Jordutforskning , undersökningen av jordens yta och dess inre.
Quiz European Exploration: Fact or Fiction? Ferdinand Magellan var den första europé som såg Dominica.I början av 1900-talet hade det mesta av jordens yta utforskats, åtminstone ytligt, förutom de arktiska och antarktiska regionerna. Idag har de sista omärkta områdena på landkartor fyllts i med radar- och fotografisk kartläggning från flygplan och satelliter. Ett av de sista områdena som kunde kartläggas var halvön Darién mellan Panamakanalen och Colombia. Tunga moln, stadigt regn och tät djungelvegetation gjorde dess utforskning svår, men luftburna radar kunde tränga in i molntäcket för att producera tillförlitliga, detaljerade kartor över området. Under senare år har data som returneras av jordsatelliter lett till flera anmärkningsvärda upptäckter, till exempel dräneringsmönster i Sahara, som är reliker från en period då denna region inte var torr.
Historiskt sett var utforskningen av jordens inre begränsad till den närmaste ytan, och detta handlade till stor del om att följa de upptäckter som gjordes vid ytan. Den mest aktuella vetenskapliga kunskapen om ämnet har erhållits genom geofysisk forskning som genomförts sedan andra världskriget, och den djupa jorden förblir en viktig gräns under 2000-talet.
Utforskning av rymden och havsdjupet har underlättats genom att sensorer och relaterade enheter placeras i dessa regioner. Endast en mycket begränsad del av jordens underjordsområden kan dock studeras på detta sätt. Utredare kan borra i endast den översta skorpan, och den höga kostnaden begränsar allvarligt antalet hål som kan borras. Det djupaste borrhål som hittills har borrats sträcker sig bara till ett djup av cirka 10 kilometer (6 miles). Eftersom direkt utforskning är så begränsad tvingas utredarna i stor utsträckning förlita sig på geofysiska mätningar (se nedan Metodik och instrument).
Primära mål och prestationer
Vetenskaplig nyfikenhet, önskan att bättre förstå jordens natur, är ett viktigt motiv för att utforska dess yta och underjord. Ett annat viktigt motiv är utsikterna till ekonomisk vinst. Förbättrad levnadsstandard har ökat efterfrågan på vatten, bränsle och andra material, vilket har skapat ekonomiska incitament. Ren kunskap har ofta varit en biprodukt av vinstmotiverad utforskning; På samma sätt har betydande ekonomiska fördelar resulterat från strävan efter vetenskaplig kunskap.
Många prospekteringsprojekt på ytan och under jorden genomförs i syfte att lokalisera: (1) olja, naturgas och kol; (2) koncentrationer av kommersiellt viktiga mineraler (till exempel malmer av järn, koppar och uran) och avlagringar av byggmaterial (sand, grus, etc.); (3) återvinningsbart grundvatten; (4) olika bergarter på olika djup för ingenjörsplanering; (5) geotermiska reserver för uppvärmning och el, och (6) arkeologiska särdrag.
Oro för säkerhet har lett till omfattande sökningar efter eventuella faror innan större byggprojekt påbörjas. Platser för dammar, kraftverk, kärnreaktorer, fabriker, tunnlar, vägar, farligt avfallsdepåer och så vidare måste vara stabila och försäkra att underliggande formationer inte kommer att flyttas eller glida från konstruktionens vikt, förflytta sig längs ett fel under en jordbävning eller tillåta läckage av vatten eller avfall. Följaktligen är förutsägelse och kontroll av jordbävningar och vulkanutbrott viktiga forskningsområden i USA och Japan, länder som är mottagliga för sådana faror. Geofysiska undersökningar ger en mer fullständig bild än testborrhål ensam, även om vissa borrhål vanligtvis borras för att verifiera den geofysiska tolkningen.
Metodik och instrumentering
Geofysiska tekniker involverar mätning av reflektionsförmåga, magnetism, gravitation, akustiska eller elastiska vågor, radioaktivitet, värmeflöde, elektricitet och elektromagnetism. De flesta mätningar görs på land- eller havsytan, men vissa tas från flygplan eller satelliter, och andra görs under jord i borrhål eller gruvor och på havsdjup.
Geofysisk kartläggning beror på förekomsten av en skillnad i fysikaliska egenskaper hos intilliggande bergkroppar - dvs mellan vad som eftersträvas och omgivningarna. Ofta tillhandahålls skillnaden genom något som är förknippat med men annat än det man söker. Exempel inkluderar en konfiguration av sedimentära skikt som bildar en fälla för oljeackumulering, ett dräneringsmönster som kan påverka grundvattenflödet eller en dike eller värdberg där mineraler kan koncentreras. Olika metoder beror på olika fysiska egenskaper. Vilken speciell metod som används bestäms av vad som eftersträvas. I de flesta fall ger dock data från en kombination av metoder snarare än bara en metod en mycket tydligare bild.
Fjärranalys
Detta innefattar mätningar av elektromagnetisk strålning från marken, vanligtvis av reflekterad energi i olika spektralområden uppmätta från flygplan eller satelliter. Fjärranalys omfattar flygfotografering och andra typer av mätningar som i allmänhet visas i form av fotografiliknande bilder. Dess applikationer involverar ett brett spektrum av studier, inklusive kartografiska, botaniska, geologiska och militära undersökningar.
Fjärranalysmetoder innebär att man använder kombinationer av bilder. Bilder från olika flygvägar kan kombineras så att en tolk kan uppfatta funktioner i tre dimensioner, medan de i olika spektralband kan identifiera specifika typer av berg, jord, vegetation och andra enheter där arter har distinkta reflektionsvärden i olika spektrala regioner ( dvs.signaturer). Bilder tagna med intervaller gör det möjligt att observera förändringar som inträffar över tiden, såsom säsongens tillväxt av en gröda eller förändringar som orsakas av en storm eller översvämning. De som tas vid olika tider på dagen eller i olika solvinklar kan avslöja helt distinkta egenskaper; till exempel kan havsbottenfunktioner i relativt grunt vatten i ett lugnt hav kartläggas när solen är hög. Radarstrålning tränger in i molnen och möjliggör därmed kartläggning ovanför dem. Sidobaserad luftburet radar (SLAR) är känslig för förändringar i landlutning och ytjämnhet. Genom att registrera bilder från intilliggande flygvägar kan syntetiska stereopar ge markhöjder.
Termisk infraröd energi detekteras av en optisk-mekanisk skanner. Detektorn kyls av en flytande kväve (eller flytande helium) mantel som omsluter den, vilket gör instrumentet känsligt vid långa våglängder och isolerar det från värmestrålning från den omedelbara omgivningen. En roterande spegel riktar strålning från olika riktningar till sensorn. En bild kan skapas genom att visa utgången i en form synkroniserad med strålens riktning (som med ett katodstrålerör). Infraröd strålning tillåter kartläggning av yttemperaturer till en precision på mindre än en grad och visar därmed effekterna av fenomen som ger temperaturvariationer, såsom grundvattenrörelse.
Landsat-bilder är bland de vanligaste. De produceras med data erhållen från en multispektral skanner som bärs ombord på vissa amerikanska Landsat-satelliter som kretsar kring jorden i en höjd av cirka 900 kilometer. Bilder som täcker ett område på 185 kilometer är tillgängliga för varje segment av jordens yta. Skannermätningar görs i fyra spektralband: grönt och rött i den synliga delen av spektrumet och två infraröda band. Uppgifterna visas vanligtvis genom att godtyckligt tilldela olika färger till banden och sedan lägga dessa för att skapa "falskfärgade" bilder.
I geologi används Landsat-bilder för att avgränsa landformer, stenhöjder och ytlitologi, strukturella egenskaper, hydrotermiska områden och platser för mineralresurser. Förändringar i vegetation som avslöjas i bilderna kan skilja mellan olika jordtyper, subtila höjdskillnader, fördelning av ytvatten, underjordiska bergarter och spårelementfördelning, bland annat. Linjeringar av funktioner kan skilja vikta berglager eller felbrott även där de primära funktionerna inte är uppenbara.
