Težko si je misliti, da lahko izračunate temperaturo v zemlji. Naš planet ima globino 6.000 kilometrov, dokler ne doseže jedra. Kljub temu je človeško bitje doseglo globino le 12 km. Vendar imamo različne tehnike, s katerimi lahko izračunamo temperaturo v globino. Variabilnost temperature glede na globino zemeljske skorje je znana pod imenom geotermalni gradient.
V tem članku vam bomo predstavili vse značilnosti in pomen geotermalnega gradienta.
Kakšen je geotermalni gradient
Geotermalni gradient ni nič drugega kot temperaturna variacija v odvisnosti od globine, v kateri se znajdemo. Temperaturo lahko izmerimo v prvih kilometrih zemeljske skorje, po globini pa se povečajo po povprečnem tlaku 3 stopinje na 100 metrov globine. Razmerje med nihanji temperature in globine imenujemo geotermalni gradient. Naravna toplota zemeljskega jedra je posledica različnih fizikalnih in kemijskih procesov, ki se pojavljajo znotraj. V to enačbo vstopajo tudi drugi dejavniki, da lahko izračunamo temperaturo.
Glavne značilnosti
Poglejmo, kateri so različni dejavniki, ki vplivajo na vrednost geotermalnega gradienta:
- Regionalni dejavniki: regija, iz katere prihajamo po vsem svetu, je bistvenega pomena, da lahko poznamo varianco temperature. Geološki in strukturni kontekst na regionalni ravni je eden od dejavnikov, ki pogojuje porazdelitev temperatur. Z drugimi besedami, na območjih, kjer je danes aktiven vulkanizem, območjih, kjer je litosfera bolj zmanjšana, je geotermalni gradient veliko večji kot na drugih območjih, kjer ni vulkanske aktivnosti ali kjer je litosfera drugačne debeline.
- Lokalni dejavniki: na veliko bolj lokalni ravni vidimo razlike med toplotnimi lastnostmi kamnin. Obstajajo kamnine z višjo toplotno prevodnostjo, ki povzročajo občutljive bočne in navpične spremembe omenjenega geotermalnega gradienta. Faktor, ki najbolj določa vrednost tega geotermalnega gradienta, je kroženje podzemne vode. Stvar je v tem, da ima voda veliko sposobnost, da lahko prerazporedi toploto. Tako najdemo območja za polnjenje vodonosnikov, katerih geotermalni gradient se zmanjša zaradi kroženja hladnejše vode navzdol.
Po drugi strani imamo nekaj razkladalnih območij, kjer se zgodi ravno nasprotno. Dvig tople vode v globino povzroči povečanje geotermalnega gradienta. Zato vrednost geotermalnega gradienta bo odvisna od geološkega in strukturnega konteksta, razlike med tehničnimi lastnostmi kamnin in kroženjem podtalnice. Vsi ti dejavniki povzročajo različno povišanje temperature v globini.
Pretok in širjenje zemeljske toplote
Vemo, da je toploto, ki jo oddaja naš planet, mogoče količinsko opredeliti s površinskim toplotnim tokom. To je količina toplote, ki jo planet izgubi na enoto površine in časa. Površinski toplotni tok se izračuna kot zmnožek geotermalnega gradienta in toplotne prevodnosti medija. To pomeni, da je vrednost geotermalnega gradienta pomnožena s sposobnostjo prevajanja toplote v določenem okolju, kjer smo. Tako poznamo skupno količino toplotnih izgub, ki obstajajo na določenem območju.
Toplotna prevodnost je enostavnost materiala, da lahko prenaša toploto. Tipična vrednost toplotnega toka na celini je 60 mW / m2, ki lahko v starih celinskih območjih pade na vrednosti 30 mW / m2, kjer je litosfera debelejša, in preseže vrednosti 120 mW / m2 na mlajših območjih, kjer je litosfera manj debela. Preprosto je preveriti v rudnikih in vrtinah, temperatura materialov zemeljske notranjosti narašča z globino.
Obstajajo številne naftne vrtine, v katerih se na globini približno 100 metrov dosežejo vrednosti 4.000 stopinj. Po drugi strani pa na območjih, kjer prihaja do vulkanskih izbruhov, na zemeljsko površje prinesejo različne materiale pri visokih temperaturah, ki prihajajo iz veliko globljih območij. Del zemeljske skorje je debel nekaj deset centimetrov. Zanj je značilno, da so njegove temperature odvisne od obstoječe površinske temperature in kaže veliko raznolikost dnevnih in sezonskih temperatur. Vpliv zunanje temperature vpliva veliko manj, ko gremo globlje.
Ko dosežemo določeno globino, temperatura je konstantna enaka povprečju površinske temperature kraja. To območje se imenuje ozon s konstantno temperaturo nevtralne ravni.
Globina in geotermalni gradient
Globina, na kateri je nevtralna raven, pri kateri so temperature konstantne, se običajno giblje med 2 in 40 metri. Toliko večje je, bolj ekstremno je podnebje, ki vlada na zemeljski površini. Spodaj nevtralno je, kjer temperature začnejo naraščati z globino. To povečanje ni enakomerno na vseh področjih. V prvem je bolj površen kot zemeljska skorja, povprečna vrednost geotermalnega gradienta je približno 33 metrov. To pomeni, da morate za 33 stopinj povišati temperaturo globoko 1 metrov. Tako Ugotovljeno je, da je povprečni geotermalni gradient 3 stopinje na 100 metrov.
Povprečne vrednosti veljajo le za najbolj oddaljena področja skorje, saj jih je mogoče vzdrževati v celotnem polmeru. Na večjih globinah so temperature višje, saj se materiali talijo v globini nekaj sto kilometrov.
Danes vemo, da večina geofizikov ocenjuje, da temperature v najbolj notranjih delih planeta ne presegajo nekaj tisoč stopinj. Kvečjemu nekateri ocenjujejo vrednosti približno 5.000 stopinj. Vse to vodi do tega, da se geotermalni gradient z globino zmanjšuje, ko se doseže določena podzemna kvota.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o tem, kakšen je geotermalni gradient in njegove značilnosti.