On raske mõelda, et saate arvutada temperatuuri maa sees. Meie planeedi sügavus on 6.000 kilomeetrit, kuni see jõuab tuumani. Vaatamata sellele on inimene jõudnud vaid 12 km sügavusele. Kuid meil on erinevaid tehnikaid, et oleks võimalik temperatuuri põhjalikult arvutada. Temperatuuri varieeruvus maapõue sügavuse osas on tuntud nime all geotermiline gradient.
Selles artiklis räägime teile kõigist geotermilise gradiendi omadustest ja olulisusest.
Mis on geotermiline gradient
Geotermiline gradient see pole midagi muud kui temperatuuri varieerumine sügavuse funktsioonina, mille me ise leiame. Temperatuuri saab mõõta maapõue esimestel kilomeetritel ja nende sügavus suureneb, järgides keskmist rõhku 3 kraadi iga 100 meetri sügavuse kohta. Temperatuuri ja sügavuse kõikumise suhet nimetatakse geotermiliseks gradiendiks. Maa südamiku looduslik kuumus on tingitud erinevatest füüsikalistest ja keemilistest protsessidest, mis seal sees toimuvad. Temperatuuri arvutamiseks on selles võrrandis ka muid tegureid.
põhijooned
Vaatame, millised on erinevad tegurid, mis mõjutavad geotermilist gradiendi väärtust:
- Piirkondlikud tegurid: Piirkond, kus oleme kogu maailmast, on hädavajalik, et oleks võimalik teada temperatuuri erinevusi. Geoloogiline ja struktuuriline kontekst piirkondlikus mastaabis on üks teguritest, mis tingib temperatuuride jaotumist. Teisisõnu, piirkondades, kus tänapäeval toimub aktiivne vulkaanilisus, piirkondades, kus litosfäär on rohkem vähenenud, on geotermiline gradient palju suurem kui teistes piirkondades, kus vulkaaniline aktiivsus puudub või kus litosfääri paksus on erinev.
- Kohalikud tegurid: palju kohalikul tasandil näeme kivimite soojusomaduste erinevusi. On kivimeid, millel on suurem soojusjuhtivus, mis tekitab nimetatud geotermilise gradiendi tundlikke külg- ja vertikaalvariatsioone. Selle geotermilise gradiendi väärtuse määravaks teguriks on põhjavee ringlus. Ja asi on selles, et vesi on väga võimeline soojust ümber jaotama. Nii leiame põhjaveekihi laadimispiirkondi, mille geotermiline gradient väheneb tänu külmema vee allapoole liikumisele.
Teiselt poolt on meil mõned mahalaadimisalad, kus juhtub vastupidist. Kuuma vee tõus sügavusel põhjustab geotermilise gradiendi suurenemist. Seetõttu väärtus, mille geotermiline gradient võtab, sõltub geoloogilisest ja struktuurilisest kontekstist, kivimite tehniliste omaduste ja põhjavee ringluse erinevused. Kõik need tegurid muudavad selle temperatuuri tõusu sügavamaks.
Maapealse soojuse voog ja levik
Me teame, et meie planeedi eraldatavat soojust saab kvantifitseerida pinna soojusvoo abil. See on summa, mida planeet kaotab pindala ja ajaühiku kohta. Pinna soojusvoog arvutatakse geotermilise gradiendi ja keskkonna soojusjuhtivuse korrutisena. See tähendab, et geotermilise gradiendi väärtus korrutatakse võimega juhtida soojust konkreetses keskkonnas, kus me asume. Nii teame kindlas piirkonnas eksisteerivat soojuskadu kokku.
Soojusjuhtivus on materjali hõlpsus soojuse ülekandmiseks. Soojusvoo tüüpiline väärtus kontinendil on 60 mW / m2, mis võib vanadel mandriosadel - kus litosfäär on paksem - langeda väärtuseni 30 mW / m2 ja ületada väärtusi 120 mW / m2 nooremates piirkondades, kus litosfäär on vähem paks. Kaevandustes ja puuraukudes on üsna lihtne kontrollida, maa sisemuse materjalide temperatuur tõuseb sügavusega.
Seal on arvukalt naftakaeve, milles 100 kraadi väärtused saavutatakse umbes 4.000 meetri sügavusel. Teiselt poolt tuuakse vulkaanipurskega piirkondades maapinnale kõrgel temperatuuril mitmesuguseid materjale, mis tulevad palju sügavamatest piirkondadest. Osa maakoorest ületab mõnikümmend sentimeetrit. Seda iseloomustab asjaolu, et selle temperatuurid sõltuvad olemasolevast pinnatemperatuurist ja näitavad väga erinevaid ööpäevaseid ja hooajalisi temperatuure. Välistemperatuuri mõju mõjutab sügavamale minnes palju vähem.
Kui jõuame teatud sügavuse tasemele, temperatuur on konstantne, mis võrdub koha pinnatemperatuuri keskmisega. Seda tsooni nimetatakse neutraalse taseme püsiva temperatuuriga osooniks.
Sügavus ja geotermiline gradient
Neutraalse taseme sügavus, kus temperatuurid püsivad, varieerub tavaliselt vahemikus 2 kuni 40 meetrit. See on seda suurem, mida äärmuslikum on maakera pinnal valitsev kliima. Neutraalsest madalamast on see, kus temperatuurid hakkavad sügavusega tõusma. See kasv ei ole kõigis valdkondades ühtlane. Esimeses on see maapõuest pealiskaudsem, geotermilise gradiendi keskmine väärtus on umbes 33 meetrit. See tähendab, et 33-kraadise temperatuuri tõusu saamiseks peate minema 1 meetri sügavusele. Seega Keskmine geotermiline gradient on 3 kraadi iga 100 meetri vahel.
Keskmised väärtused kehtivad ainult ajukoore äärepoolseimatele aladele, kuna seda saab säilitada kogu raadiuses. Suuremal sügavusel on temperatuurid kõrgemad, kuna materjalid sulavad vaid mõnesaja kilomeetri sügavusel.
Täna teame, et enamiku geofüüsikute hinnangul ei ületa temperatuurid planeedi sisemistes osades paari tuhande kraadi piiri. Kõige rohkem, mõned hindavad umbes 5.000 kraadi väärtusi. See kõik viib geotermilise gradiendi vähenemiseni sügavusega, kui teatud maa-alune kvoot on saavutatud.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada saada, milline on geotermiline gradient ja selle omadused.