Содержание
Земля, воздух, вода
Земля, воздух, вода
Автор текста — Бенджамин Федерман
Точное определение объемов гравия в карьере является ключевым фактором прибыльности или убыточности проекта. Компания «Кnobel-Bau GmbH», которая специализируется на минеральных материалах и управляет гравийными карьерами, цементными и дегтесмешивающими заводами, признает критическую важность этой информации для успешного своего функционирования. Поэтому «Кnobel-Bau GmbH» использует опыт инженерных разработок компании «IngenieurTeam GEO GmbH» (ранее — «Ingenieurteam Trenkle GmbH») из Карлсруэ (Германия) для обеспечения точности расчётов и моделирования карьеров.
Компания «IngenieurTeam GEO», специализирующаяся на технологиях инженерных изысканий, была выбрана «Knobel-Bau GmbH» для определения остаточных объемов в карьерах, разработку которых ведет «Knobel-Bau».
При помощи географически привязанных ортофотоснимков, сделанных с использованием беспилотного летательного аппарата (БПЛА) Aibotix Aibot X6, компании удалось детально изучить текущее положение дел и разработать план эффективного сокращения товарно-материальных запасов.
«При помощи этой геодезической съемки, наш заказчик может с большей точностью координировать процессы добычи», — говорит Мартин Швал, владелец и генеральный директор компании «IngenieurTeam GEO». — Это позволит нашему заказчику надежно планировать процесс использования остаточных материалов, так как он сможет опираться на самые достоверные и точные данные».
КОМБИНИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КАК СПОСОБ РАЗРЕШЕНИЯ УНИКАЛЬНЫХ СЛОЖНЫХ ЗАДАЧ
В комплекс гравийных карьеров «Knobel-Bau» также входят искусственные озера. Для гидрографической съемки озер «IngenieurTeam GEO» использует специальные оборудованные суда. Для составления полной картины состояния всего карьера не хватало только аэрофотоснимков.
«IngenieurTeam GEO» уже давно использует нивелировочные инструменты и GNSS системы производства «Leica Geosystems», а беспилотными технологиями впервые заинтересовалась с момента выхода Aibotix на рынок в 2014 году. Необходимость использования изыскательских инструментов для быстрого и эффективного процесса проектирования была ключевым фактором в выборе БПЛА в качестве инструмента сбора пространственных данных.
«Точность полученных данных очень важна для нас, но и надежность, функциональность и качество всего изыскательского оборудования не менее важны, — говорит Мартин Швал. — Мы приняли решение об использовании Aibotix Aibot X6, в связи с отличной репутацией этого оборудования в нашей отрасли. Впоследствии, мы обучили одного из наших работников по пилотированию, и это помогло нам расширить спектр услуг. После того, как он прошел обучение и получил свидетельство пилота, мы начали предоставлять услуги геодезической съемки не только с земли и воды, но и с воздуха».
Особенно сложной задачей для геодезистов стало совмещение аэрофотосъемки добывающей площадки и искусственных озер с гидрографической съемкой с воды с использованием специального гидрографического судна. Для обеспечения точности данных, предоставляемых «Knobel-Bau», необходимо было тщательно скоординировать обе неотъемлемые части этого проекта.
ЛЕЧУ ВЫСОКО, ИЗМЕРЯЮ ГЛУБОКО
Для обеспечения наиболее эффективного результата – необходимо создать общий массив данных при помощи комбинации различных геодезических методов, требующих применения технических решений и навыков пилотирования. Для этого фирма продумала детальный план полётов с использованием программного обеспечения AiProFlight производства Aibotix. План полета через определенные точки на карте помог обеспечить детальное планирование аэрофотосъемки, проводимой в автономном режиме.
«Открытый интерфейс рабочих процессов Aibotix AiProFlight и Agisoft PhotoScan позволяют нам собирать данные высокого качества практически без потерь, — говорит Швал.
— Затем, мы с легкостью объединяем данные аэрофотосъемки и гидрографической съемки и получаем отличный результат».
Аэрографическая съемка проводится после определения четко выделяемых, подходящих точек поверхности для географической привязки данных. Так как сгенерированные данные могут быть мгновенно изучены после каждого полета (фотографии делаются компактной камерой высокого разрешения), фирма может обеспечить быструю проверку качества съемки. Камера, закрепленная на свободно вращающемся шарнире мультисенсорной платформы Aibot X6, позволяет пилоту и остальным сотрудникам проекта просматривать фотографический материал сразу после приземления БПЛА. Снимки добавляются автоматически при полете от точки к точке и привязываются к координатам GPS, генерируемым Aibotix AiGeoBox, установленным на камере.
Расчеты показали, что для покрытия площади 55 гектаров на проекте необходимо произвести пять вылетов длительностью по шесть минут каждый. Для этого вида топографических съемок была установлена высота полета 90 метров.
В связи с ветровой обстановкой в районе съемки, пилот принял решение провести семь отдельных вылетов. Будучи ответственными операторами, беспилотного летательного аппарата, команда «IngenieurTeam GEO» запускает Aibot X6 при скорости ветра не более 6 м/с в целях обеспечения безопасности полета.
Объединив полученные аэрофотоснимки с гидрографической съемкой, «IngenieurTeam GEO» представила комплексный обзор площадки и определила текущее состояние проекта, которое «Knobel-Bau» использовала в дальнейшей работе.
«Объединение данных геодезической съемки с воздуха, земли и гидрографического судна дало превосходные результаты. Ортофотоснимки, точные расчеты объема и 3D-моделирование гравийного карьера позволили нам провести точную оценку текущей ситуации и четко спланировать нашу дальнейшую деятельность, — говорит Бертран Кнобель, генеральный директор «Knobel-Bau». — Экономичность осуществления широкомасштабных проектов и результаты, которые показывает «IngenieurTeam GEO», являются для нас значительным преимуществом по сравнению со всеми общепринятыми традиционными методами».
РАСТУЩИЙ ПОТЕНЦИАЛ
Кроме этого проекта «IngenieurTeam GEO» использует Aibot X6 для съемки с использованием различных датчиков, главным образом для исследования грунта, документирования поверхностных признаков и задач визуализации, таких как анимация, симуляция и 3D-демонстрация. Используя доступ к облаку отмеченных точек, фирма способна выполнять задачи все большей сложности, выполнение которых до этого было невозможно. Проведя более 45 проектов аэрофотосъемки и уже осуществив более 350 вылетов, «IngenieurTeam GEO» не перестает удивляться точности данных Aibotix Aibot X6 и видит исключительно положительный экономический эффект от внедрения этого оборудования.
«Использование Aibot X6 для аэрофотосъемки позволило нам сократить рабочее время в поле с целого дня до нескольких часов или даже минут, — говорит Мартин Швал. — Мы считаем, что комбинирование различных технологий Leica Geosystems и возможность взаимодействия между программным обеспечением и геодезическим оборудованием являются значимым преимуществом по сравнению с классическими методами изысканий и коммерчески доступных фото-дронами.
Подобное комбинирование облегчает генерацию данных и делает возможным предоставление заказчику всей необходимой ему информации».
Вода на Земле появилась благодаря «несуществующему» минералу
26 января 2022
18:29
Ольга Мурая
Происхождение Мирового океана является предметом научных споров, идущих уже сотни лет.
Фото Pixabay.
Исследователи из Сколтеха и Нанькайского университета предложили убедительное объяснение тому, как огромные запасы воды на Земле сохранились, несмотря на бурные первые миллионы лет жизни планеты.
Вода является одним из важнейших химических соединений, определяющих облик нашей планеты и, конечно же, жизнь на ней.
Наличие воды неразрывно связано с возможностью зарождения жизни, тектоникой плит и климатом. Именно поэтому, определяя обитаемость похожих на Землю планет, астрономы в первую очередь выясняют, присутствуют ли на ней запасы жидкой воды.
Поясним, что океаны, покрывающие 70% поверхности нашей планеты, делают климат более стабильным, что влияет на выживаемость видов.
Наличие воды в земных недрах способствует размягчению горных пород и определяет тектонику плит. Это в свою очередь обеспечивает движение литосферных плит, что определяет форму континентов, отвечает за вулканическую активность и землетрясения.
Однако несмотря на такое огромное значение воды в судьбе планеты, учёные до сих пор не могут сказать точно, откуда она взялась на Земле.
Теперь же международная группа исследователей из России и Китая предложила оригинальное объяснение этой геологической загадке.
Исследовательская группа открыла несуществующее сегодня соединение — гидросиликат магния. Он был сокрыт в недрах Земли со времён её формирования, и «приберёг» воду в эпоху катастрофических катаклизмов, сотрясавших планету в первые миллионы лет её существования, считают учёные.
И всё благодаря правильно сформулированному вопросу — исследователи знают, что в этом заключается большая доля успеха.
«Вопросом, [откуда появилась вода на Земле], люди задаются регулярно, но с такого ракурса на эту проблему никто не смотрел. Никому особо не приходило в голову, что раньше были минералы, которых сейчас нет. Ставился противоположный вопрос: какие минералы появлялись в ходе развития Земли. […] А какого рода исчезнувшие минералы могли каким-то образом предопределить судьбу планеты – такого, мне кажется, никому в голову не приходило», – поделился в эксклюзивном интервью Вести.Ru соавтор исследования Артём Оганов, профессор Сколковского института наук и технологий.
Существует гипотеза, что воду на Землю могли занести кометы, но профессор Оганов считает, что значение этого источника весьма невелико. Дело в том, что изотопный состав воды на Земле и в кометах заметно различается.
Поясним, что изотопами учёные называют атомы одного и того же элемента, отличающиеся друг от друга физическими свойствами.
То есть это те же молекулы кислорода и водорода, но с разным количеством нейтронов в атомном ядре.
Но если полагать, что вода не прилетела на Землю из космоса, а взялась из земных недр, встаёт вопрос, как она не испарилась с раскалённой поверхности молодой планеты на ранних этапах её формирования. Такого вещества, которое могло бы сохранить воду в глубинах Земли и высвободить её в более позднюю эпоху, попросту не существует.
Но исследователи из Нанькайского университета под руководством профессора Сяо Дуна (Xiao Dong) в соавторстве с профессором Огановым, кажется, открыли именно такое соединение. Кристаллическая структура гидросиликата магния (Mg2SiO5H2) была предсказана с помощью разработанного Огановым метода под говорящей аббревиатурой USPEX («Успех»).
«Несуществующее соединение» содержит в себе 11% воды и стабильно при крайне высоких температурах и давлении более двух миллионов атмосфер — именно такие условия наблюдаются в ядре Земли.
Однако известно, что ядро Земли состоит в основном из металлов, предположительно, железо-никелевого сплава. Это значит, что в нём нет таких элементов, из которых мог бы получиться гидросиликат магния.
«А вот и нет, ведь никакого ядра тогда не было: на начальном этапе существования Земли у неё ещё не выделилось ядро и её химический состав был однородным по всему объёму. Понадобилось порядка 30 миллионов лет, чтобы железо сконцентрировалось в центре Земли, образовав ядро нашей планеты, и вытеснило оттуда силикаты в мантию», – объясняет Оганов.
Вытесненные из центральной области планеты гидросиликаты оказались в зоне более низкого давления, где они подверглись распаду. Так образовались оксид и силикат магния, из которых сейчас состоит мантия. В ходе того же процесса образовалась и вода, которая постепенно поднималась на поверхность Земли ещё около 100 миллионов лет.
Это объясняет, каким образом запасы воды на планете «пережили» бомбёжку астероидами и даже столкновение с целой планетой.
Авторы работы пишут, что никто ранее не рассматривал силикаты при моделировании эволюции земного ядра, потому что сейчас в ядре силикатов нет.
Более того, никто не ожидал, что гидросиликаты могут оказаться стабильны в условиях ядра, ведь считалось, что столь экстремальные температуры и давления «выжимают» воду из всех минералов. Однако точное моделирование материалов с учётом квантовой механики свидетельствует, что такая аналогия не работает, сообщают учёные.
Новая гипотеза возникновения воды, в столь огромных количествах встречающейся на поверхности Земли, будет иметь последствия и для других планет земной группы. К примеру, Марс слишком мал, чтобы давления в его ядре было достаточно для формирования устойчивого гидросиликата магния. Этим можно объяснить, почему на поверхности Красной планеты так мало воды.
Это открытие также позволяет по-новому взглянуть на поиски потенциально обитаемых планет вне Солнечной системы. Чтобы экзопланета была обитаемой, нужен стабильный климат, а для этого там должны одновременно существовать и континенты, и океаны, напоминает профессор Сяо Дун.
«Считалось, что для удовлетворения этому условию массовое содержание воды на планете земного типа, вне зависимости от её размеров, не должно превышать 0,2%. Наши же результаты подталкивают к выводу, что на массивных планетах такого типа — так называемых суперземлях — всё, вероятно, обстоит иначе. Там стабилизирующие гидросиликат магния давления существуют за пределами ядра, и такие планеты могут сколь угодно долго удерживать большие количества воды в мантии. А значит, на суперземлях могут существовать континенты и океаны при куда более высоком содержании воды, чем ожидалось», – объясняет профессор Сяо Дун.
Оганов добавляет, что круг местами неожиданных выводов из новой гипотезы этим не ограничивается. Так, открытие имеет значение даже для понимания магнитосфер планет. Согласно предположениям учёных, при температурах выше 2 000 градусов Цельсия гидросиликат магния должен проводить электричество, а его высокая электропроводность означает, что он вносит вклад в магнитное поле суперземель.
Мы также поинтересовались у профессора Оганова, как образовалась коллаборация с китайскими специалистами. Профессор рассказал, что сотрудничает с китайскими коллегами уже более 10 лет, с тех пор когда Сяо Дун и Сян-Фэн Чжоу проходили обучение в его лаборатории. За годы совместной работы российско-китайская команда учёных опубликовала множество научных статей.
Важное исследование команды было опубликовано в престижном научном издании Physical Review Letters.
Ранее мы писали о том, современные горы могли образоваться из огромных «капель грязи», а также о том, что в прошлом Земля могла быть «космическим пончиком».
Сообщали мы и о том, что учёные уточнили дату столкновения Земли с древней протопланетой.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
наука
химия
Земля
вода
происхождение
геология
ядро
новости
Где вода на Земле? | Геологическая служба США.
Вода на Земле есть (почти) везде: над Землей в воздухе и облаках , на поверхности Земли в реках , океанах , льдах , растениях , в живых организмах и внутри Земли в верхних нескольких милях земли .
Для примерного объяснения того, где на Земле есть вода, посмотрите на эту гистограмму. Вы, наверное, знаете, что круговорот воды описывает движение воды на Земле, поэтому имейте в виду, что диаграмма и таблица ниже представляют присутствие воды на Земле в определенный момент времени. Если вы вернетесь назад через миллион лет, несомненно, эти цифры будут другими!
Вот гистограмма, показывающая, где находится вся вода на Земле, внутри и над Землей. Гистограмма слева показывает, что почти вся вода на Земле соленая и содержится в океанах. Из того небольшого количества, которое на самом деле является пресной водой, лишь относительно небольшая часть доступна для поддержания жизни людей, растений и животных.
Одна оценка глобального распределения воды
(Проценты округлены, поэтому не будут прибавляться к 100)
| Источник воды | Объем воды в кубических милях | Объем воды в кубических километрах | Процент пресной воды | Процент от общего количества воды |
|---|---|---|---|---|
| Океаны, моря и заливы | 321 000 000 | 1 338 000 000 | — | 96,54 |
| Ледяные шапки, ледники и вечный снег | 5 773 000 | 24 064 000 | 68,7 | 1,74 |
| Подземные воды | 5 614 000 | 23 400 000 | — | 1,69 |
| Свежий | 2 526 000 | 10 530 000 | 30,1 | 0,76 |
| Солевой раствор | 3 088 000 | 12 870 000 | — | 0,93 |
| Влажность почвы | 3 959 | 16 500 | 0,05 | 0,001 |
| Грунтовый лед и вечная мерзлота | 71 970 | 300 000 | 0,86 | 0,022 |
| Озера | 42 320 | 176 400 | — | 0,013 |
| Свежий | 21 830 | 91 000 | 0,26 | 0,007 |
| Солевой раствор | 20 490 | 85 400 | — | 0,006 |
| Атмосфера | 3 095 | 12 900 | 0,04 | 0,001 |
| Болотная вода | 2 752 | 11 470 | 0,03 | 0,0008 |
| Реки | 509 | 2 120 | 0,006 | 0,0002 |
| Биологическая вода | 269 | 1 120 | 0,003 | 0,0001 |
Источник: глава Игоря Шикломанова «Мировые ресурсы пресной воды» в Peter H.
Gleick (редактор), 1993, Вода в условиях кризиса: Путеводитель по мировым ресурсам пресной воды (издательство Оксфордского университета, Нью-Йорк).
Вода на Земле — Царство географии
Кейтлин Демпси | | Гидрология
Земля содержит около 1,36 миллиарда тонн воды. Эта вода находится в постоянном движении, циркулируя по круговороту воды Земли, перемещаясь по океанам, воздуху, земле и обратно.
Что такое гидросфера?
В географии вся вода на Земле, находится ли она в водоемах, земле, воздухе или в живых организмах, известна как гидросфера.
Где на Земле находится вода?
Подавляющее большинство воды Земли содержится в океанах, морях и заливах, 96,5% и составляет около 321 000 000 кубических миль.
Источники пресной воды на Земле
Только около 2,5% воды на Земле составляет пресная вода.
Более двух третей запасов пресной воды на Земле заключены в ледяных шапках и ледниках, общий объем которых составляет около 5 773 000 кубических миль.
За пределами полярных регионов крупнейший в мире резервуар пресной воды хранится в десятках тысяч ледников на Тибетском плато. Тибетское нагорье называют «Третьим полюсом» из-за огромного запаса пресной воды.
Некоторые из озер на Тибетском нагорье. Изображение: спутник NASA Aqua, 10 ноября 2010 г.
Остальные 1,2% мировых запасов пресной воды в основном поступают из поверхностных вод, таких как озера, подземный ледяной покров, атмосфера и биологические воды.
Атмосфера содержит около 0,04% воды в мире, а биологические вещества (например, растения и животные) содержат еще 0,003%.
Извилистый ручей в Северной Дакоте. Фото: Кэтлин Масек-Роуленд, Геологическая служба США. Всеобщее достояние.
В таблице ниже показаны предполагаемые источники воды.
Таблица: Глобальное распределение воды
| Источник воды | Объем воды в кубических милях | Объем воды в кубических километрах | % Пресная вода | % total water | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Oceans, Seas, & Bays | 321,000,000 | 1,338,000,000 | — | 96. 5 | ||||||
| Ice caps, Glaciers, & Permanent Snow | 5,773,000 | 24,064,000 | 68.7 | 1.74 | ||||||
| Ground water | 5,614,000 | 23,400,000 | — | 1.69 | ||||||
| ~ Fresh | 2,526,000 | 10,530,000 | 30.1 | 0.76 | ||||||
| ~ Saline | 3,088,000 | 12,870,000 | — | 0.93 | ||||||
| Soil Moisture | 3,959 | 16,500 | 0.05 | 0.001 | ||||||
| Ground Ice & Permafrost | 71 970 | 300 000 | 0,86 | 0,022 | ||||||
| Озер | 42,320 | 176,400 | 42,320 | 176,400 | 42,320 | 176,400 | 42,320 | 176,400 | 0054 — | 0.013 |
| ~ Fresh | 21,830 | 91,000 | 0. 26 | 0.007 | ||||||
| ~ Saline | 20,490 | 85,400 | — | 0.006 | ||||||
| Atmosphere | 3,095 | 12 900 | 0,04 | 0,001 | ||||||
| Болотная вода | 2,752 | 11,470 | 0,03 | 0,0008 | ||||||
| .0055 | 509 | 2,120 | 0.006 | 0.0002 | ||||||
| Biological Water | 269 | 1,120 | 0.003 | 0.0001 |
Source: Shiklomanov, 1993
Sources of Freshwater
This инфографика из Программы ООН по окружающей среде, также адаптированная из работы Шикломанова, показывает глобальное распределение источников пресной воды из ледников и ледяных шапок, рек и эстуариев, а также подземных вод.
Смотреть: Вода Земли
