Вулкан

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

 «Боградская средняя общеобразовательная школа»

II муниципальная научно-практическая конференция

учащихся начальных и средних классов

«Я познаю мир»

Естественно-научное направление

Жизнь вулкана

Автор: Жирнова Дарья Евгеньевна,

3 «Б» класс

Руководитель: Зырянова Светлана Владимировна, учитель I квалификационной категории

с.Боград, 2013

Оглавление

Введение

Последнее время всё человечество  «напугано» сообщениями о том, что наша планета не переживёт время Х. Интернет буквально «завалены» статьями о том, что Земле угрожают: гигантские астероиды, извержения вулканов, глобальное потепление, парад планет, смещение полюсов, планета Нибиру, ускорение дрейфа северного магнитного полюса, вспышки на Солнце, инопланетные цивилизации. Все эти возможные события могут произойти именно в 2012 году.

Актуальность

Больше всего человека пугает неизвестность. Незнание включает процесс воображения. Я решила в этом разобраться и изучить одну из версий о конце света – это версия о извержении вулканов.

Человек  должен  продолжать  верить,  что

                               непонятное может быть понято.

Иначе он перестал бы исследовать.

                                                                                            И.В.Гёте

При рассматривании энциклопедии   [5,9, 13]   меня интересовали картинки с изображением вулканов, особенно извергающихся. Я  стали расспрашивать родителей, что это такое, почему так происходит, опасно ли это. В процессе беседы выяснилось, что   это  природное явление. Я просмотрела много различных иллюстраций вулканов и посмотрела мультимедийной презентации. В результате я поняла, что извержение вулканов очень страшное и опасное явление, но в то же время очень красивое и мне захотель посмотреть на извержение вулкана в живую. Я понимала, что это не реально, так как для этого  придётся очень далеко и долго ехать на поезде, мама предложила мне альтернативное решение – самостоятельно создать извержение вулкана. Я очень этим  заинтересовалась и  приняла решение провести опыт, который мы назвали «Извергающийся вулкан».

Цель исследования: Изучение факторов, которые приводят к извержению вулканов в природе.

Задачи:

1. Изучить строение вулканов и их виды.
2. Изучить причины извержения вулканов и их влияние на окружающую среду.
3. Провести  опыт на макете, путем создания искусственного вулкана в домашних условиях
4. Сделать выводы на основе проведённого опыта

Объект исследования: вулкан

Предмет исследования: факторы, которые приводят к извержению вулкан

Гипотеза: Если кратер вулкана засыпать песком, то его извержение происходить не будет.

Методы и приёмы, используемые в работе:  

1. анализ литературы;
2. исследование извержения вулкана с помощью проведения опыта в домашних условиях;
3. наблюдение на фото и на документальных видео картинах;
4. анализ полученных результатов.

1.Литературный обзор

1.1.Понятие вулкана. Что это такое, его состав, свойства

Слово «вулкан» происходит от имени бога огня и кузнечного дела Вулкана из древнеримских мифов. (Приложение 9)

В I веке произошло одно из самых сильных за всю историю человечества извержение вулкана Везувий, расположенного в Италии, на берегу Неаполитанского залива. В результате извержения всего за два дня погиб город Помпеи и еще два города. Тучи пепла затмили солнце, потоки лавы, грязи и камней затопили города, воздух наполнился ядовитыми парами. Люди пытались укрыться в домах и погибали там либо от удушья, либо под обвалившейся кровлей. Спустя много веков археологи откопали города, прекрасно сохранившиеся под вулканическим пеплом. [12]

Что же такое вулкан? Как он может влиять на окружающий мир?

Вулканами называются конусообразные или куполовидные возвышения над каналами, трубками взрыва и трещинами в земной коре, по которым извергаются из недр газообразные продукты, лава, пепел, обломки горных пород. Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории развития и формирования земной коры. Ни одна область на Земле, будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа не сформировалась без участия вулканизма. Большая  значимость этих явлений повлияла на  выбор темы исследования. [4]

Вулканы это геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и пирокластические потоки.  [1]

На рисунке 1 мы можем рассмотреть строение и состав вулкана, где

1. Пепел и дым
2. Кратер - чашеобразное углубление на вершине горы
3. Магма - расплавленная масса глубинных зон Земли
4. Жерло - вертикальный или наклонный канал, по которому вытекает лава
5. Очаг магмы - место на глубине, где плавится магма
6. Лава - магма, излившаяся на поверхность. Температура 750-1250  Скорость течения 300-500 метров в час.

При извержении вулкана жидкая магма поднимается по каналу – жерлу вулкана. При подъеме она может на каком-то участке застыть и тогда образуются «пробки»; приводящие к взрывам, к появлению трещин и новых побочных каналов извержения. [10]

Рисунок 1

1.2.Общая характеристика вулканических извержений. Виды вулканов

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

Действующие – вулканы, которые извергались в наши дни или в историческое время.

Потухшие – бездействуют много тысяч лет и извержения на них маловероятны.

Спящими  считаются недействующие вулканы, на которых возможны извержения.

Уснувшие – об из деятельности не сохранилось сведений, но иногда они начинают действовать, например вулкан Везувий.

Вулканологи исследуют также потухшие и разрушенные древние вулканы. Накопление таких наблюдений и знаний очень важно для геологии. Древние разрушенные вулканы, действовавшие десятки миллионов лет назад и почти сровнявшиеся с поверхностью Земли, помогают ученым распознать, каким образом расплавленные массы, находящиеся в недрах Земли, проникают в твердую земную кору и что получается от соприкосновения (контакта) их с горными породами. Обычно в местах контакта в результате химических процессов образуются руды полезных ископаемых —месторождения железа, меди, цинка и других металлов.

Вулканологи уже разработали способы, которые дают возможность предсказывать время наступления извержения вулкана. Этому событию часто предшествуют землетрясения; слышится подземный гул, усиливается выделение паров и газов; повышается их температура; сгущаются облака над вершиной вулкана, а его склоны начинают «вспучиваться». [11]

1.3.Установление причин воздействия на извержение вулканов

Под давлением газов, вырывающихся из недр Земли, дно кратера взрывается. На тысячи метров выбрасываются вверх густые черные тучи газов и паров воды, смешанных с пеплом, погружая во мрак окрестность. Со взрывом и грохотом из кратера летят куски раскаленных докрасна камней, образуя гигантские снопы искр. Из черных, густых туч на землю сыплется пепел, иногда выпадают ливневые дожди, образуются потоки грязи, которые скатываются по склонам и заливают окрестность. Блеск молний непрерывно прорезывает мрак. Вулкан грохочет и дрожит, по его жерлу поднимается расплавленная огненно-жидкая лава. Она бурлит, переливается через край кратера и устремляется огненным потоком по склонам вулкана, все сжигая и уничтожая на своем пути.   [7,8]

За все время изучения и наблюдения за вулканами и их извержениями меня заинтересовало - отчего же все-таки происходят извержения вулканов и откуда берется такая огромная энергия внутри земного шара?

1.4.Рождение и смерть вулканов. Как они возникают, извергаются или спят и исчезают

Открытие явления радиоактивности у некоторых химических элементов, особенно урана и тория, заставляет думать, что внутри Земли накапливается тепло от распада радиоактивных элементов. Изучение атомной энергии еще больше подтверждает этот взгляд. Накопление тепла в Земле на большой глубине раскаляет вещество Земли. Температура поднимается так высоко, что это вещество должно было бы расплавиться, но под давлением верхних слоев земной коры оно удерживается в твердом состоянии. В тех местах, где давление верхних слоев ослабевает в связи с движением земной коры и образованием трещин, раскаленные массы переходят в жидкое состояние.  [ 2]

Масса расплавленной каменной породы, насыщенная газами, образующаяся глубоко в недрах земли, называется магмой. Очаги магмы располагаются под земной корой, в верхней части мантии, на глубине от 50 до 100 км. Под сильным давлением выделяющихся газов магма, расплавляя окружающие породы, прокладывает себе путь и образует жерло, или канал, вулкана. Освобождающиеся газы взрывами расчищают путь по жерлу, разламывают твердые породы и выбрасывают куски их на большую высоту. Это явление всегда предшествует излиянию лавы. [3 ]

Как растворенный в шипучем напитке газ при раскупоривании бутылки стремится вырваться, образуя пену, так и в жерле вулкана пенящаяся магма стремительно выбрасывается освобождающимися из нее газами. Потеряв значительное количество газа, магма выливается из кратера и уже как лава течет по склонам вулкана. Если магма в земной коре не находит выхода на поверхность, то она затвердевает в виде жил в трещинах земной коры. Иногда магма внедряется по трещине, поднимает куполом слой земли и застывает в форме, похожей на каравай хлеба.

Извержения вулканов происходят также на дне морей и океанов. Об этом узнают мореплаватели, когда внезапно видят над водой столб пара или плавающую на поверхности «каменную пену» — пемзу. Иногда суда наталкиваются на неожиданно появившиеся мели, образованные новыми вулканами на дне моря. Со временем эти мели размываются "морскими волнами и бесследно исчезают.   [6]

Дно океана очень часто содрогается от землетрясений. Подводные вулканы (Приложение1,2) извергают пепел и лаву, со дна неожиданно поднимаются острова и порой также внезапно исчезают .Большинство океанских островов, расположенных вдали от материков, вулканического происхождения.

Многие из них увенчаны потухшими или действующими вулканами, но еще больше вулканов скрывает толща океанской воды. Предполагают, что одиночные горы, возвышающиеся на сравнительно ровном дне океана, тоже бывшие вулканы. Они отличаются одной любопытной особенностью, не разгаданной до сих пор: у них совершенно плоские вершины. Некоторые ученые думают, что в отдаленные геологические времена эти подводные пики возвышались над уровнем моря. За миллионы лет неутомимый прибой срезал их вершины, словно ножом. Однако остается неизвестным, какие причины вызвали погружение этих гор в глубины океана,— ведь над их вершинами сейчас 1000-метровый слой воды.

Вулканы после своего возникновения изменяются, претерпевают целый ряд преобразований, то разрушаясь, то вновь возникая, но живут они лишь до тех пор, пока в их вулканических очагах имеется достаточное количество вулканической энергии.

С ее уменьшением жизнь вулкана начинает отмирать, деятельность его постепенно умирает. Он засыпает. Когда же полностью будет исчерпана энергия, вулкан прекращает всякую деятельность, заканчивается его активная жизнь. Вулкан потух.

Рассмотрев строение и принципы извержения вулканов, мне стало интересно, есть ли способы ликвидации или уменьшения опасности, связанной с вулканическими извержениями. Выяснилось, что предупреждать о грозящей вулканической опасности и принимать меры по уменьшению последствий должны гражданские власти, которым вулканологи предоставляют необходимую информацию.

Система оповещения населения может быть звуковой (сирены) или световой (например, на шоссе у подножья вулкана Сакурадзима в Японии мигающие сигнальные огни предупреждают автомобилистов о выпадении пепла). Устанавливаются также предупреждающие приборы, которые срабатывают при повышенных концентрациях опасных вулканических газов, например сероводорода. На дорогах в опасных районах, где идет извержение, размещают дорожные заграждения. Для смягчения вулканической опасности используются как сложные инженерные сооружения, так и совсем простые способы. Например, при извержении вулкана Миякедзима в Японии в 1985 успешно применялось охлаждение фронта лавового потока морской водой. Устраивая искусственные бреши в застывшей лаве, ограничивающей потоки на склонах вулканов, удавалось изменять их направление. Для защиты от грязекаменных потоков - лахаров - применяют оградительные насыпи и дамбы, направляющие потоки в определенное русло. [14]

1.5.Наблюдение за вулканами.

В наше время ведется постоянный мониторинг за действующими вулканами и наблюдая за ними нельзя сказать, что они несут пользу для человека и его окружения.

Например: Известный своими внезапными извержениями вулкан Этна  на итальянском острове Сицилия (Приложение 3) с середины июля 2001 года не дает покоя жителям городов, расположенных на его склонах. Всего открылось 5 кратеров, из которых хлещет раскаленная до нескольких тысяч градусов магма, вулканический пепел и сероводородный дым. Самая высокая точка выбросов - на высоте 2950 метров. Но оттуда поток уходит в безлюдную долину Бове, уже многократно сожженную вулканом, не угрожая никому. Другие очаги пониже, на отметке 2700, и раскаленная лава медленно стекает на сто метров ниже. Хуже всего кратер на 2100 метрах - самый неистощимый на выбросы, который грозит накрыть село Николози. Вокруг села бульдозеры возвели два барьера на пути лавы. В своих отношениях с вулканами люди очень часто проигрывают, так в 1992 году итальянцы попытались построить заграждение длиной в 224 и высотой в 21 м, чтобы преградить потоки лавы Этны. Однако лава быстро прорвала эти барьеры. Но другая попытка удалась. Потоки лавы текли по естественному тоннелю. После направленного взрыва ее поток ушел под землю, затем образовалась пробка и лава вышла на поверхность.

"Остров сакуры" – именно так с японского языка переводится Сакурадзима. Дивная красота вулкана Сакурадзимы (Приложение 4) скрывает реальную опасность.  Высота действующего вулкана Сакурадзима – 1118 метров. Начиная с 1955 года, вулкан постоянно проявляет активность, выбрасывая из кратера клубы дыма. Сакурадзима относится к особо опасным вулканам, поскольку в любой момент может начаться извержение. Из города Кагосима открывается великолепный вид на вулкан Сакурадзима. Жители города Кагосима в прямом смысле слова живут как на вулкане, так как никогда не знают, когда начнется экстренная эвакуация. За вулканом ведется наблюдение с помощью веб-камер установленных на его вершине. В городе имеются убежища, регулярно проводятся учения. Мощные подземные толчки стали предвестниками крупного извержения 1924 года, когда были эвакуированы почти все жители из близлежащих окрестностей. Было выброшено столько лавы, что остров Сакурадзима, на котором расположен одноименный вулкан, стал полуостровом, соединившись перешейком с Кюсю. Дно залива поднялось за счет лавы стекавшей на его дно в течение нескольких месяцев. А в центральной части огромной кальдеры Аира, расположенной в 8 км от вулкана Сакурадзимы, поверхность наоборот просела. Это означает, что процессы, образовавшие древнюю кальдеру, 22 000 лет назад действуют и теперь. Немало ущерба нанесли извержения 1642, 1779 и 1914 годов. Извержение 1779 года сопровождалось взрывов в кратере вулкана с последующим выбросом пепла. Деятельность Сакурадзимы стала более заметной в 1955 году, и с тех пор вулкан извергается почти постоянно. Тысячи небольших взрывов происходят ежегодно, выбрасывая пепел на высоту нескольких километров. В 1960 году была создана Сакурадзима Вулканическая Обсерватория для мониторинга извержений. Сакурадзима является частью национального парка Киришима-Яку, а ее потоки лавы главная достопримечательность. Территория вокруг Сакураджима содержит несколько курортов с горячими источниками. [16]

В 30 км к северу от Петропавловска-Камчатского вытянулась гряда Авачинской группы вулканов, в которой Авачинский (2741м) и Корякский (3456м) вулканы являются действующими. Этот вулканический хребет - визитная карточка полуострова встречает гостей по прибытию в аэропорт «Елизово».

Авачинский вулкан и его подножие излюбленное место отдыха камчатцев, совершающих традиционные в летний период маршруты выходного дня с восхождением к кратеру вулкана, горнолыжные спуски по заснеженным склонам и лыжные прогулки зимой. Последнее извержение Авачинского вулкана произошло в 1990-1991 гг. с излияниями лавовых потоков. В настоящее время застывшая лава заполнила огромную чашу кратера вулкана, продолжается активная фумарольная деятельность.

Северо-западнее к ней примыкает вулканическая гряда с действующими вулканами: Жупановским (2927 м) и Дзензуром (2521 м). Эти вулканические хребты полукольцом охватывают долину реки Налычевой, истоки которой берут своё начало с ледников и многолетних снежников, укрывающих вершины и северные склоны вулканов. В верховьях реки расположены многочисленные группы Налычевских горячих и холодных минеральных источников.

На этой территории создан природный парк «Налычево». Сюда ведёт множество туристских троп и именно сюда направлены все популярные туры на Камчатке, а маршруты планируют восхождения к кратерам действующих вулканов и купание в целебных минеральных водах.

2. Проведение опытов на макете, путем создания искусственного вулкана в домашних условиях

Методика исследования:

Попробуем изучить и нашу гипотезу, путем проведения опыта: создание искусственного вулкана на макете (приложение: 5,6).

Опыт «Извергающийся вулкан»

Для этого нам понадобится макет самого вулкана, далее насыпаем в кратер 1 столовую ложку питьевой соды (гидрокарбонат натрия), столько же любой жидкости для мытья посуды, несколько капель красного пищевого красителя или свекольного сока для придания нужно цвета лаве. Дозировка дана в расчете на банку вместимостью 100-150 мл. Если теперь влить в жерло вулкана 40-50 мл столового уксуса 3-9%, начнется извержение, и из жерла повалит бурлящая пена.(Приложение 7)

Подготовка: изготовить макет вулкана (на конус из картона налепить пластилин, одеть на бутылочку, закрепив горлышко с конусом пластилином) на поддон установить макет вулкана,

Ход эксперимента:  насыпать в отверстие вулкана две чайные  ложки соды. В пластмассовом стаканчике размешать немного красной краски с водой до образования интенсивного цвета. Влить в окрашенную воду 2 столовые ложки лимонной кислоты и все перемешать. Осторожно выливать в жерло вулкана получившийся раствор.

3. Результаты исследования:

Вывод: происходит химическая реакция с выделением углекислого газа, который пузырится, заставляя массу переливаться через края кратера. Все совершенно безвредно и безопасно: NaHCO3 (бикарбонат натрия, или сода) + HC2H3O2 (уксусная кислота) = NaC2H3O2 (ацетат натрия) + CO2 (углекислый газ) + H2О (вода). Средство для мытья посуды заставит «лаву» сильнее пузыриться.

Вывод: Таким образом мы получили «действующий вулкан», насыпаем в него песок и смотрим что происходит, (Приложение 8) извержение  вулкана  не  прекращается, но «выход лавы замедляется».

Проведя данный опыт, мы увидели, как извергается вулкан. Это значит, что мы смогли самостоятельно создать природное явление - извержение вулкана.

Заключение

Подытожим, проведенное нами исследование. Мы выяснили, что внутри Земли накапливается тепло от распада радиоактивных элементов на большой глубине и раскаляет вещество Земли. Температура поднимается так высоко, что это вещество в тех местах, где давление верхних слоев ослабевает в связи с движением земной коры и образованием трещин, раскаленные массы переходят в жидкое состояние. Под сильным давлением выделяющихся газов магма, расплавляя окружающие породы, прокладывает себе путь и образует жерло, или канал, вулкана. Освобождающиеся газы взрывами расчищают путь по жерлу, разламывают твердые породы и выбрасывают куски их на большую высоту. Это явление всегда предшествует извержению вулкана. Однако с уверенностью предсказать, когда именно произойдет извержение, очень трудно, несмотря на то, что предвестниковые явления, предшествовавшие большинству достаточно полно документированных извержений, сходны между собой.

Характер опасности зависит от действия разных факторов. Лавовые потоки разрушают здания, перекрывают дороги и сельскохозяйственные земли, которые, на много столетий исключаются из хозяйственного использования, пока в результате процессов выветривания не сформируется новая почва.

Так как извержения вулканов угрожают жизни людей и наносят материальный ущерб, то наша гипотеза достаточно актуальна. Мы выяснили, что засыпав действующий вулкан песком, замедляется выброс и потоки лавы, а это значит,  есть больше времени чтобы предупредить и обезопасить большее количества человек. Хотя, с другой стороны, при сегодняшнем развитии человечества, перемещение миллионов тонн песка за ограниченное время трудно исполнимо.

Вулканы не только сеют смерть и разрушения, они  одновременно являются и великими созидателями:

1.Вулканы – “созидатели” новых земель, чудесные земледельцы.
2.Поставщики минералов, строительных материалов.
3.Создатели многочисленных месторождений руд.
4.Источники геотермальной энергии. (Универсальные “чайники” и паровые “ котлы” природы).

Вулканический пепел и лава содержат много соединений элемента калия и со временем превращаются в плодородные почвы. На них разводят сады или занимаются полеводством. Поэтому, хотя в окрестностях вулканов жить небезопасно, там почти всегда вырастают селения или города.

Список использованной литературы.

1. Апродов В.А. «Вулканы». Мысль, 1982г.
2. Влодовец В.И. «Вулканы земли». Наука, 1973г.
3. Гущенко И.И. «Извержения вулканов мира». Наука, 1979г.
4. Зачем и почему «Вулканы» Райнер Кёте Москва 2006 г.
5. Ким А.И. и Демыкин В.В. «Большая детская энциклопедия». Росмэн-Издат, 2000г.
6. Лебединский В.И. «Вулканы и человек». Недра, 1967г.
7. Маракушев А.А. «Вулканизм земли». Природа, 1984г.
8. Маркин В.А.. «Я познаю мир». АСТ, 1996г.
9. Планета Земля. Энциклопедия. Издательский дом «Росмэн». 2006.
10. Плешаков А.А. «Природоведение. 5 кл.», Дрофа, 2002г.
11. Ритман А.А. «Вулканы и их деятельность». Мир, 1964г.
12. Трешников А.Ф.. «Географический энциклопедический словарь: Географические названия» 1983г.
13. Энциклопедия для детей «Юному эрудиту обо всём» Москва «Махаон» 2004г.
14. ru.wikipedia.org/wiki/Вулкан
15. galspace.spb.ru/index95.file/15.html
16. geo.metodist.ru/teleclass/4/d_vol.htm

Приложение 1

Вулканы на территории России

На Камчатке — 160 вулканов, 29 из них до сих пор регулярно извергаются. Большая их часть расположена на Восточном хребте, в том числе — самые активные: Мутновский, Авачинский, Карымский, Ключевской, Безымянный и Шивелуч.
     Ключевская сопка, собравшая вокруг себя группу из 12 вулканов — самый высокий вулкан Евразии (4750 м) и активнейший среди действующих.
Мутновско-Горелая группа вулканов находится в 80 км южнее Петропавловска-Камчатского. 

Приложение 9

Вулканы всегда очаровывали и мистифицировали людей. Существует множество мифов и легенд о вулканах:

Бог огня.

Жил на свете бог по имени Вулкан. И нравилось ему кузнечное дело: стоять у наковальни, бить тяжелым молотом по железу, раздувать огонь в горне. Построил он себе кузнецу внутри высоченной горы. А гора стояла прямо у моря. Когда Вулкан работал молотом, гора дрожала от верхушки до основания, а грохот и гул разносились далеко вокруг. Из отверстия на вершине горы с оглушительным рёвом летели раскалённые камни, огонь и пепел. «Вулкан работает»,- со страхом говорили люди и уходили жить подальше от горы, чтобы не спалило огнём их жилища, не засыпало пеплом сады и поля… С тех пор люди все огнедышащие горы стали называть вулканами.

Предупреждение волшебников.

В Южной Америке люди верили, что однажды колдуны попали в ловушку, расположенную в вулкане. Рассердившись, колдуны заставили вулканы извергаться. Древние цивилизации пытались задобрить колдунов и бросали для них красавиц в потоки раскалённой лавы.

Атлантида.

Легенда об Атлантиде повествует о великой цивилизации, наказанной богами за жадность к жизни. Существует предположение, что Атлантидой была Минойская цивилизация на острове Крит. Её уничтожило в 1500году до н.э. извержение вулкана Тера, мощность которого оценивается равной взрыву тридцати атомных бомб.

Пепел и дым

1

Лава

Очаг магмы

Жерло

Магма

Кратер