Важко подумати, що ви можете розрахувати температуру всередині землі. Наша планета має глибину 6.000 кілометрів, поки не досягне ядра. Незважаючи на це, людська істота досягла глибини лише 12 км. Однак у нас є різні методи, які дозволяють розрахувати температуру в глибину. Мінливість температури в плані глибини земної кори відома під назвою геотермальний градієнт.
У цій статті ми розповімо вам про всі характеристики та важливість геотермального градієнта.
Що таке геотермальний градієнт
Геотермальний градієнт ми виявляємо не що інше, як дисперсію температури як функцію глибини. Температуру можна виміряти в перших кілометрах земної кори, і вони збільшуються в глибині, дотримуючись середнього тиску 3 градуси на кожні 100 метрів глибини. Взаємозв'язок коливань температури і глибини називається геотермальним градієнтом. Природне тепло земного ядра зумовлене різними фізичними та хімічними процесами, що відбуваються всередині. Існують також інші фактори, які входять у це рівняння, щоб мати можливість розрахувати температуру.
ключові особливості
Давайте подивимося, які різні фактори впливають на значення геотермального градієнта:
- Регіональні фактори: регіон, де ми знаходимось по всій земній кулі, є важливим для знання дисперсії температури. Геологічний та структурний контекст у регіональному масштабі є одним із факторів, що зумовлюють розподіл температур. Тобто в районах, де сьогодні активний вулканізм, областях, де літосфера більш зменшена, геотермальний градієнт набагато вищий, ніж в інших районах, де немає вулканічної активності або де літосфера має різну товщину.
- Місцеві фактори: на набагато локальнішому рівні ми спостерігаємо відмінності між тепловими властивостями гірських порід. Є гірські породи, які мають вищу теплопровідність, що створює чутливі бічні та вертикальні зміни зазначеного геотермального градієнта. Фактором, який найбільше визначає значення цього геотермального градієнта, є циркуляція підземних вод. І справа в тому, що вода має велику здатність перерозподіляти тепло. Ось як ми знаходимо зони поповнення водоносного шару, геотермальний градієнт яких зменшується внаслідок низхідної циркуляції холоднішої води.
З іншого боку, у нас є деякі області завантаження, де трапляється навпаки. Підйом гарячої води на глибину змушує геотермальний градієнт збільшуватися. Отже, значення, яке буде приймати геотермальний градієнт, варіюється залежно від геологічного та структурного контексту, відмінності між технічними властивостями гірських порід та циркуляцією підземних вод. Усі ці фактори зумовлюють різне збільшення температури в глибині.
Потік і поширення земного тепла
Ми знаємо, що тепло, яке виділяє наша планета, може бути визначено кількісно за допомогою поверхневого теплового потоку. Це кількість тепла, яке втрачає планета на одиницю площі та часу. Поверхневий тепловий потік розраховується як добуток геотермального градієнта та теплопровідності середовища. Тобто значення геотермального градієнта, помножене на здатність проводити тепло з конкретного середовища, де ми знаходимося. Ось як ми знаємо загальну кількість втрат тепла, що існують у певній області.
Теплопровідність - це легкість матеріалу для передачі тепла. Типове значення теплового потоку на континенті становить 60 мВт / м2, які можуть знизитися до значень 30 мВт / м2 у старих континентальних районах - там, де літосфера товща -, і перевищувати значення 120 мВт / м2 у більш молодих районах, де літосфера менш товста. Це досить легко перевірити в шахтах і свердловинах, температура матеріалів земних надр підвищується з глибиною.
Є численні нафтові свердловини, в яких значення 100 градусів досягаються приблизно на 4.000 метрів глибини. З іншого боку, в районах, де відбуваються виверження вулканів, різні матеріали виводяться на земну поверхню при високій температурі, яка надходить із значно глибших районів. Товщина частини земної кори перевищує кілька десятків сантиметрів. Він характеризується тим, що його температури залежать від існуючої температури поверхні і демонструє велику різноманітність добових та сезонних температур. Вплив зовнішньої температури впливає набагато менше, коли ми заглиблюємось.
Коли ми досягаємо певного рівня глибини, температура постійна дорівнює середній температурі поверхні місця. Цю зону називають озоном з постійною температурою на нейтральному рівні.
Геотермальна глибина та градієнт
Глибина, на якій виявляється нейтральний рівень там, де постійні температури, зазвичай коливається від 2 до 40 метрів. Це тим більше, чим екстремальніший клімат, що панує на земній поверхні. Нижче нейтральний - там, де температури починають зростати з глибиною. Це збільшення не є рівномірним у всіх сферах. У першому він більш поверхневий, ніж земна кора, середнє значення геотермального градієнта становить близько 33 метрів. Це означає, що вам доведеться пройти глибину 33 метри, щоб мати підвищення температури на 1 градус. Таким чином, встановлено, що середній геотермальний градієнт становить 3 градуси на кожні 100 метрів.
Середні значення застосовні лише до найвіддаленіших ділянок кори, оскільки їх можна підтримувати по всьому радіусу. На більшій глибині температури вищі, оскільки матеріали плавляться на глибині лише кілька сотень кілометрів.
Сьогодні ми знаємо, що більшість геофізиків підрахували, що температури у найглибших частинах планети не перевищують кількох тисяч градусів. Щонайбільше, деякі оцінюють значення близько 5.000 градусів. Все це призводить до зменшення геотермального градієнта з глибиною, коли досягається певна підземна квота.
Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете дізнатись більше про те, що таке геотермальний градієнт та його характеристики.