Je ťažké si myslieť, že môžete vypočítať teplotu vo vnútri Zeme. Naša planéta má hĺbku 6.000 12 kilometrov, kým sa dostane k jadru. Napriek tomu ľudská bytosť dosiahla iba hĺbku XNUMX km. Máme však rôzne techniky, aby sme dokázali vypočítať teplotu do hĺbky. Variabilita teploty z hľadiska hĺbky zemskej kôry je známa pod menom geotermálny gradient.
V tomto článku vám povieme o všetkých charakteristikách a dôležitosti geotermálneho gradientu.
Aký je geotermálny gradient
Geotermálny gradient nie sme nič iné ako teplotný rozptyl ako funkcia hĺbky, ktorú nachádzame. Teplotu je možné merať v prvých kilometroch zemskej kôry a tieto teploty sa zvyšujú po priemernom tlaku 3 stupne na každých 100 metrov hĺbky. Vzťah medzi zmenami teploty a hĺbky sa nazýva geotermálny gradient. Prirodzené teplo zemského jadra je dôsledkom rôznych fyzikálnych a chemických procesov, ktoré sa vyskytujú vo vnútri. Do tejto rovnice vstupujú aj ďalšie faktory, ktoré umožňujú vypočítať teplotu.
kľúčové vlastnosti
Pozrime sa, aké sú rôzne faktory, ktoré ovplyvňujú hodnotu geotermálneho gradientu:
- Regionálne faktory: Región, v ktorom sa nachádzame z celej planéty, je nevyhnutný na to, aby sme vedeli poznať rozptyl teplôt. Geologický a štrukturálny kontext v regionálnom meradle je jedným z faktorov, ktoré podmieňujú rozloženie teplôt. To znamená, že v oblastiach, kde je dnes aktívny vulkanizmus, v oblastiach, kde je litosféra viac redukovaná, je geotermálny gradient oveľa vyšší ako v iných oblastiach, kde nie je sopečná činnosť alebo kde má litosféra inú hrúbku.
- Miestne faktory: na oveľa miestnej úrovni vidíme rozdiely medzi tepelnými vlastnosťami hornín. Existujú horniny, ktoré majú vyššiu tepelnú vodivosť, ktorá vytvára citlivé bočné a zvislé variácie uvedeného geotermálneho gradientu. Faktorom, ktorý najviac určuje hodnotu tohto geotermálneho gradientu, je cirkulácia podzemnej vody. Faktom je, že voda má veľkú kapacitu na to, aby dokázala redistribuovať teplo. Takto nájdeme oblasti nabíjania zvodnenej vrstvy, ktorých geotermálny gradient sa znižuje v dôsledku cirkulácie chladnejšej vody smerom dole.
Na druhej strane máme niektoré oblasti sťahovania, kde sa stáva pravý opak. Nárast horúcej vody do hĺbky spôsobuje zvýšenie geotermálneho gradientu. Preto hodnota, ktorú bude mať geotermálny gradient, sa líši v závislosti od geologického a štrukturálneho kontextu, rozdiely medzi technickými vlastnosťami hornín a cirkuláciou podzemnej vody. Všetky tieto faktory spôsobujú, že sa toto zvýšenie teploty líši do hĺbky.
Tok a šírenie suchozemského tepla
Vieme, že teplo, ktoré naša planéta vydáva, možno kvantifikovať povrchovým tepelným tokom. Toto je množstvo tepla, ktoré planéta stratí na jednotku plochy a času. Povrchový tepelný tok sa počíta ako súčin geotermálneho gradientu a tepelnej vodivosti média. To znamená, že hodnota geotermálneho gradientu sa vynásobí schopnosťou viesť teplo v konkrétnom prostredí, kde sa nachádzame. Takto poznáme celkové množstvo tepelných strát, ktoré existujú v konkrétnej oblasti.
Tepelná vodivosť je ľahká schopnosť materiálu prenášať teplo. Typická hodnota tepelného toku na kontinente je 60 mW / m2, ktorá môže klesnúť na hodnoty 30 mW / m2 v starých kontinentálnych oblastiach - kde je litosféra silnejšia - a presiahnuť hodnoty 120 mW / m2 v mladších oblastiach, kde je litosféra menej silná. Kontrola v baniach a vrtoch je celkom jednoduchá, teplota materiálov zemského interiéru rastie s hĺbkou.
Existuje množstvo ropných vrtov, v ktorých sa dosahujú hodnoty 100 stupňov v hĺbke asi 4.000 XNUMX metrov. Na druhej strane v oblastiach, kde dochádza k sopečným výbuchom, sa na zemský povrch vynášajú rôzne materiály pri vysokých teplotách, ktoré pochádzajú z oveľa hlbších oblastí. Časť zemskej kôry presahuje hrúbku niekoľkých desiatok centimetrov. Vyznačuje sa skutočnosťou, že jeho teploty závisia od existujúcej povrchovej teploty a vykazujú veľké množstvo denných a sezónnych teplôt. Vplyv vonkajšej teploty ovplyvňuje oveľa menej, keď ideme hlbšie.
Keď dosiahneme určitú úroveň hĺbky, teplota sa konštantne rovná priemeru povrchovej teploty miesta. Táto zóna sa nazýva neutrálna úroveň ozónu s konštantnou teplotou.
Geotermálna hĺbka a gradient
Hĺbka, v ktorej sa neutrálna úroveň nachádza pri konštantných teplotách, sa obvykle pohybuje medzi 2 a 40 metrami. O to väčšie je podnebie prevládajúce na zemskom povrchu. Pod neutrálnou teplotou sa teploty začínajú zvyšovať s hĺbkou. Tento nárast nie je vo všetkých oblastiach jednotný. V prvej je povrchnejšia ako zemská kôra, priemerná hodnota geotermálneho gradientu je asi 33 metrov. To znamená, že musíte ísť 33 metrov hlboko, aby ste dosiahli zvýšenie teploty o 1 stupeň. Preto Stanovuje sa medzi priemerným geotermálnym gradientom 3 stupne každých 100 metrov.
Priemerné hodnoty sú použiteľné iba pre najvzdialenejšie oblasti kôry, pretože je možné ich udržiavať v celom polomere. Vo väčších hĺbkach sú teploty vyššie, pretože materiály sa topia v hĺbkach iba niekoľko sto kilometrov.
Dnes vieme, že väčšina geofyzikov odhaduje, že teploty v najvnútornejších častiach planéty nepresahujú niekoľko tisíc stupňov. Najviac, niektorí odhadujú hodnoty asi na 5.000 XNUMX stupňov. To všetko vedie k tomu, že po dosiahnutí určitej podzemnej kvóty geotermálny gradient klesá s hĺbkou.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o tom, čo je geotermálny gradient a jeho vlastnostiach.