การสำรวจโลกการตรวจสอบพื้นผิวโลกและการตกแต่งภายใน
แบบทดสอบ European Exploration: Fact or Fiction? เฟอร์ดินานด์มาเจลลันเป็นชาวยุโรปคนแรกที่ได้เห็นเกาะโดมินิกาเมื่อถึงต้นศตวรรษที่ 20 พื้นผิวโลกส่วนใหญ่ได้รับการสำรวจอย่างน้อยที่สุดก็ดูเผินๆยกเว้นบริเวณอาร์กติกและแอนตาร์กติก ปัจจุบันพื้นที่สุดท้ายที่ไม่มีเครื่องหมายบนแผนที่บกได้ถูกเติมเต็มด้วยเรดาร์และการทำแผนที่ภาพถ่ายจากเครื่องบินและดาวเทียม หนึ่งในพื้นที่สุดท้ายที่จะทำแผนที่คือคาบสมุทรDariénระหว่างคลองปานามาและโคลัมเบีย เมฆหนาฝนตกชุกและพืชพันธุ์ในป่าทึบทำให้การสำรวจเป็นเรื่องยาก แต่เรดาร์ทางอากาศสามารถเจาะทะลุเมฆปกคลุมเพื่อสร้างแผนที่โดยละเอียดและเชื่อถือได้ของพื้นที่ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาข้อมูลที่ส่งคืนโดยดาวเทียม Earth ได้นำไปสู่การค้นพบที่น่าทึ่งหลายประการเช่นรูปแบบการระบายน้ำในซาฮาราซึ่งเป็นวัตถุโบราณในช่วงที่ภูมิภาคนี้ไม่แห้งแล้ง
ในอดีตการสำรวจภายในของโลกถูก จำกัด ไว้ที่พื้นผิวใกล้และส่วนใหญ่เป็นเรื่องของการติดตามการค้นพบที่เกิดขึ้นที่พื้นผิวด้านล่าง ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันส่วนใหญ่ได้รับจากการวิจัยทางธรณีฟิสิกส์ที่ดำเนินการตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่สองและโลกส่วนลึกยังคงเป็นพรมแดนที่สำคัญในศตวรรษที่ 21
การสำรวจอวกาศและความลึกของมหาสมุทรได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการจัดวางเซ็นเซอร์และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องในภูมิภาคเหล่านี้ อย่างไรก็ตามมีเพียงส่วนที่ จำกัด มากของพื้นที่ใต้ผิวโลกเท่านั้นที่สามารถศึกษาได้ด้วยวิธีนี้ นักวิจัยสามารถเจาะเข้าไปในเปลือกโลกชั้นบนสุดเท่านั้นและค่าใช้จ่ายสูงจะ จำกัด จำนวนหลุมที่เจาะได้อย่างมาก หลุมเจาะที่ลึกที่สุดเท่าที่เจาะได้จะขยายไปถึงความลึกประมาณ 10 กิโลเมตร (6 ไมล์) เท่านั้น เนื่องจากการสำรวจโดยตรงถูก จำกัด ดังนั้นนักวิจัยจึงถูกบังคับให้ต้องพึ่งพาการวัดทางธรณีฟิสิกส์อย่างกว้างขวาง (ดูด้านล่างระเบียบวิธีและเครื่องมือวัด)
วัตถุประสงค์หลักและความสำเร็จ
ความอยากรู้อยากเห็นทางวิทยาศาสตร์ความปรารถนาที่จะเข้าใจธรรมชาติของโลกให้ดีขึ้นเป็นแรงจูงใจสำคัญในการสำรวจพื้นผิวและบริเวณใต้ผิวโลก แรงจูงใจที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความคาดหวังของผลกำไรทางเศรษฐกิจ มาตรฐานการครองชีพที่ดีขึ้นทำให้ความต้องการน้ำเชื้อเพลิงและวัสดุอื่น ๆ เพิ่มขึ้นทำให้เกิดแรงจูงใจทางเศรษฐกิจ ความรู้ที่บริสุทธิ์มักเป็นผลพลอยได้จากการสำรวจเพื่อแสวงหาผลกำไร ด้วยโทเค็นเดียวกันผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สำคัญเป็นผลมาจากการแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์
โครงการสำรวจพื้นผิวและใต้ผิวดินหลายโครงการดำเนินการโดยมีจุดประสงค์เพื่อค้นหา: (1) น้ำมันก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน (2) ความเข้มข้นของแร่ธาตุที่สำคัญทางการค้า (เช่นแร่เหล็กทองแดงและยูเรเนียม) และเศษวัสดุก่อสร้าง (ทรายกรวด ฯลฯ ) (3) น้ำบาดาลที่กู้คืนได้ (4) หินชนิดต่างๆที่ระดับความลึกต่างกันสำหรับการวางแผนทางวิศวกรรม (5) แหล่งสำรองความร้อนใต้พิภพเพื่อให้ความร้อนและไฟฟ้า และ (6) ลักษณะทางโบราณคดี
ความกังวลเรื่องความปลอดภัยได้กระตุ้นให้มีการค้นหาอันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างกว้างขวางก่อนที่จะมีการดำเนินโครงการก่อสร้างใหญ่ ๆ สถานที่สำหรับเขื่อนโรงไฟฟ้าเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์โรงงานอุโมงค์ถนนที่รับฝากของเสียอันตรายและอื่น ๆ จำเป็นต้องมีความมั่นคงและให้ความมั่นใจว่าการก่อตัวที่อยู่เบื้องหลังจะไม่เลื่อนหรือเลื่อนจากน้ำหนักของการก่อสร้างเคลื่อนไปตามความผิดพลาดในระหว่าง แผ่นดินไหวหรืออนุญาตให้มีการซึมของน้ำหรือของเสีย ดังนั้นการทำนายและควบคุมการเกิดแผ่นดินไหวและการปะทุของภูเขาไฟจึงเป็นงานวิจัยที่สำคัญในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นซึ่งเป็นประเทศที่เสี่ยงต่ออันตรายดังกล่าว การสำรวจทางธรณีฟิสิกส์ให้ภาพที่สมบูรณ์มากกว่าการทดสอบหลุมเจาะเพียงอย่างเดียวแม้ว่าโดยปกติแล้วหลุมเจาะบางส่วนจะถูกเจาะเพื่อตรวจสอบการตีความทางธรณีฟิสิกส์
ระเบียบวิธีและเครื่องมือวัด
เทคนิคทางธรณีฟิสิกส์เกี่ยวข้องกับการวัดการสะท้อนแสงแม่เหล็กแรงโน้มถ่วงคลื่นอะคูสติกหรือยางยืดกัมมันตภาพรังสีการไหลของความร้อนไฟฟ้าและแม่เหล็กไฟฟ้า การวัดส่วนใหญ่ทำบนพื้นผิวของแผ่นดินหรือในทะเล แต่บางส่วนถูกนำมาจากเครื่องบินหรือดาวเทียมและส่วนอื่น ๆ จะถูกสร้างขึ้นใต้ดินในหลุมเจาะหรือเหมืองและที่ระดับความลึกของมหาสมุทร
การทำแผนที่ทางธรณีฟิสิกส์ขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพของเนื้อหินที่อยู่ติดกันนั่นคือระหว่างสิ่งที่กำลังค้นหากับสภาพแวดล้อม บ่อยครั้งที่ความแตกต่างเกิดจากสิ่งที่เกี่ยวข้อง แต่นอกเหนือจากสิ่งที่กำลังมองหา ตัวอย่าง ได้แก่ โครงร่างของชั้นตะกอนที่เป็นตัวดักสำหรับการสะสมของน้ำมันรูปแบบการระบายน้ำที่อาจส่งผลต่อการไหลของน้ำใต้ดินหรือเขื่อนหรือหินที่มีแร่ธาตุเข้มข้น วิธีการต่างๆขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน วิธีการใดที่ใช้โดยเฉพาะจะพิจารณาจากสิ่งที่กำลังค้นหา อย่างไรก็ตามในกรณีส่วนใหญ่ข้อมูลจากการรวมกันของวิธีการแทนที่จะเป็นเพียงวิธีเดียวจะให้ภาพที่ชัดเจนกว่ามาก
การสำรวจระยะไกล
ประกอบด้วยการวัดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากพื้นดินโดยปกติจะเป็นพลังงานสะท้อนในช่วงสเปกตรัมต่างๆที่วัดได้จากเครื่องบินหรือดาวเทียม การตรวจจับระยะไกลครอบคลุมภาพถ่ายทางอากาศและการวัดประเภทอื่น ๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงในรูปแบบของภาพถ่ายเหมือนภาพถ่าย การใช้งานเกี่ยวข้องกับการศึกษาที่หลากหลายรวมถึงการทำแผนที่การสืบสวนพฤกษศาสตร์ธรณีวิทยาและการทหาร
เทคนิคการตรวจจับระยะไกลเกี่ยวข้องกับการใช้ภาพร่วมกัน ภาพจากเส้นทางการบินที่แตกต่างกันสามารถรวมกันเพื่อให้ล่ามสามารถรับรู้คุณสมบัติในสามมิติได้ในขณะที่ภาพที่อยู่ในแถบสเปกตรัมที่แตกต่างกันอาจระบุประเภทของหินดินพืชพันธุ์และเอนทิตีอื่น ๆ ที่เฉพาะเจาะจงโดยที่ชนิดมีค่าการสะท้อนแสงที่แตกต่างกันในพื้นที่สเปกตรัมที่แตกต่างกัน ( กล่าวคือลายเซ็นโทน) ภาพที่ถ่ายเป็นช่วง ๆ ทำให้สังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปเช่นการเติบโตตามฤดูกาลของพืชผลหรือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากพายุหรือน้ำท่วม ผู้ที่ถ่ายในช่วงเวลาต่างกันของวันหรือในมุมดวงอาทิตย์ที่แตกต่างกันอาจเผยให้เห็นลักษณะที่ค่อนข้างชัดเจน ตัวอย่างเช่นลักษณะของพื้นทะเลในน้ำค่อนข้างตื้นในทะเลที่เงียบสงบสามารถทำแผนที่ได้เมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูง การแผ่รังสีเรดาร์ทะลุเมฆและทำให้สามารถทำแผนที่จากด้านบนได้ เรดาร์ตรวจอากาศ (SLAR) ที่มองด้านข้างมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงความลาดชันของพื้นดินและความขรุขระของพื้นผิว โดยการลงทะเบียนภาพจากเส้นทางบินที่อยู่ติดกันคู่สเตอริโอสังเคราะห์อาจให้ความสูงจากพื้นดิน
พลังงานความร้อนอินฟราเรดตรวจพบโดยเครื่องสแกนเชิงกลเชิงแสง เครื่องตรวจจับระบายความร้อนด้วยแจ็คเก็ตไนโตรเจนเหลว (หรือฮีเลียมเหลว) ที่ล้อมรอบทำให้เครื่องมือมีความไวที่ความยาวคลื่นยาวและแยกออกจากการแผ่รังสีความร้อนจากสิ่งรอบข้าง กระจกหมุนจะนำรังสีที่มาจากทิศทางต่างๆไปยังเซ็นเซอร์ สามารถสร้างภาพได้โดยการแสดงเอาต์พุตในรูปแบบที่ซิงโครไนซ์กับทิศทางของลำแสง (เช่นเดียวกับหลอดแคโทดเรย์) รังสีอินฟราเรดช่วยให้การทำแผนที่อุณหภูมิพื้นผิวมีความแม่นยำน้อยกว่าหนึ่งองศาดังนั้นจึงแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของปรากฏการณ์ที่ทำให้อุณหภูมิแปรปรวนเช่นการเคลื่อนที่ของน้ำใต้ดิน
ภาพ Landsat เป็นภาพที่ใช้กันมากที่สุด ผลิตขึ้นด้วยข้อมูลที่ได้จากเครื่องสแกนหลายสเปกตรัมที่บรรทุกบนดาวเทียม Landsat ของสหรัฐอเมริกาบางดวงที่โคจรรอบโลกที่ระดับความสูงประมาณ 900 กิโลเมตร มีภาพครอบคลุมพื้นที่ 185 กิโลเมตรสำหรับทุกส่วนของพื้นผิวโลก การวัดของเครื่องสแกนจะทำในแถบสเปกตรัมสี่แถบ: สีเขียวและสีแดงในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมและแถบอินฟราเรดสองแถบ โดยทั่วไปข้อมูลจะแสดงโดยการกำหนดสีต่างๆให้กับแถบโดยพลการจากนั้นนำข้อมูลเหล่านี้มาซ้อนทับเพื่อสร้างภาพ "สีเท็จ"
ในทางธรณีวิทยาภาพ Landsat ถูกใช้เพื่อกำหนดลักษณะภูมิประเทศลักษณะของหินโผล่และการส่องสว่างของพื้นผิวลักษณะโครงสร้างพื้นที่ไฮโดรเทอร์มอลและแหล่งแร่ การเปลี่ยนแปลงของพืชพรรณที่เปิดเผยในภาพอาจทำให้เกิดความแตกต่างของดินประเภทต่างๆความแตกต่างของระดับความสูงเล็กน้อยการกระจายของน้ำใต้ผิวดินหินย่อยและการกระจายตัวของธาตุ สายของคุณสมบัติอาจแยกความแตกต่างของชั้นหินพับหรือรอยแตกได้แม้ว่าจะไม่ปรากฏคุณสมบัติหลักก็ตาม
