گرمای زمین. دمای اعماق زمین. دمای زیر سطح زمین

کریل دگتیارف، محقق، مسکو دانشگاه دولتیآنها M. V. Lomonosov.

در کشور ما، غنی از هیدروکربن، انرژی زمین گرمایی نوعی منبع عجیب و غریب است که با توجه به وضعیت فعلی، بعید است که با نفت و گاز رقابت کند. با این حال، این نوع انرژی جایگزین تقریباً در همه جا و کاملاً مؤثر قابل استفاده است.

عکس از ایگور کنستانتینوف.

تغییرات دمای خاک با عمق

افزایش دمای آبهای حرارتی و سنگهای خشک حاوی آنها با عمق.

تغییر دما با عمق مناطق مختلف.

فوران آتشفشان ایسلندی Eyjafjallajokull تصویری از فرآیندهای آتشفشانی خشونت آمیز است که در مناطق تکتونیکی و آتشفشانی فعال با جریان گرمای قوی از روده های زمین رخ می دهد.

ظرفیت های نصب شده نیروگاه های زمین گرمایی به تفکیک کشور، مگاوات.

توزیع منابع زمین گرمایی در سراسر روسیه. ذخایر انرژی زمین گرمایی، به گفته کارشناسان، چندین برابر بیشتر از ذخایر انرژی سوخت های فسیلی آلی است. به گفته انجمن انرژی زمین گرمایی.

انرژی زمین گرمایی گرمای داخل زمین است. در اعماق تولید می شود و به سطح زمین می رسد اشکال مختلفو با شدت های مختلف

دمای لایه های بالایی خاک عمدتاً به عوامل خارجی (اگزوژن) - روشنایی خورشیدی و دمای هوا بستگی دارد. در تابستان و در طول روز خاک تا اعماق معینی گرم می شود و در زمستان و شب به دنبال تغییر دمای هوا و با کمی تاخیر که با افزایش عمق می شود خنک می شود. تأثیر نوسانات روزانه دمای هوا در اعماق چند تا چند ده سانتی متری به پایان می رسد. نوسانات فصلی بر لایه های عمیق تر خاک - تا ده ها متر - تأثیر می گذارد.

در برخی اعماق - از ده ها تا صدها متر - دمای خاک ثابت می ماند و برابر با میانگین دمای هوای سالانه در سطح زمین است. شما به راحتی می توانید با پایین رفتن در یک غار نسبتاً عمیق این موضوع را تأیید کنید.

چه زمانی میانگین دمای سالانههوا در یک منطقه معین زیر صفر است، این خود را به عنوان منجمد دائمی (به طور دقیق تر، دائمی یخبندان) نشان می دهد. که در سیبری شرقیضخامت، یعنی ضخامت خاک های یخ زده در تمام سال در برخی نقاط به 200-300 متر می رسد.

از عمق معینی (برای هر نقطه از نقشه متفاوت است)، عمل خورشید و جو بسیار ضعیف می شود، به طوری که عوامل درون زا (داخلی) اول می شوند و فضای داخلی زمین از داخل گرم می شود، به طوری که دما شروع به افزایش می کند. با عمق

گرم شدن لایه های عمیق زمین عمدتاً با پوسیدگی عناصر رادیواکتیو واقع در آنجا مرتبط است ، اگرچه سایر منابع گرمایی نیز به عنوان مثال فرآیندهای فیزیکوشیمیایی و تکتونیکی در لایه های عمیق نامیده می شوند. پوسته زمینو روپوش اما به هر دلیلی، دمای سنگ ها و مواد مایع و گازی مرتبط با آن با عمق افزایش می یابد. معدنچیان با این پدیده روبرو هستند - همیشه در معادن عمیق گرم است. در عمق 1 کیلومتری، گرمای سی درجه طبیعی است و در عمق بیشتر دما حتی بالاتر است.

جریان گرمای داخل زمین که به سطح زمین می رسد کم است - به طور متوسط ​​توان آن 0.03-0.05 W/m2 است.
یا تقریباً 350 Wh/m2 در سال. در پس زمینه جریان گرما از خورشید و هوای گرم شده توسط آن، این یک مقدار غیرقابل توجه است: خورشید به همه می دهد متر مربع سطح زمینحدود 4000 کیلووات ساعت در سال، یعنی 10000 برابر بیشتر (البته این به طور متوسط، با پراکندگی زیاد بین عرض های جغرافیایی قطبی و استوایی و بسته به سایر عوامل اقلیمی و آب و هوایی است).

ناچیز بودن جریان گرما از داخل به سطح در بیشتر سیاره با رسانایی حرارتی کم سنگ ها و ویژگی های ساختار زمین شناسی. اما استثنائاتی وجود دارد - مکان هایی که جریان گرما زیاد است. اینها، اول از همه، مناطقی از گسل های تکتونیکی، افزایش فعالیت لرزه ای و آتشفشانی هستند، جایی که انرژی درونی زمین خروجی پیدا می کند. چنین مناطقی با ناهنجاری های حرارتی لیتوسفر مشخص می شوند؛ در اینجا جریان گرمایی که به سطح زمین می رسد می تواند چندین برابر و حتی مرتبه های بزرگی قوی تر از "معمول" باشد. فوران های آتشفشانی و چشمه های آب گرم مقادیر زیادی گرما را در این مناطق به سطح می آورند.

این مناطق هستند که برای توسعه انرژی زمین گرمایی بسیار مطلوب هستند. در قلمرو روسیه، این اول از همه، کامچاتکا است، جزایر کوریلو قفقاز.

در عین حال ، توسعه انرژی زمین گرمایی تقریباً در همه جا امکان پذیر است ، زیرا افزایش دما با عمق یک پدیده جهانی است و وظیفه "استخراج" گرما از اعماق است ، همانطور که مواد خام معدنی از آنجا استخراج می شود.

به طور متوسط، درجه حرارت با عمق 2.5-3 درجه سانتیگراد به ازای هر 100 متر افزایش می یابد.

مقدار متقابل گام زمین گرمایی یا فاصله عمقی است که در آن دما به میزان 1 درجه سانتیگراد افزایش می یابد.

هر چه شیب بیشتر و بر این اساس، مرحله کمتر باشد، گرمای اعماق زمین به سطح نزدیک‌تر می‌شود و این ناحیه برای توسعه انرژی زمین گرمایی امیدوارکننده‌تر است.

در مناطق مختلف بسته به ساختار زمین شناسی و دیگر منطقه ای و شرایط محلی، سرعت افزایش دما با عمق می تواند به شدت متفاوت باشد. در مقیاس زمین، نوسانات در بزرگی شیب ها و پله های زمین گرمایی به 25 برابر می رسد. به عنوان مثال، در ایالت اورگان (ایالات متحده آمریکا)، گرادیان 150 درجه سانتیگراد در هر کیلومتر است، و در آفریقای جنوبی- 6 o C در هر 1 کیلومتر.

سوال این است که دما در چه حد است اعماق بزرگ- 5، 10 کیلومتر یا بیشتر؟ اگر این روند ادامه یابد، دما در عمق 10 کیلومتری باید به طور متوسط ​​تقریباً 250-300 درجه سانتیگراد باشد. این امر با مشاهدات مستقیم در چاه های فوق عمیق کم و بیش تأیید می شود، اگرچه تصویر بسیار پیچیده تر از افزایش خطی دما است. .

به عنوان مثال، در چاه فوق عمیق کولا، حفر شده در دریای بالتیک سپر کریستالیدرجه حرارت تا عمق 3 کیلومتری با سرعت 10 درجه سانتیگراد در 1 کیلومتر تغییر می کند و سپس شیب زمین گرمایی 2-2.5 برابر بیشتر می شود. در عمق 7 کیلومتری، دمای 120 درجه سانتیگراد، در 10 کیلومتر - 180 درجه سانتیگراد و در 12 کیلومتر - 220 درجه سانتیگراد ثبت شده است.

نمونه دیگر چاه حفر شده در منطقه خزر شمالی است که در عمق 500 متری دمای 42 درجه سانتی گراد، در 1.5 کیلومتر - 70 درجه سانتی گراد، در 2 کیلومتر - 80 درجه سانتی گراد، در 3 کیلومتر - 108 درجه سانتی گراد ثبت شده است. .

فرض بر این است که شیب زمین گرمایی با شروع از عمق 20-30 کیلومتری کاهش می یابد: در عمق 100 کیلومتری دمای تخمین زده شده حدود 1300-1500 درجه سانتیگراد، در عمق 400 کیلومتر - 1600 درجه سانتیگراد، در هسته زمین است. (عمق بیش از 6000 کیلومتر) - 4000-5000 درجه با.

در اعماق حداکثر 10-12 کیلومتری، دما از طریق چاه های حفر شده اندازه گیری می شود. در جایی که آنها وجود ندارند، با علائم غیرمستقیم به همان روشی که در اعماق بیشتر تعیین می شود. چنین علائم غیرمستقیمی ممکن است ماهیت عبور امواج لرزه ای یا دمای فوران گدازه باشد.

با این حال، برای اهداف انرژی زمین گرمایی، داده های مربوط به دما در اعماق بیش از 10 کیلومتر هنوز مورد توجه عملی نیستند.

گرمای زیادی در اعماق چند کیلومتری وجود دارد، اما چگونه می توان آن را افزایش داد؟ گاهی اوقات خود طبیعت با کمک یک خنک کننده طبیعی این مشکل را برای ما حل می کند - آب های حرارتی گرم شده که به سطح می آیند یا در عمق قابل دسترس ما قرار می گیرند. در برخی موارد، آب در اعماق تا حالت بخار گرم می شود.

هیچ تعریف دقیقی از مفهوم "آب های گرما" وجود ندارد. قاعدتاً منظور آبهای زیرزمینی داغ در حالت مایع یا بخار است، از جمله آنهایی که با دمای بالاتر از 20 درجه سانتیگراد به سطح زمین می آیند، یعنی معمولاً بالاتر از دمای هوا. .

گرم آب های زیرزمینی، بخار، مخلوط های بخار آب - این انرژی هیدروترمال است. بر این اساس انرژی بر اساس استفاده از آن را هیدروترمال می نامند.

وضعیت با استخراج مستقیم گرما از سنگ های خشک - انرژی پتروترمال پیچیده تر است، به خصوص که به اندازه کافی وجود دارد. دمای بالابه عنوان یک قاعده، از عمق چندین کیلومتری شروع می شود.

در خاک روسیه، پتانسیل انرژی پتروترمال صد برابر بیشتر از انرژی هیدروترمال است - به ترتیب 3500 و 35 تریلیون تن. سوخت استاندارد. این کاملاً طبیعی است - گرمای اعماق زمین در همه جا موجود است و آب های حرارتی به صورت محلی یافت می شوند. با این حال، به دلیل مشکلات فنی آشکار، در حال حاضر از آب های حرارتی بیشتر برای تولید گرما و برق استفاده می شود.

آب با دمای 20-30 تا 100 درجه سانتیگراد برای گرمایش، با دمای 150 درجه سانتیگراد و بالاتر - و برای تولید برق در نیروگاههای زمین گرمایی مناسب است.

به طور کلی، منابع زمین گرمایی در روسیه، از نظر تن سوخت معادل یا هر واحد اندازه گیری انرژی دیگر، تقریباً 10 برابر بیشتر از ذخایر سوخت فسیلی است.

از نظر تئوری، تنها انرژی زمین گرمایی می تواند نیازهای انرژی کشور را به طور کامل برآورده کند. تقریباً روشن است این لحظهدر بیشتر قلمرو خود این امر به دلایل فنی و اقتصادی امکان پذیر نیست.

در جهان، استفاده از انرژی زمین گرمایی اغلب با ایسلند مرتبط است، کشوری که در انتهای شمالی خط الراس اقیانوس اطلس، در یک منطقه زمین ساختی و آتشفشانی بسیار فعال قرار دارد. همه احتمالا فوران قدرتمند آتشفشان Eyjafjallajökull در سال 2010 را به یاد دارند.

به لطف این ویژگی زمین شناسی است که ایسلند دارای ذخایر عظیمی از انرژی زمین گرمایی است، از جمله چشمه های آب گرمی که در سطح زمین ظاهر می شوند و حتی به شکل آبفشان بیرون می ریزند.

در ایسلند، بیش از 60 درصد از کل انرژی مصرف شده در حال حاضر از زمین تامین می شود. منابع زمین گرمایی 90 درصد گرمایش و 30 درصد تولید برق را تامین می کنند. بیایید اضافه کنیم که بقیه برق کشور توسط نیروگاه های برق آبی تولید می شود، یعنی با استفاده از یک منبع انرژی تجدیدپذیر، ایسلند را به نوعی استاندارد زیست محیطی جهانی جلوه می دهد.

بومی سازی انرژی زمین گرمایی در قرن بیستم کمک قابل توجهی به ایسلند کرد از نظر اقتصادی. تا اواسط قرن گذشته کشوری بسیار فقیر بود، اکنون از نظر ظرفیت نصب شده و تولید سرانه انرژی زمین گرمایی رتبه اول را در جهان دارد و از نظر ظرفیت نصب شده مطلق نیروگاه های زمین گرمایی در بین ده کشور برتر قرار دارد. . با این حال، جمعیت آن تنها 300 هزار نفر است، که کار تغییر به منابع انرژی سازگار با محیط زیست را ساده می کند: نیاز به آن به طور کلی کم است.

علاوه بر ایسلند، سهم بالایی از انرژی زمین گرمایی در کل توازن تولید برق در نیوزلند و کشورهای جزیره‌ای جنوب شرقی آسیا (فیلیپین و اندونزی)، کشورها ارائه می‌شود. آمریکای مرکزیو شرق آفریقا که قلمرو آن نیز با لرزه‌خیز بالا و فعالیت آتشفشانی. برای این کشورها، در سطح فعلی توسعه و نیازهایشان، انرژی زمین گرمایی سهم قابل توجهی در توسعه اقتصادی-اجتماعی دارد.

(پایان در ادامه می آید.)

پوسته زمین برای زندگی ما، برای تحقیقات سیاره ما اهمیت زیادی دارد.

این مفهوم ارتباط نزدیکی با مفاهیم دیگری دارد که فرآیندهای رخ داده در داخل و روی سطح زمین را مشخص می کنند.

پوسته زمین چیست و در کجا قرار دارد؟

زمین دارای یک پوسته کامل و پیوسته است که شامل: پوسته زمین، تروپوسفر و استراتوسفر است که عبارتند از: پایینجو، هیدروسفر، بیوسفر و آنتروپوسفر.

آنها از نزدیک برهم کنش می کنند، به یکدیگر نفوذ می کنند و دائما انرژی و ماده را مبادله می کنند. پوسته زمین معمولاً قسمت بیرونی لیتوسفر - پوسته جامد سیاره - نامیده می شود. بیشتر قسمت بیرونی آن توسط هیدروسفر پوشیده شده است. بخش کوچکتر باقی مانده تحت تأثیر جو قرار می گیرد.

در زیر پوسته زمین گوشته ای متراکم تر و نسوزتر وجود دارد. آنها توسط یک مرز معمولی به نام دانشمند کروات موهورویچ از هم جدا شده اند. ویژگی آن افزایش شدید سرعت ارتعاشات لرزه ای است.

برای دریافت ایده ای از پوسته زمین، انواع مختلف روش های علمی. با این حال، به دست آوردن اطلاعات خاص تنها با حفاری در اعماق زیاد امکان پذیر است.

یکی از اهداف چنین تحقیقاتی تعیین ماهیت مرز بین پوسته قاره ای فوقانی و تحتانی بود. احتمالات نفوذ به گوشته بالایی با استفاده از کپسول های خود گرم شونده ساخته شده از فلزات نسوز مورد بحث قرار گرفت.

ساختار پوسته زمین

در زیر قاره ها، لایه های رسوبی، گرانیتی و بازالتی آن قرار دارد که ضخامت کل آن تا 80 کیلومتر می رسد. سنگ ها که سنگ های رسوبی نامیده می شوند از رسوب مواد در خشکی و آب به وجود می آیند. آنها عمدتاً در لایه ها قرار دارند.

• خاک رس
• شیل
• ماسه سنگ ها
• سنگ های کربناته
• نژاد می کند منشا آتشفشانی
• زغال سنگو نژادهای دیگر

لایه رسوبی به یادگیری بیشتر در مورد کمک می کند شرایط طبیعیروی زمینی که در زمان های بسیار قدیم روی این سیاره بودند. این لایه می تواند ضخامت های مختلفی داشته باشد. در بعضی جاها ممکن است اصلا وجود نداشته باشد، در دیگر فرورفتگی های عمدتاً بزرگ، می تواند 20-25 کیلومتر باشد.

دمای پوسته زمین

یک منبع انرژی مهم برای ساکنان زمین گرمای پوسته آن است. هر چه به عمق آن بروید، دما افزایش می یابد. نزدیک ترین لایه 30 متری به سطح که لایه هلیومتریک نام دارد با گرمای خورشید مرتبط است و بسته به فصل در نوسان است.

در لایه بعدی نازکتر که افزایش می یابد آب و هوای قاره ای، دما ثابت است و با نشانگرهای یک مکان اندازه گیری خاص مطابقت دارد. در لایه زمین گرمایی پوسته، دما با گرمای داخلی سیاره مرتبط است و هر چه به عمق آن بروید افزایش می یابد. در مکان های مختلف متفاوت است و به ترکیب عناصر، عمق و شرایط مکان آنها بستگی دارد.

اعتقاد بر این است که به ازای هر 100 متر عمق، دما به طور متوسط ​​سه درجه افزایش می یابد. برخلاف بخش قاره ای، دمای زیر اقیانوس ها سریعتر افزایش می یابد. بعد از لیتوسفر یک پوسته پلاستیکی با دمای بالا وجود دارد که دمای آن 1200 درجه است. به آن استنوسفر می گویند. مکان هایی با ماگمای مذاب در آن وجود دارد.

آستنوسفر با نفوذ به پوسته زمین می تواند ماگمای مذاب را بیرون بریزد و پدیده های آتشفشانی ایجاد کند.

ویژگی های پوسته زمین

جرم پوسته زمین کمتر از نیم درصد کل جرم سیاره است. این پوسته بیرونی لایه سنگی است که حرکت ماده در آن رخ می دهد. این لایه که چگالی آن نصف زمین است. ضخامت آن بین 50-200 کیلومتر متغیر است.

منحصر به فرد بودن پوسته زمین این است که می تواند از انواع قاره ای و اقیانوسی باشد. پوسته قاره ای دارای سه لایه است که بالای آن از سنگ های رسوبی تشکیل شده است. پوسته اقیانوسینسبتا جوان است و ضخامت آن کمی متفاوت است. این به دلیل مواد گوشته از پشته های اقیانوسی تشکیل شده است.

عکس مشخصات پوسته زمین

ضخامت لایه پوسته زیر اقیانوس ها 5-10 کیلومتر است. ویژگی آن حرکات ثابت افقی و نوسانی است. بیشتر پوسته بازالت است.

قسمت بیرونی پوسته زمین، پوسته جامد سیاره است. ساختار آن با وجود مناطق متحرک و سکوهای نسبتاً پایدار متمایز می شود. صفحات لیتوسفر نسبت به یکدیگر حرکت می کنند. حرکت این صفحات می تواند باعث زلزله و بلایای دیگر شود. الگوهای چنین حرکاتی توسط علم تکتونیکی مطالعه می شود.

توابع پوسته زمین

وظایف اصلی پوسته زمین عبارتند از:

• منبع؛
• ژئوفیزیک؛
• ژئوشیمیایی

اولین آنها نشان دهنده حضور است پتانسیل منابعزمین. در درجه اول مجموعه ای از ذخایر معدنی واقع در لیتوسفر است. بعلاوه، تابع منبعشامل تعدادی از عوامل محیطی است که از زندگی انسان و سایر اشیاء بیولوژیکی پشتیبانی می کند. یکی از آنها تمایل به تشکیل کسری سطح سخت است.

شما نمی توانید این کار را انجام دهید. بیایید عکس زمین خود را ذخیره کنیم

اثرات حرارتی، نویز و تشعشع عملکرد ژئوفیزیک را اجرا می کنند. به عنوان مثال، مشکل تشعشعات پس زمینه طبیعی به وجود می آید که به طور کلی در سطح زمین بی خطر است. با این حال، در کشورهایی مانند برزیل و هند می تواند صدها برابر بیشتر از حد مجاز باشد. اعتقاد بر این است که منبع آن رادون و محصولات فروپاشی آن و همچنین انواع خاصی از فعالیت های انسانی است.

عملکرد ژئوشیمیایی با مشکلات آلودگی شیمیایی مضر برای انسان و سایر نمایندگان دنیای حیوانات همراه است. مواد مختلفی با خواص سمی، سرطان زا و جهش زا وارد لیتوسفر می شوند.

آنها زمانی که در روده های سیاره هستند ایمن هستند. روی، سرب، جیوه، کادمیوم و سایر فلزات سنگین استخراج شده از آنها می تواند خطر بزرگی باشد. به صورت جامد، مایع و گاز فرآوری شده وارد محیط می شوند.

پوسته زمین از چه چیزی ساخته شده است؟

در مقایسه با گوشته و هسته، پوسته زمین یک لایه شکننده، سخت و نازک است. از یک ماده نسبتا سبک تشکیل شده است که شامل حدود 90 عنصر طبیعی است. آنها در مکان های مختلف در لیتوسفر و با درجات مختلف غلظت یافت می شوند.

موارد اصلی عبارتند از: اکسیژن، سیلیکون، آلومینیوم، آهن، پتاسیم، کلسیم، سدیم منیزیم. 98 درصد از پوسته زمین از آنها تشکیل شده است. حدود نیمی از این اکسیژن و بیش از یک چهارم سیلیکون است. به لطف ترکیب آنها کانی هایی مانند الماس، گچ، کوارتز و غیره تشکیل می شوند.چند کانی می توانند یک سنگ را تشکیل دهند.

• یک چاه فوق عمیق در شبه جزیره کولا امکان آشنایی با نمونه های معدنی از عمق 12 کیلومتری را فراهم کرد، جایی که سنگ های نزدیک به گرانیت ها و شیل ها کشف شدند.
• بیشترین ضخامت پوسته (حدود 70 کیلومتر) در زیر نشان داده شد سیستم های کوهستانی. در مناطق مسطح 30-40 کیلومتر و در زیر اقیانوس ها فقط 5-10 کیلومتر است.
• بخش اعظم پوسته یک لایه فوقانی باستانی و کم چگالی تشکیل می دهد که عمدتاً از گرانیت و شیل تشکیل شده است.
• ساختار پوسته زمین شبیه پوسته بسیاری از سیارات از جمله ماه و ماهواره های آنها است.

ژئوسفر جامد فوقانی پوسته زمین نامیده می شود. این مفهوم با نام ژئوفیزیکدان یوگسلاوی A. Mohorovicic مرتبط است، که ثابت کرد در لایه بالایی زمین امواج لرزه ای کندتر از اعماق بیشتر منتشر می شوند. متعاقباً این لایه فوقانی کم سرعت پوسته زمین و مرز جداکننده پوسته زمین از گوشته زمین را مرز موهورویچیک یا به طور خلاصه موخ نامیدند. ضخامت پوسته زمین متغیر است. در زیر آب های اقیانوس ها از 10-12 کیلومتر تجاوز نمی کند و در قاره ها 40-60 کیلومتر است (که بیش از 1٪ شعاع زمین نیست)، به ندرت در مناطق کوهستانی به 75 کیلومتر افزایش می یابد. متوسط ​​ضخامت پوسته 33 کیلومتر و جرم متوسط ​​آن 3 10 25 گرم در نظر گرفته شده است.

بر اساس داده های زمین شناسی و ژئوشیمیایی تا عمق 16 کیلومتری، میانگین ترکیب شیمیاییسنگ های پوسته زمین مقادیر میانگین محتویات عناصر منفرد را کلارک می نامند - به نام دانشمند آمریکایی F. Clark که اولین بار آنها را در سال 1889 محاسبه کرد. این داده ها به طور مداوم به روز می شوند و امروزه به شرح زیر هستند: اکسیژن - 47٪، سیلیکون - 27.5، آلومینیوم - 8.6، آهن - 5، کلسیم، سدیم، منیزیم و پتاسیم - 10.5، همه عناصر دیگر حدود 1.5٪، از جمله تیتانیوم - را تشکیل می دهند. 0.6٪، کربن - 0.1، مس - 0.01، سرب - 0.0016، طلا - 0.0000005٪. واضح است که هشت عنصر اول تقریباً 99٪ از پوسته زمین را تشکیل می دهند و فقط 1٪ روی بقیه (بیش از صدها!) عنصر جدول D.I. مندلیف.

ترکیب مناطق عمیق تر زمین بحث برانگیز است. چگالی سنگ هایی که پوسته زمین را تشکیل می دهند با افزایش عمق بیشتر می شود. میانگین چگالی سنگ ها در افق های بالایی پوسته 2.6-2.7 گرم بر سانتی متر مکعب است، شتاب گرانش در سطح آن 982 سانتی متر بر ثانیه است. با دانستن توزیع چگالی و شتاب ناشی از گرانش، می توان فشار را برای هر نقطه از شعاع زمین محاسبه کرد. در عمق 50 کیلومتری، یعنی. تقریباً در قاعده پوسته زمین، فشار 13000 اتمسفر است.

رژیم دمایی در پوسته زمین کاملاً عجیب است. انرژی حرارتی خورشید تا عمق معینی به اعماق نفوذ می کند. نوسانات دمایی روزانه در اعماق چند سانتی متر تا 1-2 متر مشاهده می شود. عرض های جغرافیایی معتدلرسیدن به عمق 20-30 متر در این اعماق یک لایه سنگ با دمای ثابت وجود دارد - یک افق همدما.. در عرض های جغرافیایی قطبی و استوایی، که در آن دامنه نوسانات دمای سالانهکوچک است، افق همدما نزدیک به سطح زمین قرار دارد. لایه بالایی پوسته زمین که در آن دما با فصول سال تغییر می کند فعال نامیده می شود. به عنوان مثال، در مسکو، لایه فعال به عمق 20 متر می رسد.

در زیر افق همدما، دما افزایش می یابد. افزایش دما با عمق زیر افق همدما به دلیل گرمای داخلی زمین است. به طور متوسط، افزایش دمای 1 درجه سانتیگراد زمانی رخ می دهد که 33 متر در پوسته زمین دفن شود. این مقدار را مرحله زمین گرمایی می نامند. متقابل پله زمین گرمایی را گرادیان زمین گرمایی می نامند. گرادیان تعداد درجه هایی است که به ازای هر 100 متر عمق، دما افزایش می یابد. مرحله زمین گرمایی در مناطق مختلف زمین متفاوت است: اعتقاد بر این است که در مناطق آتشفشانی می تواند حدود 5 متر باشد و در مناطق سکوی آرام می تواند تا 100 متر افزایش یابد.

پوسته زمین همراه با لایه جامد بالایی گوشته، با مفهوم لیتوسفر متحد می شود، در حالی که کلیت پوسته و گوشته بالایی معمولاً تکتونوسفر نامیده می شود.

دمای داخل زمین اغلب یک شاخص نسبتاً ذهنی است، زیرا دمای دقیق را فقط در مکان‌های قابل دسترس می‌توان ارائه داد، به عنوان مثال. کلا خب(عمق 12 کیلومتر). اما این مکان متعلق به قسمت بیرونی پوسته زمین است.

دمای اعماق مختلف زمین

همانطور که دانشمندان دریافته اند، دما در هر 100 متر در عمق زمین 3 درجه افزایش می یابد. این رقم برای تمام قاره ها و قسمت ها ثابت است کره زمین. این افزایش دما در قسمت بالایی پوسته زمین تقریباً در 20 کیلومتری اول اتفاق می افتد، سپس افزایش دما کند می شود.

بیشترین افزایش در ایالات متحده ثبت شد، جایی که درجه حرارت 150 درجه در عمق 1000 متری زمین افزایش یافت. کندترین رشد در آفریقای جنوبی ثبت شد و دماسنج تنها 6 درجه سانتیگراد افزایش یافت.

در عمق حدود 35-40 کیلومتری، دما در حدود 1400 درجه در نوسان است. مرز بین گوشته و هسته خارجی در عمق 25 تا 3000 کیلومتری از 2000 تا 3000 درجه گرم می شود. هسته داخلی تا 4000 درجه گرم می شود. بر اساس آخرین اطلاعاتی که در نتیجه آزمایشات پیچیده به دست آمده است، درجه حرارت در مرکز زمین حدود 6000 درجه است. خورشید می تواند به همان درجه حرارت روی سطح خود ببالد.

حداقل و حداکثر دمای اعماق زمین

هنگام محاسبه حداقل و حداکثر دما در داخل زمین، داده های کمربند دمای ثابت در نظر گرفته نمی شود. در این منطقه دما در طول سال ثابت است. این کمربند در عمق 5 متری (گروه های استوایی) و تا 30 متری (عرض های جغرافیایی بالا) قرار دارد.

حداکثر دمادر عمق حدود 6000 متری اندازه گیری و ثبت شد و به 274 درجه سانتیگراد رسید. حداقل دمای داخل زمین عمدتاً در مناطق شمالی سیاره ما ثبت شده است، جایی که حتی در عمق بیش از 100 متر دماسنج دمای زیر صفر را نشان می دهد.

گرما از کجا می آید و چگونه در داخل سیاره پخش می شود؟

گرمای داخل زمین از چندین منبع می آید:

1) تجزیه عناصر رادیواکتیو;

2) تمایز گرانشی ماده گرم شده در هسته زمین;

3) اصطکاک جزر و مد (اثر ماه بر روی زمین، همراه با کاهش سرعت دومی).

اینها برخی از گزینه ها برای وقوع گرما در روده های زمین است، اما سوال از لیست کاملو صحت آنچه از قبل وجود دارد هنوز باز است.

جریان گرمایی که از داخل سیاره ما نشات می گیرد بسته به مناطق ساختاری متفاوت است. بنابراین توزیع گرما در مکانی که اقیانوس، کوه یا دشت وجود دارد، شاخص های کاملا متفاوتی دارد.

در مقایسه با گوشته و هسته، پوسته زمین یک لایه بسیار نازک، سخت و شکننده است. از یک ماده سبک تر تشکیل شده است که در آن حدود 90 طبیعی است عناصر شیمیایی. این عناصر به طور مساوی در پوسته زمین وجود ندارند. هفت عنصر - اکسیژن، آلومینیوم، آهن، کلسیم، سدیم، پتاسیم و منیزیم - 98 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهند (شکل 5 را ببینید).

ترکیبات عجیب و غریب از عناصر شیمیایی مختلف را تشکیل می دهند سنگ هاو مواد معدنی قدیمی ترین آنها حداقل 4.5 میلیارد سال سن دارند.

برنج. 4. ساختار پوسته زمین

برنج. 5. ترکیب پوسته زمین

معدنییک جسم طبیعی نسبتاً همگن در ترکیب و خواص آن است که هم در اعماق و هم در سطح لیتوسفر تشکیل شده است. نمونه هایی از کانی ها الماس، کوارتز، گچ، تالک و غیره هستند (ویژگی ها مشخصات فیزیکیمواد معدنی مختلف را می توان در پیوست 2 یافت.) ترکیب مواد معدنی زمین در شکل نشان داده شده است. 6.

برنج. 6. ترکیب معدنی عمومی زمین

سنگ هااز مواد معدنی تشکیل شده است. آنها می توانند از یک یا چند ماده معدنی تشکیل شده باشند.

سنگ های رسوبی -خاک رس، سنگ آهک، گچ، ماسه سنگ، و غیره - تشکیل شده توسط رسوب مواد در محیط آبیو در خشکی آنها به صورت لایه ای دراز می کشند. زمین شناسان آنها را صفحاتی از تاریخ زمین می نامند، زیرا آنها می توانند در مورد شرایط طبیعی که در دوران باستان در سیاره ما وجود داشته است، بیاموزند.

در بین سنگهای رسوبی، آلی و معدنی (آواری و کموژنیک) متمایز می شوند.

ارگانوژنسنگ ها در نتیجه تجمع بقایای جانوری و گیاهی به وجود می آیند.

سنگهای آواریدر نتیجه هوازدگی، تخریب توسط آب، یخ یا باد محصولات تخریب سنگ های قبلی تشکیل می شوند (جدول 1).

جدول 1. سنگهای آواری بسته به اندازه قطعات