp và cá rô là gì? Dựa trên sự giống nhau này có thể đưa ra kết luận về cấu tạo bên trong của cá bọ cạp được không?

Sự giống nhau giữa cá bọ cạp và cá rô chỉ nằm ở sơ đồ cấu trúc chung. Màu sắc, hình dạng và kích thước vây của chúng khác nhau. Tuy nhiên, những dấu hiệu này không thể đưa ra kết luận về cấu trúc bên trong của sinh vật. Vì cả hai sinh vật đều là đại diện của cá nên cấu trúc bên trong của chúng sẽ giống nhau.

ÁP DỤNG KIẾN THỨC

1. Nhiệm vụ quan trọng nhất của khoa học là gì?

Nhiệm vụ của khoa học là dự báo dựa trên sự khái quát hóa kinh nghiệm trước đây, sáng tạo và hoàn thiện thế giới quan khoa học.

2. Làm thế nào các nhà khoa học dự đoán được những đặc tính chưa biết?

Dự báo cho phép các nhà khoa học dự đoán những đặc tính chưa biết.

3. Phương pháp so sánh là gì?

Bản chất của phương pháp so sánh là so sánh hai hoặc nhiều đối tượng theo các tham số khác nhau. So sánh cho phép bạn tìm ra các đặc tính chung, ổn định, thiết yếu của các đối tượng và phân loại chúng thành các đối tượng có các đặc tính đã biết.

4. Khoa học có thể giải thích được điều kỳ diệu?

Không phải tất cả các hiện tượng, nhưng hầu hết đều có thể giải thích được bằng khoa học. Nếu kiến ​​thức khoa học là ở giai đoạn này Sự phát triển của nhân loại không thể đưa ra lời giải thích cho một số sự thật, nhưng như lịch sử đã chứng minh, theo thời gian mọi thứ đều có lời giải thích riêng.

5. Cố gắng xác định mục đích và mục tiêu của khoa học sinh học.

Mục đích là nghiên cứu các sinh vật sống. Nhiệm vụ của sinh học là nghiên cứu mọi mô hình sinh học và khám phá bản chất của sự sống.

6. Phương pháp so sánh giúp nghiên cứu lịch sử Trái đất như thế nào?

So sánh giường ngủ ở các độ tuổi khác nhau cho phép chúng ta tái hiện lại lịch sử phát triển của trái đất.

7. Kể tên những đặc điểm cơ bản của ô tô.

Thân xe cứng cáp, bốn bánh, dẫn động bằng động cơ, chạy bằng nhiên liệu.

8. Làm việc theo cặp: cho một người tìm các ký hiệu tương ứng của ô tô và đầu máy hơi nước, người kia thách đố.

9. Khoa học đã giúp ích gì cho cá nhân bạn trong cuộc sống?

Khoa học giúp chúng ta mỗi ngày trong cuộc sống hàng ngày. Chính cô ấy là người cho chúng ta hiểu tại sao ngày nhường chỗ cho đêm, lượng mưa rơi và các mùa thay đổi. Kiến thức khoa học Chúng giúp chúng ta xác định thời gian, hiểu được tầm quan trọng của việc ăn uống, v.v.

10. Bạn có nghĩ rằng có thể yêu cầu một nhà khoa học chịu trách nhiệm về tất cả các cách sử dụng tiếp theo không? khám phá khoa học?

Một nhà khoa học không thể chịu trách nhiệm về việc tiếp tục sử dụng những khám phá khoa học của mình. Câu chuyện về Nobel và việc phát minh ra thuốc nổ chứng tỏ rằng đôi khi một nhà khoa học khi thực hiện một khám phá thậm chí không tưởng tượng ra được những cách khả thi để sử dụng nó.