В широком смысле геология - это изучение Земли - ее внутренней и внешней поверхности, скал и других материалов, окружающих нас, процессов, которые привели к образованию этих материалов, воды, которая течет по поверхности и лежит под землей, изменения, которые уже произошли, и изменения, которые мы можем предвидеть в ближайшем будущем.
Геология - это наука, и это означает, что мы используем дедуктивные рассуждения и научные методы для понимания геологических проблем. Возможно, это самая интегрированная из всех наук, потому что она включает в себя понимание и применение всех других наук: физики, химии, биологии, математики, астрономии и других. Но в отличие от большинства других наук, геология имеет дополнительное измерение, это время - глубокое время - миллиарды лет.
Геологи изучают доказательства, которые они видят вокруг себя, но в большинстве случаев они наблюдают результаты процессов, которые произошли тысячи, миллионы и даже миллиарды лет назад. Это были процессы, которые происходили с невероятно медленной скоростью - от миллиметра в год до сантиметра в год, - но из-за большого количества времени, эти процессы дали огромные результаты.
Геология также наука о понимании эволюции жизни на Земле, об обнаружении таких ресурсов, как металлы и энергия, о признании и минимизации экологических последствий нашего использования этих ресурсов, и о том, как научиться смягчать опасности, связанные с землетрясениями, извержениями вулканов и разрушениями склонов.
Не существует единого метода исследования, который был бы конкретно «научным методом». Ключевой особенностью серьезного исследования является создание гипотезы (предварительное объяснение), которая могла бы объяснить сделанные наблюдения, а затем формулирование и проверка (экспериментальным путем) одного или нескольких предсказаний, вытекающих из этой гипотезы.
Например, мы могли бы заметить, что большинство булыжников в русле ручья хорошо округлены, а затем выдвинуть гипотезу о том, что камни становятся округлыми во время транспортировки вдоль русла ручья. Прогноз, который следует из этой гипотезы, состоит в том, что булыжники, присутствующие в потоке, со временем будут становиться все более округленными по мере их перемещения вниз по течению.
Эксперимент для проверки этого прогноза состоял бы в том, чтобы поместить угловатые булыжники в поток, пометить их, чтобы мы могли быть уверены, что найдем их позже, а затем возвращаться через различные промежутки времени (в течение месяцев или лет) для тщательного измерения их расположения и округлости.
Важной особенностью хорошей гипотезы и любых вытекающих из нее предсказаний является то, что они должны быть проверяемыми. Например, альтернатива гипотезе, приведенной выше, заключается в том, что внеземная цивилизация создает округлые булыжники и помещает их в потоки, когда никто не видит.
Это действительно может иметь место, но нет практического способа проверить эту гипотезу. Самое главное, нет никакого способа доказать, что это ложь, потому что, если мы не сможем поймать инопланетян на работе, мы все равно не узнаем, сделали ли они это.
Зачем изучать Землю?
Простой ответ на этот вопрос заключается в том, что Земля - это наш дом - наш единственный дом в обозримом будущем - и для того, чтобы она по-прежнему оставалась прекрасным местом для жизни, нам необходимо понять, как она работает. Другой ответ заключается в том, что некоторые из нас не могут не изучать это, потому что это увлекательно. Но это еще не все:
- Мы полагаемся на Землю в таких ценных ресурсах, как почва, вода, металлы, промышленные минералы и энергия, и нам необходимо знать, как найти эти ресурсы и использовать их правильно.
- Мы можем изучать камни и окаменелости, которые они содержат, чтобы понять эволюцию нашей окружающей среды и жизни в ней.
- Мы можем научиться минимизировать наши риски от землетрясений, вулканов, обрывов склонов и разрушительных штормов.
- Мы можем узнать, как и почему климат Земли менялся в прошлом, и использовать эти знания для понимания как естественного, так и антропогенного изменения климата.
- Мы можем понять, как наша деятельность изменила окружающую среду и климат и как избежать более серьезных изменений в будущем.
- Мы можем использовать наши знания о Земле, чтобы изучить другие планеты в нашей солнечной системе, а также те, которые находятся вокруг далеких звезд.