L'esplorazione della Terra , l'indagine della superficie della Terra e del suo interno.
Quiz Esplorazione europea: realtà o finzione? Ferdinand Magellan è stato il primo europeo a vedere l'isola di Dominica.All'inizio del XX secolo la maggior parte della superficie terrestre era stata esplorata, almeno superficialmente, ad eccezione delle regioni artiche e antartiche. Oggi le ultime aree non contrassegnate sulle mappe terrestri sono state riempite da radar e mappe fotografiche da aerei e satelliti. Una delle ultime aree da mappare è stata la penisola del Darién tra il Canale di Panama e la Colombia. Nubi pesanti, pioggia costante e fitta vegetazione della giungla hanno reso difficile la sua esplorazione, ma il radar aereo è stato in grado di penetrare la copertura nuvolosa per produrre mappe affidabili e dettagliate dell'area. Negli ultimi anni i dati restituiti dai satelliti terrestri hanno portato a diverse scoperte degne di nota, come, ad esempio, i modelli di drenaggio nel Sahara, che sono reliquie di un periodo in cui questa regione non era arida.
Storicamente, l'esplorazione dell'interno della Terra era limitata alla superficie vicina, e questo era in gran parte una questione di seguire verso il basso quelle scoperte fatte in superficie. La maggior parte delle attuali conoscenze scientifiche sull'argomento sono state ottenute attraverso la ricerca geofisica condotta dopo la seconda guerra mondiale e la Terra profonda rimane una delle principali frontiere nel 21 ° secolo.
L'esplorazione dello spazio e delle profondità oceaniche è stata facilitata dal posizionamento di sensori e dispositivi correlati in queste regioni. Tuttavia, solo una porzione molto limitata delle regioni del sottosuolo della Terra può essere studiata in questo modo. Gli investigatori possono perforare solo la crosta più alta e il costo elevato limita fortemente il numero di fori che possono essere praticati. Il pozzo più profondo finora perforato si estende solo per una profondità di circa 10 chilometri (6 miglia). Poiché l'esplorazione diretta è così limitata, gli investigatori sono costretti a fare ampiamente affidamento sulle misurazioni geofisiche (vedi sotto Metodologia e strumentazione).
Obiettivi e risultati primari
La curiosità scientifica, il desiderio di comprendere meglio la natura della Terra, è uno dei motivi principali per esplorare le sue regioni superficiali e sotterranee. Un altro motivo chiave è la prospettiva del profitto economico. Il miglioramento degli standard di vita ha aumentato la domanda di acqua, carburante e altri materiali, creando incentivi economici. La pura conoscenza è stata spesso un sottoprodotto dell'esplorazione motivata dal profitto; allo stesso modo, dalla ricerca della conoscenza scientifica sono derivati notevoli vantaggi economici.
Molti progetti esplorativi superficiali e sotterranei sono intrapresi con l'obiettivo di localizzare: (1) petrolio, gas naturale e carbone; (2) concentrazioni di minerali commercialmente importanti (ad esempio, minerali di ferro, rame e uranio) e depositi di materiali da costruzione (sabbia, ghiaia, ecc.); (3) acque sotterranee recuperabili; (4) vari tipi di roccia a diverse profondità per la pianificazione ingegneristica; (5) riserve geotermiche per riscaldamento ed elettricità; e (6) caratteristiche archeologiche.
La preoccupazione per la sicurezza ha spinto a ricerche approfondite di possibili pericoli prima che vengano intrapresi grandi progetti di costruzione. I siti per dighe, centrali elettriche, reattori nucleari, fabbriche, tunnel, strade, depositi di rifiuti pericolosi e così via devono essere stabili e fornire la garanzia che le formazioni sottostanti non si sposteranno o scivoleranno dal peso della costruzione, si muovono lungo una faglia durante un terremoto o consentire la fuoriuscita di acqua o rifiuti. Di conseguenza, la previsione e il controllo dei terremoti e delle eruzioni vulcaniche sono i principali campi di ricerca negli Stati Uniti e in Giappone, paesi sensibili a tali rischi. Le indagini geofisiche forniscono un quadro più completo rispetto ai soli pozzi di prova, sebbene alcuni pozzi siano solitamente perforati per verificare l'interpretazione geofisica.
Metodologia e strumentazione
Le tecniche geofisiche implicano la misurazione della riflettività, del magnetismo, della gravità, delle onde acustiche o elastiche, della radioattività, del flusso di calore, dell'elettricità e dell'elettromagnetismo. La maggior parte delle misurazioni vengono effettuate sulla superficie della terra o del mare, ma alcune sono prese da aerei o satelliti, e altre ancora vengono effettuate sottoterra in pozzi o miniere e nelle profondità dell'oceano.
La mappatura geofisica dipende dall'esistenza di una differenza nelle proprietà fisiche di corpi rocciosi adiacenti, cioè tra ciò che viene cercato e quelli dell'ambiente circostante. Spesso la differenza è fornita da qualcosa di associato ma diverso da ciò che si sta cercando. Gli esempi includono una configurazione di strati sedimentari che formano una trappola per l'accumulo di petrolio, un modello di drenaggio che potrebbe influenzare il flusso delle acque sotterranee, o una diga o roccia ospitante dove i minerali possono essere concentrati. Metodi diversi dipendono da proprietà fisiche diverse. Quale particolare metodo viene utilizzato è determinato da ciò che si sta cercando. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, i dati provenienti da una combinazione di metodi piuttosto che da un solo metodo forniscono un'immagine molto più chiara.
Rilevamento remoto
Questo comprende misurazioni della radiazione elettromagnetica dal suolo, solitamente dell'energia riflessa in vari intervalli spettrali misurati da aerei o satelliti. Il telerilevamento comprende la fotografia aerea e altri tipi di misurazioni che vengono generalmente visualizzate sotto forma di immagini simili a fotografie. Le sue applicazioni implicano un'ampia gamma di studi, comprese indagini cartografiche, botaniche, geologiche e militari.
Le tecniche di telerilevamento prevedono l'utilizzo di combinazioni di immagini. Le immagini di diverse traiettorie di volo possono essere combinate per consentire a un interprete di percepire le caratteristiche in tre dimensioni, mentre quelle in diverse bande spettrali possono identificare tipi specifici di roccia, suolo, vegetazione e altre entità, dove le specie hanno valori di riflettanza distintivi in diverse regioni spettrali ( cioè,firme di tono). Le immagini scattate a intervalli consentono di osservare i cambiamenti che si verificano nel tempo, come la crescita stagionale di un raccolto o i cambiamenti causati da una tempesta o inondazioni. Quelle scattate in momenti diversi della giornata o ad angoli di sole differenti possono rivelare caratteristiche ben distinte; per esempio, le caratteristiche del fondo marino in acque relativamente basse in un mare calmo possono essere mappate quando il sole è alto. La radiazione radar penetra nelle nuvole e quindi consente la mappatura dall'alto. Il radar aereo laterale (SLAR) è sensibile ai cambiamenti nella pendenza del terreno e nella rugosità della superficie. Registrando immagini da traiettorie di volo adiacenti, le coppie stereo sintetiche possono fornire elevazioni da terra.
L'energia termica a infrarossi viene rilevata da uno scanner ottico-meccanico. Il rivelatore è raffreddato da una camicia di azoto liquido (o elio liquido) che lo racchiude, rendendo lo strumento sensibile alle lunghe lunghezze d'onda e isolandolo dalla radiazione di calore dalle immediate vicinanze. Uno specchio rotante dirige la radiazione proveniente da varie direzioni sul sensore. È possibile creare un'immagine visualizzando l'uscita in una forma sincronizzata con la direzione del raggio (come con un tubo a raggi catodici). La radiazione infrarossa consente di mappare le temperature superficiali con una precisione inferiore a un grado e quindi mostra gli effetti dei fenomeni che producono variazioni di temperatura, come il movimento delle acque sotterranee.
Le immagini Landsat sono tra le più usate. Sono prodotti con i dati ottenuti da uno scanner multispettrale trasportato a bordo di alcuni satelliti Landsat statunitensi in orbita attorno alla Terra ad un'altitudine di circa 900 chilometri. Le immagini che coprono un'area di 185 chilometri quadrati sono disponibili per ogni segmento della superficie terrestre. Le misurazioni dello scanner vengono eseguite in quattro bande spettrali: verde e rosso nella parte visibile dello spettro e due bande infrarosse. I dati vengono solitamente visualizzati assegnando arbitrariamente colori diversi alle bande e quindi sovrapponendoli per creare immagini "a falsi colori".
In geologia, le immagini Landsat vengono utilizzate per delineare morfologie, affioramenti rocciosi e litologia superficiale, caratteristiche strutturali, aree idrotermali e siti di risorse minerali. I cambiamenti nella vegetazione rivelati nelle immagini possono distinguere, tra le altre cose, diversi tipi di suolo, sottili differenze di elevazione, distribuzione dell'acqua nel sottosuolo, rocce subaffondanti e distribuzione degli elementi in traccia. Le linee di caratteristiche possono distinguere strati di roccia ripiegata o rotture di faglie anche dove le caratteristiche primarie non sono evidenti.
