Iš ankstesnių dalykų sužinojome, kad tarp Žemės šerdies ir plutos yra didelių tankio skirtumų. Tačiau reikalas tuo neapsiriboja: šerdis ir žievė taip pat skiriasi fizines savybes. Pirmame plane yra jų temperatūros klausimas: visi stebėjimai rodo, kad pastaroji didėja artėjant prie centro.
Vulkanai, nešantys išsilydžiusias uolienas iš Žemės gelmių, ir daug kur trykštančios karštosios versmės rodo apie egzistavimą didelis karštis giliose Žemės vietose. Abu reiškiniai neabejotinai patvirtina faktą, tačiau dar neleidžia atlikti svarbiausio dalyko – nustatyti temperatūros kilimo laipsnį link centro. Galimi matavimai gręžiniuose, kasyklose ir tuneliuose; visi tokie techninės konstrukcijos, jei jie pakankamai gilūs, turi itin svarbu tiksliam šilumos pasiskirstymo Žemės viduje tyrimams.
Tai gali būti pigiau nei kiti alternatyvūs šaltiniai, įskaitant saulės energiją. Prognozės yra labai geros, sako Carlas Gowellas, Vašingtono geoterminės energijos asociacijos vykdomasis direktorius. Tačiau kiti laukia įrodymų, kad jų išlaidos yra vertos. „Faktai skamba daug žadančiai, – aiškina Nickas Natalis, Jungtinių Tautų aplinkos programos atstovas, – bet palaukime ir pažiūrėkime, kas nutiks.
Nustatyti Žemės sandarą galime tiesiogiai stebėdami kasyklose arba gręždami vos už kelių kilometrų. Žinių apie gilesnes Žemės kūno dalis įgavo studijuojant vulkaninė veikla ir ypač seismologiniais duomenimis. Priklausomai nuo greičio seisminės bangosŽemės kūne buvo aptiktos įvairios sąsajos, pavyzdžiui, sąsaja žemės pluta, o mantiją mini seismologas Mohorovičius. Ši sąsaja vyksta aplink Žemę vidutiniškai 15–60 km gylyje. Čia atsiranda bangos sklidimo greitis.
Temperatūra viršutiniai sluoksniaižemės plutą lemia atmosferos temperatūra: tiesiai ant paviršiaus iki vieno ar kito gylio, priklausomai nuo ploto, vasarą dirvožemis įšyla, o žiemą atšąla; bet jau sekliame gylyje yra sluoksnis, kuriam metų laikai įtakos neturi; jo vidutinė metinė temperatūra nepatiria jokių svyravimų. Garsiausias pavyzdys Tokią temperatūrą reprezentuoja Paryžiaus observatorijos rūsys: čia 1783 m. 27,6 m gylyje Lovoisier pastatytas termometras 100 metų nuolat rodydavo 11,6 °C. Šiltose pusiaujo šalyse, kur metiniai temperatūrų svyravimai vyksta siauresnėse ribose, šis pastovios temperatūros sluoksnis guli jau 6 m gylyje, o ašigaliuose Žemė įšąla iki nemažo gylio. Europoje šiaurinis ledynas neturi plačiai paplitęs ir tik viršeliai šiauriniai krantaižemyno, tačiau Azijoje, artėdamas prie rytinio krašto, vis labiau juda į pietus ir nusileidžia prie Baikalo ežero iki 53°, o Amūro baseine iki 50°, t.y. prieš tai geografinė platuma, ant kurio guli Frankfurtas prie Maino. Tas pats pasakytina ir apie rytinę Šiaurės dalį. Amerika, netoli Hadsono įlankos, ledo danga tęsiasi iki tos pačios platumos. Kalbant apie gylį, iki kurio dirvožemis užšąla, šiuo atžvilgiu taip, yra nuoroda į pirklio Šergino šulinį, iškastą Rytų Sibiras netoli Jakutsko, Lenos pakrantėje; jame 116V2 m gylyje nustatyta -3°C temperatūra[†††††].
Šis tarpas atskiria apvalkalą ir šerdį ir yra vadinamas Oldham-Gutenberg-Wiechert. Žemės kūne yra dar keletas lūžių. Žievė turi įvairių savybiųžemynuose ir vandenynuose. IN žemyninė pluta geofiziniai tyrimai nustatė tris sluoksnius. Viršutinis sluoksnis vadinamas granito sluoksniu. Jo apatinė riba yra Conrado nepertraukiamumo paviršius. Apatinė bazalto sluoksnio, taigi ir visos žemyninės plutos, riba sudaro Mohorovičiaus lūžio paviršių. Žemyninės plutos storis svyruoja nuo 25 iki 80 km.
Jūrinė pluta turi daugiau paprasta struktūra ir žymiai mažiau galios. Per palyginti trumpą pusę milijardo metų erozija ir tektoniniai procesai sunaikino ir sunaikino daugumos ankstyvųjų geologinių įvykių pėdsakus, todėl pradžios istorijaŽemė buvo ištrinta.
Jei nusileidžiate nuo sluoksnio, kuriame yra vidutinė metinė tam tikros srities temperatūra, per gręžinį ar kasyklą, tada pastebimas temperatūros padidėjimas.
normos. Pirmuosius pranešimus apie šį faktą randame Kircherio iš Fuldos „Mundus subterraneus“ („Požemis“). Šis puikus darbas pasirodė 1662 m.; jame, kaip jau buvo nurodyta aukščiau, randame stulbinantį gilių žinių ir teisingų požiūrių derinį su atgaliniais prieštaravimais naujausiam mokslo atradimai. Dešimtame skyriuje Kircheris, kalbėdamas apie metalų kasybą ir apdirbimą, atkreipia dėmesį į sunkumus, su kuriais susidūrė tyrinėdamas šią temą; padedamas kai kurių jėzuitų, Tirolyje, jis kreipėsi į Vengrijos kasyklų, „pirmųjų garsių pasaulyje“ inžinierius ir uždavė jiems keletą klausimų. Vienuoliktas klausimas susijęs su „karščiu ir šalčiu kasyklose“ ir klausia, ar karštis didėja didėjant gyliui ir ar pastebimas požeminis gaisras. Iš Schemnitz atėjo atsakymas, kad esant geram vėdinimui nei šildymo, nei vėsinimo nesimato, bet kasyklose, kur oro mainai nepakankami, visada karšta. Ypač įdomus yra Schapelmanno atsakymas Gerrengrunde: jis nurodo, kad sausose kasyklose temperatūra visada didėja didėjant gyliui, priešingai,
Apsiaustas skirstomas į apatinę, vidurinę ir viršutinę. Daroma prielaida, kad normalios kristalinės uolienos egzistuoja viršutiniai apvalkalai, esant labai suspaustiems silikato mišiniams esant aukštam slėgiui ir temperatūrai. Manoma, kad kūnas juda. Pagal šią idėją jo masė juda konvekcinių srovių pavidalu labai mažu greičiu. Konvekcinės srovės laikomos viena iš pagrindinių žemės plutos tektoninių deformacijų priežasčių. Kūnas yra standus, todėl čia gali sklisti ne tik išilginės, bet ir šlyties jėgos. elastinės bangos.
METEORITAS IŠ KAKAVOS
TEMPERATŪRA KASYTOSE. GEOMETRINIS LAIPSNIS
ten, kur kaupiasi vanduo, temperatūra visada žemesnė (ją mažina paviršiuje vykstantis garavimas); Aukščiausią temperatūrą jis stebėjo tose vietose, kur atsiranda markazitas*. Tai taip pat apima kai kuriuos Boerhave ir Mairan pastebėjimus, padarytus praėjusio amžiaus pabaigoje, bet tik m pastaraisiais metais praėjusio šimtmečio ir šio amžiaus pradžioje pradėti plataus masto tikslūs tyrimai. Juos pradėjo Freislebenas ir A. Humboldtas Saksonijoje, Saussure'as Šveicarijoje ir d'Aubisson Prancūzijoje, nuo to laiko kasyklose gerokai išaugo Prūsijoje atliktų ir Decheno publikuotų tyrimų, taip pat Reicho Saksonijoje stebėjimai yra ypač svarbūs.
Šerdis yra didžiausias žemės kūno tūris. Tikėtina, kad išorinės šerdies masė tekės km greičiu per metus. Jo judėjimas yra Koriolio efekto, kurį sukelia Žemės sukimasis, rezultatas. Vidinė šerdis laikoma kieta, beveik lydžios būsenos, daugiausia sudaryta iš geležies. Daroma prielaida, kad vidinio ir išorinio branduolių tarpusavio judėjimas sukelia elektros srovės sukelti geomagnetinį lauką.
Yra žinoma, kad leidžiantis giliosiomis kasyklomis, temperatūra pakyla apie 30 ° C vienam kilometrui. Tik esant tokiai temperatūrai šerdis gali būti skysta net ir esant tokiai aukštas kraujospūdis. Branduolinės energijos šaltinis – Žemėje vykstančių medžiagų, ypač urano, torio ir kalio, radioaktyvioji transformacija. Šių virsmų metu dalelės α ir β, kurios susiduria su aplinkinėmis dalelėmis, išskrenda iš branduolių, juos sulieja ir įkaitina medžiagą. Aukšta šerdies temperatūra sukelia jos nevienalytiškumą. Kaip didžiulėje aukštakrosnėje, sunkieji metalai, ypač geležis, išsilydo iš lydalo Žemės viduje ir nukrito į centrą.
Apytiksliai rezultatai gaunami matuojant oro temperatūrą tose kasyklos dalyse, kurios yra nutolusiose nuo įėjimo, arba ten vietomis besirenkančio vandens temperatūrą; bet matuojant temperatūrą galima gauti daugiau ar mažiau tikslius skaičius akmenys, ir net tada imantis keleto atsargumo priemonių: reikėtų atlikti tyrimus toje uolienos dalyje, kuri ką tik buvo apnuoginta ir dar nepatekusi į orą. Kiek gali skirtis rezultatai, gauti skirtingi laikai, parodykite Beucknal anglies kasyklas Anglijoje: anglies temperatūra ekspozicijos metu buvo 22 ° C, o po dešimties mėnesių - 15 ° C. Termometras turi būti kuo giliau įkištas į gręžinį, kuris turi būti išgręžtas statmenai uolos paviršiui; Kadangi gręžimo metu atsiranda karštis, turite palaukti, kol skylė vėl atvės, ir tada atidžiai apsaugoti termometrą nuo oro poveikio. Tokiu būdu galima stebėti jei ne visiškai tikslias temperatūras, tai bet kokiu atveju artimas tikrosioms.
Tai paaiškina, kodėl branduolys skiriasi cheminė sudėtis, nei apsiaustas, ir kodėl jo tankis daug didesnis nei žemės plutos tankis. Šilumos siurbliai yra naudingas įrenginys, kuris pašalina šilumą ten, kur mums jos nereikia, ir siunčia ją ten, kur jos trūksta arba kur įmanoma. Ir kadangi tokios ištraukos iš tikrųjų buvo apšviestos, didžiulė pramonės sektoriuje 9 dešimtmetyje persmelkęs vandenynus. Šiluminių įvykių atmosferoje ir uolienoje suma yra geoterminio dirvožemio santykis.
Tiesiogiai virš paviršiaus yra pagrindinis šilumos šaltinis saulės šviesa. Jis akimirksniu įkaitina vos kelis decimetrus žemės, nuo kurios įkaista apatinis atmosferos sluoksnis. Kadangi Žemė savo šilumą orui atiduoda net ir nakties valandomis, jos įtakos rezultatas – temperatūros kritimas žemės paviršiaus, taigi ir gretimuose oro sluoksniuose. Šis poveikis sukelia pavojingus radiacijos užšalimus, kurių metu oro temperatūra žemėje nukrenta žemiau nulio colių giedros naktys, auginimo sezono metu, nors tik 2 m virš žemės yra aukščiau nulio.
Tokiu būdu gauti skaičiai rodo daug svyravimų, tačiau jei neatsižvelgsime į tuos nelygumus, kurie atsiranda dėl oro ir vandens antplūdžio, tada temperatūros padidėjimo gyliui faktas tampa neabejotinas; kad gautumėte vertes, kurias būtų patogu palyginti ypatingas atvejis apskaičiuokite, kiek reikia nusileisti, kad temperatūra pakiltų 1°C; šis atstumas vadinamas geometriniu laipsniu (yfj-žemė Ovrtsa^-šiluma). Prūsijos kasyklose didžiausias iš šių atstumų – 115,3 m, mažiausias – 15,5 m, vidutinis – 54,3 m; Saksonijoje geoterminio laipsnio vidurkis = 41,8 m; 1877 m. Schemnice gauti skaičiai įvairiose kasyklose svyruoja tarp 30,3 ir 51,1 m. Geoterminis laipsnis Toskanos Monte Massi akmens anglių kasyklose yra stebėtinai mažas. ten temperatūra pakyla G kas 13,7 m; gręžinyje netoli Neuffeno Viurtemberge, besitęsiančiame iki 339,5 m, grafas Mandelslo rado geoterminį laipsnį = 11 m aukso kasyklose, esančiose Kompstoko gysloje Nevadoje, 610 m gylyje, oro temperatūra = 40 °, m. Adalberto kasykla netoli Pribramo Čekijoje 899 m gylyje, uolienų temperatūra = 21,8°, oro temperatūra = 17°. Toje pačioje kasykloje kartais temperatūros kilimas būna labai nereguliarus. Taigi, pavyzdžiui, mano Rose-
tiltas Anglijoje jų viršutinės dalys turi 47,2 m geoterminį laipsnį, tada jis nukrenta iki 18,1 m ir vėl padidėja iki 29,6 m. Kitos anglies kasyklos, Dockfield, esančios šalia aukščiau, rodo laipsnišką temperatūros padidėjimą G kas 45,8 m. pastaruoju metu Libertas rado, kad kasykloje Šv. Henrieta, Monso rajone, geoterminis laipsnis mažesniame nei 675 m gylyje svyruoja tarp 36 ir 38 m, o 675-1150 m gylyje jis = 22,6 m, vidutiniškai 29,67 m; Šis skaičius visiškai sutampa su Cornet nustatyto geoterminio laipsnio verte Monso anglies kasyklose Belgijoje (29,65 m), taip pat su Prestwich rastais Anglijos ir Belgijos kasyklų skaičiais (vidutiniškai 27,18 m). Apskritai buvo pastebėta, kad anglių kasyklose temperatūra didėja didėjant gyliui greičiau nei kasyklose; tai paaiškinama matyt, anglys vykstantys cheminiai procesai. Iš rūdos gyslų aukščiausia temperatūra yra tose, kurios susideda iš lengvai oksiduojamų sieros metalų.
Tikėtina, kad ši plona konsistencija atsiranda dėl skirtingų hidrogeologinių ir aukščio santykių, patiriamų tiriamose srityse. požeminis vanduo sustingsta, todėl prarandama šiluma. Šio temperatūros padidėjimo gyliui priežastis yra šilumos srautas. Pagrindinės uolienų šiluminės savybės yra šilumos laidumas – galimybė keistis šilumine energija tarp gretimų uolienų dalelių ir šiluminė talpa – gebėjimas sugerti ir spinduliuoti šiluminė energija. Jų priežastis – šiluminis difuziškumas, apibūdinantis temperatūrų kitimo greitį uolienoje ją kaitinant ar aušinant.
Šilumos pasiskirstymas garsiosiose vario kasyklose prie Superior ežero Šiaurės Amerika. Didžiulės vandens sankaupos, kurių giliose vietose temperatūra yra 4 ° C, veikia vėsinančiai; kaip šaltas kompresas, jie sugeria šilumą ir mažina kasyklų temperatūrą: kuo arčiau ežero yra kasyklos, tuo lėčiau jose kyla temperatūra. Paprastai geoterminis laipsnis GF vidutiniškai yra = 16?5 m, tačiau Osceola kasykloje, esančioje 8 km nuo ežero, jis pakyla iki 23,3 m, o dar arčiau esančiose kasyklose iki 30,5 m ir net iki 37,2 m, Wheelerio teigimu, vėsinantis vandens poveikis 12-13 kilometrų atstumu nebepastebimas.
Uolienos šiluminės savybės priklauso nuo jos įvertinimo tūrio. Kiekvienoje uolienoje, be kompaktiškos medžiagos, yra ertmių, todėl bendras jos tūris yra uolienų masės tūris ir porų tūris. Dalis jų tūrio užpildyta vandeniu, o likusi dalis – oru. Apskaičiuoto uolienų tūrio šiluminė talpa lygi uolienų turinio, joje esančio vandens ir oro šiluminės talpos sumai. Kita vertus, uolienos šilumos ir šilumos laidumas taip pat susijęs su patraukliu erdviniu išsidėstymu, todėl visomis kryptimis skiriasi.
Arteziniai šuliniai suteikia daug medžiagos stebėjimams: jie leidžia nustatyti vandens temperatūrą žinomame gylyje. Palyginti su kasyklomis, šuliniai yra taisyklingesni ir daugiau greitas kilimas temperatūra su gyliu. Dauguma svarbius rezultatus Tokio pobūdžio pastebėjimai pateikti šioje lentelėje:
Natūralus šiluminės savybės uolienos yra susijusios su tektoniniu destrukcija ir hidrogeologinės sąlygos nes juos labai modifikuoja vanduo ir vandens prisotinimo laipsnis. Iš kur atsiranda energija? Natūralios reikšmės šilumos srautasžemių, rastų atokiose izoliuotose gilių šulinių, sudarytas su kontūriniai žemėlapiai, pagal kurią galime įvertinti tikėtiną tam tikros vietos vertę. Mūsų vidutinis šilumos srautas yra apie 650 W vienam ploto hektarui.
Taip yra dėl to, kad statinė šiluminė apkrova išlieka uolienų šiluminės galios metu ir gruntiniame vandenyje. Vanduo turi mažas šilumos laidumas, bet labai didelė tūrinė šiluminė talpa, daug didesnė nei kitų uolienų komponentų. Sausomis sąlygomis šiluma perduodama tik atskirų grūdelių sąlyčio vietose, todėl jos šilumos laidumas yra mažas. Padidėjus drėgmei ant grūdelių pradeda formuotis vandens plėvelės, o lakšto šilumos laidumas smarkiai didėja, kol grūdeliai visiškai išvalomi nuo vandens.
| GRĖŽIMO VIETA | Pasiektas gylis metrais | Vandens temperatūra | Geoterminis laipsnis |
| Grenell netoli Paryžiaus | |||
| S. Andre netoli Paryžiaus | |||
| Riudersdorfas netoli Berlyno | |||
| Neusaltzwerk (Vestfalija) | |||
| Pitzpool netoli Magdeburgo. , Norint dar labiau padidinti drėgmę, šilumos laidumas tik lėtai didėja, keičiant oro kiekį porose. Tai kelia susirūpinimą dėl šių šildymo sistemų eksploatavimo trukmės ir jų poveikio aplinką. Remiantis grafikais, per pirmąjį šildymo sezoną uolienų temperatūra nukrito apie 5°C ir to nepakako, kad prieš žiemą pakiltų į ankstesnius lygius. Uoliena aplink šulinį labai greitai atvėso, tačiau temperatūra kasmet svyravo. Buvo naudojami penkerių metų duomenys matematinis modelis kitais metais gręžimas ir žemės temperatūros atkūrimas po išjungimo. Tačiau turime jį rezervuoti, nes jis negalėjo pasitraukti iš akių daugiau stebėjimų ir buvo ekstrapoliuotas toli į priekį. Todėl jis į tai neatsižvelgė šiluminės varžos ant gręžinio nėra nei geologinių plyšių, nei nepralaidžių ribų. | |||
| La Rošelis | |||
| Arternas Tiuringijoje | |||
| Bootle netoli Liverpulio | |||
| Skarle, Linkolnas | |||
| Kentish Town | |||
| Sudenburgas netoli Magdeburgo | |||
| Zennewitzas Hallėje | |||
| Apšviesta Altonoje Po 15 metų sezoninio darbo galima sumažinti aukščiau esančios uolienos temperatūrą natūrali būsena iki kito sezono pradžios. Rekomenduojamas minimalus atstumas tarp gręžinių yra nepakankamas, nes jų įtaka uolienų temperatūrai yra įprasta. Dėl gero šilumos perdavimo tarp rezervuaro ir uolos būtina susilpninti bentonitą. Nuleidžiamasis vamzdis nesitęsia į gręžinio šonus, dėl to prarandami šilumos perdavimo iš uolienų nuostoliai, o kadangi stovas nėra termiškai izoliuotas, šildomas skystis atvėsina aplinką ir gręžinyje susidaro neaiškūs temperatūros santykiai. Esant tokiai galiai ir įtakai aplinkai, aktyvioji gręžimo dalis sumažės per pusę, jei kaitinimo terpė lėtai nusileis į šulinio dugną, šildydama jo sienas, o po to greitai padidindama izoliuotą vamzdį. Tai sritis, kuri yra iš anksto sukurta plėtrai ir sėkmingai rinkodarai.
| |||
| Sulcas, Nekaro krantuose |
ŠULINIŲ GRĖŽIMO GYLIS IR JŲ TEMPERATŪRA
Temperatūrai tirti giliose žemės plutos vietose ypač svarbios tos didelės naujausių laikų techninės struktūros, kuriose labai tiksliai buvo tiriamas šilumos pasiskirstymas. Stebėjimai, kurie ypač praturtino mokslą, buvo atlikti giliuose gręžiniuose ir ilguose tuneliuose. Netoli Sperenbergo, 42 km į pietus nuo Berlyno, ant nedidelio Krummeno ežero kranto yra aukšta 26,7 m aukščio gipso kalva, Šiaurės Vokietijos lygumose gipsą dažnai lydi akmens druska. Atsižvelgiant į tai, buvo nuspręsta gręžti Sperenberge, o 1867 m. pradėti darbai užmirštų gipso likučių vietoje; gręžimo skylė pirmiausia praėjo per 0,63 m storio skaldos sluoksnį, o po to - 88,18 m storio gipsą ir anhidritą; tada buvo švarus akmens druska; Prapjovus šį sluoksnį daugiau nei 1182,64 m gylyje, gręžimo skylė neprasiskverbė per visą savo storį ir nepasiekė uolos, esančios po druska. Milžiniškų druskos turtų egzistavimą būtų buvę galima įrodyti net ir mažiau gilus gręžimas, bet atsižvelgiant į mokslinę reikšmęĮmonei atrodė ypač pageidautina pasiekti nemažą gylį. 1871 m. rugsėjį darbai buvo nutraukti 1272 m gylyje Netrukus naujas gręžimas paliks Sperenbergą gerokai už nugaros: Lite prie Altonos buvo galima pasiekti 1338 m gylį, kurio temperatūra buvo 35,07 °, o Šladebache netoli. Durenbergas – 1748,40 m[‡‡‡‡‡]. Pastarasis perėjo per margą smiltainį, Zechšteiną, negyvas raudonas pamatines uolienas ir karbono darinius ir pasiekė viršutines Devono sistemos stadijas.
Kutlek, M.: Vadybos pedologija vandens išteklių. Europos geoterminė konferencija Bazelyje. Geoterminė energija – tai vidinė Žemės šiluma, susikaupusi uolienose ir vandenyse, kurie užpildo poras ir tarpus. Geoterminė energija buvo naudojama tūkstančius metų, gerokai anksčiau nei iškastinis kuras, kaip liudija senos legendos, paremtos naujesniais archeologiniais atradimais.
Kuo toliau į žemę, tuo karščiau darosi. Nuo žemės plutos kas kilometrą temperatūra pakyla apie 30 laipsnių Celsijaus. Žemės gelmėse yra magma, karšta išsilydžiusi silikatų ir aliumosilikatų masė. Ir kadangi šiluma visada juda iš daugiau šiltos zonosį vėsesnę, skystą magmą, lengvesnę ir karštesnę už aplinkines uolienas, kartais iškylančią į žemės paviršių. vulkaninė lava. Daug dažniau nei lava, tačiau iš žemės gelmių įkaista magminis vanduo, atsirandantis karštųjų versmių ir geizerių pavidalu.
Įvairiuose Sperenbergo ir Schladebacho gręžinių gyliuose Dunckeris atliko labai kruopščius matavimus. Klaidos pagal galimybes buvo numatytos ir pašalintos: gumos pagalba, o Šladbache – moliu, iš viršaus ir apačios buvo izoliuotas tam tikras vandens stulpelis, kurio temperatūra buvo išmatuota: taip termometras buvo apsaugotas nuo srovių, ateinančių iš viršutinės ir apatinės gręžinio dalių, įtaka. Aprašytos atsargumo priemonės milžiniškas gylis gręžiniai ir raktų trūkumas daro Dunkerio stebėjimus itin vertingus; Kartu su jais gali būti pateikiami tik tie matavimai, kurie buvo atlikti Gotardo tunelyje.
Geizeriai aptinkami tik keliuose pasaulio regionuose. Rasti Islandijoje ir tai yra islandiškas jų kilmės pavadinimas. Jų yra beveik 400 – pusė visų pasaulio geizerių. Tai Vidurinė Azija, Rytų ir Vakarų Afrika, dalys Arabijos pusiasalis, centrinės ir vakarinės dalių salos Ramusis vandenynas o Europa – Alpės.
Tačiau bene garsiausias iš savo geoterminių telkinių, pasaulio vieta yra Ugnies žiedas, apimantis pakrantės zonose ir Vakarų Ramiojo vandenyno salos. Kaip minėta, žmogus žemės vidaus energiją naudoja nuo seniausių laikų. Maoriai - vietiniai Naujosios Zelandijos gyventojai - jį naudojo maisto ruošimui, plovimui ir net šildymui kaip vandens šildytuvus. Senovės graikai naudojo karštąsias versmes Pamukalėje, o senovės romėnai naudojo Abano Termę, Badeną netoli Vienos ir Pompėją.
Šie skaičiai buvo gauti įvairiais gyliais:
Sperenbergas: gylis metrais 26,7 223,0 286,7 350,4 414,1 477,8 605,2 669 1080 1268
temperatūra 9° 21.6° 23.5° 26.4° 26.9° 30.9° 33.1° 35.9° 46.5° 48.1° geoterminis laipsnis 1°C = 33.7 m
Šladebachas: gylis metrais 36 216 336 456 606 816 966 1206 1476 1716
temperatūra 11° 16.2° 19° 22.1° 26.3° 31.5° 36.6° 43° 51.9 56.6 geometriniai laipsniai 1 °C = 35.7 m.
Šladbache gauti labai tikslūs rezultatai 1266-1716 m gyliui: matavimai atlikti iš karto po gręžimo ir prieš apkalant gręžinį; Paėmus atskirai, jie davė 39,55 geoterminį laipsnį 1 °C temperatūroje.
Alpėse pastatyti ir suprojektuoti didžiuliai tuneliai įsiskverbia dar giliau į Žemės gelmes: dabar jau baigti Monsenio, Sent Gotardo ir Arlbergo tuneliai, o Simplon projekte. Mokslininkai nevisiškai išnaudojo Monsenio tunelio statybos privalumus; tik iš Italijos pusės Giordano de-
atliko temperatūros stebėjimus; prancūzai nesiėmė jokių tyrimų ir itin svarbi medžiaga negrįžtamai prarado mokslą. Darbas Sankt Gotarde buvo daug linksmesnis: buvo nuspręsta atlikti visus geologinius stebėjimus, kokius tik įmanoma; Ši užduotis buvo patikėta inžinieriui Shtapfui, kuris pasirodė visiškai pasiekęs savo pašaukimo aukštumas ir garbingai įvykdė savo nelengvą užduotį. Jis ne tik darė geologinius tunelio profilius ir rinko uolienų kolekcijas, bet ir atliko tikslius temperatūros matavimus.
SU šiaurinė pusė S. Gotthardo tunelis baigiasi Reiso slėnyje, netoli Göschenen, 1109 m aukštyje, o iš pietų – ties Airolo, upės slėnyje. Ticchino (Tessina), 1145 m aukštyje virš jūros lygio; tunelio ilgis siekia 14920 m. Savaime suprantama, kad uolienų temperatūrai svarbu ne atstumas nuo tunelio angos, o virš jų esančių uolienų masių storis. Taigi temperatūra atskiros dalys tunelis priklauso nuo ploto, kuriuo jis pjaunamas, topografijos, todėl nustatant konkretaus taško geoterminį laipsnį reikia turėti omenyje jo atstumą nuo paviršiaus.
Shtapfo stebėjimų rezultatai pateikti brėžinyje (138 pav.); skirtingos linijos rodo: 1) tunelio viduje per visą jo ilgį esančių uolienų temperatūras, 2) tunelio zonoje paviršiuje vyraujančią vidutinę metinę oro temperatūrą ir 3) tokio pat ilgio grunto temperatūrą. Norint parodyti uolienų masių įtaką šilumos pasiskirstymui tunelyje, tame pačiame tinklelyje, kuriame vaizduojama temperatūra, pateikiamas reljefo profilis; jis nupieštas įstrižomis linijomis. Aukščiausia stebima temperatūra šiek tiek viršija 30° ir neviršija 30,8°. Paveikslėlyje parodyta, kad apskritai temperatūros padidėjimas atitinka virš tunelio esančių uolienų masių aukštį. Tačiau visiško atitikimo nepastebėta: kaip ir galima tikėtis, temperatūros svyravimai yra mažiau reikšmingi nei paviršiaus nelygumai, t. y. temperatūros padidėjimas žemiau kalnų viršūnės o nuosmukis po slėniais yra palyginti nedidelis ir neproporcingas reljefo pokyčiams. Reikšmingas nukrypimas buvo palyginti aukšta temperatūra netoli Andermato; šis reiškinys tikriausiai paaiškinamas gipso buvimu, kuriame dėl cheminių procesų gali išsivystyti šiluma. Geoterminis laipsnis čia siekia 50,3 m.
Arlbergo tunelyje matavimai nebuvo beveik tokie išsamūs kaip Gotardo tunelyje. Aukščiausia temperatūra siekė 18,5° 5100 m atstumu nuo rytinis galas ir 715 m nuo žemės paviršiaus, tuo tarpu S. Gotardo tunelyje aukščiausia temperatūra siekia 30,8 ° 1752 m gylyje.
Iš visų iki šiol atliktų stebėjimų, jei įmanoma, reikia nustatyti vidutinį temperatūros padidėjimo gyliui dydį. Ši užduotis kelia daug sunkumų, nes skirtingose vietose gauti skaičiai labai skiriasi vienas nuo kito. Kita vertus, du įvairių metodų tyrimas, apibrėžimas vandens temperatūra giliuose gręžiniuose ir uolienų temperatūra kasyklose ir tuneliuose lemia skirtingus rezultatus. Skaičių skirtumų priežastys yra labai įvairios: anglių kasyklose dėl jose vykstančių cheminių oksidacijos procesų yra gana aukšta temperatūra; tą patį galima pasakyti
ir apie tas kasyklas, kuriose yra lengvai sunaikinamų sieros metalų (piritų). Be to, metalai, kaip geri šilumos laidininkai, gali ją perduoti iš gilesnių žemės plutos vietų. Iš nemažo gylio trykštančios versmės atneša šilumą, o nuo paviršiaus prasiskverbiantis vanduo prisideda prie aušinimo. Huyssen teigimu, temperatūrai įtakos turi ne tik tų uolienų, kurios yra žemiau, bet ir tų, kurios yra aukščiau, šilumos laidumas.
Temperatūros padidėjimo gyliui laipsnis taip pat priklauso nuo paviršiaus savybių. Aukštuose kalnuose, kurių masė palyginti nedidelė, atšalimas vyksta greitai, todėl čia yra aukštas geoterminis laipsnis. Įvairių rezervuarų dugne pastebima dar kažkas: in bendra temperatūra gilių ežerų dugne siekia vos 4°, o jūroje dar žemiau, todėl temperatūra po tokiais rezervuarais turėtų kilti labai sparčiai.
Atsižvelgiant į nurodytomis sąlygomis problemos sprendimas kelia daug neįveikiamų sunkumų. Kadangi stebėjimai gręžiniuose suteikia pastovesnius skaičius nei stebėjimai kasyklose ir kasyklose, jie daugiausia naudojami tolesnėms išvadoms; skaičiuojama iš čia vidutinė vertė geoterminis laipsnis = 33 m; pripažįstama, kad šis skaičius paprastai atitinka Žemės temperatūros padidėjimą gyliui. Tačiau skaičiai, gauti ne 5 a
vidutiniški uolienų temperatūros matavimai pasisako už lėtesnį žemės karščio didėjimą ir verčia būti atsargiems dėl pastarosios išvados; neabejotina, kad vidutinis 33 m geoterminis laipsnis laikytinas apytiksliu skaičiumi, kuris ateityje gali labai keistis. Turime pripažinti, kad šiuo metu mokslas dar toli nuo teigiamo problemos sprendimo.
Žinių apie žemės plutos temperatūrą trūkumas ir negalėjimas jų žinoti artimiausiu metu nėra guodžiantis faktas: nagrinėjamas klausimas yra vienas svarbiausių savo svarba ne tik teorine, bet ir praktiniais terminais. Norint išgauti anglį ir metalus, kasmet kasmet vis gilėja, o plotai vis didesni kalnuotose šalyse yra pjaunami tuneliais, kyla klausimas: kur ta riba, už kurios neįmanomas žmogaus darbas dėl aukštos temperatūros? Turtingiausios pasaulio aukso ir sidabro atsargos yra Kompstoko kasykla Nevadoje, Kazhfornijos pasienyje. Per laikotarpį nuo 1860 iki 1876 metų ten buvo išgaunama sidabro už 237 mln. Tačiau, nepaisant pasakiškų kasyklos turtų, jie baiminasi, kad tolesnė jos plėtra netrukus bus neįmanoma: kai kuriose vietose siaubingas karštis labai apsunkina kalnakasių darbą. Darbuotojus veikia temperatūra nuo 42,2 iki 46,7°; Jei žmogus čia ištveria, tai tik dėl to, kad šachtos oras labai sausas, o vietomis yra šaltesnių vietovių; karščiausiose kasyklos vietose darbuotojas negali tęsti darbo ilgiau nei 10 minučių. Buvo bandoma išgauti rūdą ten, kur temperatūra siekia 50°, bet per greitai tai pasirodė neįmanoma: psichikos sutrikimai o greita mirtis būtų tokio drąsaus žingsnio pasekmė. Tačiau ir dabar kalnakasių mirtingumas yra neįprastai didelis: meilė pinigams pasmerkia daugybę aukų mirčiai šiose tvankiose duobėse[§§§§§].
Tačiau Compstock venos kasyklose aukštos temperatūros priežastis yra ne tiek gylis, kiek vietinis palankiomis sąlygomis, pavyzdžiui, karštųjų versmių egzistavimas: tose pačiose giliose kasyklose netoli Bramo vyrauja palyginti vidutinė temperatūra. Taip pat reikia atsižvelgti į temperatūros padidėjimą kartu su gyliu kasyba. 1863 m. seras Williamas Armstrongas per Anglijos gamtininkų susitikimą pažymėjo, kad anglies pramonei smarkiai išsiplėtus, ką ji pasiekė Angdži mieste, artimiausiu metu tikimasi kasyklų išeikvojimo. Armstrongo susirūpinimas paskatino įsteigti specialų karališkąjį komitetą šiam klausimui ištirti. Paaiškėjo, kad pavojus dar nėra toks didelis, tačiau visi priėjo prie išvados, kad Anglijos anglių pramonės ateitis labai priklauso nuo kasyklų temperatūros: kasyba gali tęstis tik iki tokio gylio, kur žmogaus darbas tampa tiesiog neįmanomas dėl karštis. Tiesą sakant, į
Daugelyje Anglijos anglių kasyklų yra labai aukšta temperatūra; pavyzdžiui, Rosebridge kasykloje, kuri 1875 m. buvo gilesnė nei visos kitos Anglijos kasyklos ir siekė 745 metrus, temperatūra siekia 34,5 ° C.
Itin svarbus klausimas – numatomo Simplono tunelio, kuriuo geležinkelis sujungs Voliso kantoną su Lago Maggiore ežeru, galima temperatūra. Alpių geležinkeliai, neskaitant linijos per Semmeringą, kuri kerta santykinai žemas kalnų dalis, kyla į nemažus aukščius; tokie, pavyzdžiui, keliai per Brennerį, St. Gothardą ir Monsenį; Tik tokiu būdu būtų galima išvengti ilgų tunelių tiesimo ir aplenkti didelius vandens baseinus (Brenerio geležinkelis). Aukščiausias taškas Brenneris geležinkelis pakyla iki 1367 m, pietinis Gotardo tunelio galas iki 1145 m, o pietinis Monsenio tunelio galas iki 1291 m virš jūros lygio. Toks kelio krypties pasirinkimas supaprastina jo statybą, tačiau turi daug nemalonių pasekmių jo veikimui: traukiniai turi pakilti į nemažą aukštį, o tai padidina transportavimo išlaidas. Be to, stiprūs vėjai, dominuoja dideli aukščiai, o ten iškrintančio sniego gausa apsunkina traukinių judėjimą, o kartais net prireikia laikinai sustoti. Taigi visi įsitikino, kad nauda, kurią gali gauti panaikinus Alpių geležinkelio linijų nepatogumus, padengtų daugiau nei gilesnių tunelių kasimo išlaidas. Todėl, tiesdami Simplono kelią, jie norėjo nutiesti ilgą tunelį daug mažesniame aukštyje: manė, kad nauja linija sudarys tokias palankias sąlygas išnaudojimui, kad greitai pražudys visus savo konkurentus ir kad visi prekybiniai Anglijos, Prancūzijos, Belgijos ir Vakarų Šveicarijos santykiai su Italija bus pradėti vykdyti tik jai tarpininkaujant. Buvo pasiūlyta keletas projektų; svarbiausiuose iš jų randame šiuos skaičius:
Tunelio ilgis a) 19 075 m b) 18 504 m c) 16 150 m
Pietinio galo aukštis virš jūros lygio 687,5 » 687,5 » 790 »
Šiaurinio galo aukštis 680 » 711 » 771 »
Šie tuneliai turi eiti per didelius, aukšti kalnai. Pagal projektą: a) tunelis eina po Wasengorn, kurio aukštis yra 3270 m, ir po Monte Leone, kurio aukštis yra 3565 m; Taigi virš šio tunelio bus uolienų masės, kurių storis vidutiniškai 2220 m. Pagal projektą b) virš tunelio esančių kalnų aukštis siekia 2247 m.[******] Remdamasis šiais duomenimis, inžinierius Stapfas, atlikęs savo nuostabius geologinius stebėjimus statant Gotardo tunelį, apskaičiavo. galima Simplono tunelio temperatūra ir net uolų šiluma jo vidurinėje dalyje; jis rado skaičius projekte a) 46,9 °C, b) 47,5 °C; oro temperatūra gręžimo metu bus 45,8°, šalinant skaldą – 48,4°; Kalbant apie vandens temperatūrą, ji siekia 53,3°, jau nekalbant apie karštųjų versmių galimybę.
Kyla klausimas, ar tokiomis sąlygomis dirbti galima. Žmogaus kraujo temperatūra neviršija 37°; 40° jau yra stipraus karščiavimo požymis, o kai temperatūra pasiekia 42° pvz. sergant šiltine, įvyksta mirtis; Kad žmogaus darbas būtų įmanomas, jo kraujo temperatūra neturėtų pasiekti šios ribos.
Apskritai galima daryti prielaidą, kad sausame ore galima dirbti esant iki 50° temperatūrai, nes dėl prakaito išgaravimo šiek tiek atšaldomas odos paviršius; drėgname ore riba atsiranda jau prie 40°. Visa tai verčia mus laikyti neįmanomus projektus a) ir b. Dėl projekto c), kuris nepridėtas tikslius skaičius, tada jo įgyvendinimo tikimybė atrodo dar mažesnė. Gilių Simplono tunelių šalininkai energingai ginčijosi dėl jo pateiktų prieštaravimų, tačiau buvo galima suabejoti tik vienu dalyku: Stapfo skaičiavimai buvo pagrįsti Gotardo tunelio tyrimais; jei darysime prielaidą, kad sąlygos čia ir ten yra vienodos, tada gauti skaičiai bus daugiau nei tikėtini; bet ar tokia prielaida įmanoma? Ar turime teisę Sent Gotarde gautus rezultatus perkelti į Simplono tunelį? Žinome, kad labai dažnai vietovėse, esančiose labai arti viena kitos ir daugeliu atžvilgių panašios viena į kitą, temperatūra didėja priklausomai nuo gylio. Todėl daryti prielaidą apie tą patį geoterminį laipsnį abiem atvejais gali būti netikslu. Tačiau ar Simplono tunelis šiuo atžvilgiu skirsis nuo Sent Gotardo tunelio, ar pirmame temperatūra kils greičiau ar lėčiau nei antrajame, mes nežinome, todėl gilaus tunelio kasimas yra bet kuriuo atveju. viena iš abejotinų įmonių. Klausimas, kiek įmanoma pašalinti darbo sunkumus dirbtinėmis priemonėmis, nėra susijęs su geologija, ir apie tai plačiau kalbėti negalime [††††††]. SU mokslinis taškasŽvelgiant iš perspektyvos, gilaus tunelio kasimas kelia didelį susidomėjimą ir problema netrukus gali sulaukti praktinio sprendimo, nebent laukiami sunkumai privers mesti įmonę[‡‡‡‡‡‡].
Tiksli pažintis su vidine Zemzh šiluma turi didelę praktinę reikšmę, tačiau teorinė vertė yra dar daugiau klausimų; V glaudus ryšys su juo stovi keletas kitų įdomiausius klausimus, kurį dabar svarstysime. Pirmiausia reikia išsiaiškinti, dėl kokių priežasčių temperatūra didėja didėjant gyliui. Šiuo klausimu buvo pareikšta daug skirtingų nuomonių: jie nurodė paaiškinimą cheminiai procesai ir transformacijai mechaninis darbasį šilumą, jie manė, kad visa Saulės sistema praeina per šiltesnes kosminės erdvės dalis, ir galiausiai reiškinio priežastį jie pamatė pradiniame karštyje, kurį, remiantis Kanto-Laplaso teorija, Žemė turėjo atskirtas nuo Saulės.
Žemė yra pakankamai arti Saulės, kad gaunamos energijos pakaktų šilumai palaikyti ir skysto vandens egzistavimui. Daugiausia dėl to mūsų planeta yra tinkama gyvybei.
Kaip prisimename iš geografijos pamokų, Žemė susideda iš skirtingų sluoksnių. Kuo toliau į planetos centrą, tuo situacija tampa įtemptesnė. Mūsų laimei, plutos, aukščiausio geologinio sluoksnio, temperatūra yra gana stabili ir patogi. Tačiau jo reikšmės gali labai skirtis priklausomai nuo vietos ir laiko.
Johanas Swanepoelis | shutterstock.com
Žemės struktūra
Kaip ir kitos planetos antžeminė grupė, mūsų planeta sudaryta iš silikatinių uolienų ir metalų, kurie skiria kietą metalinę šerdį, išlydytą išorinę šerdį, silikatinę mantiją ir plutą. Vidinė šerdis apytikslis spindulys yra 1220 km, o išorinis - apie 3400 km.
Tada ateina mantija ir žemės pluta. Mantijos storis 2890 km. Tai storiausias Žemės sluoksnis. Jį sudaro silikatinės uolienos, kuriose gausu geležies ir magnio. Aukštos temperatūros mantijos viduje jie padaro kietą silikatinę medžiagą pakankamai plastišką.
Viršutinis mantijos sluoksnis yra padalintas į litosferą ir astenosferą. Pirmąją sudaro pluta ir šalta, standi viršutinė mantijos dalis, o astenosfera turi tam tikrą plastiškumą, todėl ją dengianti litosfera tampa nestabili ir judri.
Žemės pluta
Pluta yra išorinis Žemės apvalkalas ir sudaro tik 1% jos. bendros masės. Žievės storis skiriasi priklausomai nuo vietos. Žemynuose jis gali siekti 30 km, o po vandenynais - tik 5 km.
Apvalkalą sudaro daug magminių, metamorfinių ir nuosėdinių uolienų, o jį vaizduoja tektoninių plokščių sistema. Šios plokštės plūduriuoja virš Žemės mantijos ir tikriausiai dėl konvekcijos mantijoje jos nuolat juda.
Kartais tektoninės plokštės susidurti, atsiskirti arba slysti vienas prieš kitą. Visi trys tektoninio aktyvumo tipai yra žemės plutos formavimosi pagrindas ir periodiškai atnaujina jos paviršių per milijonus metų.
Temperatūros diapazonas
Išoriniame plutos sluoksnyje, kur ji liečiasi su atmosfera, jos temperatūra sutampa su oro temperatūra. Taigi dykumoje jis gali pasiekti iki 35°C temperatūrą, o Antarktidoje – žemiau nulio. Vidutinė žievės paviršiaus temperatūra yra apie 14 °C.
Kaip matote, verčių diapazonas yra gana platus. Tačiau verta atsižvelgti į tai, kad daugumaŽemės pluta slypi po vandenynais. Toli nuo saulės, kur ji susitinka su vandeniu, temperatūra gali būti tik 0...+3 °C.
Jei pradėsite kasti duobę žemyninėje plutoje, temperatūra pastebimai padidės. Pavyzdžiui, giliausios pasaulyje kasyklos Tau-Tona (3,9 km) dugne Pietų Afrika ji pasiekia 55 °C. Visą dieną ten dirbantys kalnakasiai neapsieina be oro kondicionavimo.
Taigi, vidutinė temperatūra Priklausomai nuo vietos (sausumoje ar po vandeniu), sezonų ir paros laiko, paviršiai gali būti nuo svilinančio karščio iki labai šalto.
Ir vis dėlto žemės pluta išlieka vienintelė vieta saulės sistema, kur temperatūra yra pakankamai stabili, kad gyvybė toliau klestėtų. Pridėkite mūsų gyvybingą atmosferą ir apsauginę magnetosferą, ir mums tikrai pasisekė!
