Основные способы транспортировки тепла, их характеристики

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.

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». 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.«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»

Почему астеносферный слой Земли должен играть роль посредника между эндогенной активностью планеты и тектоно-магматической активностью ее литосферы?

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

Эндогенная активность Земли, представленная тепломассопотоками восходящего направления, накапливается в астеносфере и этим определяет ее специфичность. Накоплению аномального тепла в астеносфере способствует сравнительно низкая теплопроводность вышележащей литосферы, отличающейся большей жесткостью вещества и играющей роль теплоизолятора [15]. Обособляясь в виде пластичного слоя и постоянно впитывая потенциальную энергию внутренних геосфер Земли, астеносфера, вероятно, препятствует непосредственному взаимодействию тепломассопотоков глубинной природы с литосферой (корой) и выполняет, таким образом роль преобразователя эндогенной активности Земли в тектоно-магматическую активность литосферы. В таком случае геологические события в литосфере, так же как особенности и масштабы тектонических движений, контролируются только астеносферой и ее эволюционными преобразованиями будут определяться в итоге общие тенденции тектогенеза в эволюции Земли.