Как исследуют вулканы. Исследование вулканов и вулканизма

Николай Шапиро, доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Института физики Земли (Париж) и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, профессор РАН
Евгений Гордеев, доктор физико-математических наук, директор Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, академик РАН
Данила Чебров, кандидат физико-математических наук, директор Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН
«Коммерсантъ Наука» №5, июль 2017

Уникальные наблюдения глубинных низкочастотных землетрясений, полученные российскими учеными на Камчатке, позволяют проследить магматические процессы в нижних слоях земной коры. Компьютерная обработка сейсмических записей, предшествовавших крупному извержению вулкана Толбачик, проясняет закономерности вулканической активности и позволит достовернее предсказывать извержения.

Основная практическая цель вулканологии - разработка методов мониторинга вулканической активности, чтобы своевременно и достоверно предсказывать извержения. На Земле больше 1500 вулканов, которые хотя бы однажды извергались за последние 10 тыс. лет, из них около 600 - в историческую эпоху. Каждый год наблюдается от 50 до 70 извержений.

Большая часть действующих вулканов расположена в так называемых зонах субдукции Тихоокеанского огненного кольца, где происходит погружение в мантию океанической литосферы. На глубинах между 100 и 200 км при взаимодействии погружающейся океанской литосферы и мантии образуются магматические расплавы, которые затем поднимаются к поверхности Земли и приводят к вулканизму.

Медленные и быстрые вулканические процессы

Основной силой, движущей магму к поверхности, является разница в плотности между относительно «холодными» и тяжелыми породами мантии и земной коры и разогретыми, флюид-содержащими и относительно легкими магматическими расплавами. Причем на большей части пути к поверхности магматические расплавы поднимаются не напрямую, а просачиваются через пористую среду. Поэтому скорость их подъема зависит от пористых свойств мантии и коры и от вязкости самой магмы. Химический состав и физические свойства (плотность, вязкость) магматических расплавов по мере поднятия могут существенно изменяться за счет взаимодействия с окружающими породами и за счет меняющихся давления и температуры. Плотность и пористость окружающих пород тоже меняются с глубиной.

В итоге процесс поднятия магмы к поверхности неоднородный. В целом это происходит очень медленно. Отдельные вулканические системы могут развиваться в течение тысяч и даже миллионов лет. За это время магма постепенно накапливается в промежуточных очагах, самые близкие из которых находятся на глубине в несколько километров. Но этот процесс весьма нелинейный, и определенные его этапы могут протекать очень быстро, приводя к резким локальным ускорениям движения магмы и резким скачкам давления. Такие ускорения могут быть вызваны резкими изменениями физико-химических свойств (фазовыми переходами), которые, кроме прочего, нередко приводят к выделению газовой фракции в магме. Активизация таких процессов может начинаться за время от нескольких дней до нескольких лет перед извержением.

Методы изучения вулканов

Основная сложность в изучении вулканов в том, что приводящие к извержениям геологические процессы происходят на больших глубинах. Значительное количество информации о происхождении и истории вулканов ученые получают геологическими методами - за счет изучения изверженных вулканических пород, а также потухших вулканических систем, глубинные части которых выходят на поверхность после выветривания породы.

Но при изучении современного состояния вулканов и выявлении подготовки извержений основным источником информации о глубинных процессах становятся геофизические наблюдения. Ведущий геофизический метод - сейсмологический мониторинг. Его основная идея в том, что многие глубинные процессы, происходящие в вулканических системах, могут генерировать сейсмические волны. Для их наблюдения вблизи вулканов устанавливаются сейсмографы - приборы, которые регистрируют колебания поверхности Земли.

Вулканические землетрясения

Сейсмические проявления глубинной вулканической активности, или так называемые вулканические землетрясения, многочисленны и разнообразны. Среди них можно выделить два основных типа.

Первый тип называется вулкано-тектоническими землетрясениями, потому что по своим свойствам и происхождению они аналогичны обычным тектоническим землетрясениям. Активизация вулканов связана в первую очередь с ростом давления в магматических очагах и ускорением подъема магмы к поверхности. Эти процессы увеличивают механические напряжения в земной коре под вулканами с последующей активизацией многочисленных микроразломов, которые и генерируют вулкано-тектонические землетрясения.

Второй тип вулканических землетрясений генерируется непосредственно в магмаподводящих каналах. При ускоренном движении магмы или вулканических газов по этим каналам часто возникают резкие скачки давления, сопровождаемые сейсмическими волнами. Основной характеристикой таких источников является то, что они излучают волны на относительно низких частотах - в диапазоне от 1 до 5 герц. Типичные же частоты волн, характерных для вулкано-тектонических землетрясений, составляют 10 герц и больше.

Подавляющее количество вулканических землетрясений - очень слабые и не ощущаются на поверхности. Но они хорошо регистрируются чувствительными сейсмографами

Подавляющее количество вулканических землетрясений - очень слабые и не ощущаются на поверхности. Но они хорошо регистрируются чувствительными сейсмографами. Появление регистрируемых вулканических землетрясений и прогрессивное увеличение их количества является наиболее достоверным признаком активизации вулканических систем. Подсчет регистрируемых землетрясений - наиболее простой метод сейсмического мониторинга вулканов. А если на вулканах размещены наблюдательные системы из многих приборов, у вулканологов появляется возможность определять местоположение и магнитуду (это энергетическая характеристика) вулканических землетрясений, что, в свою очередь, позволяет более детально характеризовать глубинные вулканические процессы.

В некоторых случаях удается проследить миграцию сейсмической активности с глубины к поверхности. Такие наблюдения особенно ценны, если получены на основе низкочастотных землетрясений, поскольку они связаны с распространением магмы в питающих каналах под вулканами. А это движение магмы играет определяющую роль в подготовке извержения. Используя детальные наблюдения именно низкочастотных землетрясений, можно лучше понять процессы, контролирующие подпитку вулканов магмой с глубины.

Вулканы-лаборатории

Но высококачественные наблюдения описанных процессов удается получить достаточно редко. На большинстве активных вулканов нет современных систем геофизических наблюдений, и наоборот, многие из хорошо наблюдаемых вулканов большую часть времени находятся в покое. Поэтому для разработки геофизических методов исследования и мониторинга очень важны немногочисленные вулканы - естественные лаборатории, которые и извергаются часто, и изучаются подробно. Хорошо известными примерами таких вулканов являются Килауэа на Гавайских островах, Питон-де-ла-Фурнез на французском острове Реюньон, Этна и Стромболи в Италии. Эти вулканы извергаются почти постоянно (Килауэа) или очень часто, и их извержения детально наблюдается вулканологическими обсерваториями, которые поддерживают современные системы геофизических наблюдений.

Большая часть научных работ, направленных на понимание вулканических землетрясений и связанных с ними глубинных процессов, основана на наблюдениях, полученных именно в таких вулканах-лабораториях.

Уникальные данные от российских вулканов

Россия - страна с большим количеством действующих вулканов. Почти все они находятся на Дальнем Востоке в Курило-Камчатской зоне субдукции. Особое место среди российских и мировых вулканических систем занимает Ключевская северная группа, где недалеко друг от друга находятся четыре очень активных вулкана: Ключевской активен на протяжении нескольких тысяч лет; Шивелуч - с августа 1980 года (со времени начала роста лавового купола в кратере, образовавшемся при катастрофическом извержении 12 ноября 1964 года); Безымянный - с 22 октября 1955 года (с момента пробуждения после тысячелетнего молчания); на вулкане Толбачик большие трещинные извержения произошли в 1975–1976 и в 2012–2013 годах. В указанном районе находятся также 12 слабо активных или потухших вулканов и около 400 более мелких вулканических образований.

Систематические наблюдения в этом районе начались с созданием в 1935 году Камчатской вулканологической станции в поселке Ключи. Первый постоянно действующий сейсмограф на этой станции был установлен в 1946 году. Сейчас на Ключевской группе вулканов проводят наблюдения научные подразделения Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН и Камчатского филиала Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН» (КФ ФИЦ ЕГС РАН). Они поддерживают сеть из 18 постоянных сейсмографов.

С середины 1990-х годов был осуществлен перевод сейсмической информации в цифровой формат и на этой основе создан архив непрерывных сейсмических записей за более чем 20 лет, в течение которых произошли многие десятки извержений. Этот набор наблюдений о сейсмической активности вулканов не имеет аналогов в мире. Одной из его уникальных характеристик является одновременное наблюдение очень разных вулканов, что позволяет установить взаимосвязь между их активностью. Другая отличительная особенность - большое количество низкочастотных вулканических землетрясений на большой глубине, соответствующей границе кора-мантия.

Недавно нашей совместной научной группой ИВиС и КФ ФИЦ ЕГС РАН, созданной при поддержке Российского научного фонда, был проведен детальный анализ полученных данных. Для этого мы провели интенсивную компьютерную обработку сейсмических записей за два года, предшествующих последнему крупному извержению вулкана Толбачик.

В результате обнаружено, что активность глубоких низкочастотных событий увеличивалась в течение двух лет перед извержением. Это соответствовало постепенной активизации и увеличению давления в глубоком магматическом очаге, который находится приблизительно на глубине 30 км, то есть на границе земной коры и мантии. Максимум сейсмической активности на глубине был достигнут за пять месяцев до извержения. Максимальное количество низкочастотных землетрясений в приповерхностных магматических очагах было зарегистрировано на несколько месяцев позже. Мы интерпретировали эту задержку как время, необходимое для того, чтобы магматическое давление распространилось с глубины 30 км до поверхности. Достаточно медленное распространение давления можно объяснить тем, что в нижней части питающей системы магма не мигрирует через открытый канал (как часто рисуют в учебниках и энциклопедиях), а просачивается через пористую среду.

Сейсмические наблюдения, полученные на Ключевской группе вулканов, содержат огромное количество информации, которую еще только предстоит проанализировать и осмыслить. Для ее полноценного использования необходимо разрабатывать принципиально новые методы анализа геофизических данных с применением современных компьютерных технологий, включая машинное обучение. Внедрение таких автоматизированных методов становится все более насущным для обработки больших потоков данных при геофизическом мониторинге вулканов и землетрясений. Прогресс современных методов позволит предупреждать активизацию вулканической деятельности. А предупреждение извержений - одна из важнейших задач современной вулканологии.

«Труд» нашел 5 редких специальностей и узнал, где на них учат и сколько платят после получения диплома

Вулканологи, океанологи, астрономы и проектировщики самолетов и ракет - профессии мечты многих детей. «Труд» разобрался, где можно выучиться на таких специалистов и где потом работать.
«В детстве я мечтал быть космонавтом, но к школе узнал, что можно космосом увлекаться и с Земли, то есть быть астрономом. Только вот стать им, конечно, у меня никак не получится: где учиться и кем я потом буду работать?» - сетует об упущенной детской мечте студент экономического факультета Виталий.
Многие нынешние студенты рядовых специальностей рассказывают, что раньше мечтали бы стать профессионалами в чем-то романтическом и достойном уважения. Такими профессиями им представляются исследователи, разведчики и авиастроители.

Океанолог

Специалисты «по воде», которая занимает около 70% поверхности всей Земли, изучают взаимодействие океана и атмосферы. Кроме воздуха океан взаимодействует со всеми материками, а также производит обмен энергией и различными веществами между своими же частями.
В основном океанология в современном обществе воспринимается как хобби. Только в Москве есть три кафедры, которые готовят подобных специалистов: кафедра океанологии географического факультета МГУ, кафедра физики моря и вод суши физического факультета МГУ и кафедра термогидромеханики океана МФТИ.
Основа учебы состоит в том, чтобы научиться определять роль океана в изменениях климата, что в свете нынешней экологической ситуации может оказаться популярным видом деятельности. Рабочие перспективы - как отечественные, так и зарубежные организации по изучению океана. В основном выпускникам светит научная работа. Но при желании можно заняться и организационной - руководством лабораторией или частным институтом.

Астроном

Казалось бы, древняя и распространенная профессия, на сегодняшний день в плане образования не такая уж и популярная. Даже в главном университете страны - МГУ - на одном потоке астрономического факультета учится всего около 20 человек.
В целом же стать ближе к звездам можно с помощью физических и механико-математических факультетов ведущих университетов. В числе вступительных экзаменов, конечно же, физика.
Для тех, кто хочет пойти в дальнейшем работать по профессии, выход один: вуз, обязательно аспирантура, защита кандидатской, более глубокая научная работа. Таким образом, лучше всего уже далеко не юному астроному дойти до написания докторской, поскольку зарплаты подобных специалистов напрямую зависят от их ученых степеней. Примерный размер прибавки за защищенную кандидатскую - около 3 тысяч рублей.
Не удивительно, что практически все перспективные специалисты, получив прекрасное астрономическое образование в России, стараются уехать работать за границу. В Европе и США русские исследователи звезд пользуются хорошим и заслуженным спросом.
«Если мы говорим о том, нужна ли такая профессия России, то ответ, скорее всего, отрицательный. Хотя, действительно, многие интересуются этой сферой знания - она очень занимательна. Мой совет - учиться на родине и стараться уезжать в перспективные институты за рубеж», - рассказывает школьный учитель физики Ксения Анапова.

Египтолог

Специалист по изучению одной из самых древних цивилизаций - не менее привлекательная для любознательной молодежи специальность.
Получить подобное образование, а также возможность обучиться специальности «история и культура Латинской Америки» есть у студентов и абитуриентов РГГУ.
«В учебно-научном центре египтологии им. Голенищева РГГУ на факультете истории искусства с 2000 года ведется обучение по специализации „Цивилизации Долины Нила“. Профессора и преподаватели центра участвуют в крупнейших международных конгрессах египтологов и востоковедных конференциях. В ходе обучения студенты проходят музейно-краеведческую практику в Египте (Гиза) и музейно-ознакомительную в одном из провинциальных музеев России или Украины», - комментирует деятельность факультета ректор университета Ефим Пивовар.

Кроме того, на основании двустороннего договора между РГГУ и Университетом Хелуана в Каире у студентов есть возможность ежегодно обучаться арабскому языку в Египте с получением сертификата. Конкурс на египтологов, по словам ректора, в 2010 году составлял пять человек на место.
«В РГГУ также успешно работает Мезоамериканский центр, который набирает студентов на специальность „история и культура Латинской Америки“, где студенты смогут специализироваться как по древней доколумбовой истории континента, включая изучение иероглифического письма майя, так и по проблемам стран современной Латинской Америки», - отмечает ректор.

Ракетостроитель

Детская мечта каждого второго мальчика - связать свою жизнь с космосом и авиацией. Если к 17 годам желание еще не испарилось, есть возможность пойти на авиа- и ракетостроение.
Бакалавром техники и технологии по данной специальности можно стать по окончании МГТУ им. Баумана. Подобные кафедры существуют во всех специализированных вузах.
Помимо конструкторских знаний подобное образование сильно тем, что будущие специалисты углубленно изучают разнообразные компьютерные технологии, что может пригодиться в любой области. Кроме того, в процессе обучения студентам даются основы организации производств, что может впоследствии помочь стать им управленцами. Перспективы в плане работы - как в России, так и за рубежом.
«Такие специалисты без работы не останутся: несмотря на вроде бы узкое образование, выпускники могут работать даже в автомобильных концернах. Думаю, что, если уж они научились конструировать ракеты или самолеты, машины им точно будут по зубам», - комментирует специалист по подбору технического персонала в крупной автомобильной компании Виталий.

Вулканолог

Вулканологи в России - это штучный товар. В вузах не готовят именно вулканологов: желающие изучать горы лавы поступают на факультеты петрологии (изучают, как образуется и изливается магма), геофизики или геохимии (им необходимо понимать и уметь интерпретировать происходящие в вулкане геофизические и геохимические процессы).
В Москве образование можно получить на геологическом факультете МГУ, который является одним из российских центров изучения вулканов.
Чаще такие специалисты учатся на геологических факультетах, но есть среди них физики и геофизики. Многие начинают интересоваться вулканами по примеру родителей или родственников: в НИИ работают целые династии.
Конечно, конкурс на кафедры для вулканологов крайне невысок. Несмотря на романтику и привлекательность профессии для вчерашних выпускников школ, многие из них вовремя понимают, что на науке много денег не заработать, и уходят на экономический или юридический факультеты.

Многие выпускники этой специальности остаются в столице и лишь иногда посещают объекты исследований - Камчатку, Кавказ, Урал или вулканы и горные массивы за рубежом.
Зарплата вулканологов не отличается от зарплаты любого научного сотрудника. Младший научный сотрудник может получать около 10 тысяч рублей. Одна надежда - на гранты, которые могут увеличить зарплату в пять раз. Профессор географического факультета МГУ Сергей Горшков отмечает, что гранты получают немало ученых-вулканологов. В том числе молодых, которые трудятся в институте всего 5–7 лет.

Цифры

государственного университета

Опрос: Пошли бы вы учиться на необычную специальность?

Алексей Иванцов, МИРЭА, факультет электроники:

Я бы не пошел на такие специальности, потому что к подобным профессиям нужно иметь особый интерес и любовь. Таким интересом может быть, например, продолжение карьеры родителей или бабушек и дедушек. Это уже семейное дело, целая династия. Ну или нужно всерьез заинтересоваться этим с самого детства. Иначе потом, если передумаешь, будет достаточно сложно сменить профессию с таким образованием. Ну и последний вариант: нужно родиться для этого. Но это уже фатализм какой-то.

Алена Балухтина, ВГНА МинФин РФ, финансово-экономический факультет:

Да, хотела бы. Ведь, несмотря на свою узкую направленность, такие профессии довольно востребованы. К тому же они требуют кропотливого изучения и хорошего погружения в работу, что всегда полезно для мозгов. Это здорово, потому что необычно, а в повседневности оригинальности мало. Вот я, например, изучаю финансы, а чем я на самом деле занимаюсь? Я не знаю. Хотелось бы делать что-то полезное. А такие профессии - хороший способ убежать от серости.

Алексей Салтыков, МГУКИ, факультет социально-культурной деятельности:

Хотел бы, конечно, пойти на астронома. Для изучения туманности Орла и слежения за распадом сверхзвезд, возникновением новых элементов, а также для изучения темной энергии и теории большого взрыва. Хочется знать, как устроена Вселенная, тем более я с детства увлекался звездами. Но думаю, этот выбор не одобрила бы моя семья, а через несколько лет и я сам. Работу найти очень сложно, а если и найдешь, на одном интересе с такими зарплатами не протянуть.

Введение……………………………………………………………………………... 3

Глава I. Что такое вулкан?.................................................................................... 4

Понятие вулкана, их расположение……………………………………...….. 4

Схема извергающегося вулкана………………………………………………. 5

Извержение вулкана Везувий и его последствия………………………...…. 8

Влияние вулканов на жизнь людей……………………………………..……. 11

Глава II. Вулканы в нашей жизни…………………………………………………… 13

2.1. Знают ли учащиеся 4 «Г» и 4 «А» о вулканах и их последствиях………….. 13

2.2. Проектирование вулкана в домашних условиях………………………………. 15

Заключение……………………………………………………………………………. 17

Список литературы………………………………………………………………….… 18

Приложение

Введение

На уроке «Окружающего мира» мы проходили тему «Археология, древние раскопки». Выполняя индивидуальное домашнее задание, я встретил в Интернете информацию о раскопках города Помпеи. Выяснилось, что город пострадал от извержения вулкана Везувий 24 августа 79 года н.э. Археологические раскопки города ведутся до сих пор.

Цель исследования: изучить влияние вулканов на жизнь людей.

Задачи исследования:

Изучить что такое вулкан и узнать где они расположены;

Исследовать схему извергающегося вулкана и классификацию вулканов;

Извержение вулкана Везувий и его последствия;

Узнать есть ли положительные последствия от вулканов;

Опросить ребят, чтобы выяснить знают ли они о вулканах и их последствиях;

Создать макет извержения вулкана на основе эксперимента;

Объект исследования: вулканы;

Предмет : влияние вулканов на жизнь людей;

Гипотеза исследования : вулканы – это опасное явление и приносят только вред людям.

Методы исследования:

Анализ литературы; изучение различных источников; работа с фотоматериалами и документами; подбор текстов; работа в сети Интернет.

Эксперимент;

Опрос, анкетирование.

Глава I . Что такое вулкан?

Понятие вулкана, их расположение

Познакомившись с материалами энциклопедий «Планета Земля», «Большая книга для любознательных», «География» мы выяснили для себя много нового и интересного о вулканах.

ВУЛКАН (в греческой мифологии ГЕФЕСТ) бог огня и кузнечного дела, покровитель металлургии. Почитался как бог подземного огня.

Слово «Вулкан» происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана.

Наука, изучающая вулканы - вулканология.

ВУЛКАН – геологическое образование, возникшее над каналом или трещиной в земной коре, по которым извергается на земную поверхность огненно-жидкая масса – лава, а так же газы, водяные пары, обломки горных пород. Их температура может быть от 50 до 1000 С.

В мире насчитывается около одной тысяч трехсот действующих вулканов, хотя в течение года, как правило, происходит лишь 20 – 30 извержений. Большинство вулканов распложено неподалёку от краёв гигантских плит, составляющих в своей совокупности внешние слои Земли.

Схема извергающегося вулкана

Строение извергающегося вулкана

ОЧАГ МАГМЫ – расплавленная огненно – жидкая масса преимущественно силикатного сплава – возникает в земной коре или верхней мантии.

ЖЕРЛО ВУЛКАНА - канал, по которому магма поднимается к кратеру.

КРАТЕР- углубление в виде чаши или воронки, образовавшееся на вершине или склоне вулкана в результате его активной деятельности. Диаметр кратера может быть от десятков метров до нескольких километров, глубина - от десятков до нескольких сотен метров.

ЛАВА - раскалённая, огненно-жидкая или очень вязкая силикатная масса, изливающаяся на земную поверхность при извержении вулканов.

ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГАЗЫ И ПЕПЕЛ, мелкие брызги магмы, с силой выбрасываемые из жерла вулкана застывая, образуют, пепел, газы на 95-98% состоят из воды, а так же из различных примесей, пыли, хлопьев вулканического пепла.

Формы вулканов

Форма вулкана зависит от типа лавы, от того, как далеко она растекается, а также от силы взрыва. Вязкая лава – очень густая; она быстро застывает вокруг жерла, образуя крутой конус. Так возникают конические вулканы.

Жидкая лава течёт очень быстро и может растекаться на несколько километров от кратера, прежде чем начнёт остывать. Так образуются щитовидные вулканы. Они бывают невысокими и плоскими.

Классификация вулканов по их активности

Вулканы делятся в зависимости от степени вулканической активности на действующие, спящие и потухшие.

Спящими считаются недействующие вулканы, на которых возможны извержения.

Потухшими - на которых они маловероятны.

Вместе с тем, среди вулканологов нет единого мнения, как определить активный вулкан. Период активности вулкана может продолжаться от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет. Многие вулканы проявляли вулканическую активность несколько десятков тысяч лет назад, но в настоящее время не считается действующими.

Извержение вулкана Везувий и его последствия

Везувий (итал. Vesuvio ) - Действующий вулкан на юге Италии, примерно в 15 км от Неаполя. Расположен на берегу Неаполитанского залива в провинции Неаполь, регион Кампания. Входит в Апеннинскую горную систему, имеет высоту 1281 м.

Везувий является одним из трёх действующих вулканов Италии - вулкан Этна находится на острове Сицилия, а Стромболи - на Липарских островах. Везувий - единственный действующий вулкан континентальной Европы, считается одним из наиболее опасных вулканов.

В исторических источниках имеются сведения о более чем 80 значительных извержениях, наиболее известное из которых произошло 24 августа 79 года, когда были уничтожены древнеримские города Помпеи, Геркуланум, Оплонтис и виллы Стабий. Было описано древнеримскими авторами (в том числе Плинием Младшим) и долгое время считалось легендарным событием, пока не было подтверждено в результате археологических раскопок. Последнее историческое извержение Везувия произошло в 1944 году.

Недавние раскопки показали, что в I тысячелетии до н. э. существовало поселение близ современного города Нола и в VII веке до н. э. приблизилось к устью. Новое поселение - Помпеи - было основано осками в VI веке до н. э. Их название скорее всего восходит к оскскому pumpe - пять, и известно с самого основания города, что свидетельствует о формировании Помпей в результате слияния пяти поселений. Деление на 5 избирательных округов сохранилось и в римское время. По другой версии название произошло от греческого pompe (триумфальное шествие): по легенде об основании городов Помпеи и Геркуланума героем Гераклом, тот, победив великана Гериона - торжественно прошествовал по городу.

Картина К. Брюллова. Последний день Помпеи (1833)

Предвестником извержения стало сильное землетрясение, произошедшее 5 февраля 62 года н. э. и описанное, в частности, в «Анналах» Тацита. Бедствие нанесло большой урон городу, практически все постройки в той или иной степени были повреждены. Большая часть зданий была отремонтирована, однако некоторые сохранили повреждения до самой гибели города в 79 году.

Извержение Везувия началось днём 24 августа 79 года и длилось около суток, о чём свидетельствуют некоторые сохранившиеся манускрипты «Писем» Плиния Младшего. Оно привело к гибели трёх городов - Помпеи, Геркуланум, Стабии и нескольких небольших селений и вилл. В процессе раскопок выяснилось, что в городах всё сохранилось таким, каким было до извержения. Под многометровой толщей пепла были найдены улицы, дома с полной обстановкой, останки людей и животных, которые не успели спастись. Сила извержения была такова, что пепел от него долетал даже до Египта и Сирии.

Из 20 000 жителей Помпей в зданиях и на улицах погибло около 2000 человек. Большинство жителей покинуло город до катастрофы, однако останки погибших находят и за пределами города. Поэтому точное число погибших оценить невозможно.

Среди погибших от извержения был Плиний Старший, из научного интереса и из желания помочь страдавшим от извержения людям пытавшийся приблизиться к Везувию на судне и оказавшийся в одном из очагов катастрофы - у Стабии.

Архитектор Доменико Фонтана, прокладывая в 1592 году канал от реки Сарно, обнаружил часть городской стены. В1689 при постройке колодца нашли руины древнего здания, содержащие надпись со словом «Помпеи». Тогда, однако, посчитали, что это вилла Помпея Великого.

Раскопки начались лишь в 1748 году под руководством Р. Дж. Алькубьерре, который был уверен, что найденный им город - Стабии. Основные работы в то время проводились в Геркулануме, в Помпеях были раскопаны только три не связанных друг с другом участка. Алькубьерре интересовали лишь представляющие художественную ценность находки, которые он отправлял в королевский музей в Портичи. Прочие находки уничтожались. Подобная практика была прекращена после протеста ряда учёных.

При управляющем Ф. ле Вега в 1760-1804 раскопки приобрели иной характер. Исследованные здания перестали засыпаться вынутым грунтом, его начали вывозить за пределы города. Открытые памятники реставрировались, находки, не отправившиеся в музей, оставлялись на месте для всеобщего обозрения. Был разработан план экскурсионных маршрутов. В 1763 с обнаружением надписи на пьедестале статуи стало ясно, что погребённый под пеплом город - не Стабии, а Помпеи. Особенно активно раскопки велись в 1808-1814 при Мюрате. Важную роль в них играла Каролина Бонапарт.

С 1863 года раскопками руководил Джузеппе Фиорелли. В 1870 он обнаружил, что на месте тел людей и животных, погребённых под слоем вулканического пепла, образовались пустоты. Заливая эти пустоты гипсом, удалось реконструировать предсмертные позы жертв извержения. При нём раскопки впервые приобрели систематический характер.

Начиная с 1961, а особенно после землетрясения 1980 года, в городе ведутся практически одни реставрационные работы. В настоящее время около 20-23 % территории Помпей не раскопано.

Влияние вулканов на жизнь людей

Для того чтобы проверить гипотезу исследования мы проанализировали литературу и выделили причины опасности извержения вулканов:

При извержении вулканов погибает много людей;

Огромные города превращаются в груды пепла;

Происходит загрязнение питьевой воды, водоемов, рек;

Из-за загрязнения окружающего воздуха люди начинают болеть

Затрудняются авиасообщения между городами, странами;

Происходит похолодание климата, так как солнечная радиация не проходит в полном объёме к поверхности земли;

Большинство мощных извержений сопровождается землетрясениями.

Но, помимо отрицательного влияния в литературе обозначены положительные моменты влияния вулканов на жизнь людей.

Положительные моменты:

Многие крестьяне селятся на вулканах, потому что почва, образующаяся на лаве или вулканическом пепле, очень плодородна;

Продукты извержений: пемза, обсидиан, базальт – используются в строительстве.

Вблизи вулканов образуются месторождения полезных ископаемых- серы, алмазов. Серу применяют для производства серной кислоты. Также сера применяется для получения сероасфальта и серобетона. Алмазы имеют особую ценность. Требуется много сил, чтобы их добыть. Необработанные алмазы не блестят и выглядят невзрачными. Алмазы состоят из углерода и являются самым твердым минералом, который мы знаем.

Зоны вулканизма сопровождают такие необычные явления, как термальные источники и гейзеры.

Таким образом, гипотеза исследования не подтвердилась. Вулканы, действительно, опасны и при извержении наносят большой вред людям. Но также есть и польза от вулканов.

Меня заинтересовал вопрос: возможно ли извержение вулкана на территории нашего Пермского края? Территория Пермского края расположена на одной плите на северо-востоке Восточно-Европейской платформы. Поэтому извержение вулкана в Пермском крае не может быть.

Глава II . Вулканы в нашей жизни

2.1. Знают ли учащиеся 4 «Г» и 4 «А» о вулканах и их последствиях?

Изучив литературу, я узнал много нового о вулканах и у меня возник вопрос «Знают ли учащиеся моего класса о последствиях вулканов?». Для этого был проведен опрос, результаты получились следующие.

Всего было опрошено 18 учащихся из 4 «А» и 4 «Г» класса.

На первый вопрос «Что такое вулкан» 13 человек написали, что это «гора»; 3 человека не знают, что такое вулкан, 1 человек считает, что это «движение плит», 1 – «камни с лавой».

Таким образом, большинство учащихся знают, что такое вулкан.

2 вопрос «Опасны ли вулканы для людей?». Все учащиеся ответили, что «да» опасны.

3 вопрос «Как Вы думаете, есть ли какая-нибудь польза от вулкана?». 14 человек ответили «нет пользы», 2 человека написал, что «лава делает почву плодородной», 1 человек отметил «образование полезных ископаемых», 1 написал, что «появляются острова после застывшей магмы».

Таким образом, несмотря на то, что все учащиеся отметили опасность вулканов для людей, некоторые учащиеся знают о том, что вулканы приносят пользу: полезные ископаемые и плодородная почва.

4 вопрос «Как вы думаете, возможно ли извержение вулкана на территории Пермского края?». 14 человек ответили «нет», 4 – «да».

Таким образом, не все учащиеся знают, что территория Пермского края расположена на одной плите на северо-востоке Восточно-Европейской платформы. Поэтому извержение вулкана в Пермском крае не может быть.

2.2. Проектирование вулкана в домашних условиях

Мы сами попробовали сделать модель вулкана. Для этого нам потребовалось модель вулкана, сделанная из картона и пластилина, сода, уксусная кислота, красная краска, моющая пена, ложка.

Мы насыпали чайную ложку соды, красителя и несколько капель моющей жидкости в отверстие модели вулкана.

2. Затем сверху в отверстие налили немного уксусной кислоты.

3. Из вулкана полилась лава. Извержение вулкана началось.

Таким образом, в результате проделанного опыта, мы увидели, как происходит извержение вулкана. Такой опыт может сделать каждый дома или в классе с ребятами.

Заключение

Итак, познакомившись с материалами о вулканах, мы узнали много интересного. Мы знаем, что предсказать извержение вулкана очень трудно, так как всякий раз это происходит по-разному.

В старину, например, определяли это по различным признакам, таким, как появление новых выпуклостей на склонах вулкана. В наши дни разработаны более точные методы прогнозирования. Ученые могут теперь с помощью спутников определять местоположение «горячих точек» глубоко в недрах Земли.

Мы узнали, что вулканы приносят не только разрушения, но и пользу. В породах, которые образуются при извержении вулкана, содержатся руды ценных металлов, золото и медь, минералы, например алмазы.

Несмотря на постоянную угрозу новых извержений, люди ближайших селений трудятся на полях, используяплодородный вулканический пепел в качестве удобрения.

Мы сделали для себя вывод, что вулканы – это чудо природы, построили модель вулкана.

Список литературы

1.Джон Купер. Большая книга для любознательных.- Москва «РОСМЭН», 2001

2.Страун Рейд, Фелиса Эверетт. География. Энциклопедия. – Москва «РОСМЭН», 1998

3.Фиона Уотт. Планета Земля. Энциклопедия окружающего мира. – Москва «РОСМЭН», 1998

4. Любка. М. Энциклопедия для детей. Обо всем на свете. – Ростов/Д:Владис,2013. – 272с.

Приложение 1

Что такое вулкан?_________________________________________

Опасны ли вулканы для людей?

А)да б)нет

3. Как Вы думаете, есть ли какая-нибудь польза от вулканов?

а)да (напишите какая) ____________________________________

б)нет пользы

4. Как Вы думаете возможно ли извержение вулкана на территории Пермского края?

Введение
Вашему вниманию я бы хотел представить работу на тему «Вулканы». Я выбрал эту тему потому, что, однажды, прочитал книгу Жюль Верна « Путешествие к центру Земли». Я понял, что это очень интересное и необычное явление природы. И мне захотелось узнать как можно больше о вулканах.

Актуальность исследования определяется необходимостью прогноза и оценки опасности вулканических извержений.

Объект исследования: вулканы

Предмет: модель вулкана

Цель исследования: смоделировать действующую модель вулкана в домашних условиях

Задачи:
-изучить дополнительную литературу и отобрать интересные сведения, о том - что же это такое - вулкан;
- выяснить, как устроен вулкан;
- узнать, какие бывают вулканы;
- создать действующую модель вулкана в домашних условиях;
- провести эксперимент

Гипотеза: возможно ли создать в домашних условиях действующую модель вулкана.

Методы исследования: изучение и анализ научно - популярной литературы

Вулканы
Слово «вулкан» происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана. Наука изучающая вулканы, - вулканология.
Вулканы - геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма (масса расплавленной каменной породы, находящаяся под землёй на очень большой глубине) выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и пирокластический поток (смесь высокотемпературных вулканических газов, пепла и камней). Скорость потока достигает иногда 700км/ч, а температура газа - 100о - 800 о С.
Вулканы бывают действующие и спящие.Действующий вулкан часто извергает лаву, пепел и пыль. Когда вулкан не извергается в течение многих лет, его называют спящим. Однако спящие вулканы могут начать извергаться даже после долгого периода бездействия. Когда извержения окончательно прекращаются, такой вулкан называют потухшим. Некоторые вулканы отличаются яростными и красочными извержениями: высоко в воздух выбрасывается огненная лава и раскаленные облака газов. Из других вулканов лава вытекает медленно и неспешно, словно кипящий сироп и горячая смола.

Строение вулкана.
Кратер - углубление в виде чаши или воронки, образовавшейся на вершине или склоне вулкана в результате его активной деятельности. Диаметр кратера может быть от десятков метров до нескольких километров, глубина - от десятков до нескольких сотен метров.
Жерло - канал по которому движется лава.
Магма - вязкая жидкость, состоящая из смеси различных расплавленных минералов и некоторых минеральных кристаллов, образующаяся в глубинах Земли. Она напоминает тающий снег или замёрзшую слякоть с кристаллами льда. Есть в магме также вода и растворённые газы.
Лава - излившаяся на поверхность магма. Температура 750 - 1250 оС.
Скорость течения 300-500 метров в час.
В зависимости от своего химического состава лава может быть жидкой или густой и вязкой.Когда магма поднимается сквозь земную кору и выходит на поверхность, это называется -Извержением.
Классификация вулканов по форме
Встречаются разные формы вулканов, некоторые из них гораздо опаснее других
Щитовидные вулканы (рис.1) образуются в результате многократных выбросов жидкой лавы. Эта форма характерна для вулканов, извергающих базальтовую лаву низкой вязкости: она вытекает как из центрального кратера, так и из склонов вулкана. Лава равномерно растекается на многие километры. Как, например, на вулкане Мауна-Лоа на Гавайских островах, где она стекает прямо в океан.
Шлаковые конусы (рис.2) выбрасывают из своего жерла только такие неплотные вещества, как камни и пепел: самые крупные обломки скапливаются слоями вокруг кратера. Из-за этого вулкан с каждым извержением становится всё выше. Лёгкие частицы отлетают на более дальнее расстояние, что делает склоны пологими.
Стратовулканы,(рис.3) или «слоистые вулканы», периодически извергают лаву и пирокластическое вещество — смесь горячего газа, пепла и раскалённых камней. Поэтому отложения на их конусе чередуются. На склонах стратовулканов образуются ребристые коридоры из застывшей лавы, которые служат вулкану опорой.
Купольные (рис.4) вулканы образуются, когда гранитная, вязкая магма вздымается над краями кратера вулкана и лишь небольшое количество просачивается наружу, стекая по склонам. Магма закупоривает жерло вулкана, подобно пробке, которую накопившиеся под куполом газы буквально вышибают из жерла. Вулканы-кальдеры. (рис.5) они взрываются так яростно, что разрушают сами себя. Их извержения сопровождаются очень сильными пирокластическими взрывами. Эти вулканы погубили наибольшее число людей, а последствия их взрывов сделали безлюдными прилегающие к ним районы.

Процесс извержения.
Наша планета Земля напоминает яйцо: сверху тонкая твердая скорлупа - земная кора, под ней находится вязкий слой горячей мантии, а в центре — твердое ядро. Земную кору называют литосферой, что в переводе с греческого означает «каменная оболочка». Толщина литосферы в среднем около 1% радиуса земного шара. На суше она составляет 70-80 километров, а в глубине океанов может быть всего 20 километров. Температура мантии — тысячи градусов. Ближе к ядру температура мантии больше, ближе к коре — меньше. Из-за разницы температур происходит перемешивание вещества мантии: горячие массы поднимаются вверх, а холодные — опускаются (так же, как закипающая вода в кастрюле или чайнике, но только происходит это в тысячи раз медленнее). Мантия, хоть и разогрета до огромных температур, но из-за колоссального давления в центре Земли она не жидкая, а вязкая, как очень густая смола. Литосфера как бы плавает в вязкой мантии, немного погрузившись в нее под тяжестью своего веса.
Достигая подошвы литосферы, остывающая масса мантии какое-то время движется горизонтально вдоль твердой каменной «скорлупы», но затем, остыв, она снова опускается в направлении центра Земли. Пока мантия движется вдоль литосферы, вместе с ней поневоле движутся и куски земной коры (литосферные плиты), при этом отдельные части каменной мозаики сталкиваются и наползают друг на друга.
Часть плиты, которая оказалась снизу (на которую наползла другая плита), постепенно погружается в мантию и начинает плавиться. Так образуется магма — густая масса расплавленных пород с газами и парами воды. Магма легче, чем окружающие породы, поэтому она медленно поднимается к поверхности и накапливается в так называемых магматических очагах. Они располагаются чаще всего вдоль линии столкновения плит.
Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге и правда напоминает дрожжевое тесто: магма увеличивается в объеме, занимает всё свободное пространство и поднимается из глубин Земли по трещинам, норовя вырваться на волю. Как тесто приподнимает крышку кастрюли и вытекает через край, так и магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность. Это и есть извержение вулкана.
Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы, то есть выхода газов из нее. Процесс дегазации известен каждому: если осторожно открыть бутылку с газированным напитком (лимонадом, кока-колой, квасом или шампанским), раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена — это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация).
Продукты извержения вулканов. Извержение вызывает магма, прорывающаяся через земную кору. Большинство извержений случается, когда вулканический канал или кратер вулкана блокированы. Из-за поступающей снизу магмы давление нарастает. Когда блокирующая канал пробка прорывается и давление находит выход, газ в пузырьках магмы вскипает, словно шипучий напиток.
Именно это приводит к взрыву вулкана. При извержении вулкан разбрасывает не только жидкую лаву, но и большие куски застывшей лавы - их называют бомбами,- которые с грохотом обрушиваются на землю на расстоянии до двух миль от кратера. Пепел и вулканические газы образуют столбообразные вулканические облака, поднимающиеся иногда на большую высоту.
Основными продуктами извержения являются лава, пепел, и др. вещества, которые выходят на поверхность земли после деятельности вулкана. Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов. Вулканические газы, выделяемые вулканами, поднимаются в атмосферу, но отчасти они могут возвратиться на поверхность земли в виде кислотных дождиков. Довольно серьезные последствия кислотных дождей для организма и здоровья можно наблюдать при отравлении марганцем, который также может находиться в дождевой воде в громадных количествах..
Где распространены вулканы?
Тихоокеанское побережье Центральной Америки — одно из самых активных мест вулканической деятельности в мире. И на самом деле, в этом месте расположено более двух третей действующих вулканов, а также множество таких, что прекратили свою деятельность сравнительно недавно.
Причина вот в чем: в этих местах земная кора очень слаба, по сравнению с другими районами земного шара. Там, где есть слабый участок земной коры, появляется вулкан.
Основные районы вулканической активности (рис5.)

Моделирование действующей модели вулкана в домашних условиях
Модель вулкана своими руками
Но не терпится все потрогать своими руками и увидеть все наяву - эти брызги огня, сверкающую ползучую лаву, вырывающиеся клубы дыма и брызги фонтана из камней. Это огненное зрелище поможет нам сделать набор «Сделай сам Вулкан». Следуя строго по инструкции, с помощью ножниц, газетной бумаги, клеевой пасты, вооружившись азами геометрии, кропотливо шаг за шагом мастерим макет нашего вулкана. Макет сделан, осталось смоделировать извержение вулкана
Проведение эксперимента. Извержение вулкана.
Прочитав одну из статей в интернете, я узнал, что можно смоделировать извержение вулкана и в домашних условиях.
Мне потребовались следующие материалы для опыта:
- пищевая сода (2 столовые ложки)
- лимонная кислота(70 м.л.)
- стеклянная или железная банка(150 м.л.)
- пластилин разных цветов
- средство для мытья посуды
Ход эксперимента:
1) Берем сделанную модель вулкана
2) Насыпаем в «кратер» 2 ст.л. соды
3) Наливаем 2 ст.л. жидкости для мытья посуды
4) Вливаем 50-70 мл лимонной кислоты
5) Наблюдаю «извержение вулкана»
Поэкспериментируй:
-добавь больше жидкости для мытья посуды;
-добавь больше уксуса;
-добавь мелкие кусочки пенопласта.
Из проведенного эксперимента можно сделать следующий вывод. При соединении соды и лимонной кислоты происходит химическая реакция с выделением углекислого газа, который пузырится, заставляя массу переливаться через края «кратера», а средство для мытья посуды заставляет «лаву» пузыриться сильнее. Данная химическая реакция имеет не только внешний эффект, но и практический: она очень востребована в кулинарии. Хозяйки «гасят» соду уксусом и добавляют в тесто, выделяемый углекислый газ делает тесто пышным, образуя в нем пузырьки и воздушные дорожки.
Вот так, в игровой форме, я показал и объяснил природу возникновения вулканов на Земле.

Заключение
Подробно изучив и проанализировав научно - популярную литературу, узнал много нового и интересного про вулканы. На самом деле вулкан извергается, потому что в вулканической камере скопилась магма и под воздействием газа, входящего в ее состав, она поднимается наверх. В жерле вулкана количество газа становится больше. Магма превращается в лаву, достигает кратера и происходит извержение. Также, что вулканы имеют большое значение в природе. Они несут с собой как разрушительную, так и созидательную силу. Мы можем только наблюдать и объяснять происходящее. Останавливать, изменять, даже предупреждать эти грозные явления природы человек не может.
При помощи химической реакции я показал и объяснил природу возникновения вулканов на Земле. Тем самым удовлетворил свой познавательный интерес, а также заинтересовал своих одноклассников этим экспериментом.

Вулканолог — специалист по изучению вулканов, их образования, развития, строения, закономерности извержений.

Заработная плата

20.000–30.000 руб. (yo-o-o.ru)

Место работы

Большинство вулканологов работает на Камчатке, в Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН.

Обязанности

Задача современного вулканолога — изучение вулканов с целью прогнозирования их извержений. Это необходимо не только для своевременной эвакуации населения, но и для использования в будущем вулканического тепла.

Сейсмические станции ведут круглосуточное наблюдение за вулканами, фиксируя малейшие изменения, как предвестники грядущего извержения. Внимательно изучаются и последствия извержений. Данные могут использоваться при описании формирования планеты в течение миллиардов лет, а следы лавы позволяют разгадать секреты отложений полезных ископаемых.

Непосредственно во время извержения вулкана, вулканологи следят за направлением теплового шлейфа. Полученные данные имеют большое значение для метеостанций и авиакомпаний.

Важные качества

В профессии вулканолога важна физическая выносливость, аналитический ум, логическое мышление, наблюдательность, склонность к естественным наукам, хорошие слух и зрение.

Отзывы о профессии

«В работе вулканолога романтика пока есть. Мы почти всегда «в полях». У нас в Ключах нет ни ресторанов, ни театров, ничего… поэтому приходится постоянно работать. А вообще, в работе вулканолога есть два периода: кабинетный и полевой. Как раз в кабинете ученый обрабатывает полевую информацию за прошлый сезон, отбирает образцы лавы, планирует работу на полевой сезон следующий. А уже летом выезжает на вулкан, отбирает образцы, проводит измерения, вычисляет объемы пород, извергнутых и т.д.»

Юрий Демянчук,
начальник Камчатской вулканостанции.

Стереотипы, юмор

Редкая профессия, но очень востребованная, ведь на планете зарегистрировано более 1000 действующих вулканов. В то же время профессия тесно связана с риском и не подпускает кандидатов, слабых духом.

Обучение

Чтобы стать вулканологом, необходимо получить профильное высшее образование, например, в Санкт-Петербургском ГУ на кафедре «Петрология и вулканология».

В Москве учиться можно в Московском государственном горном университете (МГГУ).

Портал для школьника. Самоподготовка