За допомогою сучасних геофізичних приладів, що забезпечують високу точність вимірювань, можливе вивчення та детальне карту вання будь-яких фізичних полів і концентрацій хімічних елементів. Геофізичні методи дають змогу здійснювати об’єктивну кількісну оцінку стану геологічного середовища найбільш економічно і ефек тивно, в реальному масштабі часу, з будь-якою детальністю та інформативністю. З позицій технічного забезпечення геофізичні методи, як ніякі інші, придатні для проведення моніторингу, тобто здійснення системи спостережень за змінами в часі і прогнозуван ня будь-яких геофізичних, геохімічних чи інших параметрів у гео сферах Землі.
Основними методами дослідження геофізичних полів, величин і явищ є наступні. Метод стаціонарних спостережень передбачає проведення інстру ментальних вимірювань геофізичних величин (температури, тиску, вологості, іонізуючого випромінювання і т. д.) у різних геосферах. Вимірювання і спостереження проводять на геофізичних станціях, охоплюючи окремими дослідженнями повітряну, водну і тверду обо лонки Землі. Сітка геофізичних спостережень включає іоносферні, метеорологічні, гравіметричні, сейсмічні, магнітні, радіометричні, електрометричні та інші станції, пости, пункти. Мережа метеорологічних, гідрологічних, аерологічних, іоно сферних станцій і постів забезпечує вимірювання основних гео фізичних величин і явищ атмосфери та гідросфери. На сейсмічних і гравіметричних станціях здійснюються інструментальні вимірюван ня пружних хвиль у земній корі, які викликаються землетрусами чи штучними вибухами, а також прискорення вільного падіння. Магнітні, електро- і радіометричні станції проводять відповідно спостереження за параметрами магнітного і електричного полів Землі та за умовами поширення радіохвиль. Дослідження на цих станціях координуються міжнародними науковими організаціями. На однотипних станціях роботи проводяться за єдиними про грамами і методиками, що полегшує міжнародну співпрацю та до зволяє більш ефективно досліджувати геофізичні закономірності в планетарному масштабі. Доволі значна тривалість робіт (на деяких станціях - багато де сятків і навіть сотні років), строга періодичність вимірів чи спосте режень дозволяють виявити основні закономірності просторовочасових змін параметрів геофізичних полів, величин і явищ. Слід відмітити, що мережа геофізичних станцій розташована на земній кулі нерівномірно: у Північній півкулі вони розміщені знач но густіше, ніж у Південній. Особливо рідка сітка геофізичних станцій у Світовому океані, що не дозволяє охопити масовими до слідженнями океанські глибини, зокрема понад 3000 м і більше. Експедиційний метод служить важливою основою для виявлен ня кількісних залежностей і зв’язків між геофізичними полями та явищами різних геосфер. Роботи виконуються на великих терито ріях (акваторіях) у ході різних експедицій: океанологічних, поляр них, гідрометеорологічних. Часто у таких експедиціях приймають участь вчені різних країн. Експедиційні дослідження також прово дяться в ході геофізичних зйомок (гравіметричних, магнітних, гео логічних тощо), що дозволяє оцінити зміни у просторі тієї чи іншої геофізичної величини.
Експериментальний метод досліджень полягає у вивченні гео фізичних процесів та явищ шляхом моделювання їх у лаборатор них умовах. У наш час такі дослідження широко застосовуються при вивченні фізики атмосфери та гідросфери. В цих галузях у ре зультаті лабораторних робіт одержано важливі дані щодо процесів виникнення хмар, туманів, опадів, формування річкового стоку, про сочування атмосферних опадів через ґрунти, деформації русел річок, поширення хвиль у воді та гірських породах. Такі дослідження ма ють і прикладне значення, зокрема по запобіганню утворення граду та захисту від нього, по радіолокаційному виявленню зародження і розвитку снігових лавин, грозових хмар, збільшенню штучним шля хом кількості опадів (снігу чи дощу) на окремих територіях. Є пев ний досвід по створенню штучних хмар над великими містами з ме тою зменшення випромінювання земною поверхнею тепла у косміч ний простір. Незважаючи на величезні труднощі і складності у фізиці Землі експериментально відтворюються термодинамічні умови внутрішніх геосфер, горотвірні процеси, хід кристалізації при над високих температурах і тискові. Метод теоретичного аналізу базується на даних, отриманих пер шими трьома методами, і найчастіше полягає в узагальненні, об робці цифрової інформації та отриманні логічних характеристик змін геофізичних полів і величин у просторі та часі. При вивченні кожної із геосфер Землі, дані про їх хімічний склад, фізичний стан і властивості отримують шляхом прямого і побічно го зондування. При прямому зондуваннівимірювальні прилади за силають в оболонки Землі за допомогою технічних засобів - т. зв. зондів. Найчастіше зонди використовують при дослідженні атмо сфери, частково гідросфери. Так, при вивченні повітряної оболон ки Землі підняття вимірювальних приладів на певну висоту прово дять за допомогою куль-зондів, куль-пілотів, літаків, аеростатів, стратостатів, метеорологічних і геофізичних ракет. За даними пря мого зондування визначають склад атмосферного повітря, його тиск, температуру, вологість, напрямок і швидкість вітру, висоту хмар, іонізацію, параметри сонячного вітру по всій трасі польоту зонда. Літаки-лабораторії, обладнані вимірювальною, реєструючою і аналітичною апаратурою, дають можливість отримувати при по льоті відомості про тиск, вологість, температуру повітря, швидкість вітру, коротко- та довгохвильову радіацію, хімічний склад крап лин опадів і т. п.
Лазерне зондування атмосфери, що набуло широкого розвитку і 60-х років XX ст., дозволяє оперативно отримувати широкий пе релік даних про стан атмосфери на будь-якій висоті (газовий склад, наявність домішок у повітрі, оптичні та мікрофізичні параметри атмосферних аерозолів тощо). Пряме зондування гідросфери здійснюють з використанням ехо лотів, різних зондів, підводних радіолокаторів, гідролокаційних приладів, підводних батискафів та інших пілотних чи безпілотних технічних засобів. За даними прямого зондування визначають склад вод Світового океану, солоність, температуру і тиск води на різних глибинах, швидкість і напрямок течій, фізико-хімічні властивості донних відкладів. Складніше застосувати пряме зондування для дослідження надр Землі. Шляхом буріння на материках і океанічному дні можна одер жати зразки порід для лабораторних досліджень, провести вимі рювання тиску, температури лише самих верхніх шарів літосфери. Оскільки пряме зондування літосфери до глибини двох десятків кілометрів не може забезпечити отримання ученими всіх вкрай не обхідних даних про земні надра, то для вивчення будови земних товщ широко застосовують методи побічного зондування. Ці ме тоди у поєднанні з комплексом інших методів (фізичні, хімічні, ізо топні тощо) і даними теоретичного аналізу дозволяють отримува ти доволі повне уявлення про земні надра. Побічне зондування земних надр базується на досліджені гео фізичних явищ і полів, пов’язаних із хімічним складом, фізичним станом і структурою внутрішніх шарів Землі. Фізична природа гео фізичних йолів і явищ різноманітна. Вона може бути електричною, магнітною, радіоактивною і т. д. Виділяють різні методи побічно го зондування земних надр (методи геофізичних розвідок): сейсміч ний, гравіметричний, магнітометричний, електричний, радіоактив ний і тепловий. Застосування їх у комплексі з прямим зондуванням дає змогу з’ясувати сукупність різних фізичних властивостей внут рішніх геосфер, їх будову, особливості залягання тощо. Більш детальний розгляд геофізичних методів дослідження гео сфер виходить за межі цього посібника. У останні десятиріччя набув розвитку метод космічного зонду вання Землі, за допомогою якого отримують дані про будову, склад, динаміку і ритміку геосфер та їх взаємодію. Дослідження викону ють шляхом реєстрації і дешифрування даних зображення та спектрів електромагнітного випромінювання Сонця і об’єктів гео сфер чи відбиття електромагнітного випромінювання від джерела,
встановленого на борту носія. Реєстрацію геофізичних полів, вели чин і явищ, будови і складу оболонок Землі ведуть різними дистан ційними методами зйомки - фотографічної, телевізійної, спектромет ричної, багатозональної, лазерної, радіолокаційної, радіотеплової. Космічне зондування володіє цілим рядом переваг. Якщо тра диційні прямі та побічні методи зондування геосфер дозволяють отримати дані про склад, будову і властивості кожної окремо взятої геосфери, то космічне зондування дозволяє охоплювати досліджен нями одночасно всі оболонки Землі, виявляти причинно-наслідкову взаємодію між геофізичними процесами, явищами, що протікають у всіх геосферах. Космічне зондування дозволяє інтегрувати (об’єдна ти) на одному знімку всю Землю чи її частини одночасно. Метод характеризується оперативністю, ефективністю, економічністю. Діапазон космічного зондування геосфер дуже широкий: від роз ломів земної кори, аномальних структур у літосфері, вивержень вул канів, проявів землетрусів і аж до розв’язання практичних народно господарських завдань. Метод дозволяє отримати дуже важливі дані про Світовий океан, води суші, погоду і клімат, рельєф, аномальні природні явища і катастрофи, забруднення атмосфери, гідросфери, стан сільськогосподарських посівів та розвиток їх шкідників і хво роб, запаси вологи у грунті, інші дані, необхідні для охорони при родного середовища від забруднення та виснаження, забезпечення екологічного захисту людей. Загалом космічне зондування спря моване на вивчення природних ресурсів Землі та Світового океа ну, на пізнання процесів і явищ у всіх геосферах з метою їх раціо нального використання. *
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Методи дослідження геофізичних полів і геосфер» з дисципліни «Геофізична екологія»
