Прийнято розрізняти теплоту зовнішню -Сонячний радіацію, обігріваючу Землю головним чином з поверхні і теплоту внутрішню-виділяється надрами Землі.
Внутрішня теплота проявляється в основному в розігріванні внутрішніх геосфер і в тепловому режимі денної поверхні відіграє незначну роль.Солнце протягом 1 хв віддає 1см² земної поверхні. орієнтованої перпендикулярно сонячним променям, приблизно 8,1 Дж тепла.
Ця величина названа сонячної постоянной.Под впливом сонячної радіації відбуваються різноманітні геологічні процеси, що протікають на поверхні Землі і в верхніх шарах земної кори; круговорот води. руйнування водою і вітром земної поверхні, розтріскування гірських порід і ін.
Розвиток органічного світу на Землі також пов'язано з сонячним теплом. Температурні умови на різних ділянках однієї й тієї ж широти не однакові і залежать від рельєфу, рослинного покриву та інших прічін.Разлічают коливання температури вікові, річні, сезонні, місячні і добові.
На кліматичних картах лінії, що з'єднують точки з однаковими середніми температурами, називаються ізотермамі.Амплітуди коливань температур на земній поверхні змінюються в досить широких межах: від -90 ° (Антарктида) до + 65 ° (Африка). Середня річна температура в Москві дорівнює + 4,2 ° С. Вплив сонячного тепла на зміну температури нижче поверхні Землі позначається лише до певної межі, як правило з глибиною воно припиняється.
Ця межа або горизонт земної кори, нижче якого коливання поверхневих температур не відчувається, носить назву горизонту (або пояса) постійних температур.Више нього зимова температура відрізняється від літньої а середньорічна приблизно дорівнює середньорічній температурі даної місцевості. Верхня межа залягання пояса постійних температур закономірно знижується від екватора до полюсів, на екваторі вона знаходиться на глибині 1-2 м, в помірних широтах 20-30 м, в полярних областях на глибині 100 м і більше.
Якщо в поясі постійної температури вона опускається нижче нуля, то вода знаходиться в породі замерзає і утворюється стійка «вічна» мерзлота. Нижче горизонту постійних температур під впливом внутрішньої теплоти Землі температура гірських порід з глибиною закономірно підвищується незалежно від температури на поверхні Землі. Для характеристики підвищення температури з глибиною введено два поняття -геометріческій градієнт і геотермічна щабель.
геотермічний градієнт
Геотермічний градієнт-зміна температури (в ° С), яке відбувається з поглибленням на кожні 100 м нижче пояса постійних температур.Геотерміческая щабель -глибина (в м) нижче пояса постійних температур, якої потрібно досягти, щоб температура підвищилася на 1 ° С.Геотерміческая щабель -Величина зворотна геотермічних градієнтом.
Обидві ці величини схильні незакономерного змін в залежності від теплопровідності гірських порід, характеру геохімічних реакцій, що відбуваються в гірських породах, наявності гарячих вод і парів у відповідних ділянках земної кори, характеру залягання порід а також концентрації радіоактивних елементів.
Прийнято вважати, що в межах сіаліческой оболонки температура Землі в середньому збільшується на 1 ° С (при зануренні на кожні 30-33 м) .Якщо геотермічна щабель в межах сіаліческой оболонки зберігається всюди рівною ~33 м, то при незмінних тиску на різних глибинах температура складе:
Глибина, м ... 3,3 12 33 40 50 66;
Температура плавлення деяких речовин, що складають земну кору, дорівнює 1700 1500, 1150, 1225, 1160-1170 ° С, отже вже на глибині 40-50 км при температурі 1200 -1500 ° С ці речовини повинні плавіться.Однако через високого тиску на глибині вони залишаються в твердопластічном стані.Я існування температури 1200-1500 ° С в межах товщі земної кори свідчить рідка розпечена лава діючих вулканів .Так лава Везувію розплавила мідні судини, що попалися на її шляху (температура плавлення міді 1083 ° С).
Як змінюється температура Землі нижче сіаліческой оболонки, поки не встановлено. Відомо тільки, що вона не може змінюватися з тією ж геотермической ступенью.Еслі б це було б так, то в центрі Землі температура досягла б близько 193 000 ° С, і навіть при високому тиску речовина надр знаходилося б у рідкому стані і розплавило б тонку сиалического оболонку.
Земля ж має ряд тонких оболонок. Звідси напрошується висновок, що нижче сіаліческой оболонки Землі зростання температури різко сповільнюється і за даними геофізиків, вважається рівним на глибині 400 км 1200-1400 ° С; на глибині 2900 км -4000 ° С. на кордоні ядерця вона падає до 2500 ° С, а в центрі Землі досягає близько 3000 ° С і тільки в місцях розігріву ~4000 ° С (дивись малюнок-1).
Малюнок 1. Схема будови, складу і властивостей Землі (в області вимерлих вулканів штрихами показаний тільки осадовий шар, в областях морів і океанів ними показана ще й вода) (по Гутенбергу і ін.):
Джерелом же порівняно сильного нагріву сіаліческой оболонки (лава вулкана) є додаткова теплота розпаду радіоактивних елементов.Скорость їх розпаду не залежить від зміни температур і тиску, принаймні до 1500 ° С і 220 МПа (2220 ат) а кількість з глибиною поступово зменшується і на глибині 1200 км стають нікчемним.
Збільшення температури з глибиною представляє не тільки теоретичний, а й практичний інтерес. З цим явищем треба рахуватися при закладенні глибоких шахт, проходження тунелів (особливо в горах), бурінні надглибоких свердловин і т.д. Проходку деяких глибоких шахт, наприклад шахти золотих копалень в Трансваалі (Південна Африка), доведених до глибини 2289 м, довелося призупинити, так як температура досягла + 40 ° С.
При проході Симплонский тунелю в Альпах на глибині 2690 м була відзначена температура + 50 ° С. В одній з глибоких свердловин в північному Прикаспії виявлені такі температури:
Температура, ° С .... 42,2 55,2 69,9 80,5 94,4 108,3