Una breve historia del desarrollo de las ciencias de la tierra y perspectivas de futuro
Las ciencias de la Tierra son una ciencia antigua pero joven. Se dice antigua porque la germinación y acumulación del conocimiento sobre las ciencias de la tierra ha comenzado desde el nacimiento de la humanidad; se dice joven porque el establecimiento real de las principales disciplinas de las ciencias de la tierra sólo ocurrió en los últimos siglos, y Hasta ahora, aunque las ciencias de la Tierra se han convertido en un sistema científico relativamente completo, todavía quedan muchas cuestiones teóricas básicas importantes que no se han resuelto y constantemente surgen nuevas cuestiones científicas importantes. La historia del desarrollo de las ciencias de la tierra se puede dividir a grandes rasgos en tres etapas, a saber: la etapa de germinación y acumulación del conocimiento antiguo de las ciencias de la tierra (antes del siglo XVII), la etapa de establecimiento y desarrollo inicial de las principales disciplinas de las ciencias de la tierra (siglos XVII al XIX). siglo), la etapa de revolución y desarrollo integral (siglo XX hasta la actualidad). Las ciencias de la tierra actuales se encuentran en un período crítico de innovación. Es previsible que en un futuro próximo las ciencias de la tierra entren en una etapa de desarrollo nueva y más madura.
(1) La germinación y acumulación del conocimiento antiguo de las ciencias de la tierra (antes del siglo XVII)
El conocimiento sobre las ciencias de la tierra está estrechamente relacionado con la vida humana, y la germinación de sus ideas puede remontarse a la antigüedad. Con el desarrollo de la civilización humana, el conocimiento de las ciencias de la tierra también se ha ido acumulando continuamente. Nuestro país es una civilización antigua con una larga historia. Su temprana germinación de ideas sobre ciencias de la tierra y su rica acumulación de conocimientos no tienen comparación con ningún otro país. A continuación se presentan algunos ejemplos para ilustrar esto.
"Yu Gong", "Shan Hai Jing" y "Guan Zi" son las primeras obras sobre geografía, geología, hidrología y meteorología escritas en el Período de Primavera y Otoño y el Período de los Reinos Combatientes (770 a.C. a 221 aC). "Yu Gong" registra las condiciones minerales y la topografía montañosa de varias partes del país que Yu conoció cuando controlaba las inundaciones en el siglo XXI a.C. Además de describir montañas, ríos, lagos, pantanos, clima y meteorología, "El Clásico de las Montañas y los Mares" también describe 72 tipos de rocas (minerales) y minerales (minerales metálicos y no metálicos) y más de 440 ubicaciones minerales. Este libro describe que los minerales se dividen en cuatro categorías: oro, jade, piedra y tierra. Esta es la clasificación de minerales más antigua propuesta en el mundo. El libro "Guanzi" tiene una discusión incisiva sobre los depósitos metálicos y el conocimiento de la prospección de minerales, y señala el método científico de utilizar combinaciones de minerales y "casquetes de hierro" como signos de prospección de minerales. El libro también analiza correctamente el proceso de meandros de los ríos formados por circulación lateral y erosión lateral.
Zhang Heng, un destacado científico de la dinastía Han del Este, creó el primer sismógrafo del mundo, el sismómetro Houfeng, en el año 132 d.C. En el año 138 d.C., utilizó este sismógrafo en Luoyang para detectar correctamente los terremotos ocurridos en el año 650. km de distancia. Terremoto de Longxi (Figura 0-5).
"Shui Jing Zhu" es una famosa obra geológica escrita por Li Daoyuan, un destacado geocientífico de las dinastías del Sur y del Norte, basada en el estudio de las obras de sus predecesores y combinada con su propia investigación real, entre 512 y 518 d.C. El libro cubre una amplia gama de áreas (incluida China y algunas áreas vecinas) y describe ríos, cascadas, lagos, tormentas de arena, cuevas, volcanes, terremotos, deslizamientos de tierra, deslizamientos de tierra, aguas termales, meteoritos, fósiles, minerales, rocas y minerales. etc. La geología, geografía, hidrología y otros contenidos todavía tienen valor de referencia hasta el día de hoy.
Figura 0-5 El sismómetro de viento de Zhang Heng y su breve principio
(Citado de Xu Bangliang, 1994)
Escrito por Shen Kuo (1031-1095) "Mengxi Bi Tan" de la dinastía Song es una gloriosa obra enciclopédica que cubre muchos aspectos de las ciencias de la tierra, incluidos meteoritos, terremotos, minerales, depósitos, fósiles, ríos, aguas subterráneas, cambios en el mar y la tierra, levantamientos topográficos y cartografía, etc. Por ejemplo, el libro analiza la erosión y sedimentación del agua corriente; se infiere que la llanura del norte de China es una llanura aluvial formada por ríos que transportan sedimentos desde los tramos superiores a los tramos inferiores Shen Kuo, también basándose en los fósiles de caracoles marinos; y almejas encontradas en los acantilados al pie oriental de la montaña Taihang. Infirió que este lugar, a miles de kilómetros de distancia del mar hacia el este, había sido una costa en la antigüedad. También especuló sobre cambios en la paleogeografía y el paleoclima basados en; fósiles. La comprensión correcta de los fósiles por parte de Shen Kuo fue 400 años anterior a las opiniones similares presentadas por el italiano Leonardo da Vinci; el método de analogía de lo antiguo a lo moderno que utilizó al analizar cuestiones geológicas era mejor que la "analogía del presente" aplicada en Leyer. "Principios de geología" El método "antiguo" se remonta a más de 700 años.
Shen Kuo también utilizó por primera vez el término científico "petróleo", que todavía se utiliza en la actualidad.
"Los viajes de Xu Xiake" es una obra documental escrita por Xu Hongzu (1586-1641) de la dinastía Ming. El libro describe el karst, los volcanes, las aguas termales, la hidrología, los accidentes geográficos y los minerales en muchas áreas del mundo. mi país. Una cuenta muy valiosa.
"Tiangong Kaiwu" fue escrito por Song Yingxing (1587-1661?) de la dinastía Ming. El libro registra en detalle el origen, forma y propiedades de los minerales no metálicos; dureza y volatilidad del carbón Estableció el método de clasificación del carbón más antiguo del mundo; en particular, discutió sistemáticamente por primera vez la tecnología de ingeniería minera de mi país, con descripciones detalladas de la extracción de minerales, soporte subterráneo, ventilación, llenado de minas, lavado de minerales, etc.
Se puede ver que el antiguo pensamiento científico de mi país era muy activo y acumuló ricos conocimientos teóricos y prácticos. Las investigaciones y los logros en este campo se encuentran entre los mejores del mundo. Sin embargo, debido al aislamiento de la sociedad feudal de nuestro país (especialmente en el período posterior), que se centraba en el estudio de las escrituras, despreciaba la tecnología de producción y el conocimiento de las ciencias naturales y participaba en un gobierno cultural autocrático, obstaculizó seriamente el desarrollo de la ciencia e impidió algunos Las principales disciplinas de las ciencias terrestres modernas se desarrollaron en China.
La germinación y acumulación de conocimientos geológicos antiguos extranjeros se concentran principalmente en Europa.
Los antiguos eruditos griegos Pitágoras (alrededor de 571 a. C. a 497 a. C.), Aristóteles (384 a. C. a 342 a. C.), Teofrasto (alrededor de 571 a. C. a 497 a. C.), 370 a. C. a 287 a. C.) y otros han observado y explicaron las erupciones volcánicas, los terremotos y la formación del delta del Nilo, y derivaron el concepto de cambios en el mar y la tierra a partir de conchas fósiles en formaciones rocosas. También hicieron observaciones sobre algunas rocas y minerales. y también se describieron y explicaron adecuadamente algunos fenómenos meteorológicos.
Estrabón (63 a. C. - 20 d. C.) de la antigua Roma escribió "Geografía", que analizaba los fósiles, los cambios del mar y la tierra, los volcanes, los terremotos y el transporte de los ríos. cuestiones geológicas relacionadas con la sedimentación y muchas otras. aspectos. Plinio el Viejo escribió "Historia natural" en el año 77 d.C. El libro analiza específicamente los minerales, incluidos varios minerales utilizados en ese momento, piedras de construcción, minerales y depósitos, métodos mineros y metalúrgicos. Al mismo tiempo, Séneca escribió libros como "Problemas de la naturaleza", en los que analizaba cuestiones relacionadas con los terremotos, las aguas subterráneas y superficiales, y reconocía el efecto de la erosión de los ríos en los valles.
El movimiento "Renacentista" en Europa del siglo XIV al XVI aportó vitalidad al desarrollo de las ciencias de la tierra y preparó las condiciones para el establecimiento de algunas disciplinas importantes de las ciencias de la tierra.
Desde finales del siglo XV hasta principios del XVI, Colón, Magallanes y otros navegaron con éxito alrededor del mundo, confirmando que la Tierra es esférica y obteniendo una comprensión preliminar de los contornos de los océanos y continentes. De 1530 a 1540, Copérnico escribió la gran obra "Los movimientos de los cuerpos celestes" y propuso la "teoría heliocéntrica". Esto jugó un papel importante en la promoción de la investigación en ciencias de la tierra durante este período.
El artista italiano Leonardo da Vinci (1452-1519) dirigió el proyecto de excavación del canal en sus primeros años. Realizó observaciones e investigaciones detalladas sobre los fósiles. Él cree que los fósiles de conchas marinas que se encuentran hoy en el interior o en las montañas son organismos que originalmente crecieron en el agua de mar y luego fueron enterrados en la arena. A partir de esto, especula sobre la historia de los cambios del mar y la tierra. También señaló claramente que la Tierra es un libro, que es anterior a los registros escritos, y que la tarea de la ciencia es descifrar las huellas históricas de la Tierra misma.
El alemán Agrícola (1494-1555) escribió siete monografías geológicas durante su vida. Además de describir el desarrollo de la industria minera alemana, también clasificó los minerales según sus propiedades físicas. y los depósitos de metales, y también se involucran temas como la paleontología. Las generaciones posteriores lo elogiaron como el "padre de la mineralogía".
(2) El establecimiento y desarrollo inicial de las principales disciplinas de las ciencias de la tierra (siglos XVII al XIX)
Para la meteorología, desde la antigüedad hasta el siglo XVI, se limitó a observaciones y descripciones cualitativas fragmentadas, todavía no existe una ciencia independiente.
En el siglo XVII, debido al desarrollo de la industria y las ciencias naturales, especialmente los logros de la física, se inventaron uno tras otro instrumentos meteorológicos más sofisticados y la teoría de la meteorología mejoró enormemente, lo que hizo que la meteorología se convirtiera gradualmente en una ciencia independiente.
El físico y astrónomo italiano Galileo inventó el termómetro en 1593, y el físico y matemático italiano Torricelli inventó el barómetro en 1643. Debido a la disponibilidad de instrumentos meteorológicos como termómetros y barómetros, en 1653 se estableció una estación de observación meteorológica en el norte de Italia. Muchos países también establecieron estaciones meteorológicas una tras otra. Gracias a extensas observaciones meteorológicas, se ha obtenido una gran cantidad de datos y la investigación meteorológica se ha ido profundizando gradualmente. Desde entonces, con el desarrollo de la tecnología de comunicación por radio, los resultados de las observaciones meteorológicas se pueden transmitir rápidamente a varios lugares, lo que permite compilar y estudiar mapas meteorológicos. Los mapas meteorológicos se desarrollaron rápidamente entre 1860 y 1865. A finales del siglo XIX se inició en una pequeña zona la meteorología a gran altitud para la detección de grandes altitudes.
En las ciencias de la tierra, la creación de la geología tiene una importancia trascendental. Europa comenzó a entrar en un período de revolución industrial en el siglo XVIII. Con la mejora de la productividad y el rápido desarrollo de la industrialización moderna, la demanda de minerales fue en aumento, lo que promovió la prospección minera y los estudios geológicos, acumuló rápidamente conocimientos y datos geológicos. y gradualmente se formó un sistema Teorías geológicas y métodos de investigación, y nació la geología como ciencia independiente.
En el proceso de creación de la geología, los debates ideológicos académicos jugaron un papel importante en su promoción. El debate en aquella época era entre los que eran "ígneos" y los que eran "líquidos", y entre los que eran "uniformistas" y los que eran "catastróficos".
La "teoría acuática" cree que todas las rocas que forman la corteza terrestre se formaron por cristalización y precipitación de materiales oceánicos primitivos. Niegan la existencia de movimiento de la corteza terrestre y sostienen que no se ha producido ningún movimiento desde la tierra. tomó su forma actual. La figura representativa de la "teoría de la formación del agua" es A.G. Werner (1750-1817), profesor de mineralogía en la Escuela de Minas de Friburgo, en Alemania. Gracias a su rico conocimiento y elocuencia, realizó destacadas contribuciones al estudio de la mineralogía. Se hizo famoso en Europa y jugó un papel importante en la difusión de la geología. Werner comenzó a dar conferencias en Friburgo en 1775, lo que condujo al surgimiento de la "teoría de la formación acuosa". Debido a su reputación, a tener muchos discípulos y admiradores y al apoyo de la iglesia, la "teoría de la formación acuosa" se volvió dominante en Europa a finales del año. Estado del siglo XVIII.
El representante de la "teoría del igneísmo" es el geólogo escocés Hutton. Descubrió que las vetas de granito se intercalan en rocas sedimentarias en una relación de contacto intrusiva (con bordes de cocción y condensación). rocas sedimentarias, también las hay ígneas y rocas metamórficas, y se cree que la corteza terrestre está en constante evolución. Este proceso es lento, y los cambios ocurridos en el pasado son similares a los procesos evolutivos que se llevan a cabo en la actualidad. veces. Discutió con mayor precisión el origen de los tres tipos principales de rocas y el impacto del movimiento de la corteza terrestre. Hutton publicó su artículo original "Teoría de la Tierra" en 1785, proponiendo la "Teoría Igneum". En 1795, volvió a publicar su trabajo "Teoría de la Tierra", exponiendo sistemáticamente sus propios puntos de vista. Este libro sentó las bases para la creación de la geología.
Desde entonces, el debate entre la "teoría de los líquidos" y la "teoría ígnea" se ha intensificado a medida que la gente aprendía más sobre los fenómenos geológicos, a principios del siglo XIX, la visión de la "teoría de los líquidos" se fue abandonando gradualmente. , ganó la "teoría de la ignición".
El representante de la "teoría de la catástrofe" es el erudito francés D.G Cuvier (1769-1832), cuando estudiaba los fósiles biológicos en los estratos de la cuenca de París, descubrió que en las formaciones rocosas que se encontraban. muy cerca unos de otros, hay diferencias significativas en las especies de fósiles de animales y plantas que una vez aparecieron, luego se extinguieron por completo y fueron reemplazadas por nuevas especies. También vio que las capas de rocas más antiguas estaban plegadas y cubiertas con roca sedimentaria horizontal. capas. Entonces creía que la corteza terrestre había sufrido cambios tremendos, dando como resultado catástrofes a escala mundial, que resultaron en cambios en el terreno y extinción de organismos. Posteriormente, dentro de un cierto período de tiempo se recrearon en la tierra nuevos animales y plantas; Ha experimentado muchas de estas catástrofes. El proceso de cataclismo y recreación; el último cataclismo ocurrió hace cinco o seis mil años y creó la apariencia y las características biológicas actuales de la tierra.
La "teoría de la catástrofe" de Cuvier enfatizó la etapa de mutación en el proceso de desarrollo geológico, aunque tenía elementos razonables, negó el proceso de desarrollo asintótico de la Tierra y atribuyó su historia evolutiva a una serie de eventos repentinos incognoscibles que no tienen conexión entre lo antiguo y lo moderno. veces. Las repetidas opiniones creacionistas y agnósticas de Cuvier, especialmente la época del último cataclismo, eran consistentes con los mitos del "Gran Diluvio" y el "Arca de Noé" discutidos en la Biblia y, por lo tanto, fueron bien recibidos por la iglesia y ampliamente difundidos.
Enfrente de la "teoría de la catástrofe" se encuentra la teoría de la evolución biológica y el "uniformitarismo" de la geología. Cuando el erudito francés Lamark (1744-1829) estudió los fósiles paleontológicos del Terciario en la cuenca de París, descubrió que existe una relación de transición entre especies de organismos y algunas especies se desarrollan a partir de otro género. especies de bajo nivel a especies de alto nivel. Él cree que el proceso de evolución biológica es extremadamente largo y avanza simultáneamente con la historia de la evolución de la Tierra. El geólogo británico Lyell heredó las ideas de Hutton, después de muchos debates con la "teoría de la catástrofe", y basándose en los resultados de sus predecesores y en una gran cantidad de datos reales, publicó los primeros "Principios de geología" en 1830. El libro lo expresa claramente. adelanta el principio de realismo en geología (es decir, "discutir el presente con el pasado"), señalando que la historia del desarrollo de la tierra es larga. No hay necesidad de recurrir a Dios y a las catástrofes para explicar la historia de la tierra. Esa dinámica geológica aparentemente muy débil, tras un largo y lento proceso, puede provocar enormes cambios en el aspecto de la Tierra. Ésta es la idea principal del "uniformitarismo".
Con la publicación del libro "Principios de Geología", la idea de "uniformitarismo" reemplazó gradualmente a la "teoría de la catástrofe", y el principio de realismo también se ha convertido en un principio básico de la metodología geológica. Sin embargo, si bien el "uniformitarismo" enfatiza la "consistencia entre los tiempos antiguos y modernos" y el desarrollo asintótico, también tiene la unilateralidad de descuidar la etapa de desarrollo rápido (mutación) en el proceso de desarrollo de la corteza terrestre.
Los "Principios de geología" de Lyle (tres volúmenes) son una obra que hace época. Determina el concepto de la ciencia geológica, resume los métodos de investigación de la ciencia geológica y establece inicialmente las bases de la ciencia geológica. El sistema científico es el símbolo de la creación de la ciencia geológica. Desde entonces, la ciencia geológica entró en un período de desarrollo inicial y logró grandes avances a finales del siglo XIX. En cuanto al estudio de la composición material de la corteza terrestre, se ha desarrollado plenamente el método de utilizar microscopios para estudiar rocas y minerales y gradualmente se han realizado trabajos de geoquímica.
Al estudiar la historia evolutiva de la corteza terrestre, se ha ido estableciendo gradualmente una escala de tiempo geológico relativo relativamente completa. Los académicos norteamericanos Hall y Danner propusieron la teoría de la "geosinclinal" basándose en sus investigaciones sobre el cinturón orogénico en el este de Estados Unidos, que tuvo un profundo impacto en la investigación geológica. En términos de la aplicación de la geología, la ciencia de los depósitos minerales se desarrolló aún más y nació la geología del petróleo. La geología sísmica, la geología de la ingeniería, etc. también han comenzado a desarrollarse gradualmente.
La "Geografía general" del geógrafo alemán del siglo XVII Varinius (1622-1650) comenzó a introducir la "teoría heliocéntrica" de Copérnico y Galileo, y propuso una monografía sobre geografía y distinciones en geografía general. El primero describe un área específica, el segundo explica principios generales. Desde finales del siglo XVIII hasta principios del XIX, Humboldt (1769-1859) y Ritter (1779-1859) en Alemania sentaron las bases de la geografía moderna.
La obra representativa de Humboldt es "Cosmos: Un bosquejo de la descripción natural del mundo", que consta de cinco volúmenes. Fue el primero en estudiar el clima calculando el valor medio de los elementos meteorológicos y propuso el concepto de isotermas. En 1817, trazó el primer mapa mundial de distribución de la temperatura media anual y propuso las diferencias climáticas entre los extremos este y oeste del planeta. continente y los tipos de climas oceánicos y continentales. Observó el fenómeno de descenso vertical en el que la temperatura descendía 0,6 °C cuando el terreno aumentaba 100 m, estudió la relación entre el clima y la distribución y los tipos de plantas, y propuso la zonificación horizontal de la distribución de las plantas en la llanura y la zonificación vertical de las plantas de montaña. distribución. Fue el primero en utilizar perfiles topográficos y métodos de comparación geográfica para estudiar la regularidad de los fenómenos geográficos y estableció los principios generales de la geografía física, especialmente la climatología y la geografía vegetal.
Little estudia el impacto del entorno geográfico en las actividades humanas a través de la descripción regional y la comparación integral de los fenómenos terrestres. Destacó que la geografía debería centrarse en la relación entre el hombre y la tierra y propuso el concepto de geografía comparada.
El primer volumen de "Geografía" de Little se publicó en 1817 y en 1859 se publicaron 19 volúmenes.
Desde entonces, la geografía se ha desarrollado aún más. Los académicos y escuelas más famosos de la geografía alemana incluyen la "teoría del entorno geográfico" de Ratzel y la "metodología geográfica" de Huttner. Las escuelas geográficas más importantes de Francia incluyen la "teoría de la correlación hombre-tierra" de Vidal Blancz y Brunet. Las teorías geográficas famosas en los Estados Unidos incluyen la "Teoría del ciclo de erosión de la forma terrestre" de W.M. Davis (1899), que defiende que la apariencia natural de la tierra es causada por la erosión. Cree que la forma de la superficie es continua y tiene etapas, y es la interna. Estructura de la Tierra. Integración con fuerzas externas. Dividió el desarrollo de los ríos en juventud, edad adulta y vejez, y el levantamiento de la corteza terrestre resucitó los ríos. Sus enseñanzas sentaron las bases para el análisis físico geográfico.
(3) Revolución y desarrollo integral de las ciencias de la tierra (siglo XX hasta la actualidad)
El siglo XX ha sido un nuevo período en el desarrollo de las ciencias de la tierra modernas. ciencias de la tierra tradicionales Se han producido una serie de revoluciones, la de mayor alcance es la revolución en las ciencias de la tierra sólida (incluidas la geología, la geofísica, etc.).
La revolución en las ciencias de la tierra sólida es principalmente una revolución ideológica en la teoría geotectónica centrada en la teoría de la actividad y la estasis. El concepto geológico tradicional cree que los continentes y océanos solo se mueven verticalmente hacia arriba y hacia abajo en sus posiciones originales, y sus posiciones relativas no cambian significativamente, por lo que se denomina "teoría de la fijación". Las teorías de la "geosinclinal" y la "plataforma" son sus típicas. representantes. Los creyentes en la "teoría del movimiento" creen que los continentes han experimentado movimientos horizontales de larga distancia y que las posiciones relativas de los continentes y los océanos cambian constantemente. La teoría geotectónica que representa la "teoría de la actividad" es la "teoría de la tectónica de placas en expansión del fondo marino a la deriva continental". Después de casi medio siglo de debate, a finales de la década de 1960, la teoría de la tectónica de placas basada en los resultados de la investigación geológica y geofísica moderna logró una victoria decisiva y promovió así una revolución profunda en los campos de la geología y la geofísica.
Al mismo tiempo, con el avance de la ciencia y la tecnología, la geología ha logrado un desarrollo integral sin precedentes desde el siglo XX. La tecnología experimental de alta temperatura y alta presión, la tecnología de determinación de la edad geológica de isótopos, las computadoras electrónicas, los microscopios electrónicos, la perforación ultraprofunda continental y la tecnología de perforación en aguas profundas han promovido en gran medida el desarrollo de la geología, haciendo que la geología se transforme gradualmente de la descripción y el análisis cualitativos. hasta análisis semicuantitativos, cuantitativos y desarrollo de investigaciones. Los métodos geofísicos y geoquímicos han logrado resultados fructíferos en el estudio de la composición material, la estructura estructural y las características del movimiento de la Tierra y la corteza terrestre, y se han convertido en una poderosa fuerza impulsora para el desarrollo de la geología. La aplicación de la tecnología aeroespacial en geología ha logrado logros importantes y la astrogeología emergente basada en la tecnología aeroespacial muestra una gran vitalidad. Estos estudios desempeñarán un papel importante en la comprensión definitiva por parte de la humanidad del origen y la evolución de la Tierra y en la solución de muchos problemas geológicos importantes.
La aplicación de la geología es la fuerza impulsora para el desarrollo de la geología desde el siglo XX, además del desarrollo continuo de la ciencia tradicional de los depósitos minerales y la introducción de muchas teorías nuevas, el desarrollo de la geología del petróleo. ha sido particularmente llamativo. También se están desarrollando rápidamente las investigaciones sobre hidrogeología, ingeniería geológica, geología sísmica, etc. Especialmente desde mediados del siglo XX, la importancia de la investigación en geología ambiental ha atraído cada vez más atención y se está desarrollando en profundidad.
También ha tenido lugar una importante revolución en geografía desde el siglo XX, especialmente la revolución en los métodos y medios de investigación, que a menudo se denomina revolución cuantitativa en geografía. En la década de 1950, la geografía comenzó a utilizar métodos matemáticos modernos para analizar problemas geográficos. En 1955, el Departamento de Geografía de la Universidad de Washington abrió la primera clase de investigación en estadística matemática aplicada bajo la presidencia de Garrison para promover el desarrollo de la geografía cuantitativa. En 1963, Burton propuso el lema "Revolución de la medición", impulsando esta tendencia a Europa y al mundo. La esencia de la revolución metrológica en geografía es utilizar métodos matemáticos y computadoras modernos, así como modelos y simulaciones, para hacer que las teorías de la geografía sean más precisas y los cálculos más rápidos, y para pasar del análisis cualitativo tradicional a una combinación de análisis cualitativo y cuantitativo.
Desde la década de 1960, impulsada por la revolución de las mediciones, la gente ha considerado el entorno geográfico y la región como un sistema, y ha aplicado ampliamente nuevos métodos como las computadoras, la teledetección y la telemetría para modelar y formular el sistema y sus interacciones con números e imágenes. , etc. expresan cuantitativamente la relación entre el hombre y la tierra, ilustran las diferencias y cambios regionales y predicen científicamente la evolución del entorno geográfico para optimizar la relación entre el hombre y la tierra. Este es el desarrollo exitoso y la aplicación generalizada del "Sistema de Información Geográfica (SIG)". De esta manera, la geografía ha pasado de la descripción previa de los fenómenos a una nueva etapa de explicación científica y predicción cuantitativa. Al mismo tiempo, debido a las necesidades de la sociedad, ha surgido una gran cantidad de subdisciplinas geográficas aplicadas, como la geografía de la ingeniería, la geografía ambiental, la geografía de los recursos, la ciencia aplicada del paisaje, etc.
Los cambios revolucionarios en la meteorología desde el siglo XX se han vuelto más prominentes. En los primeros 50 años del siglo XX, las observaciones meteorológicas comenzaron a desarrollarse desde las tradicionales observaciones terrestres hasta las observaciones a gran altitud. Cometas, globos, etc. se utilizaron principalmente como herramientas de observación a gran altitud, y la altura que podían alcanzar era. limitado. Después de la década de 1950, se introdujeron en el sistema de observación nuevas tecnologías y métodos como el láser, el radar y los satélites terrestres artificiales, lo que promovió en gran medida el desarrollo de la meteorología. La telemetría integrada a gran escala y la teledetección hacen que los pronósticos meteorológicos desastrosos a corto plazo en unas pocas horas ya no sean un simple problema de pronóstico, sino un seguimiento y un pronóstico real de la situación real. El uso extensivo de computadoras ha hecho realidad la simulación numérica cuantitativa de fenómenos atmosféricos. El progreso de estos estudios también ha promovido en gran medida el desarrollo de teorías básicas de la meteorología.
El desarrollo integral y rápido de las ciencias de la tierra también ha llevado al nacimiento de algunas subdisciplinas emergentes desde el siglo XX, como la geofísica, la geoquímica, la oceanografía, la geociencia ambiental, la ciencia del sistema terrestre, etc. Tanto la oceanografía como las geociencias medioambientales están estrechamente relacionadas con la vida actual, la supervivencia y el desarrollo futuro del ser humano. Por ello, son muy valoradas por los científicos y por toda la sociedad. Su estatus en las ciencias de la tierra también es cada vez más importante. A finales del siglo XX, con la profundización de la investigación integral y sistemática en las ciencias de la Tierra, surgió y se desarrolló gradualmente la subdisciplina de las ciencias del sistema terrestre. La ciencia del sistema terrestre considera a la Tierra como un sistema unificado y compuesto compuesto de múltiples capas de sistemas circulares, enfatizando el uso de la teoría de sistemas para estudiar de manera integral y holística el comportamiento pasado, presente y futuro de todo el sistema terrestre (incluido cada subsistema).
(4) Perspectivas de desarrollo de las ciencias de la Tierra
El siglo XXI será una era de grandes cambios en la historia del desarrollo de la sociedad humana. Hoy en día, el desarrollo de las ciencias de la Tierra está entrando en un importante punto de inflexión al establecer un nuevo sistema de conocimiento.
Durante mucho tiempo, el papel de las ciencias de la tierra en la sociedad ha sido principalmente estudiar la tierra y orientar la búsqueda de minerales, energía y diversos recursos naturales para asegurar la demanda de recursos para el desarrollo humano y social; y para el medio ambiente natural La aplicación se encuentra en una posición subordinada. El sistema de conocimiento de las ciencias de la tierra así establecido puede resumirse como un sistema de conocimiento “basado en recursos”. Sin embargo, con el desarrollo de la sociedad, la sociedad contemporánea enfrenta desafíos en materia de población, recursos, desastres y medio ambiente, que amenazan directamente el futuro progreso social y las condiciones de supervivencia humana. Frente a estos desafíos, además de resolver cuestiones energéticas y minerales, las ciencias de la tierra también deben ayudar a resolver muchos de los principales problemas que enfrenta la vida social actual: mitigar los desastres naturales y provocados por el hombre, encontrar y garantizar fuentes de agua suficientes y limpias, y manejo de residuos tóxicos y radiactivos, así como proporcionar conocimientos y servicios de geociencias para el aprovechamiento racional de los recursos naturales, gestión integral de la contaminación ambiental, protección del entorno ecológico, remediación de tierras y desarrollo agrícola, etc. Todo esto empujará a las ciencias de la tierra a pasar de la "era de los recursos" a la "era ambiental" y la "era de la aplicación social integral". Por lo tanto, es necesario ampliar su función social del "tipo de recurso" al "tipo social". En consecuencia, las principales tareas y objetivos de las ciencias de la tierra cambiarán en consecuencia. Por ejemplo, en 1993, el Consejo Nacional de Investigación de Estados Unidos publicó un informe estratégico para guiar el desarrollo de las geociencias en Estados Unidos, a saber, el informe "Ciencia y sociedad de la Tierra Sólida".
El informe establece claramente que las principales tareas de las ciencias de la tierra sólida en el futuro son: ① comprender los procesos involucrados en el sistema global, prestando especial atención a las conexiones e interacciones entre los distintos componentes del sistema terrestre; ② proporcionar suficientes recursos naturales (; agua, minerales y combustibles); ③ reducir los desastres geológicos; ④ regular los cambios ambientales globales y regionales. Este informe enfatiza que el objetivo de la investigación en ciencias de la tierra es comprender el comportamiento pasado, presente y futuro de todo el sistema terrestre para garantizar las condiciones para el desarrollo sostenible de la sociedad humana.
El auge de la ciencia del sistema terrestre es el resultado del desarrollo de la ciencia de la tierra para adaptarse a la nueva situación antes mencionada. Debido a que la ciencia del sistema terrestre está estrechamente integrada con la investigación sobre el medio ambiente, los recursos, el cambio global y el desarrollo humano sostenible de la Tierra, representa una nueva frontera de investigación y un punto de crecimiento disciplinario en las ciencias de la Tierra y, por lo tanto, ha recibido gran atención por parte de la mayoría de los trabajadores científicos y de la comunidad. centrarse en toda la sociedad. Los contenidos de investigación clave involucrados actualmente en la ciencia del sistema terrestre incluyen principalmente la interacción y la dinámica del sistema terrestre, el cambio global, la tierra digital y la relación entre la ciencia del sistema terrestre y el desarrollo humano sostenible. La investigación científica del sistema terrestre ha logrado muchos avances importantes y es previsible que la profundidad, amplitud y perspectivas de aplicación de su investigación sean inconmensurables.
Por supuesto, la ciencia del sistema terrestre no puede reemplazar la investigación y el desarrollo de diversas ramas de la ciencia terrestre tradicional. Por el contrario, requiere que realicen investigaciones más profundas y precisas y proporcionen comprensión de las características y. regularidades de cada componente del sistema terrestre para el análisis y síntesis del sistema. Por lo tanto, en cierto sentido, la relación entre la ciencia del sistema terrestre y diversas ramas de las ciencias terrestres es una relación entre lo global y lo local, el todo y la parte.
De lo anterior se desprende que las ciencias de la tierra en el futuro se convertirán en una ciencia relacionada con la supervivencia humana y el desarrollo social. El futuro de las ciencias de la Tierra es brillante y su estatus en el desarrollo social y las ciencias naturales mejorará aún más. Por eso, algunos científicos predicen audazmente: "El siglo XXI será el siglo de las ciencias de la tierra".