Je těžké si myslet, že můžete vypočítat teplotu uvnitř Země. Naše planeta má hloubku 6.000 kilometrů, dokud nedosáhne jádra. Navzdory tomu dosáhla lidská bytost hloubky pouze 12 km. Máme však různé techniky, abychom mohli vypočítat teplotu do hloubky. Variabilita teploty z hlediska hloubky zemské kůry je známa pod jménem geotermální gradient.
V tomto článku vám řekneme o všech charakteristikách a důležitosti geotermálního gradientu.
Co je geotermální gradient
Geotermální gradient není to nic jiného než teplotní rozptyl jako funkce hloubky, kterou sami nacházíme. Teplotu lze měřit v prvních kilometrech zemské kůry a tyto teploty se zvyšují po průměrném tlaku 3 stupně na každých 100 metrů hloubky. Vztah mezi změnami teploty a hloubky se nazývá geotermální gradient. Přirozené teplo zemského jádra je způsobeno různými fyzikálními a chemickými procesy, ke kterým dochází uvnitř. Do této rovnice vstupují i další faktory, které umožňují vypočítat teplotu.
Hlavní charakteristiky
Podívejme se, jaké jsou různé faktory, které ovlivňují hodnotu geotermálního gradientu:
- Regionální faktory: oblast, ve které se nacházíme z celého světa, je nezbytná pro to, abychom poznali rozptyl teploty. Geologický a strukturální kontext v regionálním měřítku je jedním z faktorů, které podmíňují rozložení teplot. To znamená, že v oblastech, kde dnes existuje aktivní vulkanismus, v oblastech, kde je litosféra snížena více, je geotermální gradient mnohem vyšší než v jiných oblastech, kde není vulkanická aktivita nebo kde má litosféra jinou tloušťku.
- Místní faktory: na mnohem lokálnější úrovni vidíme rozdíly mezi tepelnými vlastnostmi hornin. Existují horniny, které mají vyšší tepelnou vodivost, která vytváří citlivé boční a vertikální variace zmíněného geotermálního gradientu. Faktor, který nejvíce určuje hodnotu tohoto geotermálního gradientu, je cirkulace podzemní vody. A věc je, že voda má velkou kapacitu, aby dokázala redistribuovat teplo. Takto najdeme oblasti doplňování zvodnělých vrstev, jejichž geotermální gradient se snižuje v důsledku cirkulace chladnější vody směrem dolů.
Na druhou stranu máme některé oblasti vykládky, kde se děje opak. Vzestup horké vody v hloubce způsobí zvýšení geotermálního gradientu. Proto, hodnota, kterou bude mít geotermální gradient, se liší v závislosti na geologickém a strukturálním kontextu, rozdíly mezi technickými vlastnostmi hornin a cirkulací podzemní vody. Všechny tyto faktory způsobují, že se toto zvýšení teploty liší v hloubce.
Tok a šíření suchozemského tepla
Víme, že teplo, které naše planeta vydává, lze kvantifikovat povrchovým tepelným tokem. Jedná se o množství tepla, které planeta ztrácí na jednotku plochy a času. Povrchový tepelný tok se počítá jako součin geotermálního gradientu a tepelné vodivosti média. To znamená, že hodnota geotermálního gradientu vynásobená schopností vést teplo v konkrétním prostředí, kde jsme. Takto známe celkové množství tepelných ztrát, které existují v konkrétní oblasti.
Tepelná vodivost je snadnost materiálu, který je schopen přenášet teplo. Typická hodnota tepelného toku na kontinentu je 60 mW / m2, která může klesnout na hodnoty 30 mW / m2 ve starých kontinentálních oblastech - kde je litosféra silnější - a přesáhnout hodnoty 120 mW / m2 v mladších oblastech, kde je litosféra méně silná. Je docela snadné kontrolovat v dolech a vrtech, teplota materiálů ve vnitřním prostoru Země se s hloubkou zvyšuje.
Existuje mnoho ropných vrtů, ve kterých je dosaženo hodnot 100 stupňů v hloubce asi 4.000 XNUMX metrů. Na druhou stranu v oblastech, kde dochází k sopečným erupcím, se na zemský povrch dostávají různé materiály při vysokých teplotách, které pocházejí z mnohem hlubších oblastí. Část zemské kůry přesahuje tloušťku několika desítek centimetrů. Vyznačuje se skutečností, že jeho teploty závisí na stávající povrchové teplotě a vykazují velké množství denních a sezónních teplot. Jak jdeme hlouběji, vliv vnější teploty ovlivňuje mnohem méně.
Když dosáhneme určité úrovně hloubky, teplota je konstantní rovná průměru povrchové teploty místa. Tato zóna se nazývá neutrální úroveň ozónu s konstantní teplotou.
Geotermální hloubka a gradient
Hloubka neutrální úrovně při konstantních teplotách se obvykle pohybuje mezi 2 a 40 metry. O to větší je extrémní klima panující na zemském povrchu. Pod neutrálním bodem se teploty začínají s hloubkou zvyšovat. Toto zvýšení není ve všech oblastech jednotné. V první je povrchnější než zemská kůra, průměrná hodnota geotermálního gradientu je asi 33 metrů. To znamená, že musíte jít 33 metrů hluboko, abyste dosáhli zvýšení teploty o 1 stupeň. Tím pádem, Je stanoveno, že průměrný geotermální gradient je 3 stupně každých 100 metrů.
Průměrné hodnoty jsou použitelné pouze pro nejvzdálenější oblasti mozkové kůry, protože je lze udržovat v celém poloměru. Ve větších hloubkách jsou teploty vyšší, protože materiály se taví v hloubkách pouhých několika set kilometrů.
Dnes víme, že většina geofyziků odhaduje, že teploty v nejvnitřnějších oblastech planety nepřesahují několik tisíc stupňů. Nejvíce, někteří odhadují hodnoty asi 5.000 XNUMX stupňů. To vše vede k tomu, že geotermální gradient klesá s hloubkou, jakmile je dosaženo určité podzemní kvóty.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o tom, co je geotermální gradient a jeho vlastnosti.