Температура внутри земли чаще всего является довольно субъективным показателем, поскольку точную температуру можно назвать только в доступных местах, например, в Кольской скважине (глубина 12 км). Но это место относится к наружной части земной коры.
Температуры разных глубин Земли
Как выяснили ученые, температура поднимается на 3 градуса каждые 100 метров вглубь Земли. Эта цифра является постоянной для всех континентов и частей земного шара. Такой рост температуры происходит в верхней части земной коры, примерно первые 20 километров, далее температурный рост замедляется.
В древних Помпеях горячие источники использовались для обогрева домов. В Польше, уже более тысячи лет назад, использовались геотермальные ресурсы судетов. Однако использование энергии в глубине Земли в промышленном масштабе является вопросом прошлого века. В Исландии, где проживает почти 87% зданий, проживает почти 99% домов, а около 99% домохозяйств снабжаются горячей водой.
Для производства электричества подходит только очень горячая вода с температурой более 150 градусов. Вода при более низких температурах используется в системах отопления, бальнеологии, сельского хозяйства и садоводства, в рыбоводстве. Они также используются в промышленности, например, пастеризации молока или сушки древесины.
Самый большой рост зафиксирован в США, где температура поднялась на 150 градусов за 1000 метров вглубь земли. Самый медленный рост зафиксирован в Южной Африке, столбик термометра поднялся всего лишь на 6 градусов по Цельсию.
На глубине около 35-40 километров температура колеблется в районе 1400 градусов. Граница мантии и внешнего ядра на глубине от 25 до 3000 км раскаляется от 2000 до 3000 градусов. Внутренние ядро нагрето до 4000 градусов. Температура же в самом центре Земли, по последним сведениям, полученным в результате сложных опытов, составляет около 6000 градусов. Такой же температурой может похвастаться и Солнце на своей поверхности.
Другим типом использования энергии во внутренней части земли является нагрев или охлаждение тепловыми насосами - подземные трубы, заполненные жидкостью, которые нагреваются естественным теплом Земли или, в жару, «перехватывают» избыточное тепло от окружающей среды и истощают их под землей.
Геотермальная энергия, как и другие возобновляемые источники энергии, безвредна для окружающей среды, поскольку она не вызывает загрязнения. Его колоды являются локальными ресурсами, поэтому их можно найти рядом с местом использования. Геотермальные электростанции, в отличие от водных дамб или ветряных мельниц, не оказывают неблагоприятного воздействия на ландшафт, а геотермальные энергетические ресурсы всегда доступны, независимо от погодных условий, в отличие от энергии ветра или солнечной энергии.
Минимальные и максимальные температуры глубин Земли
При расчете минимальной и максимальной температуры внутри Земли в расчет не берут данные пояса постоянной температуры. В этом поясе температура является постоянной на протяжении всего года. Пояс располагается на глубине от 5 метров (тропики) и до 30 метров (высокие широты).
Среди недостатков внутренней энергии Земли следует упомянуть ее низкую доступность: удобные условия ее находятся лишь в нескольких местах. Кроме того, может случиться, что геотермальная энергия извлекается из земли, а выделяются вредные газы и выделяются полезные ископаемые, от которых трудно избавиться.
Как мы опираемся на знание внутреннего строительства Земли? Мы не можем опираться на дизайн интерьера Земли от прямых исследований. Это неработоспособно из-за меняющихся условий наряду с глубинами, которые мешают не только человеку, но и механическому оборудованию функционировать должным образом в этих условиях. Он слишком мал, чтобы знать весь интерьер Земли и ее поперечное сечение. Этими методами человек может знать только 1% внутренней части Земли. Мы можем учиться только из геофизических исследований - сейсмических волн, изменений магнитного и гравитационного полей Земли, электропроводности горных пород и других физических свойств внутри Земли.
Максимальная температура была измерена и зафиксирована на глубине около 6000 метров и составила 274 градуса по Цельсию. Минимальная же температура внутри земли фиксируется в основном в северных районах нашей планеты, где даже на глубине более 100 метров термометр показывает минусовую температуру.
Основными источниками, однако, являются сейсмический анализ, землетрясения, естественные и антропогенные волны. Знание времени, места происхождения и момента достижения волн в разных точках Земли позволяет рассчитать скорость волны, с которой эта волна блуждает в земной бездне. Сравнение этих скоростей со скоростью распространения волн в поверхностных породах для определения структурного состава оболочек Земли.
Он состоит из нескольких слоев, в которых сейсмические волны движутся с разной скоростью. Внутренняя часть Земли состоит из: земной коры, мантии и ядра. Другая зона, отделяющая мантию от внешнего ядра, - это прерывистая зона, открытая ученым ученым Вихертом-Гутенбергом, также названным в его честь. Это особая зона, потому что она отделяет поверхности разных состояний концентрации, потому что исследователи пришли к выводу, что внутреннее ядро, в отличие от других покрытий, представляет собой жидкое тело - эти выводы были сделаны на основе различных скоростей распространения волн.
Откуда исходит тепло и как оно распределяется в недрах планеты
Тепло внутри земли исходит от нескольких источников:
1) Распад радиоактивных элементов ;
2) Разогретая в ядре Земли гравитационная дифференциация вещества ;
Что такое земная кора? Это верхний слой Земли, но ошибочно назвать его литосферой. Он ограничен поверхностью разрыва Мохо. Поверхность этой поверхности твердая, только локальные магматические трещины заполнены жидким силикатным сплавом, но не постоянно удалены, но постоянно смещены. Его толщина варьируется в зависимости от местоположения - под океанами его толщина колеблется от нескольких до нескольких десятков километров и под землей достигает толщины до 80 км. Он характеризуется большим разнообразием его физических и химических параметров.
3) Приливное трение (воздействие Луны на Землю, сопровождающееся замедлением последней) .
Это некоторые варианты возникновения тепла в недрах земли, но вопрос о полном списке и корректности уже имеющегося открыт до сих пор.
Тепловой поток, исходящий из недр нашей планеты, изменяется в зависимости от структурных зон. Поэтому распределение тепла в месте, где находится океан, горы или равнины, имеет совершенно разные показатели.
Подробнее Глоссарий литературных терминов, кристаллический, под оболочкой из осадочных пород, образует кристаллическое ядро, где иногда происходит ситуация, когда он возникает над поверхностным осадочным комплексом, состоящим из химических и органических отложений. Из-за этого мы можем дифференцировать земную кору в океаническую и континентальную кору. В приведенной ниже таблице дается краткое описание одной из основных форм выражения в повествовании, в лирике одной из составляющих лирического монолога.
Подробнее Глоссарий литературных терминов для строительства отдельных частей земной коры - континентальной и океанической коры. Элементами, образующими вышеуказанные группы пород, являются. Что такое мантия? Подробнее Глоссарий геологических исследований показал существование перидотитового слоя, строящегося над слоем литосферы. Это самый высокий слой мантии, он построен тяжелыми и темными породами типа магматических и метаморфических пород. Плащ Земли - это твердое тело и высокая плотность даже от плотности пород в земной коре.
В чём же причина большой твёрдости Земли? Одета ли она чрезвычайно твёрдой и толстой корой? Или, может быть, она целиком - очень твёрдое тело?
Пока о состоянии вещества Земли мы можем судить только по тому, чтó наблюдаем на её поверхности.
Люди пробурили скважины на 5–6 километров вглубь Земли. Оказалось, что на такой глубине температура горных пород выше 100 градусов.
Нижняя граница на разных глубинах колеблется от 10 км под срединно-океаническими хребтами до 250 км в континентальных районах. Астеносферная астена расположена ниже слоя, расположенного в верхней части мантии Земли, характеризуется высокой пластичностью. Он характеризуется уменьшенной скоростью сейсмических волн. Ниже его мезосфера Мезосфера Атмосфера колеблется от 55 км до 80 км высоты. Подробнее Географический словарь, как правило, является жестким телом, но он имеет пластиковые периоды, такие как вышележащий астероид и составляет 80% массы Земли.
Поднятие температуры, наблюдающееся при углублении в земные недра, препятствует проведению шахт глубже 2,5 километра.
В верхних слоях земной коры температура обычно повышается на 1 градус через каждые 30–50 метров. Но в некоторых местностях, например на Камчатке и в районе Минеральных Вод на Северном Кавказе, она повышается гораздо быстрее, в других же местностях, например в западной части Донецкого бассейна, наоборот, - значительно медленней.
Астеносфера - очень характерный и интересный организм, и по этой причине он становится настолько привлекательным для ученых и исследователей. В результате давления изгиб астениса, плавящий по бокам, дает пространство для заполнения силой давления. Это давление может привести, например, к леднику ледника, подняться, масса ледникового льда накапливается, превращается из снега. Он построен на земле, над пределом вечного снега. Подробнее Географический словарь или большой резервуар для воды.
Если давление удалено, астероид возвращается в прежнее состояние и течет с боков, заставляя материал подниматься над его поверхностью. Исследователи утверждают, что верхняя граница мантии состоит из большинства силикатов железа и магния и нижней части никеля и хрома.
Пока ещё не известно, как быстро повышается температура на глубине, бóльшей 6 километров. Однако извержения огненно-жидкой лазы вулканами доказывают, что на глубине 2–3 десятков километров температура очень высока.
Вулканическая лава имеет температуру около 1000 градусов. Значит, горные породы на той глубине, откуда поднимается лава, нагреты не меньше, чем до той же температуры.
Что такое ядро? Это центральная точка, сердце, которое мало влияет на жизнь на поверхности. Внешний сердечник является жидким или газообразным, в отличие от внутреннего сердечника, который имеет характеристики эластичности, что может указывать на его постоянный характер. Вся барисфера выполнена из металлического железа и никеля с добавками кислорода, серы, кремния и калия. Внутренний сердечник твердый и может вращаться вокруг своей оси.
Вот почему это может быть дополнительный стимулятор силы тяжести на Земле. Каковы физические свойства внутренней части Земли? Характерной особенностью наземных интерьеров является прямое пропорциональное увеличение роста по размеру и весу. Рост - это особенность всех живых организмов и следствие приема питательных веществ из окружающей среды. Подробнее Биологический словарь температуры и давления с увеличением глубины. Температура достигает 4, 5-5 тысяч градусов Цельсия. С повышением температуры к внутренней части Земли связаны два термина.
Всё это говорит как будто о том, что Земля внутри расплавлена. Так именно и считали учёные до недавнего времени. Однако теперь это мнение отвергнуто: по современным данным науки Земля - твёрдое тело.
Твёрдым телом называют такое, у которого частицы сопротивляются сдвигу относительно друг друга без изменения объёма тела. Таковы, например, металлы. Стремясь изменить форму металлического кубика, мы встречаем большое сопротивление его частиц сдвигу.
Геотермальный - это размер, который говорит нам, сколько метров в земле должно быть перемещено, чтобы температура повышалась на 1 градус Цельсия. Зависимость повышения температуры настолько эффективна только вблизи поверхности Земли, глубже это увеличение является более стабильным. Геотермический градиент - говорит нам, что такое повышение температуры при определенном увеличении глубины. Обычно это относится к глубине 100 метров. Государство расположено в Центральной Европе на Балтийском море. . Рис. 1 Упрощенная схема построения земной коры.
Частицы жидкого тела, например, воды или расплавленного металла, не сопротивляются сдвигу. Поэтому жидкость принимает любую форму сосуда, в который она налита.
Изменению же объёма сопротивляются и твёрдые, и жидкие, и газообразные тела.
Как теперь предполагают, температура внутри Земли нигде не превышает 2000–2500 градусов. Правда, нагретые до такой температуры на земной поверхности горные породы расплавляются. Но внутри Земли они находятся под огромным давлением, которое препятствует расширению объёма, сопровождающего плавление почти всех тел.
Глубокое поисковое бурение теперь достигает глубины в несколько километров. Это очень мало по отношению к значению радиуса Земли. Поэтому мы получаем информацию о строительстве внутреннего пространства земного шара посредством косвенных исследований. Сейсмические исследования приводят к выводу, что плотность возрастает по мере приближения планеты, но неравномерным или даже прыгающим образом. Скачки плотности происходят на этих глубинах, где изменяется скорость сейсмических волн. Поперечные сейсмические волны не могут проходить через жидкие анклавы внутренней части Земли.
Поэтому, несмотря на такую высокую температуру, горные породы внутри Земли остаются твёрдыми.
Только в тех случаях, когда земная кора раскалывается, образуя глубокие трещины, на дне которых давление резко уменьшается, раскалённые твёрдые горные породы расплавляются. Образующаяся лава поднимается по трещине и изливается на поверхность.
Продольные волны проходят через твердую и жидкую среду. Скорость одной и других сейсмических волн зависит от плотности и упругих свойств среды. Итак, где они меняются, они также изменяют скорость волн. На границах центров с различной плотностью происходят коллапсы и частичные отражения сейсмических волн в соответствии с основными законами оптики. Определив симптомы этих явлений в вибрациях, полученных сейсмографами, мы можем вычислить место, в котором они произошли. Аналогично расположены эпицентры землетрясений.
Таким образом, слоистая конструкция Земли была установлена методом «сейсмического рентгеновского излучения». Земляная кора имеет толщину в несколько десятков километров. Его внешние слои состоят из легких пород, называемых сиалами, поскольку в них преобладают кремний и алюминий. Этот слой имеет разную толщину и опирается на более плотный так называемый сима, потому что помимо кремния в нем обильный магний. Внутренняя часть ядра, вероятно, постоянна.
О состоянии горных пород на больших глубинах мы не можем узнать с помощью шахт и буровых скважин, которыми можно исследовать лишь самую верхнюю часть земной коры. Лишь наблюдения над распространением сейсмических колебаний в земле позволяют судить о том, какова она внутри.
Землетрясения - не редкое явление в природе. Земная кора почти всегда находится в колебательном состоянии, хотя это можно заметить только с помощью очень чувствительных приборов.
Чем глубже линейное падение. Температура и давление непрерывно возрастают в глубинах Земли. Кора Земли неоднородна, но состоит из дюжины или около того дисков, которые могут изменяться в некоторых направлениях друг к другу. В центре Земли находится «ядро» или «ядро Земли», следующий слой - мантия Земли, за которой следует поверхностный слой. Поверхностный слой, называемый «корой» или «земной корой».
Европейские ученые объявили, что новый лабораторный эксперимент показывает, что ядро Земли намного жарче, чем объявленные оценки 20 лет назад. Исследователи анализируют железное ядро Земли, где экстремальные температуры и давление приводят к образованию твердого внутреннего ядра, а железо вокруг него достигает более низкой температуры 900 градусов Цельсия и остается в жидкой форме.
Иногда же, когда сотрясение почвы становится более сильным или даже разрушительным, говорят, что произошло землетрясение .
Толчки, колеблющие почву, происходят вследствие перемещения глыб земной коры. Эти сдвиги наблюдаются главным образом в горных странах, особенно вдоль берегов Тихого океана и на полосе, простирающейся с севера на юг по середине Атлантического океана. Широкая полоса землетрясений проходит от Охотского моря вдоль южной границы СССР до его западной границы.
После сильных землетрясений наблюдаются сдвиги в земной коре вдоль образовавшихся трещин. Большей частью земная кора по одну сторону трещины опускается, образуя так называемый сброс. Но бывает, что глыбы земной коры передвигаются вдоль трещины в горизонтальном направлении.
Так было, например, во время землетрясения в 1906 году в Калифорнии (Северная Америка). Калифорния перерезана трещиной длиной около 750 километров. Во время землетрясения участки земной коры вдоль этой трещины передвинулись относительно друг друга по горизонтали до 6 метров. Это было ясно видно по дорогам и изгородям, пересекавшим трещину.
Конечно, подобные передвижения больших масс земной коры сопровождаются резкими сотрясениями.
Прямо над центром землетрясения, находящимся глубоко под землёй, чувствуется вертикальный удар снизу вверх. Но чем дальше от центра землетрясения на земной поверхности, тем более наклонно к ней выходят колебания. В первом случае толчок подбрасывает тела, во втором он валит их.
Определив угол наклона выхода колебаний землетрясения и зная расстояние до центра его на поверхности, можно вычислить глубину, на которой произошёл толчок.
Оказалось, что толчок землетрясения большей частью происходит на глубине десятков километров. Изредка наблюдаются сильные толчки и на гораздо больших глубинах, но не глубже 800–900 километров.
От толчков, производящих землетрясение, происходят упругие колебания, которые распространяются в Земле во все стороны волнами.
Эти волны дают возможность судить о состоянии вещества глубин Земли: скорость упругих колебаний зависит от плотности и от сопротивления тела сдвигу его частиц, то-есть твёрдости тела; поэтому по скорости распространения этих колебаний можно судить о свойствах среды, в которой они распространяются.
Колебания бывают двух родов.
Если ударить по натянутой струне карандашом, то частицы её сдвинутся и этот сдвиг передастся вдоль струны, причём колебания частиц струны произойдут поперек неё.
Такие - поперечные - колебания могут происходить только в твёрдой среде - металле, камне и им подобных телах, частицы которых сопротивляются сдвигу. В воде, масле и других жидкостях их не может быть, потому что сдвигаемая в сторону частица жидкости не сопротивляется и не возвращается в прежнее положение.
Но возникают и другие - продольные - колебания. Они подобны колебанию частиц воздуха при распространении звука. В этом случае частицы колеблются по направлению их распространения. Продольные колебания возникают и в жидких телах.
В начале нынешнего века русский учёный Б. Б. Голицын начал изучение колебаний, которые распространяются через глубины Земли от очень далёких землетрясений.
Нелегко заметить колебания, которые, возникнув от землетрясения, скажем на Камчатке, достигли Москвы, пройдя через глубины не менее 2000 километров.
На Камчатке, где произошло землетрясение, почва колебалась очень сильно. Но, достигнув Москвы, колебания настолько ослабевают, что смещения почвы из стороны в сторону не превышают десятых или даже сотых и тысячных долей миллиметра.
Б. Б. Голицын изобрёл и построил чувствительнейшие приборы, сейсмографы, которые отзываются и на такие ничтожные колебания почвы.
Сейсмографы Б. Б. Голицына основаны на очень простом явлении.
Представьте себе, что в подвале, куда не достигают сотрясения почвы от проходящих грузовых машин и поездов, неподвижно висит маятник.
Когда приходит колебание от далёкого землетрясения и почва сдвигается вправо, маятник по инерции остаётся в покое, а наблюдателю кажется, что маятник отклоняется влево. Когда почва затем двинется влево, будет казаться, что маятник качнулся вправо.
На конце маятника укреплено перо, которое чертит при этих кажущихся колебаниях на движущейся ленте зигзагообразную линию - сейсмограмму. По ней можно видеть, сколько раз в секунду и с каким размахом «отклонялся» маятник.
Чтобы приборы давали правильные показания, необходимо соблюдение некоторых условий. Главное из них, чтобы сам маятник не раскачивался, в противном случае он начнёт записывать собственные колебания, а не колебания почвы.
Сейсмограф - это обычно горизонтальный стержень с грузом на свободном конце. За середину он подвешен к верхней части стойки, а за один из концов прикреплён нитью к её основанию. Так стержень висит горизонтально, поддерживаемый в пространстве двумя нитями (рис. 6).
Рис. 6. Горизонтальный маятник.
Стержень колеблется в горизонтальной плоскости. Регулируя длину нити, на которой он подвешен за середину, можно добиться того, что его собственные колебания будут во много раз медленней, чем колебания почвы.
Такой маятник сам не выйдет из состояния покоя и будет показывать только отклонения почвы. Им и воспользовался Голицын для своего сейсмографа.
Однако отмечаемые этим прибором отклонения составляют лишь десятые или даже сотые доли миллиметра. Для записи же нужно увеличить их в сотни и тысячи раз.
Самый простой способ увеличения - прикрепить к маятнику маленькое зеркальце, которое отбрасывает свет лампы - «зайчик» - на далеко отставленный экран. При малейшем повороте зеркала «зайчик» будет заметно передвигаться.
Маятник остаётся неподвижным, а почва со стоящими на ней лампой и экраном колеблется из стороны в сторону, и «зайчик» передвигается по экрану.
Отражённый свет падает на фотографическую плёнку, и его движение запечатлевается на ней. Светочувствительная лента приводится в движение часовым механизмом, и светлое пятнышко чертит на ней зигзаги сейсмограммы, так что прибор работает автоматически.
Для регистрации вертикальных колебаний почвы применяется такое устройство. Стержень, один конец которого с помощью шарнира вращается на вертикальной стойке, подвешен за середину на спиральной пружине. На другом конце стержня укреплён груз с пером, которое касается ленты на вращающемся барабане (рис. 7).
Рис 7. Сейсмограф, отмечающий вертикальные колебания почвы.
При вертикальном колебании почвы груз остаётся в покое, а стойки и барабан перемещаются то вверх, то вниз. Наблюдателю же кажется, что колеблется перо и чертит на движущейся ленте зигзагообразную линию.
Советские учёные изобрели приборы ещё более совершенные, чем построенные Голицыным. Особенную известность получили сейсмографы Д. П. Кирноса, П. М. Никифорова, Г. А. Гамбурцева, Д. А. Харина и других советских учёных. В основном они сходны с сейсмографами Б. Б. Голицына, но показания их более точны, и они удобнее для работы.
Сейсмографы, установленные на сейсмических станциях нашей страны и других стран мира, отмечают приход колебаний на различные станции, а также определяют угол, под которым выходят эти колебания на поверхность Земли.
Изучая сейсмограммы, можно мысленно наметить путь, по которому колебания пришли на станцию, и узнать их среднюю скорость.
Но как определить, с какой скоростью шли колебания на разной глубине?
Это - сложная задача. Её можно решить, сравнивая время прихода колебаний на разные станции, находящиеся на различном расстоянии от центра землетрясения.
С помощью таких наблюдений и сложных расчётов учёные доказали, что чем глубже внутрь Земли, тем быстрее распространяются колебания. Это значит, что с глубиной увеличиваются её твёрдость и упругость.
Наблюдения показали также, что поперечные волны, распространяющиеся только в твёрдых телах, глубже 2900 километров не проходят.
Повидимому, глубже 2900 километров резко меняются свойства Земли: в центральном ядре Земли, как в жидкостях, не распространяются поперечные колебания.
При таком давлении сходное с жидкостью пластичное тело может обладать совсем новыми, незнакомыми нам свойствами.
Это доказывают даже лабораторные опыты. Например, лепёшка из глиняного теста под давлением в десятки тысяч атмосфер слегка вдавливается в твёрдые стальные плиты. Мягкий парафин под таким давлением проникает в сталь.
Поэтому пока ещё нельзя судить о физических свойствах центрального ядра Земли, находящегося под давлением, в сотни раз большим. Однако по отношению к поперечным колебаниям ядро Земли ведёт себя, как жидкое тело.
Новейшими исследованиями советских геофизиков доказано, что внутри ядра диаметром около 7000 километров находится меньшее ядро диаметром около 2800 километров. Это меньшее ядро проявляет свойства твёрдого тела, так как в нём, повидимому, могут распространяться и поперечные колебания.
Примечания:
О землетрясениях подробно рассказывается в брошюре «Научно-популярной библиотеки»: проф. Г. П. Горшков , Землетрясения.
