18. Какие пути передачи тепла Вы знаете? Перечислите и охарактеризуйте их.

Отсутствие условий для обеспечения конвекционного кругооборота вещества и энергии в подастеносферной мантии Земли заставляет искать какие-то другие способы передачи внутренней активности планеты к ее верхним оболочкам.

Известно, что в природе существуют три способа переноса тепла – теплопроводность, тепловая конвекция и тепловое излучение.

Теплопроводность свойственна твердым и жестким (вязким) телам, тепловая конвекция – всем газам, жидкостям и маловязким твердым телам (такие тела, называемые «телами Бингама», свойственны астеносфере Земли), а тепловое излучение – «выделение лучистой энергии сильно нагретыми телами». Последнее эффективно только при высоких температурах.

Вероятно, в разрезе планеты существуют необходимые условия для реализации всех трех способов передачи тепла, однако каждый уровень этого разреза характеризуется, очевидно, только ему свойственным способом переноса тепла в зависимости от физического состояния слагающего этот уровень вещества и, конечно же, от количества тепла. В частности, теплопроводность, как способ «передачи тепла путем обмена кинетической энергией между молекулами», характерна, очевидно, литосфере Земли, состоящей из твердых и жестких пород. Теплопроводность – процесс распространения теплоты от более нагретых элементов тела (горной породы) к менее нагретым элементам из-за стремления этого тела к выравниванию температур. Общеизвестно, что при теплопроводности тепловая энергия молекул передается без перемещения вещества. «По современным данным, в результате теплопроводности Земля ежегодно теряет порядка 1,9·10²⁰ калории тепла» [5, с.63].

Тепловая конвекция свойственна, как это было показано в предыдущей лекции, астеносферному уровню разреза планеты, вещество которого находится в частично расплавленном состоянии и поэтому ему присуща сравнительно малая вязкость. Что касается теплового излучения, то данный способ передачи тепла не исключается, вероятно, для глубоких уровней разреза планеты, в частности уровню жидкого внешнего ядра. Что касается уровня подастеносферной мантии, то для разреза этой геосферы, по-видимому, свойственен конвективный теплообмен.

19. В чем заключается суть протекания односторонного конвективного потока тепла в разрезе подастеносферной мантии? к чему оно приводит?

Конвективный теплообмен – перенос теплоты (точнее, передача энергии в виде тепла) в неравномерно нагретой жидкой, газообразной и сыпучей среде, обусловленный конвективным движением среды и ее теплопроводностью». Как явствует из этого определения сущности конвективного переноса тепла, наличие такого процесса на уровне расположения подастеносферной мантии не исключается. Подастеносферная мантии в общих чертах отвечает самому главному условию существования конвективного теплообмена в его разрезе, определяемое наличием существенной разности расчетных значений температур на его подошве и кровле (2700°С и 2100°С, соответственно), т.е. здесь налицо факт неравномерной нагретости слагающего этот уровень мантии вещества.

Атомы водорода «продувая» вещество подастеносферной мантии, не только «отчищает» его от силикатов, окислов и флюидов вследствие способности водорода «рафинировать» металлы, но и могут оказаться «своеобразными теплопреносчиками», несущими внутреннюю тепловую энергию планеты до ее астеносферы, состоящей из частично расплавленных и сравнительно маловязких веществ. В таком случае астеносферный слой Земли оказывается исключительно важной геосферой планеты, играющей роль своеобразного посредника эндогенной активности Земли и тектоно-магматической активности ее литосферы