On vaikea ajatella, että voit laskea lämpötilan maan sisällä. Planeettamme syvyys on 6.000 kilometriä, kunnes se saavuttaa ytimen. Siitä huolimatta ihminen on saavuttanut vain 12 km: n syvyyden. Meillä on kuitenkin erilaisia tekniikoita, jotta voimme laskea lämpötilan perusteellisesti. Lämpötilan vaihtelu maankuoren syvyyden suhteen tunnetaan nimellä maalämpögradientti.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaikista geotermisen gradientin ominaisuuksista ja tärkeydestä.
Mikä on geoterminen kaltevuus
Maalämpögradientti se ei ole muuta kuin lämpötilan vaihtelu syvyyden funktiona, jonka löydämme. Lämpötilaa voidaan mitata maankuoren ensimmäisiltä kilometreiltä ja se voi lisätä syvyyttä 3 asteen keskipaineella jokaista 100 metriä kohti. Suhdetta, joka vallitsee lämpötilan ja syvyyden vaihtelun välillä, kutsutaan geotermiseksi gradienttiksi. Maan ytimen luonnollinen lämpö johtuu sisällä tapahtuvista erilaisista fysikaalisista ja kemiallisista prosesseista, kuten maapalloa käsittelevässä artikkelissa selitetään. maan ydin. On myös muita tekijöitä, jotka vaikuttavat tähän yhtälöön lämpötilan laskemiseksi.
Tärkeimmät ominaisuudet
Katsotaanpa, mitkä ovat eri tekijät, jotka vaikuttavat geotermiseen kaltevuusarvoon:
- Alueelliset tekijät: alue, jolla olemme ympäri maailmaa, on välttämätöntä, jotta voimme tietää lämpötilan vaihtelun. Alueellisen mittakaavan geologinen ja rakenteellinen konteksti on yksi tekijöistä, jotka säätelevät lämpötilojen jakautumista. Toisin sanoen alueilla, joilla nykyään on aktiivista tulivuorta, alueilla, joilla litosfääri on vähentynyt, geoterminen kaltevuus on paljon suurempi kuin muilla alueilla, joilla ei ole tulivuoren aktiivisuutta tai joilla litosfäärillä on erilainen paksuus.
- Paikalliset tekijät: paljon paikallisemmalla tasolla näemme eroja kivien lämpöominaisuuksien välillä. On kiviä, joilla on korkeampi lämmönjohtavuus, joka tuottaa herkkiä sivusuunnassa ja pystysuorassa vaihtelussa mainittua geotermistä gradienttia. Tekijä, joka määrittää eniten tämän geotermisen gradientin arvon, on maanalaisen veden kiertokulku. Ja asia on, että vedellä on suuri kapasiteetti pystyä jakamaan lämpöä uudelleen. Näin löydämme pohjavesivarastojen latausalueita, joiden geoterminen gradientti pienenee kylmän veden alaspäin kiertämisen takia.
Toisaalta meillä on joitain latausalueita, joilla tapahtuu päinvastoin. Kuuman veden nousu syvyydessä aiheuttaa geotermisen kaltevuuden kasvun. Siksi, arvo, jonka geoterminen gradientti saa, vaihtelee geologisen ja rakenteellisen kontekstin mukaan, erot kivien teknisten ominaisuuksien ja pohjaveden kierron välillä. Kaikki nämä tekijät tekevät lämpötilan nousun vaihtelevaksi syvyydessä.
Maalämmön virtaus ja leviäminen
Tiedämme, että planeettamme tuottama lämpö voidaan mitata pintalämpövirralla. Se on lämmön määrä, jonka planeetta menettää pinta-alayksikköä ja aikaa kohti. Pintalämpövirta lasketaan geotermisen gradientin ja väliaineen lämmönjohtavuuden tulona. Toisin sanoen geotermisen gradientin arvo kerrottuna kyvyllä johtaa lämpöä tietyssä ympäristössä, jossa olemme. Näin tiedämme tietyllä alueella esiintyvän lämpöhäviön kokonaismäärän.
Lämmönjohtavuus on kuinka helppoa materiaalilla on siirtää lämpöä. Tyypillinen lämpövirran arvo mantereella on 60 mW / m2, joka voi pudota arvoon 30 mW/m2 vanhoilla manneralueilla - missä litosfääri on paksumpi - ja ylittää arvot 120 mW/m2 nuoremmilla alueilla, joissa litosfääri on ohuempaa. Kaivoksissa ja kairauksissa on melko helppoa varmistaa, että maan sisällä olevien materiaalien lämpötila nousee syvyyden myötä.
On olemassa lukuisia öljylähteitä, joissa 100 asteen arvot saavutetaan noin 4.000 metrin syvyydessä. Toisaalta alueilla, joilla on tulivuorenpurkauksia, maan pinnalle tuodaan erilaisia materiaaleja korkeissa lämpötiloissa, jotka tulevat paljon syvemmiltä alueilta. Osa maankuoresta on paksuudeltaan yli muutaman kymmenen senttimetrin. Sille on ominaista se, että sen lämpötilat riippuvat olemassa olevasta pintalämpötilasta ja osoittavat monenlaisia vuorokausi- ja vuodenaikojen lämpötiloja. Ulkoisen lämpötilan vaikutus vaikuttaa paljon vähemmän, kun mennään syvemmälle.
Kun saavutamme tietyn syvyyden tason, lämpötila on vakio yhtä suuri kuin paikan pintalämpötilan keskiarvo. Tätä vyöhykettä kutsutaan vakiolämpötilan otsonineutraaliksi tasoksi.
Syvyys ja geoterminen kaltevuus
Neutraalin tason syvyys lämpötilan ollessa vakaa vaihtelee yleensä 2 ja 40 metrin välillä. Se on sitä suurempi, mitä äärimmäisempi ilmasto vallitsee maan pinnalla. Neutraalin alapuolella lämpötilat alkavat nousta syvyyden mukana. Tämä kasvu ei ole tasaista kaikilla alueilla. Ensimmäisessä se on maankuorta pinnallisempi, geotermisen kaltevuuden keskiarvo on noin 33 metriä. Tämä tarkoittaa, että sinun on mentävä 33 metriä syvälle saadaksesi 1 asteen lämpötilan nousun. Täten, Keskimääräinen geoterminen kaltevuus on 3 astetta 100 metrin välein.
Keskimääräisiä arvoja sovelletaan vain aivokuoren syrjäisimpiin alueisiin, koska se voidaan ylläpitää koko säteellä. Suuremmissa syvyydessä lämpötilat ovat korkeammat, koska materiaalit sulavat vain muutaman sadan kilometrin syvyydessä.
Nykyään tiedämme, että useimmat geofyysikot arvioivat, että lämpötilat planeetan sisimmissä osissa eivät ylitä muutamaa tuhatta astetta. Enintään, jotkut arvioivat noin 5.000 asteen arvot. Kaikki tämä johtaa siihen, että geoterminen kaltevuus pienenee syvyyden kanssa, kun tietty maanalainen kiintiö saavutetaan.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää siitä, mikä on geoterminen kaltevuus ja sen ominaisuudet.