Науки о Земле

Водная сторона горного ручья недалеко от Ороси, Коста-Рика. (предположительно метаморфические породы)

Науки о Земле или геонауки включают все области естествознания, связанные с планетой Земля . Это раздел науки, изучающий физическое и химическое строение Земли и ее атмосферы. Науку о Земле можно рассматривать как раздел планетологии , но с гораздо более древней историей. Науки о Земле охватывают четыре основных направления исследований: литосферу , гидросферу , атмосферу и биосферу , каждая из которых далее разбивается на более специализированные области.

В науках о Земле существуют как редукционистский, так и холистический подходы. Это также исследование Земли и ее соседей в космосе. Некоторые ученые Земли 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 . Обычно исследователи Земли используют инструменты из геологии, хронологии , физики , химии , географии , биологии и математики.чтобы получить количественное представление о том, как Земля работает и развивается. Наука о Земле влияет на нашу повседневную жизнь. Например, метеорологи изучают погоду и следят за опасными штормами. Гидрологи исследуют 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.

Направления обучения [ править ]

Следующие области науки обычно классифицируются в рамках наук о Земле:

• Геология описывает каменистые части земной коры (или литосферы ) и их историческое развитие. Основные дисциплины: минералогия и петрология , геоморфология , палеонтология , стратиграфия , структурная геология , инженерная геология и седиментология . ^{[1] [2]}
• 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 . ^{[ необходима цитата ]}
• 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. ^{[2] [3] [4]} Геофизика обычно используется для дополнения работы геологов в развитии 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 ). ^[5] Основные подразделения в этой области исследования включают эдафологию и педологию . ^[6]
• 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 фокусируются 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». ^[7]
• Гляциология охватывает ледяные части Земли (или криосферу ).
• Атмосферные науки охватывают газовые части Земли (или атмосферы ) между поверхностью и экзосферой (около 1000 км). Основные поддисциплин включают в метеорологии, климатологии, химию атмосферы и физике атмосферы .

Внутри 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 . ^[9]

Под земной корой находится мантия который нагревается с помощью радиоактивного распада из 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 . ^{[10] [11] [12] [13]}

Тектонику плит можно рассматривать как процесс, с помощью 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. ^{[11] [13] [14]}

Области земной коры, где образуется новая кора, называются расходящимися границами , те, где она возвращается на Землю, являются конвергентными границами, а те, где плиты скользят мимо друг друга, но новый литосферный материал не создается или не разрушается, называются трансформационными (или консервативные) границы ^{[11] [13] [15]} Землетрясения возникают в результате движения литосферных плит, и они часто происходят вблизи конвергентных границ, где части коры вдавливаются в землю как часть субдукции. ^[16]

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, что приводит к образованию вулканов. ^{[11] [16]}

Атмосфера Земли [ править ]

Тропосферы , стратосферы , мезосферы , термосферы и экзосферы являются 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 CO ₂ и водяной пар. ^[17] Водяной пар и CO ₂ позволяют атмосфере Земли улавливать и удерживать энергию Солнца посредством явления, называемогопарниковый эффект . ^[18] Это позволяет поверхности Земли быть достаточно теплой, чтобы иметь жидкую воду и поддерживать жизнь. Помимо аккумулирования тепла, атмосфера также защищает живые организмы, защищая поверхность Земли от космических лучей , которые часто ошибочно считают отклоняемыми магнитным полем . ^[19] Магнитное поле, создаваемое внутренними движениями ядра, создает магнитосферу, которая защищает атмосферу Земли от солнечного ветра . ^[20] Поскольку Земле 4,5 миллиарда лет, ^[21] она бы уже потеряла свою атмосферу, если бы не было защитной магнитосферы.

Магнитное поле Земли [ править ]

Электромагнит является магнитом , который создается с помощью электрического тока. ^[22] Земля имеет твердое железное внутреннее ядро, окруженное жидким внешним ядром, которое конвектирует; ^[23] Следовательно, Земля - ​​это электромагнит. Движение конвекции жидкости поддерживает магнитное поле Земли. ^{[23] [24]}

Методология [ править ]

Методики различаются в зависимости от характера изучаемых предметов. Исследования обычно делятся на три категории: 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 ).

Фундаментальной идеей в науке о Земле является понятие униформизма , которое гласит, что «древние геологические особенности интерпретируются путем понимания активных процессов, которые легко наблюдаются». ^{[ необходима цитата ]} Другими словами, любые геологические процессы, действующие в настоящее время, действовали одинаково на протяжении всего геологического времени. Это позволяет тем, кто изучает историю Земли, применять знания о том, как земные процессы протекают в настоящее время, чтобы получить представление о том, как планета развивалась и изменялась на протяжении долгой истории.

Сферы Земли [ править ]

В науке о Земле обычно выделяют четыре сферы: литосферу , гидросферу , атмосферу и биосферу ; ^[25] они соответствуют камням , воде , воздуху и жизни . Некоторые также включают криосферу (соответствующую льду ) как отдельную часть гидросферы и педосферу (соответствующую почве ) как активную и перемешанную сферу.

Разделение науки о Земле [ править ]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Источники [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с науками о Земле .

• «Фотография дня» в области наук о Земле , служба Ассоциации космических исследований университетов , спонсируемая Центром космических полетов имени Годдарда НАСА .
• Геоэтика в исследовании планет и космоса .