Научно-исследовательская работа "Путешествие к центру Земли" (3класс)

Государственное коммунальное учреждение "Средняя школа №4"

отдела образования акимата города Лисаковска

                                  Научно-исследовательский проект

 

Секция: история, краеведение, этнокультуроведение.

 

"Путешествие к центру Земли"

                                                                             

Исполнитель: Пермяков Артем

учащий(ая)ся   4  класса

КГУ «Средняя школа №4»

города Лисаковска

Руководитель: Костюченко Наталья Петровна

учитель начальных классов

КГУ «Средняя школа №4»

города Лисаковска

2016 год

Содержание

1.1. Введение _____________________________________________ 2   стр.

1.2. Гипотезы образования Земли_____________________________ 3-5 стр.

1.3. Великие ученые, доказывающие шарообразность Земли _____       6-7 стр.

1.4.Гипотезы внутреннего строения Земли _____________________      8 стр.

1.5.Современные методы изучения Земли______________________   8-10 стр.

1.6.Современные представления о внутреннем строении Земли____11-13 стр.

1.7. Практическая часть. Моделирование макета Земли___________14-20 стр.

1.8. Заключение ____________________________________________ 21 стр.

Список литературы  _________________________________________22 стр.

1.1. Введение

Актуальность

     Во все времена люди хотели знать, откуда и каким образом произошел мир, в котором мы живем. Существует множество легенд и мифов, пришедших из древних времен. Но с появлением науки в ее современном понимании, на смену мифологическим и религиозным приходят научные представления о происхождении мира.
Любой любознательный человек, решивший выяснить, что находится в центре Земли, будет расстроен. Ибо о том, что скрывает нутро нашей планеты, не ведает даже академическая наука. Версий насчет строения Земли — сколько угодно, а вот фактов, их подтверждающих, — увы, нет.

О том, что форма у нашей планеты шарообразная, люди узнали не сразу. Давайте плавно перенесёмся в древние-древние времена, когда люди считали, что Земля плоская, и попробуем вместе с древними мыслителями, философами и путешественниками прийти к идее шарообразности Земли...

Настоящее, научное изучение Земли началось только в ХХ веке с возникновением и развитием науки сейсмологии и изобретением сейсмографа.

Постановка проблемы: как изучают  строение Земли? Из чего состоит наша планета?

Гипотеза: знает ли человек точно, из чего состоит наша планета?

Цель: моделирование макета для представления о разных гипотезах происхождения планеты и внутреннего строения Земли.

Задачи:

- изучить литературу по данному вопросу;

- узнать, какие существуют теории возникновения и строения Земли;

- рассказать о внутреннем строении Земли, а именно земной коре, мантии Земли и о ядре нашей планеты;

- создать презентацию к проекту и макет Земли.

Методы проекта: исследование, обобщение, моделирование.

                                                                                                                                                                                   1.2.Гипотезы происхождения Земли

    Очень давно, много миллионов лет назад, по всей вероятности, наша Земля представляла собой огненно-жидкое и сильно раскалённое небесное тело. Она была тогда как бы карликовым «солнцем», т. е. маленькой красноватой звёздочкой. Земля тогда обильно испускала в мировое пространство тепло и свет.

     Согласно современным космологическим представлениям 3емля образовалась вместе с другими планетами около 4,5 млрд. лет назад из кусков и обломков, вращавшихся вокруг молодого Солнца. Она разрасталась, захватывая вещество, находившееся вокруг, пока не достигла своего нынешнего размера. Вначале процесс разрастания происходил очень бурно, и непрерывный дождь падающих тел должен был привести к ее значительному нагреванию, так как кинетическая энергия частиц превращалась в тепло. При ударах возникали кратеры, причем выбрасываемое из них вещество уже не могло преодолеть силу земного притяжения и падало обратно, и чем крупнее были падающие тела, тем сильнее разогревали они Землю.

Энергия падающих тел освобождалась уже не на поверхности, а в глубине планеты, не успевая излучиться в пространство. Хотя первоначальная смесь веществ могла быть однородной в большом масштабе, разогрев земной массы вследствие гравитационного сжатия и бомбардировки ее обломками привел к расплавлению смеси и возникшие жидкости под действием тяготения отделялись от оставшихся твердых частей. Постепенное перераспределение вещества по глубине в соответствии с плотностью должно было привести к его расслоению на отдельные оболочки. Более легкие вещества, богатые кремнием, отделялись от более плотных, содержащих железо и никель, и образовывали первую земную кору. Спустя примерно миллиард лет, когда 3емля существенно охладилась, земная кора затвердела, превратившись в прочную внешнюю оболочку планеты. Остывая, 3емля выбрасывала из своего ядра множество различных газов (обычно это происходило при извержении вулканов) - легкие, такие как водород и гелий, большей частью улетучивались в космическое пространство, но так как сила притяжения 3емли была уже достаточно велика, то удерживала у своей поверхности более тяжелые. Они как раз и составили основу земной атмосферы. Часть водяных паров из атмосферы сконденсировалась, и на 3емле возникли океаны.

Как  же представляли Землю древние люди?

Представления древних о Земле опирались прежде всего на мифологические представления.  
Некоторые народы считали, что Земля плоская и держится на трех китах, которые плавают и безбрежном всемирном океане. Следовательно, эти киты и были в их глазах основной основ, подножием всего мира. 

Древние греки представляли себе Землю плоской. Такого мнения придерживался, например, древнегреческий философ Фалес Милетский, живший в VI веке до н.э .Землю он считал плоским диском, окруженным недоступным человеку морем, из которого каждый вечер выходят и в которое каждое утро садятся звезды. Из восточного моря в золотой колеснице поднимался каждое утро бог Солнца Гелиос (отождествленный позднее с Аполлоном) и совершал свой путь по небу. 

Мир в представлении древних египтян: внизу — Земля, над ней — богиня неба; слева и справа — корабль бога Солнца, показывающий путь Солнца по небу от восхода до заката. 

Древние индийцы представляли Землю в виде полусферы, которую держат четыре слона. Слоны стоят на огромной черепахе, а черепаха на змее, которая, свернувшись кольцом, замыкает околоземное пространство. 

Жители Вавилона представляли Землю в виде горы, на западном склоне которой находится Вавилония. Они знали, что к югу от Вавилона раскинулось море, а на востоке расположены горы, через которые не решались переходить. Поэтому им и казалось, что Вавилония расположена на западном склоне «мировой» горы. Гора эта окружена морем, а на море, как опрокинутая чаша, опирается твердое небо — небесный мир, где, как и на Земле, есть суша, вода и воздух. Небесная суша — это пояс 12 созвездий Зодиака: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы. В каждом из созвездий Солнце ежегодно бывает приблизительно в течение месяца. По этому поясу суши движутся Солнце, Луна и пять планет. Под Землей находится бездна — ад, куда спускаются души умерших. Ночью Солнце проходит через это подземелье от западного края Земли к восточному, чтобы утром опять начать свой дневной путь по небу. Наблюдая заход Солнца за морской горизонт, люди думали, что оно уходит в море и восходит также из моря. Таким образом, в основе представлений древних вавилонян о Земле лежали наблюдения за явлениями природы, однако ограниченность знаний не позволяла правильно их объяснить. 

Земля по представлению древних вавилонян.

1.3. Великие ученые, доказывающие шарообразность Земли

Увеличение географических сведений связано прежде всего с путешествиями и мореплаванием, а также с развитием простейших астрономических наблюдений. 
Когда люди начали совершать далекие путешествия, постепенно стали накапливаться доказательства, что Земля не плоская, а выпуклая.  
Великий древнегреческий ученый Пифагор Самосский (в VI веке до н. э.) впервые высказал предположение о шарообразности Земли. Пифагор оказался прав. Но доказать гипотезу Пифагора, и тем более определить радиус земного шара удалось значительно позже. Считается, что эту идею Пифагор заимствовал у египетских жрецов. Когда об этом знали египетские жрецы, можно только догадываться, поскольку они в отличие от греков скрывали свои знания от широкой публики.  
Сам же Пифагор, возможно ещё опирался на свидетельства  простого моряка Скилака Кариандского, который в 515 году до н.э. сделал описание своих плаваний по Средиземноморью. 

Знаменитый древнегреческий ученый  Аристотель (IV в. до н. э.) первым  использовал для доказательства шарообразности Земли наблюдения за лунными затмениями. Вот три факта: 

1.                             тень от Земли, падающая на полную Луну, всегда круглая. Во время затмений Земля бывает повернута к Луне разными сторонами. Но только шар всегда отбрасывает круглую тень.

2.                             Корабли, удаляясь в море от наблюдателя, не постепенно теряются из виду за счёт далёкого расстояния, а почти мгновенно как бы "тонут", исчезая за линией горизонта.

3.                             3.Некоторые звёзды можно увидеть только из определённых частей Земли, а для других наблюдателей они не видны никогда.

Клавдий Птолемей (2 в. н. э.) - древнегреческий астроном, математик, оптик, теоретик музыки и географ. В период с 127 по 151 год жил в Александрии, где проводил астрономические наблюдения. Он продолжил учение Аристотеля относительно шарообразности Земли. 
Он создал свою  геоцентрическую систему мироздания и учил, что все небесные тела движутся вокруг Земли в пустом мировом пространстве. 
по представлению Птолемея: планеты вращаются в пустом пространстве. 
Наконец, выдающийся астроном древнего мира Аристарх Самосский (конец IV — первая половина III в. до н. э.) высказал мысль о том, что не Солнце вместе с планетами движется вокруг Земли, а Земля и все планеты вращаются вокруг Солнца. Однако в его распоряжении было очень мало доказательств. 

И прошло еще около 1700 лет, прежде чем это удалось доказать польскому ученому Копернику.

1.4.Гипотезы внутреннего строения Земли  Я думаю, у каждого из вас возникал вопрос: как же люди узнали, что у Земли внутри? В древности существовало несколько гипотез. Одни думали, что внутри земля полая, т.е.пустая. Другие предполагали, что она наполнена водой, а третьи, что там горит огонь. 1.5.Современные методы изучения Земли Существуют 2 современных метода изучения. Это космический и сейсмический. Космический метод основывается на фотоснимках, которые делаются из космоса. На них можно увидеть разломы, а также дно океана до глубины 700 метров. Сейсмический метод основан на изменении скорости прохождения сейсмических волн в литосфере. А вам все-таки интересно узнать, что там, внутри Земли?
Ученым тоже интересно узнать, что происходит в глубинных недрах нашей планеты, и если бы удалось просверлить Землю насквозь, многое было бы разгадано, многие тайны были бы раскрыты. А знаете, какой бур понадобился бы, чтобы просверлить Землю? Такой автомобиль, как «Жигули» мчался бы по нему 4 дня и 4 ночи без остановок. А реактивный самолет летел бы 14 часов. Но если бы и удалось сделать такое сверло, то даже самое прочное бы не выдержало и расплавилось, как оловянный солдатик в печке по сказке Андерсена .
- Почему солдатик расплавился в печке?
-Потому что в печке слишком жарко.
- Вот и внутри нашей планеты очень высокая температура.  И чтобы это узнать, ученые долгое время трудились над этим, и помогли им в этом волны. Вы , наверно, думаете, что морские. Нет.
Существуют еще и сейсмические волны.
Так вот, эти волны пробежали насквозь Землю, вернулись и рассказали людям о том, что им встретилось на пути. Морские волны мы видим, звуковые – слышим, а сейсмические волны для нас невидимки, но специальные приборы могут эти волны улавливать. Они проникают в толщу Земли, проносятся внутри нее и возвращаются, передавая приборам рисунок, который ученые потом расшифровывают. В различных горных породах скорость неодинакова. А изменение скорости позволяет судить о строении литосферы. Волна, когда пересекает границы, каждый раз изменяет скорость. Твердые слои она пролетает, как ракета, а в рыхлых бежит медленнее. Сейсмограф – прибор, записывающий колебания земной коры. ОПЫТ №1 Как же работают волны? Я провел эксперимент: надо налить полмиски воды, поставить в середину бутылку, кончиком карандаша  несколько раз коснуться поверхности воды. Что произошло? Вывод: от того места, где я касался воды, расходятся волны. Они доходят до бутылки, отражаются и возвращаются обратно. Карандаш коснулся воды, образовалась волна, эта волна образовала вторую волну, послабее, вторая – третью и т. д.
Опыт №2

Из своего жизненного опыта я знаю, что если бросить камень в песок, в песке образуется ямка. При падении, камень приведут в движение песчинки, а те, в свою очередь, толкнули другие, вторые толкнули третьи. Получится волна.

Да, но от удара камнем волна получится слабая, потому что удар не сильный. А чтобы «пробежать Землю насквозь», нужна мощная волна, а значит, удар должен быть во много раз сильнее. Ученые для этого используют взрывы. И волны от этих взрывов помогают приборам записывать рассказ о том, что же находится внутри Земли.

1.6.Современные представления о внутреннем строении Земли

Давайте совершим воображаемое путешествие к центру Земли. Представим, что мы движемся вглубь, «проходя» толщу Земли в каком-нибудь фантастическом снаряде, вместе с героями книги Жюля Верна «Путешествие к центру Земли"

Прочитав материал в энциклопедии о внутреннем строении Земли, я сравнил нашу планету с яйцом, так как увидел некоторое сходство:       

Скорлупа – земная кора

Белок – мантия

Ядро – желток

Самый верхний покров Земли - земная кора.

Если сравнить Землю с яйцом, то земная кора будет только его скорлупой. Но именно эта «скорлупа» интенсивно используется человеком. На ее поверхности построены города, заводы и фабрики, из ее недр добывают различные полезные ископаемые, она дает человеку воду, энергию, одежду и многое-многое другое. Поскольку земная кора самый верхний слой Земли, то и изучена лучше всех. В её недрах залегают очень ценные для человека горные породы и минералы, который он научился использовать в хозяйстве.  Толщина земной коры не везде одинакова: от 5 км под океанами до 75 км под материками. Под океанами, как правило, отсутствует «гранитный» слой.

За земной корой, если двигаться к центру Земли следует, самый толстый слой Земли – мантия (учёные говорят «самый мощный»). Никто никогда не видел ее. Это мощный, толстый раскаленный слой огненной массы. Ученые предполагают, что состоит она из магния, железа и свинца. Температура здесь около +2000° С! - Мантия в переводе означает «покрывало» и действительно покрывает ядро. Это самая большая внутренняя оболочка Земли. Составляет 82% всего объёма планеты.

Ученые установили, что температура горных пород с глубиной возрастает: в среднем на каждые 30 м глубины Земли становится теплее на 1 С. Мантия получает огромное количество тепла от ядра Земли, которое ещё горячее. 

    Люди давно заметили, что на дне глубоких шахт температура горных пород выше, чем на поверхности. Некоторые шахты даже приходилось забрасывать, потому что там становилось невозможно работать, так как температура достигала +50° С.

В центре Земли, так же как и у яйца, находится ядро.
Ядро Земли — пока загадка для науки.   Земное ядро открыто в 1936 году. Получить его изображение было чрезвычайно трудно из-за малого числа сейсмических волн, достигавших его и возвращавшихся к поверхности. 

     С определенной достоверностью можно говорить лишь о его радиусе — примерно 3500 км и температуре — около 4000 °С. Некоторые учёные придерживаются мнения о том, что наше ядро состоит из железа, другие из серы, третьи допускают возможным существования огромной пустоты в центре нашей планеты. Выделяют внешнее и внутреннее ядро. Твердое находится внутри жидкого.

Волна, когда пересекает границы, каждый раз изменяет скорость. Твердые слои она пролетает, как ракета, а в рыхлых бежит медленнее.

Опыт №3

Я провел опыт:

В трубку насыпаю рис и зажимаю пальцем, пробую уплотнить рис, но у меня не получается. И не получится. Потому что рис, как и песок, движется во всех направлениях и, тем самым, тормозят прохождение волны. Но волны волнами, а бурить Землю ученые все-таки хотят. Ведь волна не сможет принести нам вещества, из которых состоит мантия или ядро. Вот почему сейчас ведутся работы по глубинному бурению Земли. Но пока не удалось проткнуть даже тонкую кожицу планеты – земную кору.

Но каково ядро Земли на самом деле пока не знает никто.

Это пока все, что известно науке о строении глубин Земли.

1.7. Практическая часть.     ФОТОДНЕВНИК РАБОТЫ

Моделирование макета Земли

Модели́рование — являет собой процесс исследования и построения реально существующих предметов и объектов для познания их свойств на основе их же упрощенных моделей, интересующих исследователя  [ 7]

    Моя работа не была бы столь интересной и познавательной если бы я изучал только литературу по исследуемому вопросу. Так как я хожу в художественную школу и люблю рисовать, я решил попробовать все свои знания,  творчество и фантазию перенести на макет. Первое с чего я начал- это эскизы и наброски будущего макета. Вот какие у меня были варианты, но я остановился на том, который представляю Вам.

Этапы работы: [ ПРИЛОЖЕНИЕ 1]

1.Из большой пенопластовой коробки от холодильника, как дольки мандарина,  мы вырезали и выточили 4 части. Это наши части планеты.

Части соединяются вместе в земной шар. Поверхность планеты я раскрасил красками, нанес материки, океаны -это не составило для меня труда.

2.Затем надо было сделать черепаху и слонов. Здесь я использовал технику папье- маше. Я понимал, что она должна быть таких размеров, чтобы на нее могли поместиться слоны. Панцирь сделал из тазика, ножки из скрученных газет и журналов. Если у меня что-то не получалось моим помощником была моя бабушка.

3. Из пластиковых бутылок и бумаги я сделал слонов.

4.Гипотезы внутреннего строения Земли - пустоты, воды и огня я изобразил красками, раскрасив внутренние части макета. Здесь пригодились мои  уроки в художественной школе.

5.Соединив все это вместе, получилась модель Земли.

      Завершив работу, я испытал радость и гордость за свое упорство, пополнение знаний о своей планете. Теперь я смогу рассказать об этом своим одноклассникам и друзьям.

Приложение 1

 

 

 

Заключение

Выводы:

Проделав  эту работу над проектом, я понял:

Ø человек  и в настоящее время не изучил нашу планету до конца; много тайн хранится внутри планеты и снаружи;

Ø но я узнал многое о происхождении нашей планеты, о внутреннем строении Земли;

Ø параллельное моделирование макета позволило мне сделать работу над проектом познавательной, интересной, творческой.

Двести лет назад человечество и не помышляло о том, что можно будет выходить в открытый космос. Может, через 200... 100... 50... лет наши потомки смогут совершать путешествия сквозь Землю..?

Поэтому, нам надо учиться. Кто знает, может один из вас и станет первым, кто раскроет тайны недр нашей планеты.

Доказательством и итогом  моей работы является макет, который наглядно демонстрирует  гипотезы возникновения нашей планеты.

Материалы моей работы можно использовать на уроках познания мира, естествознания, классных часах, факультативных занятиях, кружках.

Список литературы:

1.А. Дитрих, Г. Юрмин, Р. Кошурмингова «Почемучка», Москва «Педагогика-Пресс», 1993г.-382с.

2. «Детский мир от а до я» под редакцией Р. Баумбергера, Ф. Бруннера, Ф. Вестфаля; соиздатель М. Фюринг, перевод АО «Скуф-Алекс»1995г.- 304с.;

3.    Гео­гра­фия. Со­вре­мен­ная ил­лю­стри­ро­ван­ная эн­цик­ло­пе­дия / А.П. Гор­кин. – М.: Ро­см­эн-Пресс, 2006. – 624 с.

4.Источник: http://kursak.net/referat-na-temy-gipotezy-proisxozhdeniya-zemli-vnutrennee-stroenie-zemli/
© kursak.net

5.Мазарович А.А. МГУ. История развития представлений о строении Земли (http://mognovse.ru/ufx-istoriya-razvitiya-predstavlenij-o-stroenii-zemli.html),

6. 2. 900 дет­ских пре­зен­та­ций и 20 000 пре­зен­та­ций для школь­ни­ков (Ис­точ­ник).

7. Урок на тему: «Понятие моделирования», Деркач А. В., г. Одесса.

 Источник — «http://school.xvatit.com/index.php?

                                             Дневник работы над проектом

План

№	Деятельность	сроки
1	Выбор темы проекта. Обоснование выбора	сентябрь
2	Работа с литературой. Работа над поиском материала «Гипотезы возникновения планеты»	Октябрь-ноябрь
3	Изучение вопроса «Какие ученые изучали Землю в древности»	Ноябрь-декабрь
4	Изучение  литературы, энциклопедии по вопросу «Гипотезы внутреннего строения Земли»	декабрь
5	Определение целей и задач проекта	декабрь
6	Подготовка необходимых материалов  для моделирования	январь
7	Наброски будущего макета	январь
8	Работа над  макетом	февраль
9	Работа над  макетом	март
10	Завершение работы над моделью	Март-апрель
11	Выводы работы над проектом. Создание презентации.	апрель
12	Представление проекта на школьной НПК	Апрель-май