15.Тепловое поле Земли. Источники разогрева земных недр.(1)

Геотермальная энергия — это тепло земных недр. Вырабатывается оно в глубинах и поступает к поверхности Земли в разных формах и с различной интенсивностью.

Выделение теплоты связано с:

1.Радиоактивный распад элементов: элементы с периодом полураспада, распались при первоначальном разогреве планетного вещества;

2.Воздействие притяжения Солнца и Луны, приводящее к земным приливам и торможению Земли. За счет этого фактора за время существования

Земли выделилось до 30% теплоты радиогенного происхождения.

3.Гравитационная деформация материала Земли с образованием плотного ядра и менее плотной оболочки

4.Тектонические процессы, вызывающие вертикальные и горизонтальные смещения крупных блоков земной коры и ее упругие деформации

5.Химические превращения в недрах Земли

Тепловое поле сущ. за счёт неравномерного нагревания вещ-ва Земли - горных пород, вод и воздуха, в результате чего возникает пространственная неравномерность распред. темп-ры. Источниками термического поля явл-ся внутренние и внешние процессы. Внешний источник – солн. радиация, проникает на глубину лишь в несколько метров. Дальнейшее увелич. темп-ры с глубиной (в среднем 0,3°С на 100 м) связано с внутренними источниками - распадом радиоактивных элементов, приливным трением, процессами метаморфизма. Скорость возрастания темп-р с глубиной зависит от теплопроводности, проницаемости горных пород и генерации тепла источниками. Основная потеря внутреннего тепла Земли происходит за счёт теплового потока, меньшую роль играют вулканизм, землетрясения, гидротермальные источники.

Плотность теплового потока из недр опред. энергетическое состояние пов-ти Земли и тектонические особенности региона. Эта величина различна. Среднее значение для Земли равно 64-75 мВт/м2, что в несколько десятков тысяч раз меньше потока лучистой энергии Солнца. Тепловые взаимодействия во многом зависят от вещественного состава тел (воздух, вода, горные породы), их физ. свойств (теплоемкость, теплопроводность, темп-ра фазовых превращений), а также плотности вещ-ва. Современное тепловое поле оказывает влияние на процессы, происходящие в оболочке, особенно на развитие Живого вещ-ва. Тепловые взаимодействия описываются уравнениями, вытекающими из физ. законов. Фундаментальное значение для понимания процесса переноса тепла в геогр-ой оболочке имеют законы термодинамики. Первое начало термодинамики реализует закон сохранения энергии применительно к термодинамической системе и определяет влияние на систему поступления внешней энергии след. образом: поступившее в систему тепло равно сумме приращений внутренней энергии системы и совершенной системой работой. Второе начало термодинамики объясняет поток тепла от тела с более высокой темп-ой к телу с более низкой темп-ой.

16.Температура внутри Земли. Способы определения температуры внутри Земли.

Температура внутри Земли. Наиболее достоверные температурные данные относятся к самой верхней части земной коры, вскрываемой шахтами и буровыми скважинами до максимальных глубин- 12 км (Кольская скважина). Нарастание температуры в градусах Цельсия на единицу глубины называют геотермическим градиентом, а глубину в метрах, на протяжении которой температура увеличивается на 1 С -геотермической ступенью.

Опред. темп-ры в оболочках З. основ-ся на различных, часто косвенных данных. Наиболее достоверные температурные данные относятся к самой верхней части земной коры, вскрываемой шахтами и буровыми скважинами до макс глубин- 12 км (Кольская скважина).

Внутри шара очень высокая темп-ра и давление. Вблизи пов-ти Земли возрастание темп-ры с глубиной составляет примерно 20° на каждый кл. Прямое исследование земных глубин пока что невозможно: самые глубокие скважины едва достигают 10-тикилометровой отметки. Однако сейсмология дала ключ к внутреннему строению Земли: скорость сейсмических волн зависит от плотности и упругости горных пород, через которые они проходят. Они отражаются и преломляются на границах между различными пластами. По сейсмограммам было установлено строение земной литосферы.

На глубине около 100 км темп-ра=1800 К. Вулканы, выносящие из недр Земли, расплавленные горные породы, и горячие ключи, указывают на существование большого жара в глубоких частях Земли. Оба явления, несомненно, устанавливают факт, но ещё не позволяют сделать самого главного – опред. степень возрастания темп-ры по направлению к центру.

Измерения возможны в буровых скважинах, рудниках и туннелях; все технические сооружения, если они достаточно глубоки, имеют важное значение для точных исследований по вопросу о распред. теплоты внутри Земли.

Темп-ра верхних слоёв земной коры опред. темп-ой атм-ры: на пов-ти до опред. глубины, почва летом нагревается, зимой охлаждается; но уже на небольших глубинах лежит слой, на который времена года не оказывают влияния; средняя годовая темп-ра его не претерпевает колебаний. Непосредственными измерениями можно определить темп-ру, только опускаясь на глубину 5-6 км, куда проникают разведочные скважины.