Научно-исследовательская работа "Удивительное под землей"

МАОУ «Гимназия № 7»

УДИВИТЕЛЬНОЕ ПОД ЗЕМЛЕЙ.

Выполнил: Чайников Артём

                                                                   Ученик 2 В класса    

                                                                           Руководитель: Фотеева

                                                                       Марина Геннадьевна

 Учитель начальных классов

        Пермь 2019 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 Введение.

1. Теоретическая часть.

1.1.  Происхождение пещер.

1.2. Сталактиты, сталагмиты и сталагнаты.

2. Экспериментальная часть.

2.1 Гипотеза.

2.2 Подготовка.

2.3 Контроль роста.

2.4 Дневник наблюдений.

2.5 Сравнительное фото.

3. Заключение.

3.1 Выводы.

3.2 Практическая значимость.

4. Список литературы.

                                        Введение

Подземелье, сотворенное природой, всегда тянет и манит своей таинственностью. Оказавшись в пещере, попадаешь в другой необычайно красивый мир.  Я впервые побывал в пещере «Чудесница» в 2016 году вместе с мамой и группой туристов. Это был поход - сплав по реке Чусовой. Я увидел что-то необычное небольшой вход - расщелина, проползая через который люди исчезают. Был страх, но интерес пересилил меня. Под землей, на глубине 50-100 метров был  абсолютная темнота и тишина, и лишь мерный перезвон капели нарушал  ее.  Размер пещеры поразил огромными залами, узкими проходами, гигантскими и маленькими наплывами сталагмитов и сталактитов,  свисающие причудливыми образованиями с потолков и пола. Но самое главное, у меня возник интерес и много вопросов.

1. Теоретическая часть

1. Происхождение пещер.

 Пещера - это подземная полость, имеющая как минимум один вход. Изучением пещер занимается наука, которая называется спелеология. Спелео, от  греческого «spelion» - пещера. А спелеолог – это специалист по изучению пещеры. Но этого мало, это должен быть  прежде всего романтик, а затем уже - практик. Он должен много знать, чтобы не причинить вреда пещерам, и многое уметь, чтобы не навредить себе. А главное - любить пещеры, дарящие спортсмену радость.

По происхождению пещеры можно разделить естественные, созданные природой  и искусственные, созданные человеком. Естественные пещеры можно разделить на пять групп. Это эрозионные, ледовые, вулканические, тектонические и самая большая группа – карстовые пещеры. Именно карстовые пещеры имеют наибольшую протяжённость и глубину. Пещеры образуются вследствие растворения водой породы. Поэтому карстовые пещеры встречаются только там, где залегают растворимые породы: известняк, мрамор, доломит, мел, а также гипс и каменная соль.

Характеристики пещеры делают её  уникальной и значимой для науки. Защищенность от внешнего мира, постоянный внутренний климат (низкая температура и высокая влажность) помогает сохранить свидетельства прошлого. Пещера – это природный музей. Ни один привычный звук не проникает сквозь каменную глыбу. Там царит абсолютный мрак.

Рождение пещеры – насыщенная углекислотой вода просачивается сквозь пласты рассеченного трещинами известняка и растворяет его. Со временем трещины и щели превращаются в системы пещер с коридорами, лазами, высокими залами, украшенными сталактитами и сталагмитами.

1.2 Сталактиты, сталагмиты, сталагнаты.

Постепенно русла подземных потоков углубляются в горную породу, и тогда расположенные выше пещеры осушаются. Однако просачивающаяся сквозь трещины дождевая и талая вода, растворяя известняк, продолжает проникать в них и начинает «украшать пещеры».  Большой вклад в формирование знаний о подземном мире внес М. В. Ломоносов. Он доказал, что пещеры имеют физико-химическую природу, объяснил образование "накипей" на стенах пещер осаждением кальцита из водного раствора и дал русские эквиваленты  латинских терминов "сталактит" и "сталагмит" ("капь верхняя" и "капь нижняя"), обосновал причины движения воздуха под землей и образование пещерного льда.

Сталактиты – известковые натеки, свешивающиеся в виде сосулек с потолка пещеры.

Сталагмиты – известковые натеки, поднимающиеся в виде конических столбиков со дна пещеры, обычно навстречу сталактитам. Образуются при падении капель воды, насыщенной углекислым кальцием.

Сталагнат – сросшийся сталактит со сталагмитом.

Схема образования известняковой колонны: из содержащей углекислый кальций воды, просачивающейся сквозь трещины в потолке пещеры, возникает сталактит, а там, где капли падают на пол, навстречу ему растет сталагмит. На протяжении тысячелетий они становятся все больше, пока наконец, соединяясь, не образуют колонну – сталагнат.

Скорость роста сталагмита и сталактита 1 см в  100 лет. Это средний результат, который зависит от множества причин: места расположения пещеры,  типа (вертикальная, горизонтальная), от движения воздуха под землей…  

2. Экспериментальная часть

2.1 Гипотеза.

Изучив теорию, я решил вырастить кальциевые сталактиты, сталагмиты и сталагнаты дома, за счёт испарения воды из насыщенного раствора соды.

Причины, по которым можно вырастить сталактит в домашних условиях:

1. В помещении влажность воздуха ниже, а температура выше, что приведёт к более быстрому испарению капли жидкости.

2. Количество падающих капель в домашних условиях будет больше.

3. Количество растворённого вещества будет максимальным, что приведёт к более быстрому осаждению частичек сталактита.

        Я выдвинул гипотезу:  предположил, что в домашних условиях возможно вырастить сталактиты и сталагмиты и скорость их роста будет быстрее, чем в природе.  Внешний вид их будет похож на настоящие.

2.2 Подготовка.

Для эксперимента по выращиванию  мне потребовалось: 2 химических стакана, горячая вода, деревянная палочка для перемешивания, сода,  шерстяная нить и подставка. Подготовка места – самое теплое место у батареи, сравнительный анализ (плита, подоконник, лампа). Устойчивое место – стул. Создание фона, для фотографирования эксперимента,  линейка, тетрадь и ручка.  Все готово, можно начинать. Готовлю насыщенный раствор соды. В емкость, большего размера,  наливаю воды, добавляю соду до тех пор, пока сода не перестанет растворяться. Это одно из свойств насыщенного раствора. Для ускорения растворения, раствор нагреваю и перемешиваю. Раствор готов. Переливаю в стаканы, чтоб объем был одинаковый. Окунул нить в стаканы  и, зажав между пальцев, удалил избыток жидкости. Нить между стаканами слегка прогнул дугой. Под провисшую нить поставил подставку. Всю установку установил на стуле возле батарее и стал ждать.

2.3  Контроль роста.

Периодически контролирую рост и провожу «фотосессию». Насыщенный раствор движется по нити к провисшему центру, зависает в виде капли. Часть капает на блюдце, часть воды испаряется, а вещество остается на нити и нарастает. Я фиксирую на третий день начало зарождения сталактита - сосульки, свисающей с нити к подставке. Остатки воды, которые упали на подставку, тоже испаряются, и появляется «сугроб». На шестой день стал виден сталагмит – натек, вырастающий от пола навстречу сталактиту. Заметил разницу в размерах, сверху уже, чем внизу. На 9 день два натека срослись. Я получил сталагнат размером 8 см. Средняя скорость получилась 1 см в день. Для этого я постоянно подливал горячий насыщенный раствор в стаканы. Следил за объемом раствора. Результаты записывал.

2.4 Дневник наблюдения.

2.5 Сравнительные фотографии.

3. Заключение.

3.1 Выводы

- в процессе работы были изучены свойства насыщенного раствора соды;

- образование сталактита, сталагмита в домашних условиях возможно;

- скорость роста различна, но намного быстрее чем в природе;

-  внешнее сходство с реальными и подтверждение гипотезы;

- на рост влияют температура окружающей среды;

- хрупкость сталактитов и сталагмитов.

        3.2 Практическая значимость: может быть использована на уроке окружающего мира, а также в качестве увлекательного материала для моих одноклассников.

4. Список литературы:

1.Давид Э. Портнер  «Пещеры»

2. Дублянский В.Н. «Занимательная спелеология»

3. Мальцев В.А. «Еще раз о сталактитах с «внутренним» и «внешним» питанием»

4. Сифр М. «Один в глубинах земли"