Изучение тепловых процессов, протекающих в Земле, - один из самых умозрительных разделов геофизики. Объясняется это тем, что данные о наблюдаемом на поверхности тепловом потоке и температуре в недрах Земли можно интерпретировать многими различными способами. Для областей Земли глубже 100 км наши знания о распределении температуры весьма ненадёжны. Однако изучение теплового режима весьма важно, поскольку потеря тепловой энергии Землёй может быть, прямо или косвенно, причиной большей части тектонических и магматических процессов.
Рассмотрим основные энергетические процессы, в которых участвует Земля (таблица)
1. | Солнечная энергия (получаемая и переизлучаемая обратно) | 1032 эрг/ год |
2. | Геотермическая потеря тепла | 1028 эрг/ год |
3. | Энергия, теряемая при замедлении вращения Земли | 3 · 1026 эрг/ год |
4. | Упругая энергия, высвобождаемая землетрясениями | 1025 эрг/ год |
Примечание: эрг = 10 –7 Дж (теплота), а Дж = Вт · с = кг · м2/с2 (работа)
О том, что температура земных недр высока, свидетельствуют вулканические извержения и рост температуры при погружении в глубокие шахты. Скорость возрастания температуры с глубиной носит название геотермического градиента. Величина его заметно варьирует от места к месту и лежит в интервале 1-5ºС на каждые 100 м. В среднем у поверхности Земли геотермический градиент составляет 20 град/км. Второй геотермической величиной, которая может быть определена экспериментально, является тепловой поток из земных недр:
|
|
где χ – коэффициент теплопроводности;
dT
dz - градиент температуры в направлении оси z.
Процессы генерации и передачи тепла
Возможные источники тепла внутри Земли: