Капризы природы: вулканы

 

Стояло жаркое лето. Я купил бутылку газированного напитка и побежал в тень утолить жажду. Когда я открыл ёмкость, то произошло … «извержение вулкана». Так сказала моя мама. Я рассмеялся, а потом задумался. Мне захотелось проникнуть в тайны этого явления. В голове роились вопросы, на которые я не мог дать ответа. Мама даже нарисовала шарж на меня в этот момент и сказала: «Вот и тема для исследования, изучаем капризы природы!»

Дело в том, что на летние каникулы все дети в классе получили задание определить, о чем будет исследование каждого. В школе работает научное общество, и мы можем стать его членами после проведения исследования и защиты его на общешкольной конференции.

Итак, объект изучения — вулканы. Вероятно, не все так просто с их природой, если называют эти горные образования капризными. Предметом исследования будут особенности этого явления природы.

Изучая научно-популярную литературу для детей и Интернет-ресурсы по теме исследования, я узнал о проблеме вулканической активности нашей планеты.

Когда огненно-жидкое вещество, состоящее из водяного пара и газов внутри Земли — магма находит слабые участки на ее поверхности, то вытекает, взрывается, иногда этому процессу сопутствуют землетрясения, тогда последствия бывают просто страшными и опустошительными. Например, недавнее землетрясение в Южной Америке или частые землетрясения в Средней Азии, Китае, Японии. Разделяя мнение ученых [6, 8], я считаю, что ничего не значит и сейсмическое спокойствие Донбасса — места моего проживания. Как видим, необходимость знаний о вулканизме определяет актуальность исследования.

Цель работы — установить природу вулканов и выявить закономерности этого явления. Расширить представления о необычных и опасных профессиях, связанных с их изучением.

Для достижения желаемого результата, нужно решить следующие задачи:

1.                Провести анкетирование учащихся класса и родственников для определения уровня знаний об объекте изучения.
2.                Обобщить информацию, полученную из различных источников, и с помощью сервиса https://ru.padlet.com/ создать доску «Вулканы: это интересно знать».
3.                Составить словарик незнакомых слов по теме исследования.
4.                Изготовить макет вулкана в разрезе, чтобы показать и рассказать о его строении.
5.                Провести эксперимент: смоделировать процесс извержения вулкана.
6.                Выявить 10 самых опасных вулканов мира и обозначить их на карте.
7.                Изготовить буклет «Выставка одной картины: «Последний день Помпеи» К. Брюллова».
8.                Для пополнения личного «Атласа профессий» выяснить, кто такие сейсмологи, вулканологи, и чем они занимаются.

Методы исследования:

–                    сбор и обработка информации из книг и Интернета о вулканах;

–                    анкетирование одноклассников и родственников, анализ полученных данных;

–                    эксперимент и предварительные выводы по его результатам.

Теоретическая значимость моей исследовательской работы заключается в том, что она носит познавательный характер и в практических целях может быть использована при изучении предмета «Окружающий мир». Надеюсь, что и взрослых, и детей увлечет, так же, как и меня, эта интересная тема таинственных и малоизведанных капризов природы.

Потому что итоги анкетирования 30-ти учащихся класса (см. Табл.1) демонстрируют невысокий уровень знаний опрашиваемых по теме исследования.

ВОПРОСЫ АНКЕТЫ

1.                Знаете ли вы, что ученые называют «окнами внутрь Земли»?
2.                Связано ли развитие Земли с вулканами?
3.                Можете ли вы объяснить, как и почему появляются вулканы?
4.                Можно ли сегодня предсказать время извержения вулкана?
5.                Влияют ли вулканы на климат Земли?
6.                Могут ли вулканы быть полезны человеку?
7.                Опасна ли вулканическая деятельность для нашего региона?
8.                Можете ли вы объяснить, что связывает эти собственные названия: Везувий, Помпеи, Карл Брюллов?
9.                Сможете ли вы назвать профессии людей, связанных с изучением вулканов?
10.            Знаете ли вы, что такое «супервулкан»?

 

Таблица 1

Результаты анкетирования

 

Как видим, вопросы на общую эрудицию (№ 1, № 8, № 10) у большинства (№ 1–23 чел.), у трети (№ 8–12 чел.) или у 20 человек из 30 (№ 10) респондентов вызвали затруднения. Что касается причин и технологии возникновения вулканов, то только 3 человека знают о них и могут объяснить. Мало знакомы мои одноклассники с влиянием вулканизма на климат планеты (13 чел. из 30-ти) и на нашу территорию (23 чел.). Не знакомы с профессиями вулканологов и сейсмологов 25 обучающихся.

Попробуем понять и объяснить с помощью изготовленного мною и папой макета, как образуется и действует вулкан (см. рис. 1, рис. 2) — явление природы, получившее свое название по имени бога огня у древних римлян.

Рис. 1.

 

Рис. 2.

 

СЛОВАРИК ЮНОГО ВУЛКАНОЛОГА

Боковой кратер — побочный кратер вулкана, расположенный на его склоне и представляющий собой окончание выводного канала, отходящего от центра жерла. [4]

Вулканы — горы, стоящие над каналами и трещинами в земной коре. [12, c.27]

Вулканический очаг — изолированная камера или резервуар магмы, откуда, как предполагается, происходит питание вулкана. [4]

Вулканический пепел — один из продуктов измельчения магмы. Состоит из пыли и песка. [6]

Вулканология — наука, изучающая вулканы. [8]

Вулканолог — специалист по вулканологии, занимающийся изучением вулканов. [8]

Жерло вулкана — вертикальный или почти вертикальный канал, соединяющий очаг вулкана с поверхностью земли, где жерло оканчивается кратером. [11]

Кратер вулкана — чашеобразное или воронкообразное углубление на вершине или склоне вулканического конуса. [4]

Лава — смесь расплавленных горных пород. [6]

Магма — расплавленные вещества земной коры и мантии Земли. [6]

Сейсмолог изучает движение земной коры и составляет прогнозы землетрясений. [8]

Общеизвестно, чем ближе к центру Земли, тем выше температура. На глубине 35–40 км горные породы плавятся, увеличиваясь в объеме. Так в разных точках планеты появляются новые горные хребты. При уменьшении давления в толще земной коры появляются огромные «озера» магмы, которая, поднимаясь вверх, заполняет трещины, появившиеся при горообразовании.

День ото дня давление в подземных горящих озерах увеличивается и, наконец, оно становится критическим. Тогда каменный свод не выдерживает большого давления, дает трещину и наружу вырывается лава. В этот момент, как говорят ученые, вулкан «просыпается», или другими словами, начинается извержение. [11] Древние римляне называли жерло активного вулкана дымоходом кузни бога.

В экспериментальной части своего исследования я описал, как в домашних условиях можно смоделировать этот процесс с помощью подручных средств. (см. Табл.2.1, 2.2, 2.3)

 

Таблица 2

Ход эксперимента

 

 

Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы. Процесс дегазации известен каждому: если осторожно открыть бутылку с газированным напитком, раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена — это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация). Магма в магматическом очаге находится под давлением, так же, как и газированные напитки в закрытой бутылке. В том месте, где земная кора оказалась «неплотно закрыта», магма может вырваться из недр Земли, вышибив «пробку» вулкана, и чем прочнее была «пробка», тем сильнее будет извержение вулкана. Поднимаясь вверх, магма теряет газы и пары воды и превращается в лаву — магму, обедненную газами. В отличие от шипучих напитков, газы, которые выделяются при извержении вулкана, — горючие, поэтому они воспламеняются и взрываются в жерле вулкана. Сила взрыва вулкана бывает настолько мощной, что на месте горы после извержения остается огромная «воронка» (кальдера), и если извержение продолжается, то прямо в этой впадине начинает расти новый вулкан.

Однако бывает, что магме удается найти легкий выход на поверхность Земли, тогда лава вытекает из вулканов вообще без взрывов. Если не хватает сил выйти на поверхность, она медленно застывает на глубине. В этом случае вулкан не образуется.

После бурного процесса дегазации давление в магматическом очаге снижается, и извержение вулкана прекращается. Жерло вулкана закрывается застывшей лавой, но иногда не очень прочно: в магматическом очаге остается достаточно жара, поэтому на поверхность через трещины могут вырываться вулканические газы или струи кипящей воды (гейзеры). В этом случае вулкан всё еще считается действующим. В любой момент в магматической камере может накопиться большое количество магмы, и тогда процесс извержения начнется вновь.

Всего, по официальным данным, на Земле насчитывается 1532 вулкана.

Чтобы понять их природу, я составил таблицу (см. Табл.3), взяв за основу три основных показателя (активность, местонахождение, форма).

 

Таблица 3

Классификация вулканов

Параметры характеристик	Активность	Местонахождение	Форма
Виды вулканов	–                    действующие –                    спящие –                    потухшие	–                    наземные –                    подводные –                    внеземные	–                    щитовые –                    стратовулканы –                    шлаковые конусы –                    купольные –                    сложные

 

На Земле наибольшее количество вулканов сосредоточено в местах тектонических областей и крупных разломов, также они присутствуют на островах океанического происхождения, в океане, на других планетах и их спутниках. Интересно, что в результате деятельности подводных вулканов появилось более 10 тысяч островов. Например, Вест-Мата, Мёдзин и др. Поражает воображение и вулкан «инопланетного» происхождения — Олимп на Марсе, высота которого составляет более 21 км.

Рассмотрим виды вулканов по их форме. Щитовидные предсказуемы, редко сопровождаются взрывами. Лава постоянно извергается на поверхность из центрального конуса и боковых кратеров и растекается на большие расстояния, образуя «щит». Например, Мауна-Лоа на острове Гавайи, чье основание составляет 120 км в длину и 50 км в ширину. Стратовулканы — самые высокие. При извержении образуется много пепла, камней, лавы. Например, Попокатепетль, Этна, Фудзияма. Шлаковые конусы извергают крупные фрагменты пористых шлаков, которые нагромождаются вокруг кратера слоями в форме конуса, а мелкие фрагменты формируют у подножия покатые склоны; с каждым извержением вулкан становится всё выше. Это — самый распространённый тип вулканов на суше. Купольные вулканы своим появлением обязаны вязкой гранитной магме. Она поднимается из недр вулкана, но не может стечь по склонам и застывает вверху, образуя купол. Закупоривает его жерло, как пробка, которую со временем вышибают накопившиеся под куполом газы. Сложные вулканы образуются в результате нескольких извержений разных типов.

Таким образом, собранный и изученный мною материал о вулканах позволяет с уверенностью утверждать, что это не только капризы, но и чудо природы, которое человек научился успешно использовать. Например, для нужд народного хозяйства — вулканическое тепло горячих вод и пара, вулканический пепел в качестве удобрения. В породах, которые образуются при извержении вулкана, содержатся руды ценных металлов, золото и медь, минералы. Предотвращать же губительные последствия извержений помогает деятельность людей очень ответственных и мужественных профессий — вулканологов и сейсмологов.

 

Литература:

 

1.                Ауфдем Кампе, Йорн. В самое пекло // Гео. — 2013. — № 03 (180). — С. 42–55.
2.                Влодавец В. И. Вулканы Земли. — М.: Наука, 1973. — 168 с. — (Настоящее и будущее Земли и человечества).
3.                Вулкан. WikiZero. — URL: https://www.wikizero.com/ru
4.                Каррыев Б. С. Катастрофы в природе: Вулканы. — М.: Издательские решения, 2016. — 224 с.
5.                Кравчук П. А. Рекорды природы. — Л.: Эрудит, 1993. — 216 с.
6.                Кременецкий А. А. Адские жаровни. — М.: ИМГРЭ, 2015. — 392 с.
7.                Мархинин Е. К. Вулканизм. — М.: Недра, 1985. — 288 с.
8.                Раст Х. Вулканы и вулканизм / Хорст Раст; Пер. с нем. Е. Ф. Бурштейна. — М.: Мир, 1982. — 344 с.
9.                Роберт Коуп. Вулканы. — М.: Махаон, 2009. — 32 с.
10.            Роберт Коуп. Капризы природы. — М.: Махаон, 2009. — 32 с.
11.            http://allforchildren.ru/why/whatis8.php?c=all
12.            Хомич Е. О. Что? Зачем? Почему?/ Е. О. Хомич, М. Н. Якушева — М.: АСТ, 2014. — 192 с.: ил.