XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему извергаются вулканы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Когда я начал учиться в школе мне очень понравились уроки по Окружающему миру, на которых я узнавал очень многое про наш огромный, многогранный мир. Это было интересно. Какую тему мы бы не затронули, нас ждали удивительные открытия.
На одном из таких уроках учительница показала нам опыты. Мне так понравилось, что я решил попробовать заняться опытами.
Мне стало интересно, а как на самом деле и почему происходит извержение вулканов? Я стал много читать и смотреть видео фильмы про вулканы.
Оказывается, в природе происходит всё совсем не так, как мы себе представляем, что она подчиняется своим, не известным нам законам. Земля – это огромная планета.
Цель: узнать, почему извергаются вулканы?
Задачи исследования:
Изучить литературу о вулканах и их строении.
Изучить причины извержения вулканов.
Узнать о пользе и опасности извержения вулканов.
Создать действующую модель вулкана в домашних условиях.
Гипотеза: вулкан извергается, потому что внутри него происходят какие – то процессы.
Объект исследования: вулканы
Предмет исследования: извержение вулканов
Для решения данных задач мною использованы такие методы и приемы исследования:
беседа с учителем;
изучение литературы и интернет источников;
просмотр познавательных передач;
экспериментирование.
Актуальность данной темы в настоящее время очень высока, так как на земле есть такие природные объекты, которые влияют на климат Земли, на живые организмы, они часто приносят огромные бедствия людям. Поэтому необходимо изучать извержение вулканов и их последствия, сформировать представление о вулканах, их опасности и пользе вулканических извержений.
Практическое значение заключается в:
знакомстве с вулканами и процессом их извержения;
изготовлении макета вулкана в домашних условиях;
проведении и показе опыта;
привлечении внимания окружающих к данному вопросу;
показе глобальности данного процесса, причин и последствий воздействия вулканизма.
Глава 1. Все самое важное о вулканах
1.1 Понятие вулкана
Есть на земле места, где человек может заглянуть в земное «нутро» и даже потрогать вещество, только что поднятое из глубин земли. Это вулканы.
Из энциклопедии я узнал, что Вулкан - это гора с отверстием на вершине, через которое изливается магма, поднимается дым и летят камни.
Слово «вулкан» происходит от названия острова Вулкано на юге Италии. В древности здесь часто извергался вулкан. В Древнем Риме слово «вулкан» означает – Бог огня и покровителя кузнецов.
Древние римляне верили, что дым и огонь, вырывался с вершины гор, где находилась кузница, когда бог Вулкан ковал металл. С горы доносился глухой рокот и лязг, текла раскалённая лава. С тех пор и начали люди называть огнедышащие горы — вулканами.
1.2 Виды вулканов и их строение
По активности вулканы бывают: действующие, спящие и потухшие.
Действующие – это вулканы, извергавшиеся хотя бы раз в памяти человечества. Об этих событиях сохранились свидетельства очевидцев. Очень много действующих вулканов в районах современного горообразования. Это, например, Камчатка, остров Исландия, Восточная Африка, Анды, Кордильеры. В мире насчитывается примерно 840 действующих вулканов. Обычно за год происходит всего 20-30 извержений.
Спящими называют вулканы, извержение которых давно не происходило, но всё же оно возможно. Это вулканы, не извергавшиеся больше 10 000 лет.
Потухшие вулканы — это не извергающиеся в течение тысячелетий. В памяти людей не сохранились сведения об их активности. Но много случаев, когда вулкан, считавшийся давно уже недействующим, вдруг просыпался и приносил множество бед.
Самое известное из них — знаменитое извержение Везувия в 79 году, прославленное картиной Брюллова «Последний день Помпеи». За 5 лет до этой катастрофы на его вершине прятались восставшие гладиаторы Спартака. А гора была покрыта пышной растительностью.
В России потухшие вулканы есть на Кавказе – это вулканы Эльбрус и Казбек. Также они имеются в горах Южной Сибири и на Дальнем востоке.
Строение вулкана:
Магма (расплавленная огненно-жидкая масса преимущественно силикатного состава) - 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.
Вулканический пепел и газы - мелкие брызги магмы, с силой выбрасываемые из жерла вулкана застывая образуют пепел и газы на 95-98% состоят из воды, а так же из различных примесей, пыли, хлопьев вулканического пепла.
Конус вулкана сложен продуктами его извержения. На вершине располагается кратер — чашеобразное углубление, которое иногда заполняется водой.
После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками — кальдеры. Диаметр некоторых кальдер достигает многих километров.
Иногда на склонах вулканов возникают паразитические, или побочные кратеры, через жерло которых также может извергаться определенное количество лавы.
Многие вулканы расположены в зонах субдукции – местах, где одна тектоническая плита погружается под другую.
По мере погружения нижняя плита опускается в мантию, происходит ее прогрев и выделение летучих веществ, которые попадают в верхние слои твердой мантии и расплавляют ее.
В результате образуются новые порции магмы, которые попадают в магматический резервуар вулкана.
Когда камера полностью заполняется и уже не в силах вместить поступающие расплавленные породы, излишки магмы выходят на поверхность Земли через каналы вулканов.
Каждый вулкан имеет канал, по которому расплавленные подземные породы поднимаются из недр Земли на поверхность.
Под горой расположен магматический очаг – резервуар, содержащий большие объемы расплавленной магмы. Когда в этом резервуаре начинает расти давление, происходит извержение.
Причинами роста давления могут быть как внутренние процессы, так и реакции, происходящие ниже или выше магматического очага. Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге 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), раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена – это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация).
Вывод по первой главе
В результате движения литосферных плит могут возникать очаги магмы. Если жидкая магма вырывается на поверхность Земли, начинается извержение вулкана. Часто извержение вулкана сопровождается мощными взрывами, это происходит из-за дегазации магмы и взрыва горючих газов.
Вулкан засыпает, если прекращается подача новых порций магмы из магматического очага, но может проснуться (ожить), если движение плит продолжается, и магматический очаг вновь заполняется. Вулканы тухнут окончательно, если движение плит в этом районе прекращается.
Моя гипотеза нашла свое подтверждение - вулкан извергается, потому что внутри него происходят какие – то процессы. Теперь я точно знаю, что эти процессы называются дегазация магмы.
Извержения вулканов угрожают жизни людей и наносят материальный ущерб. Лавовые потоки разрушают здания, перекрывают дороги и сельскохозяйственные земли, которые на много столетий исключаются из хозяйственного использования.
Вследствие вулканических извержений на крышах зданий накапливаются мощные слои пепла, что грозит их обрушением. Попадание в легкие мельчайших частиц пепла приводит к гибели скота.
Взвесь пепла в воздухе представляет опасность для автомобильного и воздушного транспорта.
Не всегда вулканы несут угрозу жизни и опустошение. Извержения порождают газы и горные породы, которую человек использует в своей жизни.
Эти огнедышащие горы также дарят человеку горячую воду, энергию, различные металлы и даже драгоценные камни.
Вулканический пепел обогащает почву. Особенно полезны пеплы Везувия.
Продукты вулканических извержений – пемза, обсидиан, базальт – уже давно используются человеком для строительства домов и церквей.
Серу используют для производства спичек, красителей и удобрений. Так что, вулканы приносят не только разрушения, но и пользу.
Таким образом, вулканы – не только разрушительная, но еще и созидательная сила.
Электроэнергия, оптимальная температура воздуха, богатая почва, обеспечивающая идеальные условия для сельского хозяйства, биологическое разнообразие – всё это дарят нам грозные и могучие гиганты, без которых жизнь на нашей Земле была бы совсем иной.
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Создание макета вулкана
Собрав все необходимые сведения, я приступил к созданию модели вулкана способного к извержению
Оборудование и материалы:
1. Мука – 6ст.
2. Соль - 2 ст.
3. Противень – 1 шт.
4. Большая миска – 1 шт.
5. Пластиковая бутылка – 1 шт
6. Вода – 1,5 ст.
Технология изготовления вулкана
1. Приготовление соленного теста.
В большой миске смешать:
- 6 стаканов муки,
- 2 стакана соли,
- 1,5 стакана воды.
Замесить тесто.
2. Поставить пластиковую бутылку на противень или лист бумаги.
Сформировать тесто и оставить вулкан сушиться.
4. Покрасить вулкан краской.
2.2. Проведение опыта – извержение вулкана
Для проведения опыта нам понадобится:
1. Сода – 3 ст.л
2. Вода тёплая – 400 мл
3. Красный краситель – 10 капель
4. Воронка
5. Жидкое моющее средство – 8 капель
6.Уксус
Во время проведения опыта необходимо соблюдать правила техники безопасности.
1. Так как опыт включает в себя опасные вещества поэтому первое, что необходимо сделать это надеть специальную защитную одежду: фартук, очки, перчатки.
2. Проводить опыт на безопасном расстоянии – вытянутой руки.
3. Использовать воронку при смешивании компонентов.
Опыт «Извержение вулкана»
Приступаем к изготовлению "лавы". Смешиваем средство для мытья посуды с содой, добавляем 10 капель пищевого красителя. Аккуратно переливаем смесь в "жерло" вулкана. Заливаем уксус.
Через несколько секунд мы увидели результат химической реакции. Когда уксус смешался с содой, произошло выделение углекислого газа, который и заставил вещество увеличиться в объеме и вырваться на поверхность вулкана.
Дальше только наблюдаем и любуемся как красная «лава» ползет по склонам. Это очень красивое зрелище, хочется смотреть еще и еще.
Что происходит внутри вулкана? Уксус – это кислота. Сода - это щелочь. Они вступают в интенсивную реакцию, в результате которой образуется углекислый газ.
Так как газы занимают больше места, чем твердые тела и жидкости, смесь начинает пузыриться и вытекать из бутылки, т.е. происходит дегазация, тот же процесс, что при извержении вулканов.
Проведя данный опыт мы увидели, как извергается вулкан. Так создали явление извержение вулкана.
Вывод по второй главе
В результате проведения опыта мы увидели, как происходит извержение вулкана. Мы узнали, что при взаимодействии уксуса и соды происходит интенсивная реакция, в результате которой образуется углекислый газ.
Ведь, уксус – это кислота, а сода - щелочь. Таким образом, газы занимают больше места, чем твердые тела и жидкости, смесь начинает пузыриться и вытекать из бутылки, т.е. происходит дегазация, тот же процесс, что при извержении вулканов.
Заключение
Изучая тему «Почему извергаются вулканы» мы пришли к выводу, что
эта тема очень интересная и в дальнейшем полученные знания пригодятся мне на уроках химии, физики, географии.
Работая над этой темой, мы окунулись в мир увлекательных опытов, познакомились со строением вулкана и процессом его извержения, узнали, что вулканы приносят не только вред, но и пользу.
В результате движения литосферных плит могут возникать очаги магмы. Если жидкая магма вырывается на поверхность Земли, начинается извержение вулкана.
Часто извержение вулкана сопровождается мощными взрывами, это происходит из-за дегазации магмы и взрыва горючих газов.
Вулкан засыпает, если прекращается подача новых порций магмы из магматического очага, но может проснуться (ожить), если движение плит продолжается, и магматический очаг вновь заполняется.
Вулканы тухнут окончательно, если движение плит в этом районе прекращается.
Наша гипотеза нашла свое подтверждение - вулкан извергается, потому что внутри него происходят какие – то процессы. Теперь мы точно знаем, что эти процессы называются дегазация магмы.
Мы достигли своей цели и решили поставленные задачи.
Список литературы
https://multiurok.ru/
Джон Купер. Большая книга для любознательных.- Москва «РОСМЭН», 2001г.
Я познаю мир: Дет. энцикл.: География/Авт.-сост. В.А. Маркин.- М:ООО «Фирма «Издательство АСТ»,199 – С.30-33
Циглер К.География/Корнелия Циглер; пер.с нем Г.А.Яшиной.- М:Астрель:АСТ,2006-С14-15.
Райхард Г Стихийные бедствия. - М:Слово.- С.28-37
Бочкова О.А. Земля.-М:Слово,2001.- С.26-30.
Моя первая книга опытов и экспериментов/Ростов н/Д: Владос, 2014. – 128с.