Khám phá Trái đất , điều tra bề mặt Trái đất và bên trong nó.
Câu đố Khám phá Châu Âu: Sự thật hay Viễn tưởng? Ferdinand Magellan là người châu Âu đầu tiên nhìn thấy đảo Dominica.Vào đầu thế kỷ 20, hầu hết bề mặt Trái đất đã được khám phá, ít nhất là ở bề ngoài, ngoại trừ các vùng Bắc Cực và Nam Cực. Ngày nay, những khu vực cuối cùng chưa được đánh dấu trên bản đồ đất liền đã được lấp đầy bởi radar và bản đồ ảnh từ máy bay và vệ tinh. Một trong những khu vực cuối cùng được lập bản đồ là bán đảo Darién giữa kênh đào Panama và Colombia. Những đám mây dày, mưa ổn định và thảm thực vật rừng rậm rạp khiến việc khám phá của nó trở nên khó khăn, nhưng radar trên không có thể xuyên qua lớp mây che phủ để tạo ra bản đồ chi tiết, đáng tin cậy về khu vực. Trong những năm gần đây, dữ liệu do vệ tinh Trái đất trả về đã dẫn đến một số khám phá đáng chú ý, chẳng hạn như các mô hình thoát nước ở Sahara, là di tích của thời kỳ vùng này còn chưa khô cằn.
Về mặt lịch sử, việc khám phá bên trong Trái đất chỉ giới hạn ở bề mặt gần, và đây chủ yếu là vấn đề theo sau những khám phá được thực hiện ở bề mặt. Hầu hết kiến thức khoa học ngày nay của chủ đề này đều được thu thập thông qua nghiên cứu địa vật lý được thực hiện kể từ Thế chiến thứ hai, và Trái đất sâu vẫn là biên giới quan trọng trong thế kỷ 21.
Việc khám phá không gian và độ sâu đại dương đã được tạo điều kiện thuận lợi nhờ việc bố trí các cảm biến và các thiết bị liên quan ở những khu vực này. Tuy nhiên, chỉ một phần rất hạn chế các vùng dưới bề mặt của Trái đất có thể được nghiên cứu theo cách này. Các nhà điều tra chỉ có thể khoan vào lớp vỏ trên cùng, và chi phí cao hạn chế nghiêm trọng số lượng lỗ có thể khoan. Các lỗ khoan sâu nhất cho đến nay khoan kéo dài chỉ đến độ sâu khoảng 10 km (6 dặm). Do việc thăm dò trực tiếp bị hạn chế nên các nhà điều tra buộc phải phụ thuộc nhiều vào các phép đo địa vật lý (xem bên dưới Phương pháp và thiết bị đo đạc).
Mục tiêu chính và thành tích
Sự tò mò khoa học, mong muốn hiểu rõ hơn về bản chất của Trái đất, là động cơ chính để khám phá các vùng bề mặt và bề mặt của nó. Một động cơ quan trọng khác là triển vọng lợi nhuận kinh tế. Mức sống được cải thiện đã làm tăng nhu cầu về nước, nhiên liệu và các vật liệu khác, tạo ra động lực kinh tế. Kiến thức thuần túy thường là sản phẩm phụ của quá trình khám phá vì lợi nhuận; đồng thời, những lợi ích kinh tế đáng kể đã mang lại từ việc tìm kiếm kiến thức khoa học.
Nhiều dự án thăm dò bề mặt và dưới bề mặt được thực hiện với mục đích xác định: (1) dầu, khí tự nhiên và than; (2) nồng độ các khoáng chất quan trọng về mặt thương mại (ví dụ, quặng sắt, đồng và uranium) và các mỏ vật liệu xây dựng (cát, sỏi, v.v.); (3) nước ngầm có thể phục hồi; (4) nhiều loại đá khác nhau ở các độ sâu khác nhau để lập kế hoạch kỹ thuật; (5) dự trữ địa nhiệt để sưởi ấm và điện; và (6) các đặc điểm khảo cổ học.
Mối quan tâm về an toàn đã thúc đẩy các cuộc tìm kiếm rộng rãi về các mối nguy hiểm có thể xảy ra trước khi các dự án xây dựng lớn được thực hiện. Các địa điểm xây dựng đập, nhà máy điện, lò phản ứng hạt nhân, nhà máy, đường hầm, đường sá, kho chứa chất thải nguy hại, v.v. cần phải ổn định và đảm bảo rằng các thành phần bên dưới sẽ không thay đổi hoặc trượt khỏi trọng lượng của công trình, di chuyển theo lỗi trong quá trình động đất, hoặc cho phép thấm nước hoặc chất thải. Theo đó, dự đoán và kiểm soát các trận động đất và núi lửa phun là lĩnh vực nghiên cứu chính của Hoa Kỳ và Nhật Bản, những quốc gia dễ bị ảnh hưởng bởi những hiểm họa này. Các cuộc khảo sát địa vật lý cung cấp một bức tranh đầy đủ hơn so với các lỗ khoan thử nghiệm đơn thuần, mặc dù một số lỗ khoan thường được khoan để xác minh sự giải thích địa vật lý.
Phương pháp luận và thiết bị đo đạc
Các kỹ thuật địa vật lý liên quan đến việc đo độ phản xạ, từ tính, trọng lực, sóng âm hoặc sóng đàn hồi, phóng xạ, dòng nhiệt, điện và điện từ. Hầu hết các phép đo được thực hiện trên bề mặt đất liền hoặc biển, nhưng một số được thực hiện từ máy bay hoặc vệ tinh, và một số khác được thực hiện dưới lòng đất trong các lỗ khoan hoặc hầm mỏ và ở độ sâu đại dương.
Việc lập bản đồ địa vật lý phụ thuộc vào sự tồn tại của sự khác biệt về đặc tính vật lý của các thể đá liền kề - tức là giữa bất cứ thứ gì đang được tìm kiếm và những thứ của môi trường xung quanh. Thường thì sự khác biệt được cung cấp bởi một cái gì đó liên quan nhưng khác với cái đang được tìm kiếm. Các ví dụ bao gồm cấu hình các lớp trầm tích tạo thành bẫy tích tụ dầu, mô hình thoát nước có thể ảnh hưởng đến dòng chảy của nước ngầm, đê hoặc đá chủ nơi có thể tập trung các khoáng chất. Các phương pháp khác nhau phụ thuộc vào các tính chất vật lý khác nhau. Phương pháp cụ thể nào được sử dụng được xác định bởi những gì đang được tìm kiếm. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, dữ liệu từ sự kết hợp của các phương pháp thay vì từ một phương pháp đơn giản mang lại một bức tranh rõ ràng hơn nhiều.
Viễn thám
Điều này bao gồm các phép đo bức xạ điện từ từ mặt đất, thường là năng lượng phản xạ trong các dải quang phổ khác nhau được đo từ máy bay hoặc vệ tinh. Viễn thám bao gồm chụp ảnh hàng không và các loại phép đo khác thường được hiển thị dưới dạng ảnh giống như ảnh chụp. Các ứng dụng của nó liên quan đến một loạt các nghiên cứu, bao gồm điều tra bản đồ, thực vật, địa chất và quân sự.
Kỹ thuật viễn thám liên quan đến việc sử dụng kết hợp các hình ảnh. Hình ảnh từ các đường bay khác nhau có thể được kết hợp để cho phép người thông dịch nhận biết các đặc điểm trong không gian ba chiều, trong khi các hình ảnh trong các dải quang phổ khác nhau có thể xác định các loại đá, đất, thảm thực vật và các thực thể khác cụ thể, nơi các loài có giá trị phản xạ đặc biệt trong các vùng quang phổ khác nhau ( tức là,ký âm). Hình ảnh được chụp cách quãng giúp bạn có thể quan sát những thay đổi xảy ra theo thời gian, chẳng hạn như sự phát triển theo mùa của cây trồng hoặc những thay đổi do bão hoặc lũ lụt gây ra. Những bức ảnh được chụp vào các thời điểm khác nhau trong ngày hoặc ở các góc mặt trời khác nhau có thể cho thấy các đặc điểm khá rõ ràng; ví dụ, các đặc điểm của đáy biển ở vùng nước tương đối nông trong vùng biển lặng có thể được lập bản đồ khi Mặt trời lên cao. Bức xạ radar xuyên qua các đám mây và do đó cho phép lập bản đồ từ phía trên chúng. Radar phòng không (SLAR) nhìn từ bên hông nhạy cảm với những thay đổi về độ dốc trên đất liền và độ nhám bề mặt. Bằng cách đăng ký hình ảnh từ các đường bay liền kề, các cặp âm thanh nổi tổng hợp có thể cung cấp độ cao mặt đất.
Năng lượng hồng ngoại nhiệt được phát hiện bởi một máy quét quang học. Máy dò được làm mát bằng một áo khoác nitơ lỏng (hoặc helium) bao bọc bên ngoài, làm cho thiết bị nhạy cảm ở bước sóng dài và cách ly nó khỏi bức xạ nhiệt từ môi trường xung quanh. Một gương xoay hướng bức xạ từ nhiều hướng khác nhau vào cảm biến. Một hình ảnh có thể được tạo ra bằng cách hiển thị đầu ra ở dạng đồng bộ với hướng của chùm tia (như với ống tia âm cực). Bức xạ hồng ngoại cho phép lập bản đồ nhiệt độ bề mặt với độ chính xác nhỏ hơn một độ và do đó cho thấy tác động của các hiện tượng tạo ra sự thay đổi nhiệt độ, chẳng hạn như chuyển động của nước ngầm.
Hình ảnh Landsat là một trong những hình ảnh được sử dụng phổ biến nhất. Chúng được tạo ra với dữ liệu thu được từ một máy quét đa quang được mang trên một số vệ tinh Landsat của Hoa Kỳ quay quanh Trái đất ở độ cao khoảng 900 km. Hình ảnh có diện tích 185 km vuông có sẵn cho mọi phân đoạn của bề mặt Trái đất. Các phép đo của máy quét được thực hiện ở bốn dải quang phổ: xanh lục và đỏ trong phần quang phổ nhìn thấy được và hai dải hồng ngoại. Dữ liệu thường được hiển thị bằng cách tự ý gán các màu khác nhau cho các dải và sau đó chồng các màu này lên để tạo ra các hình ảnh "sai màu".
Trong địa chất, ảnh Landsat được sử dụng để mô tả địa hình, mỏm đá và thạch học bề mặt, đặc điểm cấu trúc, các khu vực thủy nhiệt và các vị trí tài nguyên khoáng sản. Những thay đổi trong thảm thực vật được tiết lộ trong các bức ảnh có thể phân biệt các loại đất khác nhau, sự khác biệt về độ cao tinh tế, sự phân bố nước dưới bề mặt, đá phụ và sự phân bố nguyên tố vi lượng, cùng những thứ khác. Các đường nét của các đặc điểm có thể phân biệt các địa tầng đá uốn nếp hoặc các vết đứt gãy ngay cả khi các đặc điểm chính không thể hiện rõ.
