Науки о Земле, области исследований, связанные с твердой Землей, ее водами и воздухом, который ее окружает. Включены геологические, гидрологические и атмосферные науки.
Общая цель наук о Земле — понять нынешние особенности и прошлую эволюцию Земли и использовать эти знания, где это уместно, на благо человечества. Таким образом, основные задачи ученого-землянина заключаются в том, чтобы наблюдать, описывать и классифицировать все особенности Земли, характерные или нет, генерировать гипотезы, с помощью которых можно объяснить их наличие и их развитие, и разрабатывать средства проверки противоположных идей на их относительную достоверность. Таким образом разрабатываются наиболее правдоподобные, приемлемые и долговечные идеи.
Физическая среда, в которой живут люди, включает в себя не только непосредственную поверхность твердой Земли, но и почву под ней, а также воду и воздух над ней. Древние люди были больше связаны с практическими аспектами жизни, чем с теориями, и, таким образом, их выживание зависело от их способности добывать металлы из земли для производства, например, сплавов, таких как бронза из меди и олова, для инструментов и доспехов, чтобы найти достаточные запасы воды для создания жилищи для прогнозирования погоды, которая имела гораздо большее влияние начеловеческая жизнь в более ранние времена, чем сегодня. Такие ситуации представляют собой основы трех основных составляющих дисциплин современных наук о Земле.
Быстрое развитие науки в целом за последние полтора столетия привело к появлению огромного количества специализаций и субдисциплин, в результате чего современный ученый-землянин, возможно, к сожалению, имеет тенденцию много знать об очень небольшой области исследований, но лишь немного о большинстве других аспектоввсей области. Поэтому очень важно, чтобы как неспециалисту, так и исследователю было известно о сложной взаимосвязанной сети дисциплин, составляющих науки о Земле сегодня, и это цель этой статьи. Только когда человек осознает удивительную сложность наук о Земле и в то же время может понять разбивку составляющих дисциплин, он может выбрать те части предмета, которые представляют наибольший личный интерес.
Стоит подчеркнуть две важные особенности, которые объединяют три раздела наук о Земле. Во-первых, это недоступность многих объектов изучения. Многие горные породы, а также резервуары с водой и нефтью находятся на больших глубинах в Земле, в то время как воздушные массы циркулируют на огромных высотах над ней. Таким образом, ученый, изучающий Землю, должен иметь хорошую трехмерную перспективу. Во-вторых, есть четвертое измерение: время. Ученый Земли отвечает за выяснение того, как Земля развивалась на протяжении миллионов лет. Например, каковы были физические и химические условия, существовавшие на Земле и Луне 3,5 миллиарда лет назад? Как образовались океаны и как их химический состав менялся со временем? Как развивалась атмосфера? И, наконец, как зародилась жизнь на Земле? и из чего эволюционировало человечество?
Сегодня науки о Земле делятся на множество дисциплин, которые сами по себе делятся на шесть групп:
-
Те предметы, которые касаются воды и воздуха на твердой поверхности Земли или над ней. К ним относятся изучение воды на земле и внутри нее (гидрология), ледников и ледяных шапок (гляциология), океанов (океанография), атмосферы и ее явлений (метеорология) и мирового климата (климатология). В этой статье такие области исследований сгруппированы по гидрологическим и атмосферным наукам и рассматриваются отдельно от геологических наук, которые сосредоточены на твердой Земле.
-
Дисциплины, связанные с физико-химическим составом твердой Земли, которые включают изучение минералов (минералогия), трех основных групп горных пород (магматическая, осадочная и метаморфическая петрология), химию горных пород (геохимия), структуры в горных породах (структурная геология) и физические свойствао горных породах на поверхности Земли и в ее недрах (геофизика).
-
Изучение рельефа (геоморфология), которое связано с описанием особенностей нынешней земной поверхности и анализом процессов, которые их породили.
-
Дисциплины, связанные с геологической историей Земли, включая изучение окаменелостей и летописи окаменелостей (палеонтология), развитие осадочных слоев, отложившихся обычно за миллионы лет (стратиграфия), а также изотопная химия и датирование возраста горных пород (геохронология).
-
Прикладные науки о Земле, имеющие дело с текущими практическими приложениями, полезными для общества. К ним относятся изучение ископаемых видов топлива (нефти, природного газа и угля); нефтяных пластов; месторождений полезных ископаемых; геотермальной энергии для производства электроэнергии и отопления; структуры и состава коренных пород для размещения мостов, ядерных реакторов, дорог, плотин, небоскребов и других зданий; опасности, связанные с камнями и грязьюлавины, извержения вулканов, землетрясения и обрушение туннелей; а также прибрежная, скальная и почвенная эрозия.
-
Изучение каменных отложений на Луне, планетах и их спутниках (астрогеология). Эта область включает в себя исследование соответствующих земных особенностей, а именно тектитов (стекловидных объектов, образовавшихся в результате ударов метеоритов) и астроблем (метеоритных кратеров).
С такими межградусными границами между разделами наук о Земле (которые, в более широком масштабе, также пересекаются с физикой, химией, биологией, математикой и некоторыми отраслями техники), исследователи сегодня должны быть разносторонними в своем подходе к проблемам. Следовательно, важным аспектом обучения в области наук о Земле является понимание их междисциплинарного характера.