VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вулканы. Стоит ли их бояться?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение.
Актуальность
Вулканы – явление опасное, но очень захватывающее зрелище.
Я узнал о существовании вулканов, когда мне мама показывала застывшую
лаву, позже я посмотрел фильм «Земля. Биография планеты» и «Пик Данте».
Я был впечатлен! Тогда я задумался, на сколько масштабны могут быть разрушения от извержений вулканов. И может ли вулкан уничтожить планету?
Объект исследования – стоит ли бояться извержения вулканов
Предмет исследования — вулканы
ГИПОТЕЗА: Извержения вулканов могут привести к глобальным изменениям на планете.
Цель исследовательской работы - Выяснить, способен ли вулкан уничтожить планету.
Задачи исследовательской работы:
1. Собрать информацию
2. Провести исследование, изготовить макет
3. Проанализировать и сравнить полученные результаты
4. Познакомить одноклассников с результатами моего исследования.
Методы исследования
1.Сбор информации.
2. Анкетирование.
3. Практическая работа
Теоретическая значимость нашей исследовательской работы заключается в том, что результаты исследования могут быть использованы в дальнейшем для информирования одноклассников.
Практическая значимость нашей исследовательской работы заключается в том, что работу можно использовать для повышения образовательного уровня в школьном курсе «Окружающий мир» по теме: Рельеф планеты.
Сбор информации. Общие сведения.
Наверное, даже людям, мало разбирающимся в геологии, хорошо известно,
что внешняя оболочка нашей планеты состоит из литосферных плит, сложенных земной корой океанического или континентального типа. Но не
каждый знает, что под водами Тихого океана скрывается сразу три плиты:
крупная Тихоокеанская и две поменьше – Кокос и Наска. По периметру этих плит проходит Тихоокеанское вулканическое кольцо – область на стыке океанических и континентальных плит, в которой расположена большая часть вулканов Земли и происходит наибольшее количество подземных толчков.
Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо — это область по периметру Тихого океана, в которой находится большинство действующих вулканов и происходит множество землетрясений. Всего в этой зоне насчитывается 328 действующих наземных вулканов из 540 известных на Земле, что составляет 75 % от общего числа активных вулканов нашей планеты. Их деятельность свидетельствует о том, что континенты в этой зоне еще недостаточно сформированы и процесс их образования продолжается по сей день.
На западном побережье Тихого океана вулканическая цепь тянется от
полуострова Камчатка через Курильские, Японские, Филиппинские острова, остров Новая Гвинея, Соломоновы острова и Зеландию до Антарктиды.
Восточная часть кольца включает вулканы северо-восточной Антарктиды,
островов Огненной Земли, Анд, Кордильер и Алеутских островов.
В Тихоокеанском огненном кольце произошли около 90 % всех мировых
землетрясений и 80 % самых мощных из них. Следующая по мощности
сейсмическая зона (5—6 % землетрясений и 17 % самых мощных землетрясений мира) — это Средиземноморский складчатый пояс, который начинается около Явы и Суматры, идёт через Гималаи, Средиземноморье и заканчивается в Атлантическом океане. Срединно-Атлантический хребет — третья по мощности зона землетрясений.
Хотя у берегов Калифорнии движение плит не происходит, этот участок не
менее опасен, чем остальные. Дело в том, что в этом месте проходит несколько крупных разломов, в том числе небезызвестный Сан-Андреас, с
которым связаны сильнейшие землетрясения в Сан-Франциско в 1906 и 1989 годах. В местах разломов океанская и континентальная плиты не погружаются одна под другую, а трутся друг о друга краями, что вызывает
мощные подземные толчки. Серьезное опасение у ученых вызывает тот факт, что на некоторых участках разломы проходят под водой – на небольшом расстоянии от побережья. Сильное землетрясение в этом районе может
вызвать гигантскую волну (цунами), которая в считанные минуты хлынет на Калифорнию.
По сути, вулкан — это дыра в земной коре. При извержении вулкана из недр Земли на поверхность через эту дыру извергаются очень горячие расплавленные горные породы. Вулканы, часто проявляющие активность,
называются действующими. В мире насчитывается примерно 840 действующих вулканов. Обычно за год происходит всего 20-30 извержений.
Большинство вулканов находится вблизи от краев гигантских плит, которые составляют в своей совокупности внешние слои Земли. В мире каждые 30 секунд происходит землетрясение, и лишь некоторые из них представляют реальную опасность.
Вулканы, которые могут в будущем стать действующими, называются
спящими. Спящие вулканы – «скрытая угроза» для всего человечества.
Потухшим называется вулкан, жизнедеятельность которого прекратилась
навсегда.
Вот ряд действующих вулканов:
1. Сакурадзима, Япония, действующий
Сакурадзима — действующий стратовулкан, расположенный на полуострове Осуми острова Кюсю в японской префектуре Кагосима. До 1914 года Сакурадзима была отдельным островом, но в результате извержения она была соединена потоками лавы с полуостровом Осуми. Высота вулкана — 1117 метров, а площадь — около 77 км². У Сакурадзима три вершины: северный пик Китадакэ центральный Накадакэ и южный Минамидакэ.
2. Мерапи, Индонезия, действующий
Мера́пи — самый активный в Индонезии действующий вулкан, расположенный на острове Ява неподалёку от города Джокьякарта. Высота
2914 метров.
3. Мауна-Лоа, Гавайи, действующий
Мау́на-Ло́а — действующий щитовой вулкан высотой 4169 метров на острове Гавайи. Относится к группе мега вулканов, по объёму и площади
подошвы — второй на Земле после Массив Таму. Объём Мауна-Лоа оценивается в 75 000 км, хотя его высота всего на 37 м меньше, чем у соседнего вулкана Мауна-Кеа.
4. Тааль, Филлипины, действующий
Таа́ль— действующий вулкан на Филиппинах, популярный туристический
объект в стране. Расположен на острове Лусон в 50 км южнее столицы Филиппин, Манилы. Тааль — один из самых маленьких активных вулканов Земли.
5. Попокатепетль, Мексика, действующий
Попокате́петль — действующий вулкан в Мексике. Название происходит от двух слов на языке науатль: попока — «дымящийся» и тепетль — «холм», то есть Дымящийся холм. Попокатепетль — вторая по высоте гора Мексики после пика Орисаба и составляет 5426 м. против 5675 м. у Орисаба.
Что касается потухших вулканов, то недалеко от нас в Крыму находится вулкан Карадаг, который считается потухшим, т.к. он находится не на стыке тектонических плит.
Карада́г или Кара́-Да́г — горно-вулканический массив на территории Феодосийского региона Крыма, на берегу Чёрного моря. Максимальная высота — 577 м (гора Святая). Название Кара-Даг переводится с турецкого и крымскотатарского языков на русский как «чёрная гора».
К спящим относятся
1. Вулкан Эльбрус (Кавказ, Россия) является самой высокогорной точкой
Европы. Рай для восхождения альпинистов, современный Эльбрус – развитой туристический центр. Ученые прогнозируют, что спящий вулкан может проснуться уже через 50 лет;
2. Вулкан Везувий – спящий гигант, печально известный тем, что в первом
веке до н.э. мощнейшим извержением он уничтожил римские города Помпеи и Геркуланум. И если тогда погибли около 25 000 человек, то сейчас под пеплами Везувия может оказаться почти вся территория южной Европы. Везувий — 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. В 79 г. римский город Помпеи был стерт с лица земли извергающимся вулканом Везувием;
3. Вулкан Тейде (Тенериф, Канарские острова) – признан Международной
Ассоциацией Вулканологов одним из самых опасных спящих вулканов на
Земле. Опасность заключается в том, что во время извержения огромные
глыбы могут вызвать сильнейшее цунами. Последнее извержение Тейде зафиксировано в 1909 году;
4. Вулкан Таупо (Новая Зеландия). После мощного взрыва 26,5 000 лет назад, на поверхность вылилось около 530 кубических километров магмы,
покрывшей 80 км вокруг, и вода заполнила образовавшуюся кальдеру. Вулканологи прогнозируют извержение Таупо один раз в тысячу лет;
5. Вулкан Тоба (остров Суматра) – печально известный вулкан 75 000 лет назад погрузил мир в «вулканическую зиму», уничтожив не только флору и фауну, но и многие человеческие жизни;
6. Вулкан Йеллоустоун (Вайоминг, США) – один из самых тревожных вулканов в случае извержения уничтожит половину территории Америки.
Ученые предсказывают глобальную экологическую и климатическую катастрофы, а также понижение мировой температуры. Йеллоустоун находится в одноименном Национальном парке.
Йе́ллоустонский национа́льный парк — международный биосферный заповедник, объект Всемирного Наследия ЮНЕСКО, первый в мире национальный парк (основан 1 марта 1872 года). Находится в США, на территории штатов Вайоминг, Монтана и Айдахо. Парк знаменит многочисленными гейзерами и другими геотермическими объектами, богатой живой природой, живописными ландшафтами. Площадь парка —
898,3 тыс.
Вулканологи называют некоторые вулканы СУПЕРВУЛКАНАМИ. Супервулкан — вулкан, извержение которого может спровоцировать изменение климата на планете (8 баллов). На Земле существует около 20 известных науке супервулканов. В среднем извержения происходят раз в 100 000 лет.
Они представляют угрозу всей планете.
Одним из наиболее известных и самых опасных является Йеллоустоун.
Он один из самых крупных супервулканов в мире.
Последние извержения Йеллоустоуна произошли около 80-100 тыс. лет назад, поэтому Йеллоустоун считается дремлющим.
Деятельность супервулканов может приводить к последствиям планетарного масштаба. После суперизвержения могут происходить резкие колебания температуры. Похолодание на 6-10 градусов приводит к очень сильным климатическим изменениям. Они воздействуют на земную атмосферу и могут привести к ВУЛКАНИЧЕСКОЙ ЗИМЕ.
На официальном сайте Геологической службы США есть интерактивная карта, отображающая в онлайн-режиме статус вулканической активности.
СТАТИСТИКА
За последние 10 лет зафиксировано 5 крупнейших извержений
№ 1 Рокатена (Индонезия) 2013
№ 2 Пуйеуэ (Чили) 2011
№ 3 Гримсвотн (Исландия) 2011
№ 4 Мерапи (о.Ява) 2010
№ 5 Эйяфьядлайокудль (Исландия) 2010
№ 6 Шивелуч (Камчатка)2013
3. Проведение практической работы.
МОЙ МАКЕТ
В ходе изучения, я захотел сам создать свой макет вулкана. (рис. Приложение №1).
Для этого я собрал из кусочков пенопласта небольшую горку, далее мне помогли родители, залив эту горку монтажной пеной. После того, как моя
гора высохла, мы придали ей форму канцелярским ножом, вырезав кратер -
углубление в верхушке горы. Далее мы разрезали наш вулкан пополам, чтобы изобразить внутреннее строение вулкана. После этого началась самая интересная часть работы над макетом – мы начали превращать его в настоящий вулкан, раскрасив его красками.
Давайте же заглянем внутрь вулкана. В общем виде вулканы подразделяются на линейные и центральные, однако это деление условно, так как большинство вулканов приурочены к линейным тектоническим нарушениям (разломам) в земной коре.
• Линейные вулканы или вулканы трещинного типа, обладают протяжёнными подводящими каналами, связанными с глубоким расколом коры. Для них характерны трещинные извержения, при которых из таких трещин изливается базальтовая жидкая магма, которая растекаясь в стороны, называется лавой и образует крупные лавовые покровы.
В отличие от магмы, она не содержит газов, так как они улетучиваются при
взрывах. Лаву стали называть «лавой» только после извержения Везувия в 1737 году. Геолог Франческа Серао, занимавшийся в те годы исследованием вулкана, первоначально называл ее «лабес», что в переводе с латыни означает «обвал», а позже слово приобрело свое современное звучание.
У разных вулканов лава имеет различный состав. Чаще всего она слагается из базальтов и отличается медленным течением, подобно жидкому тесту.
Самая жидкая лава, напоминающая воду, содержит в своем составе карбонаты калия и встречается только на вулкане Ол-Доиньо-Ленгаи в Танзании.
В недрах супервулкана Йеллоустоун находится риолитовая магма, имеющая взрывной характер.
Самая опасная лава – кориум, или лавообразное топливо, содержащееся в
ядерных реакторах. Она представляет собой сплав содержимого реактора с
бетоном, металлическими частями и другим мусором, который образуется в результате ядерного кризиса.
По цвету лавы можно определить ее температуру. Желтая и ярко-оранжевая считается самой горячей и имеет температуру 1000 °С и выше. Темно- красная сравнительно прохладная, температурой от 650 до 800 °С.
Единственная лава черного цвета находится в танзанийском вулкане Ол- Доиньо-Ленгаи.
На Тихоокеанском огненном кольце вулканы извергают, в основном, кремниевую лаву, которая имеет вязкую консистенцию и застывает в жерле
горы, прекращая ее извержение. Впоследствии под давлением застывшую пробку вышибает из жерла, в результате чего происходит мощный взрыв.
Согласно исследованиям, в первые дни своего существования наша планета была покрыта лавовыми океанами, слоистыми по структуре.
Вдоль трещин возникают пологие валы разбрызгивания, крупные шлаковые конусы, лавовые поля. Если магма имеет более кислый состав (более высокое содержание диоксида кремния в расплаве), образуются линейные экструзивные валы и массивы. Когда происходят взрывные извержения, то могут возникать эксплозивные рвы протяжённостью в десятки километров.
• Вулканы центрального типа имеют центральный подводящий канал, или жерло, ведущее к поверхности от вулканического очага. Жерло оканчивается расширением, кратером, который по мере роста вулканической постройки перемещается вверх. У вулканов центрального типа могут быть побочные, или паразитические, кратеры, которые располагаются на его склонах и приурочены к кольцевым или радиальным трещинам. Нередко в кратерах существуют озёра жидкой лавы. Если магма вязкая, то образуются купола выжимания, которые закупоривают жерло, подобно «пробке», что приводит к сильнейшим взрывным извержениям с разрушением лавовой «пробки».
Отрицательные формы рельефа, связанные с вулканами центрального типа, представлены кальдерами — крупными провалами округлой формы,
диаметром в несколько километров. Кроме кальдер, существуют и крупные отрицательные формы рельефа, связанные с прогибом под воздействием веса извергнувшегося вулканического материала и дефицитом давления на
глубине, возникшим при разгрузке вулканического очага. Такие структуры
называются вулканотектоническими впадинами.
Демонстрирую на макете структуру вулкана изнутри
1. Магма – находится под землей и движется вверх
2. Вулканический очаг – скопление магмы глубоко под основание
вулкана
3. Жерло – канал ведет к поверхности
4. Кратер - расширение на вершине жерла
5. Лава – магма, вышедшая на поверхность
МОИ ОПЫТЫ
Я не остановился на создании своего макета, далее изучая ресурсы интернета я натолкнулся на несколько опытов имитации извержения вулкана, вот тот что понравился мне больше всего:
1. Берем жидкое мыло, перекись водорода и Перманганат калия. Смешав мыло и марганцовку, получаем ярко малиновый раствор, а теперь добавляя перекись водорода мы получаем реакцию, схожую с той, которая происходит в жерле вулкана. (рис. Приложение №2).
2. А вот еще мой маленький Везувий, который я сделал собственными руками из гипса. Он достаточно безобиден, при этом он представляет собой захватывающее зрелище. Демонстрирую опыт с маленьким Вулканом. (рис. Приложение №3).
Для опыта мы использовали очки, маска, дихромат аммония, перчатки,
спички и модель вулкана, сделанную из гипса. Перед нами – оранжевые кристаллы дихромата аммония. Дихромат аммония – особенная соль, в ее составе – окислитель и восстановитель. Дихромат аммония является токсичной, канцерогенной, аллергенной солью. Вдыхание пыли приводит к онкологическим заболеваниям. Раздражает кожу и дыхательные пути, оказывает разъедающее действие на глаза. При попадании в ЖКТ или легкие всасывается в организм и может оказывать действие на почки и печень, приводя к поражению почек при длительном воздействии.
Поэтому опыт с дихроматом аммония запрещен в школах. Данный опыт мы проводили в хорошо-проветриваемом помещении под особым наблюдением взрослых. Использованное вещество было правильно утилизировано.
Одним из ярчайших и наглядных показательных химических опытов является вулкан, который придумал Рудольф Бёттгер, открывший дихромат аммония в середине 19 века. Опыт можно использовать как пример окислительно-восстановительной реакции. Горящая лучинка вызывает бурную реакцию.
Извержение вулкана в реальной жизни – явление такое же страшное и опасное.
В процессе извержения вулкана на поверхность выталкиваются различные
газы, горные породы, магма, пепел.
Вулканический газ имеет разный состав на разных вулканах, в основном он состоит из водяного пара, углекислого газа, угарного газа, серного газа,
сернистого газа, серы, оксида, азота, сероводорода, хлор водорода, фтороводорода, водорода, метана и т.п.
Вулканический пепел — один из продуктов измельчения магмы. Состоит из частей пыли и песка менее 2 мм в диаметре. Выбрасывается в воздух при извержениях вулканов, а затем оседает на земле. Может довольно долго находиться во взвешенном состоянии в атмосфере, вызывая изменение вида закатов и другие атмосферные оптические явления. После извержения пепел разносится в атмосфере на большие расстояния; так, во время извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году облако не осевшего вулканического пепла облетело земной шар два раза. Пепел представляет большую опасность для человека и животных при вдыхании. В мелких бронхах и бронхиолах при контакте со слизью он застывает наподобие цемента, закрывая их просвет и приводя к смерти от удушья.
Вулканический пепел опасен и для самолетов. Забивая жиклёры топливной
автоматики и охлаждающие дефлекторы лопаток турбин реактивных двигателей, он может привести к их остановке. Выброс большого количества пепла нередко приводит к запрету авиасообщения.
Пепел богат микроэлементами. Благодаря этому почва рядом с вулканами
очень плодородна. Например, в окрестностях Везувия и Этны развито сельское хозяйство.
Теперь мы можем очень хорошо понять как выглядит взрыв и выброс пепла.
4. Обобщение практической работы
Вывод:
Вулканы опасны для планеты, т.к. своими извержениями разрушают озоновый слой Земли.
Извержения вулканов приводят к колоссальным разрушениям, унося много жизней (пример, Везувий разрушил город Помпеи, и уничтожил всех жителей). По мнению вулканологов Йеллоустоун, при возможном извержении сотрет с лица Земли большую часть материка Северная Америка, а оставшуюся часть планеты окутает облаком пепла. Силу извержения Йеллоустоунского вулкана оценивают в 1000 атомных бомб, взорвавшихся одновременно. После Йеллоустоунской катастрофы останется в живых 1 из 1000 человек.
Для каждого изученного вулкана существует карта вулкан опасности, показывающая, куда надо отойти, чтобы не пострадали люди, как пойдёт лавовый поток, что под угрозой, а что нет.
Как и другие природные катаклизмы, извержение вулкана часто случается
неожиданно и человеку ничего не остается, как оперативно реагировать на
это происшествие. Опасность, которую представляет действующий вулкан,
обратно пропорциональна расстоянию до кратера. То есть больше всего стоит переживать тем, кто живет поблизости с дымящей горой.
Большинство мощных извержений сопровождается землетрясениями, которые как бы предупреждают все живое вокруг, что опасность очень вероятна в ближайшее время. Именно в такой ситуации службы по чрезвычайным ситуациям оповещают население о потенциальном извержении вулкана, намекая тем самым собирать вещи и выдвигаться. Стоит заметить, что опасность от извержения вулкана существует не только для региона вокруг горы. Потенциально вулканы угрожают жизни всего живого на Земле, поэтому не стоит относиться со снисхождением к этим горячим ребятам.
Ученые рекомендуют всегда быть готовым к самому худшему сценарию, в
первую очередь, вооружившись знаниями, а практические навыки – полностью на совести людей.
Список литературы
1. Алексеев Н.А. Стихийные явления в природе. 2-е изд. М., 2008.
2. Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. Уч. пос. 2-е изд. М.,
2009.
3. Болт Б.А., Хорн У.Л., Макдоналд Г.А. и др. Геологические стихии:
землетрясения, цунами, извержения вулканов, лавины, оползни,
наводнения. 2-е изд. М., 2008.
4. Апродов В.А. «Вулканы». - М.: Мысль, 1982.
5. Мархинин Е.К. «Вулканизм». - М.: Недра, 1985.
6. Детская Энциклопедия «Махаон» Вулканы.
7. https://www.kakras.ru/interesn/seismicity-volcano.html
8. https://www.youtube.com/watch?v=N7ycIfRu6pk
9. https://vk.cc/9aaIOu
Приложение №1
Приложение №2
Приложение №3