2. Тепловий режим Землі
Земля являє собою холодну космічне тіло. Температура поверхні залежить головним чином від тепла, що надходить ззовні. 95% тепла верхнього шару Землі становить зовнішнє (сонячне) тепло, і тільки 5% - тепло внутрішнє. яке виходить з надр Землі і включає в себе кілька джерел енергії. В надрах Землі температура збільшується з глибиною від 1300 ° C (у верхній мантії) до 3700 о С (в центрі ядра).
Зовнішня теплота. На поверхню Землі тепло надходить в основному від Сонця. Кожен квадратний сантиметр поверхні отримує протягом однієї хвилини близько 2 калорій тепла. Ця величина називається сонячної постійної і визначає загальну кількість тепла, що надходить на Землю від Сонця. За рік воно становить величину в 2,26 х 10 21 калорій. Глибина проникнення сонячного тепла в надра Землі залежить головним чином від кількості тепла, яке потрапляє на одиницю площі поверхні, і від тепло-провідності гірських порід. Максимальна глибина, на яку проникає зовнішнє тепло, со-ставлять в океанах 200 м, на суші - близько 40 м.
Внутрішня теплота. З глибиною спостерігається підвищення температури, яка відбувається дуже нерівномірно на різних територіях. Збільшення температури йде по адіабатичному закону і залежить від стиснення речовини під тиском при неможливості теплообміну з навколишнім середовищем.
Основні джерела тепла усередині Землі:
- тепло, що виділяється при радіоактивному розпаді елементів.
- залишкове тепло, що збереглася з часів утворення Землі.
- гравітаційне тепло, що виділяється при стисненні Землі і розподілі речовини по щільності.
- тепло, що утворюється за рахунок хімічних реакцій, що протікають в надрах земної кори.
- тепло, що виділяється при приливному терті Землі.
Розрізняють 3 температурні зони:
I - зона змінних температур. Зміна температури визначається кліматом місцевості. Добові коливання практично загасають на глибині близько 1,5 м, а річні на глибинах 20 ... 30 м. Іа - зона промерзання.
II - зона постійних температур. що знаходиться на глибинах 15 ... 40 м в залежності від регіону.
III - зона наростання температур.
Температурний режим гірських порід в надрах земної кори прийнято виражати геотермічних градієнтом і геотермической щаблем.
Величина наростання температури на кожні 100 м глибини називається геотермічних градієнтом. В Африці на родовищі Вітватерсранд воно дорівнює 1,5 ° С, в Японії (Ечіго) - 2,9 ° С, в Південній Австралії - 10,9 ° С, в Казахстані (Самаринда) - 6,3 ° С, на Кольському півострові - 0,65 ° С.
Мал. 3. Зони температур в земній корі: I - зона змінних температур, Іа - зона промерзання; II - зона постійних температур; III - зона наростання температур.
Глибина, при якій температура підвищується на 1 градус, називається геотермической щаблем. Числові значення геотермической ступені непостійні не тільки на різних широтах, але і на різних глибинах однієї і тієї ж точки району. Величина геотермической ступені змінюється від 1,5 до 250 м. В Архангельську вона дорівнює 10 м, в Москві - 38,4 м, а в П'ятигорську - 1,5 м. Теоретично середня величина цієї ступені становить 33 м.
В свердловині, пробуреної в Москві на глибину 1630 м, температура в забої склала 41 ° С, а в шахті, пройденої в Донбасі на глибину 1545 м, температура виявилася рівною 56,3 ° С. Найбільш висока температура зафіксована в США в свердловині глибиною 7136 м, де вона дорівнює 224 ° С. Наростання температури з глибиною слід враховувати при проектуванні споруд глибокого закладання Згідно з розрахунками, на глибині 400 км температура повинна досягати 1400 ... 1700 ° С. Найбільш високі температури (близько 5000 ° С) отримані для ядра Землі.