Физика Земли и атмосферы

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано:
Утверждаю:
Руководитель ООП
по специальности 21.05.01
Зав. кафедрой ИГ
проф. М.Г. Мустафин
«__» _____________ 2015 г.
Зав. кафедрой ГФХМР,
профессор
А.С.Егоров
«__» _____________ 2015 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ФИЗИКА ЗЕМЛИ И АТМОСФЕРЫ»
Направление подготовки (специальность): 21.05.01 «Прикладная геодезия»
Специализация: Инженерная геодезия
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель:
Профессор каф. ГФХМР
Санкт-Петербург
2015
А.С.Егоров
1. Цель и задачи дисциплины.
Целью преподавания курса «Физика Земли и атмосферы» является
приобретение студентами знаний об атмосфере и внутреннем строении
Земли, источниках ее энергии и физических полях, необходимых для
систематизации знаний, полученных ранее в рамках дисциплин
математического и естественнонаучного цикла, а также профессионального
цикла по направлению специализации №1 специальности 25.05.01
«Инженерная геодезия». В соответствии со стандартными требованиями к
образованности специалиста в результате изучения теоретического курса и
прохождения лабораторного практикума задачей дисциплины является
получение студентом необходимого объема знаний дать студенту
представление о теории физических полей Земли, обусловленности
параметров современного строения Земли процессами, проходившими в
предшествующие геологические эпохи. Студент должен получить
представление об основных геологических и атмосферных факторах,
контролирующие развитие ландшафта, о направлениях и методах научных
исследований нашей планеты, ее энергетических источниках и ресурсах.
2. Место дисциплины в структуре ООП.
Дисциплина «Физика Земли и атмосферы» относится к циклу
математических и естественнонаучных дисциплин (С2) и входит в его
базовую часть. Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями
по предметам «Математика», «Физика», «Астрономия», «Геодезия», «Теория
фигур планет и гравиметрия».
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование
следующих
Профессиональных компетенций:
- способность обеспечить безопасность и охрану окружающей среды (ПК16);
- способность обеспечивать разработку и внедрение экологоохранных
технологий, имеющих минимальные экологические последствия для недр и
окружающей среды (ПК-46);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: научные представления о происхождении, закономерностях развития
и современном состоянии Вселенной и Солнечной системы, особенности
глубинного строения, состава и эволюции Земли в свете теоретических
представлений тектоники литосферных плит, природу физических полей
Земли, обусловленность параметров современного геологического строения
и
ландшафта
геодинамическими
и
атмосферными
процессами,
проходившими в Земле в ходе современных и предшествующих
геологических эпох, энергетические источники и ресурсы Земли.
Уметь: использовать полученные знания о современном строении и
закономерностях развития Земли, процессов происходящих в ее недрах, на
дневной поверхности и в атмосфере при проведении геодезических
исследований.
Владеть: инструментом оценки геологической и атмосферной природы
особенностей ландшафта.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы.
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат (изучение литературы по теме реферата,
подготовка, написание и оформление текста)
Доклад
(тезисы
доклада,
подготовка
к
выступлению)
Устное публичное выступление (написание
текста, подготовка и репетиция)
Подготовка к письменной зачетной работе по
теоретическому материалу курса
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
часов;
зач. ед.
Всего
часов
44
22
22
Семестр
10
44
22
22
64
-
64
-
30
30
22
22
12
12
0
0
ДЗ
ДЗ
108
108
3
3
5. Содержание дисциплины.
5.1. Содержание разделов дисциплины.
Наименование
№
раздела
п/п
дисциплины
1.
Содержание раздела
1.1. Космология.
Космология,
Современные представления о формировании
происхождение
Вселенной. Теория Большого взрыва. Форма
и общее
галактик. Зарождение звезд. Формирование
строение Земли
«сверхновой». Источник энергии звезд. Материал
Вселенной.
1.2. Устройство Солнечной системы.
Формирование Солнечной системы. Строение, состав
и физические характеристики Солнца. Главные
процессы, происходящие в оболочках Солнца.
Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля,
Марс). Принципиальные особенности строения
Земли. Образование Луны. Планеты группы
Юпитера. Астероиды и кометы.
2.
2.1. Особенности строения Земли в пределах
континентов и океанов.
Главные оболочки Земли. Параметры
континентальной литосферы. Параметры
океанической литосферы.
2.2. Становление и принципиальные положения
концепции тектоники литосферных плит.
Основные положения тектоники литосферных плит.
Cтроение и
Энергетические источники дрейфа литосферных
эволюция Земли
плит. Миграция материков в геологическом
в свете
прошлом.
теоретических
2.3. Структурно-вещественные подразделения
представлений
(СВП) земной коры и верхней мантии.
тектоники
2.3.1. Внутриплитные СВП: горячие точки и
литосферных
мантийные плюмы; внутриконтинентальные рифты;
плит.
внутриплитные бассейны; пассивные
континентальные окраины.
2.3.2. СВП дивергентных границ литосферных плит:
межконтинентальные рифты; океанические рифты.
2.3.3. СВП конвергентных границ литосферных плит:
островные дуги; активные континентальные
окраины; коллизионные орогены.
2.3.4. СВП трансформых границ литосферных плит и
зоны региональных сдвигов.
3.
Атмосфера
Земли
Состав воздуха. Слои атмосферы. Вариации
давления, плотности и температуры. Ветра и
циркуляция воздуха. Погода и ее причины.
4.
Процессы на
поверхности
Земли
Факторы, контролирующие развитие ландшафта.
3.1. Движение масс.
Физические причины движения масс. Вечная
мерзлота и солифлюкция. Движение ледников.
Оползни и сели. Лавины. Подводные движения масс.
Олистостромы, обломочные потоки, турбидиты.
3.2. Движение воды. Потоки и наводнения. Донная
эрозия. Регрессивная эрозия. Водосборные бассейны
и водоразделы.
3.3. Эрозионные процессы. Процессы эрозии,
абразии, растворения.
3.4. Процессы в океанах и на побережье.
Рельеф океанического дна пассивных и активных
континентальных окраин, абиссальных равнин,
границ литосферных плит. Формы рельефа
побережья.
4.1 Поле силы тяжести;
4.2. Магнитное поле;
4.3. Естественная радиоактивность;
4.4Сейсмичность;
4.5Электрическое поле;
4.5.Тепловое поле.
5
Физические
поля Земли
6
Энергетические источники в истории человечества.
Типы источников энергии.
5.1 Традицонные источники энергии.
Нефть и газ. Уголь. Радиоактивное сырье.
Энергетические Гидроэнергетика.
5.2 Нетрадиционные источники энергии.
источники
Битумы и горючие сланцы. Тяжелые высоковязкие
нефти. Природный газ угольных месторождений.
Низкокалорийные угли и торф. Газогидраты. Тепло
Земли. Ветер. Солнце. Биомасса. Приливы рек.
Волны океанов. Водород.
5.2.
Разделы
дисциплины
и
междисциплинарные
обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами.
№
п/п
Наименование
обеспечиваемых
дисциплин
связи
№ № разделов данной дисциплины,
необходимых для изучения обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
с
1.
2
Инженерногеодезические
изыскания
Математическое
моделирование
геопространственных
данных
1
2
3
4
5
6
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Лаб.
зан.
СРС
Всего
час.
5.3. Разделы дисциплины и виды занятий.
№
Лекц. Практ.
зан.
3
Наименование раздела
дисциплины
Космология, происхождение и
общее строение Земли
Строение и эволюция Земли в
свете теоретических
представлений тектоники
литосферных плит.
Атмосфера Земли
4
Процессы на поверхности Земли
6
4
14
24
5
Физические поля Земли
4
4
10
18
6
Энергетические источники
Земли
ИТОГО
2
-
4
6
22
22
64
108
п/п
1.
2.
2
2
10
14
6
8
20
34
2
4
6
12
6. Лабораторный практикум не предусмотрен
7. Практические занятия.
№ разТрудодела
Тематика практических занятий
емкость
дисци(час.)
плины
1.
1.Устройство Солнечной системы. Принципиальные
2
особенности строения планет группы Земли. Строение
планет группы Юпитера. Строение астероидов и комет.
2. Изучение глобальной структуры литосферных плит
Мира и закономерностей их взаимного перемещения.
3. Изучение геодинамических обстановок границ
литосферных
плит
на
основе
построения
схематизированных разрезов по заданным сечениям.
4. Изучение устройства атмосферы, погодных и
климатических изменений.
8
5. Изучение процессов, формирующих
развитие
ландшафта континентов (движение масс, воды, эрозия,
вулканизм).
5
6. Изучить закономерности сейсмичности регионов Земли.
Наметить наиболее сейсмически активные зоны Анализ
природы сейсмически активных зон и объяснение их
природы.
8. Примерная тематика рефератов.
4
2.
3
4.
4
4
1. Космология, происхождение и общее строение Земли
1.1. Первые идеи об устройстве Вселенной
1.2. Исаак Ньютон и его роль в создании картины Мира.
1.3. Геоцентрическая и гелиоцентрическая модели устройства Вселенной.
1.4. Развитие астрономической науки в XIX столетии
1.5. Зарождение новой фундаментальной теории в конце 19 – начале 20 века.
1.6. Теория Большого взрыва.
1.7. Современные представления о строении Вселенной.
1.8. Механизмы формирования звезд.
1.9. Cтроение Солнечной системы.
1.10. Особенности строения планет группы Земли.
1.11. Особенности строения планет группы Юпитера.
1.12. Астероиды и кометы.
2. Глубинное строение и эволюция Земли в свете теоретических
представлений тектоники литосферных плит.
2.1. Главные оболочки Земли.
2.2. Параметры континентальной и океанической литосферы.
2.3. Альфред Вегенер и его концепция дрейфа континентов
2.4. Основные постулаты теории тектоники литосферных плит.
2.5. Расположение материков в геологическом прошлом.
2.6. Внутриплитные геодинамические обстановки.
2.7. Обстановки дивергентных границ литосферных плит.
2.8. Обстановки конвергентных границ литосферных плит:
2.9. Обстановки трансформых границ литосферных плит.
3. Атмосфера Земли
3.1. Состав атмосферы и факторы ее загрязнения.
3.2. Ветер и глобальная циркуляция в атмосфере.
3.3.Погода и ее причины.
3.4. Шторм и торнадо.
4. Процессы на поверхности Земли
4.1. Факторы, контролирующие развитие ландшафта.
4.2. Физические причины движения масс.
4.3. Вечная мерзлота и солифлюкция.
4.4. Движение ледников. Лавины.
4.5. Оползни. Сели и обломочные потоки
4.6. Подводные движения масс. Олистостромы, обломочные потоки,
турбидиты.
4.7. Потоки и наводнения.
4.8. Донная эрозия. Регрессивная эрозия.
4.9. Водосборные бассейны и водоразделы.
4.10. Процессы эрозии, абразии, растворения.
4.11. Рельеф океанического дна пассивных и активных континентальных
окраин, абиссальных равнин, границ литосферных плит.
4.12. Вулканические извержения. Продукты извержений. Типы и
особенности строения вулканов.
5. Физические поля Земли и их информативность в исследованиях
глубинного строения нашей планеты.
5.1. Мелкомасштабная гравитация и изостазия.
5.2. Почему текут твердые тела?
5.3. Свойства магнитного поля Земли.
5.4. Механизм «геодинамо Земли».
5.5. Откуда берется «Солнечный ветер»?
5.6. Сейсмические модели Земли.
5.7. Что такое землетрясение?
5.8. Методы измерения величин землетрясений.
5.9. Цунами и оползни.
5.10. Конвекция и кондукция внутри Земли.
5.11. Геотермальная энергия, геотермальные ресурсы Земли.
5.12. Методы определения возраста пород.
5.13. Материал и возраст метеоритов.
5.14. Магнитосфера, плазмосфера и ионосфера Земли.
6. Энергетические источники Земли.
6.1. Структура энергетических источников человеческой цивилизации.
6.2. Где формируются нефтегазоносные бассейны?
6.3. Где и как формируются угольные бассейны?
6.4. Состояние и перспективы атомной энергетики.
6.5. Гидроэлектростанции на реках и на окраинах океанов.
6.6. Современные проблемы геотермальной энергетики.
6.7. Нетрадиционные источники энергии.
Итоговый контроль проводится в виде зачета.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
9.1. Основная литература.
1. Гаврилов В.П. Физика земли. Учебник для вузов. РГУ им. И.М.
Губкина, М.:2008, 287 с.
2. Порцевский А.К. Физика Земли: Учебное пособие. - М.: МГОУ, 2005. - 178 с.
3. Fowler С.M.P. The solid earth: an introduction to global geophysics. Cambridge
University Press, 2005, 685 p.
4. Геофизика. Учебник. /Под ред. В.К. Хмелевского. М.: КДУ, 2007 -320 с..
9.2. Дополнительная литература.
5. В.Л.Пантелеев. Физика Земли и планет. МГУ им. М.В.Ломоносова
Физический факультет. Курс лекций. Москва 2001.
6. Болт Б. В глубинах Земли. М.: Мир, 1984.
7. A.E. Mussett & M.A. Khan Looking into the Earth: An Introduction to
Geological Geophysics.Cambridge (Cambridge University Press), 2000. 470 p.
8. Браун Д., Массет А. Недоступная Земля: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994.
9. Воронина Е.В. Механика очага землятресения. Спецкурс. - М.: Физический
факультет МГУ им. М.В.Ломоносова, 2004. - 92 с.
10. Петрофизика. Земная кора и мантия. Справочник (том 3), М.: Недра, 1992.
11. P. Kearey, M. Brooks, Ian Hill An introduction to geophysical exploration
John Wiley & Sons, 06.05.2002: 262p.
9.3. Доступ к полнотекстовым базам данных из сети Интранет СПГГУ:
- БД Кодекс (полная электронная картотека нормативно-технических
документов, действующих на территории России, а также документы Единой
системы конструкторской документации ЕСКД)
http://kodeks.spmi.edu.ru:3000
- БД JSTOR полнотекстовая база англоязычных научных журналов
www.jstor.org
- Научная электронная библиотека www.eLibrary.ru (доступ к полным
текстам ряда научных журналов с 2007 по 2009 г. )
- БД POLPRED.com, содержащая обзор прессы, аналитические статьи экономических
экспертов, деловые справочники по странам и отраслям.
9.4. Электронные ресурсы других библиотек:
Национальные отечественные библиотеки
1. Российская государственная библиотека http://www.rsl.ru
2. Российская национальная библиотека http://www.nlr.ru
3. Всероссийская государственная библиотека иностранной литературы
им. М.И.Рудомино http://www.libfl.ru
4. Библиотека Академии Наук http://www.rasl.ru
5. Библиотека РАН по естественным наукам http://www.benran.ru
6. Государственная публичная научно-техническая библиотека
http://www.gpntb.ru
7. Государственная публичная научно-техническая библиотека Сибирского
отделения РАН http://www.spsl.nsc.ru/
8. Центральная научная библиотека Дальневосточного отделения РАН
http://lib.febras.ru
9. Центральная научная библиотека Уральского отделения РАН
http://www.uran.ru
10. Библиотека Конгресса http://www.loc.gov/index.html
11. Британская национальная библиотека http://www.bl.uk
12. Французская национальная библиотека http://www.bnf.fr
13. Немецкая национальная библиотека http://www.ddb.de
14. Библиотечная сеть учреждений науки и образования RUSLANet
http://www.ruslan.ru:8001/rus/rcls/resources
15. Центральная городская универсальная библиотека им. В.Маяковского
http://www.pl.spb.ru
16. Научная библиотека им. М.Горького Санкт-Петербургского
Государственного университета (СПбГУ) http://www.lib.pu.ru
17. Фундаментальная библиотека Санкт-Петербургского Государственного
Политехнического университета (СПбГПУ) http://www.unilib.neva.ru/rus/lib/
Информационные центры
1. Всероссийский институт научной и технической информации (ВИНИТИ).
Одна из самых полных в России баз данных по естественным, точным и
техническим наукам. Общий объем базы - более 26 млн. документов.
http://www.viniti.ru
2. Всероссийский научно-технический информационный центр (ВНТИЦ)
http://www.vntic.org.ru
3. Российская книжная палата (РКП) http://www.bookchamber.ru
Полнотекстовые электронные интернет-ресурсы
1. Федеральный портал российского образования http://www.edu.ru
2. Горнопромышленный портал http://www.miningexpo.ru
3. Портал Горное дело http://www.gornoe-delo.ru
4. Электронные ресурсы по геологии http://geo.web.ru
5. Справочник по химии http://alhimik.ru
6. Тематические словари http://www.finam.ru/dictionary
7. Электронные книги, учебники и журналы в формате DJVU http://scilib.com
8. Учебники http://gaudeamus.omskcity.com
9. Полнотекстовая электронная библиотека учебных и учебно-методических
материалов http://window.edu.ru/window/library
10.Электронный справочник по минералам и месторождениям России
http://www.klopotov.narod.ru/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Лекции и лабораторные занятия по дисциплине «Физика Земли»
проводятся в аудиториях, оснащённых мультимедийным оборудованием и
компьютерных классах, обеспеченных современным профессиональным
матобеспечением и доступом к
ресурсам.
перечисленным выше электронным
12. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
Дисциплина «Физика Земли и атмосферы» включена в базовую
общепрофессиональную часть «Математического и естественно-научного»
цикла», так как обеспечивает формирование умений и навыков, необходимых
при изучении всех дисциплин по данному направлению.
Выполнение лабораторных работ направлено на закрепление знаний по
основным пяти разделам дисциплины.
Оценки за реферат и выступление с докладом рассматриваются в
качестве текущего контроля успеваемости студентов.
Суммарный результат обучения устанавливается путем эзачета.
Разработчик:
СПГГУ Зав. кафедрой ГФХМР, профессор
А.С.Егоров