Teško je pomisliti da možete izračunati temperaturu unutar zemlje. Naša planeta ima dubinu od 6.000 kilometara dok ne dođe do jezgre. Uprkos tome, ljudsko biće doseglo je samo 12 km dubine. Međutim, imamo razne tehnike kako bismo mogli izračunati temperaturu u dubinu. Varijabilnost temperature u pogledu dubine zemljine kore poznata je pod nazivom geotermalni gradijent.
U ovom članku ćemo vam reći o svim karakteristikama i važnosti geotermalnog gradijenta.
Koji je geotermalni gradijent
Geotermalni gradijent nije ništa drugo do varijacija temperature u funkciji dubine u kojoj se nalazimo. Temperatura se može izmjeriti u prvim kilometrima zemljine kore, a oni se povećavaju u dubini prateći prosječni pritisak od 3 stepena na 100 metara dubine. Odnos promjene temperature i dubine naziva se geotermalni gradijent. Prirodna toplina Zemljine jezgre posljedica je različitih fizičkih i kemijskih procesa koji se događaju unutra. Postoje i drugi faktori koji ulaze u ovu jednadžbu da bi mogli izračunati temperaturu.
Glavne karakteristike
Pogledajmo koji su različiti faktori koji utječu na vrijednost geotermalnog gradijenta:
- Regionalni faktori: regija u kojoj smo iz cijelog svijeta je presudna da bismo mogli znati varijansu temperature. Geološki i strukturni kontekst na regionalnoj razini jedan je od faktora koji uvjetuju raspodjelu temperatura. Odnosno, u područjima u kojima danas postoji aktivni vulkanizam, u područjima gdje je litosfera više smanjena, geotermalni gradijent je mnogo veći nego u drugim područjima u kojima nema vulkanske aktivnosti ili u kojima litosfera ima drugačiju debljinu.
- Lokalni faktori: na mnogo lokalnijem nivou vidimo razlike između termičkih svojstava stijena. Postoje stijene koje imaju veću toplinsku vodljivost što stvara osjetljive bočne i vertikalne varijacije navedenog geotermalnog gradijenta. Faktor koji najviše određuje vrijednost ovog geotermalnog gradijenta je cirkulacija podzemne vode. Stvar je u tome što voda ima veliki kapacitet da može preraspodijeliti toplinu. Tako pronalazimo područja prihranjivanja vodonosnika čiji se geotermalni gradijent smanjuje uslijed cirkulacije hladnije vode prema dolje.
S druge strane, imamo neka područja za preuzimanje gdje se događa suprotno. Porast tople vode u dubini dovodi do povećanja geotermalnog gradijenta. Stoga, vrijednost koju će uzeti geotermalni gradijent varira ovisno o geološkom i strukturnom kontekstu, razlike između tehničkih svojstava stijena i cirkulacije podzemne vode. Svi ovi faktori čine to povećanje temperature u dubini različito.
Protok i širenje zemaljske toplote
Znamo da se toplota koju naša planeta emituje može kvantifikovati površinskim toplotnim fluksom. Ovo je količina toplote koju planeta gubi po jedinici površine i vremenu. Površinski toplotni tok izračunava se kao umnožak geotermalnog gradijenta i toplotne provodljivosti medija. Odnosno, vrijednost geotermalnog gradijenta pomnožena sa sposobnošću provođenja toplote u određenom okruženju u kojem se nalazimo. Tako znamo ukupnu količinu gubitaka toplote koja postoji u određenom području.
Toplotna provodljivost je jednostavnost materijala da može prenijeti toplotu. Tipična vrijednost toplotnog toka na kontinentu je 60 mW / m2, koji mogu pasti na vrijednosti od 30 mW / m2 u starim kontinentalnim područjima - gdje je litosfera gušća - i premašiti vrijednosti od 120 mW / m2 u mlađim područjima, gdje je litosfera manje gusta. Prilično je jednostavno provjeriti u rudnicima i bušotinama, temperatura materijala iz unutrašnjosti zemlje raste s dubinom.
Brojni su naftni izvori u kojima se na oko 100 metara dubine dostižu vrijednosti od 4.000 stepeni. S druge strane, u područjima gdje postoje vulkanske erupcije, različiti materijali donose se na površinu zemlje pri visokim temperaturama koje dolaze iz mnogo dubljih područja. Deo zemljine kore prelazi nekoliko desetaka centimetara. Karakterizira ga činjenica da njegove temperature ovise o postojećoj površinskoj temperaturi i pokazuje veliku raznolikost dnevnih i sezonskih temperatura. Utjecaj vanjske temperature utječe mnogo manje kako idemo dublje.
Kada dostignemo određeni nivo dubine, temperatura je konstantna jednaka prosjeku površinske temperature mjesta. Ova zona se naziva ozonski neutralni nivo konstantne temperature.
Geotermalna dubina i gradijent
Dubina na kojoj se nalazi neutralni nivo gdje su temperature konstantne obično varira između 2 i 40 metara. Tim je veće što je ekstremnija klima koja vlada na zemaljskoj površini. Ispod neutralnog je mjesto gdje temperature počinju rasti s dubinom. Ovo povećanje nije ujednačeno u svim oblastima. U prvom je površinski površinski od zemljine kore, prosječna vrijednost geotermalnog gradijenta je oko 33 metra. To znači da morate dubinu od 33 metra da biste povećali temperaturu za 1 stepen. Dakle, utvrđeno je između prosječnog geotermalnog gradijenta od 3 stepena na svakih 100 metara.
Prosječne vrijednosti primjenjive su samo na najudaljenija područja korteksa, jer se mogu održavati u cijelom radijusu. Na većim dubinama temperature su više jer se materijali tope na dubinama od samo nekoliko stotina kilometara.
Danas znamo da većina geofizičara procjenjuje da temperature u najužim dijelovima planete ne prelaze nekoliko hiljada stepeni. Najviše, neki procjenjuju vrijednosti od oko 5.000 stepeni. Sve ovo dovodi do toga da se geotermalni gradijent smanjuje sa dubinom kada se dostigne određena podzemna kvota.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o tome kakav je geotermalni gradijent i njegovim karakteristikama.