Предполагается, что геотермический градиент уменьшается начиная с глубины 20–30 км: на глубине 100 км предположительные температуры около 1300–1500°C, на глубине 400 км — 1600°C, в ядре Земли (глубины более 6000 км) — 4000–5000°C. на глубине 400 км температура должна достигать 1400 1700 °С. Наиболее высокие температуры (около 5000 °С) получены для ядра Земли. Чтобы получить представление о температуре в центре Земли, можно подумать, что достаточно экстраполировать геотермический градиент на глубину 6 371 км, что соответствует радиусу Земли. 2370°C — самая высокая температура в истории Земли, которую зафиксировали ученые.
Ученые выявили значительные перепады температуры в недрах Земли
| Распределение температуры в Земле / О. Г. Сорохтин: «Развитие Земли» / Земля | Таким образом, примерная температура на глубине 40 километров будет равна 1400°С. Мантия на глубине в 300 километров – почти 3000°С. А сам центр нашей планеты нагрет до ~6000°С. |
| Таблица температур грунта на различных глубинах в крупных городах РФ и СНГ | СтройFAQ | Для построения же самой зависимости температуры от глубины необходимо задаться исходным значением адиабатической температуры в начале отсчёта, например на поверхности Земли. |
| Температура земли на глубине 100 метров. Температура внутри Земли | Геологи предполагали: на глубине 10-15 километров скважина вскроет мантию Земли. |
Индийский аппарат передал первые данные с Луны, почва которой оказалась горячей
В геологии при расчете геотермического градиента за единицу глубины приняты 100 м. В различных участках и на разных глубинах геотермический градиент непостоянен и определяется составом горных пород, их физическим состоянием и теплопроводностью, плотностью теплового потока, близостью к интрузиям и другими факторами.
Так, на глубине около 400 км расположена граница с экзотермическим переходом, тогда как граница на глубине 670 км характеризуется эндотермическим переходом. Рисунок 18. Распределение температур в современной Земле: 1 — адиабатическая геотерма Земли, согласованная с экспериментами по плавлению железа и системы Fe-O-S; 2 — температура плавления железа до 2 Мбар — статические эксперименты Р. Отани и А. Рингвуда 1984 , до 1 400 кбар — по данным Р. Зерра и Р.
Бёлера 1993 , далее — экстраполяция по закону Клапейрона-Клаузиуса. Температура плавления чистого железа существенно повышается с ростом давления, и на границе с ядром она достигает приблизительно 3 200 К, тогда как температура плавления его соединений близка к 3 100 К. Отсюда следует, что адиабатическая температура Земли на границе мантии с ядром должна превышать 3 100 К. По нашим оценкам, температура на поверхности земного ядра равна приблизительно 3130-3150 К и должна быть близка к адиабатической температуре Земли. В связи с большим молекулярным весом «ядерного» вещества градиент температуры на поверхности ядра скачком увеличивается, но затем плавно уменьшается до нуля в центре Земли поскольку к центру Земли уменьшается до нуля и ускорение силы тяжести. Для сравнения на рис. Таблица 3.
Распределение температуры в недрах Земли Глубина, км.
Ключевую роль в этом процессе в бриджманите играет железо, повышая растворимость кальция. Таким образом, более глубокая нижняя мантия с достаточно высокой температурой должна иметь минералогический состав, отличный от менее глубокой нижней мантии. Поскольку недра ранней Земли были намного теплее, большая часть нижней мантии содержала одну перовскитную фазу, и ее минералогия значительно отличалась от современной. Однако пока неизвестно, могло ли это повлиять на важные глобальные процессы, такие как тектоника плит или Великое кислородное событие 2,45 миллиарда лет назад.
Кольская сверхглубокая послужила источником городской легенды о «колодце в ад» Well to Hell hoax англ. Эта городская легенда ходит по Интернету по крайней мере с 1997 года. Впервые на английском языке легенда была оглашена в 1989 году в эфире американской телекомпании Trinity Broadcasting Network, которая взяла историю из репортажа финской газеты, опубликованного в «день дурака». По этой легенде в самой толще земли, на глубине 12 тысяч метров, микрофоны ученых записали крики и стоны.
В бульварных газетах пишут, что это «глас из преисподней». Кольскую сверхглубокую скважину стали называть «дорогой в ад» — каждый новый пробуренный километр принес несчастья стране. Когда бурильщики вели проходку тринадцатой тысячи метров, распался СССР. Когда скважину пробурили до глубины 14,5 км, вдруг наткнулись на пустоты. Заинтригованные этим неожиданным открытием, буровики спустили туда микрофон, способный работать при чрезвычайно высоких температурах, и другие датчики. Но в действительности эта легенда является вымыслом, хотя бы потому, что акустические методы исследования скважин записывают не собственно звук и не на микрофон, а на сейсмоприемники волновую картину отраженных упругих колебаний, возбужденных прибором-излучателем с частотой 10 — 20 кГц и 20 кГц — 2 Мгц. Невежеством порождены и многие другие легенды вокруг Кольской сверхглубокой скважины. В то же время Давид Миронович Губерман, один из авторов проекта, под руководством и при непосредственном участии которого была пробурена Кольская скважина, говорил: «Когда меня расспрашивают об этой загадочной истории, я не знаю, что ответить. С другой стороны, как честный ученый, я не могу сказать, что знаю, что же именно у нас произошло. Действительно был зафиксирован очень странный шум, потом был взрыв… Спустя несколько дней ничего подобного на той же глубине не обнаружилось».
Но в отличии от легенды совершенно неожиданно для всех подтвердились прогнозы Алексея Толстого из романа «Гиперболоид инженера Гарина». На глубине свыше 9,5 километров обнаружили настоящий кладезь всевозможных ископаемых, в частности золота. Настоящий оливиновый слой, гениально предсказанный писателем. Золота в нем 78 граммов на тонну. Кстати, промышленная добыча возможна при концентрации 34 грамма на тонну.
Распределение температуры в Земле
Далее 05. Чем грозит планете разрушение льда Антарктиды? Далее 01. Согласно компьютерной модели, для изменения полета достаточно действий одной птицы, но кто она? Кто начинает управлять этим коллективом?
Далее 09. Предлагаем метод. Далее Популярные статьи Сколько кислорода в воздухе зимой?
Под водой скроются территории, на которых проживают более миллиарда человек.
Меньше других пострадают Австралия и Африка. Антарктида изменится до неузнаваемости - обнажит свой гористый рельеф. Но там никто не пострадает. Возможно, именно туда переселятся вытесненные потопом азиаты.
У нас единым водоемом станут Черное, каспийское и Аральское моря. Затопленным окажется все Поволжье. Астрахань уйдет глубоко под воду. Равно, как и Санкт-Петербург на Севере.
Море с островами и полуостровами образуется в Сибири - там, где до потопа текла Обь. Климатологи подсчитали: чтобы планета освободилась ото льда нужно, чтобы температура на ней неуклонно повышалась - нынешними темпами - около 5 тысяч лет. И такое вроде бы бывало. Последний раз - 34 миллиона лет назад.
Но потом, как мы видим, лед снова намерз. Вопрос спорный. Далеко не все ученые полагают, что оно - глобальное потепление - действительно наблюдается. И что его причина - человеческая деятельность, от которой мы вряд ли откажемся.
Но в любом случае представлять масштаб угрозы надо. И радует то, что она, похоже, не столь масштабна, как изображено в фантастическом фильме "Водный мир", в котором герои никак не могут найти сохранившуюся сушу. И уж не так все страшно, как описано в Библии про тот потоп, спастись от которого - из людей - довелось лишь Ною с семьей. Если, конечно, затапливать Землю будет только вода от растаявших льдов.
Мол, на материках имеются многочисленные следы затопления.
Последняя граница Мохо в нашем понимании выступает не только как глобальная в масштабах планеты реологическая граница раздела квазихрупких земная кора и квазипластичных верхняя мантия сред, но и как граница распространения фронта барьерного эффекта аморфизации структуры среды, обеспечивающей реализацию механизма внутриочаговой мобилизации, то есть «первичной миграции» в терминах органического учения мантийных С-Н-N-О-S систем и других элементов включая металлы - компонентов глубинных УВ-систем в верхней мантии и формирование скоплений первичной протонефти. Как заключает И. Гуфельда 2013 в своей статье, «необходимо понять реальную роль зон барьерного эффекта от границы слоя Мохо до более высоких горизонтов в формировании гигантских месторождений. Для нас является реальным горизонтальная диффузия потоки водорода и водородных комплексов на большие расстояния по зонам барьерного эффекта, включая слой Мохо то есть на сотни километров , подпитка которых осуществляется локализованными сверхглубинными потоками струями водорода из мантии». Есть другие, уже мои соображения на механизм вертикальной миграции и перемещения флюидопотоков в мантии Земли, если интересно, можно продолжить. Oil borns twice: in the depth of the Earth and in the head of the Geologist...
Было предпринято множество попыток найти эти условия, однако результаты экспериментов всегда давали две перовскитные фазы. В новой работе ученые исследовали растворимость CaTiO3 в бриджманите, содержащем железо и алюминий.
Температуру образцов резко поднимали до 1800-3000 кельвинов при давлении в 33-110 гигапаскалей. Для этой цели были использованы ячейки с алмазными наковальнями и лазерным нагревом, а за трансформациями минералов следили методом рентгеновской дифракции на источнике синхротронного излучения Advanced Photon Source в Аргоннской национальной лаборатории.
Распределение температуры в Земле
| Под земной корой обнаружены скрытые слои расплавленной породы - Телеканал "Наука" | Новости Новости. |
| Энергия тепла земных глубин | Вопрос о распределении температур в мантии ниже слоя В и ядре Земли еще не решен, и поэтому высказываются различные представления. |
| Рекордно высокую температуру зафиксировали на Земле - Новости Сахалинской области - | Петротермальные ресурсы (или использование глубинного тепла Земли) представляют собой часть тепловой энергии, которая заключена в практически водонепроницаемых сухих горячих горных породах, расположенных на глубинах 3-10 км. На этой глубине их температура. |
Что происходит в ядре Земли?
Установлено, что вблизи поверхности Земли возрастание температуры с глубиной составляет примерно 20° на каждый километр. Постепенно экстремальные температуры стали сохраняться лишь на глубине, а наружные слои остыли и затвердели. «К 2300 году средняя глобальная температура может подняться до уровней, каких Земля не видела за 50 миллионов лет», – заявляют ученые. Температура земли на глубине 20 м примерно 10°C, и растет каждые 30м на 1°C. На нее не оказывают влияние климатические условия, и поэтому можно рассчитывать на качественный отбор энергии и зимой и летом. Теоретики обещали, что температура Балтийского щита останется сравнительно низкой до глубины по крайней мере 15 километров. Отчет, подготовленный в Институте физики Земли, гласил: за миллиарды лет своего существования Кольский щит остыл, температура на глубине 15 км не превышает 150°С. А геофизики подготовили примерный разрез недр Кольского полуострова.
Поверхность Луны оказалась более горячей, чем считалось раньше
Температура почвы на глубине узла кущения озимых культур измеряется в срок наблюдения, а также между сроками наблюдений измеряется минимальная и максимальная температура в слое почвы на глубине 2,5-3,5 см от поверхности земли (°С) специальными. Температуры разных глубин Земли Как выяснили ученые, температура поднимается на 3 градуса каждые 100 метров вглубь Земли. Геотермический градиент — физическая величина, описывающая прирост температуры горных пород в °С на определённом участке земной толщи. Таким образом, примерная температура на глубине 40 километров будет равна 1400°С. Мантия на глубине в 300 километров – почти 3000°С. А сам центр нашей планеты нагрет до ~6000°С.
Недра Земли остывают намного быстрее, чем считалось
С 1960-х нагрев вырос в 20 раз Ученые установили, что количество тепла, которое хранит суша, постоянно растет с 1960-х годов. Разумеется, ученые не проводили измерений в глобальном масштабе. Они использовали более тысячи температурных профилей — в том числе из скважин, пробуренных в вечной мерзлоте до глубины в 300 м. Исследователи построили на основе этих профилей математические модели и применили их для оценки накопления тепла в вечной мерзлоте и внутренних водоемах. График накопления тепла в грунтах, внутренних водоемах и вечной мерзлоте за период с 1960 по 2020 гг. Источник: Phys «Использование компьютерных моделей позволило нам компенсировать отсутствие наблюдений на многих озерах и в Арктике и лучше оценить неопределенности из-за ограниченного количества наблюдений», — объясняет Франсиско Хосе Куэста-Валеро. Чем опасен нагрев суши Впрочем, это только начало работы климатологов.
Поверхность Луны оказалась более горячей, чем считалось раньше 28 августа 2023 в 13:41 Источник: Клим Иванов Источник: Клим Иванов Индийская лунная станция «Чандраян-3» прислала первые данные, полученные от измерительных приборов. В частности, измерили температуру поверхности Луны, а также на глубине около 10 сантиметров.
Помимо этого ISRO получила первый профиль южного полюса Луны, который фиксирует температурные изменения поверхности спутника Земли на разных глубинах. Старший научный сотрудник космического агентства Би Дарукеша в комментарии Press Trust of India выразил удивление по поводу высокой температуры, зафиксированной на поверхности Луны. Это на удивление выше, чем мы ожидали», — сказал он.
Сейсмическая модель Земли Изучение путей и скорости распространения в недрах Земли сейсмических волн позволили разработать сейсмическую модель её внутреннего строения. Сейсмические волны, распространяясь от очага землетрясения в глубь Земли, испытывают наиболее значительные скачкообразные изменения скорости, преломляются и отражаются на сейсмических разделах, расположенных на глубинах 33 км и 2900 км от поверхности см. Эти резкие сейсмические границы позволяют разделить недра планеты на 3 главные внутренние геосферы — земную кору, мантию и ядро. Земная кора от мантии отделяется резкой сейсмической границей, на которой скачкообразно возрастает скорость и продольных, и поперечных волн. Эта граница была открыта в 1909 г. Средняя глубина границы составляет 33 км нужно заметить, что это весьма приблизительное значение в силу разной мощности в разных геологических структурах ; при этом под континентами глубина раздела Мохоровичича может достигать 75-80 км что фиксируется под молодыми горными сооружениями — Андами, Памиром , под океанами она понижается, достигая минимальной мощности 3-4 км. Ещё более резкая сейсмическая граница, разделяющая мантию и ядро, фиксируется на глубине 2900 км. Исчезновение поперечных волн указывает, что внешняя часть ядра обладает свойствами жидкости. Сейсмическая граница, разделяющая ядро и мантию, была открыта в 1914 г. Резкие изменения скорости и характера прохождения волн фиксируются на глубинах 670 км и 5150 км. Граница 670 км разделяет мантию на верхнюю мантию 33-670 км и нижнюю мантию 670-2900 км. Граница 5150 км разделяет ядро на внешнее жидкое 2900-5150 км и внутреннее твёрдое 5150-6371 км. Существенные изменения отмечаются и на сейсмическом разделе 410 км, делящим верхнюю мантию на два слоя. Полученные данные о глобальных сейсмических границах дают основание для рассмотрения современной сейсмической модели глубинного строения Земли. Внешней оболочкой твёрдой Земли является земная кора, ограниченная границей Мохоровичича. Эта относительно маломощная оболочка, толщина которой составляет от 4-5 км под океанами до 75-80 км под континентальными горными сооружениями. В составе знмной коры отчетливо выделяется верхний осадочный слой, состоящий из неметаморфизованных осадочных пород, среди которых могут присутствовать вулканиты, и постилающая его консолидированная, или кристаллическая, кора, образованная метаморфизованными и магматическими интрузивными породами. Существуют два главных типа земной коры — континентальная и океанская, принципиально различающиеся по строению, составу, происхождению и возрасту. Континентальная кора залегает под континентами и их подводными окраинами, имеет мощность от 35-45 км до 55-80 км, в её разрезе выделяются 3 слоя. Верхний слой, как правило, сложен осадочными породами, включающими небольшое количество слабометаморфизованных и магматических пород. Этот слой называется осадочным. Средняя мощность осадочного слоя около 2,5 км. Ниже располагается верхняя кора гранито-гнейсовый или «гранитный» слой , сложенный магматическими и метаморфическими породами богатыми кремнезёмом в среднем соответствующими по химическому составу гранодиориту. В основании верхней коры выделяется сейсмический раздел Конрада, отражающий возрастание скорости сейсмических волн при переходе к нижней коре. Но этот раздел фиксируется не повсеместно: в континентальной коре часто фиксируется постепенное возрастание скоростей волн с глубиной. Согласно наиболее приятой модели её состав соответствует гранулиту. В формировании континентальной коры принимают участие породы различного геологического возраста, вплоть до самых древних возрастом около 4 млрд. Океанская кора имеет относительно небольшую мощность, в среднем 6-7 км.
Внутреннее строение Земли
| Температурные показатели планеты Земля | Её глубина составляет только 1500 м, а вот протяжённость действительно самая большая на Земле — 15 тыс. метров. |
| Геотермический градиент — Википедия | На глубине 1 м температура грунта колеблется больше, но и зимой ее значение остается положительным, обычно в средней полосе температура составляет 4-10 С, в зависимости от времени года. |
| Луна оказалась горячее, чем считалось ранее, выяснил индийский луноход «Прагьян» | Главная» Новости» В феврале температура грунта на глубине 7 метров выше чем на глубине 2 метра. |
Температура ядра Земли на тысячу градусов выше, чем ранее предполагалось
Помимо Исландии высокая доля геотермальной энергетики в общем балансе производства электроэнергии обеспечивается в Новой Зеландии и островных государствах Юго-Восточной Азии Филиппины и Индонезия , странах Центральной Америки и Восточной Африки , территория которых также характеризуется высокой сейсмической и вулканической активностью. Для этих стран при их нынешнем уровне развития и потребностях геотермальная энергетика вносит весомый вклад в социально-экономическое развитие. Окончание следует. Один из самых лучших, рациональных приемов в возведении капитальных теплиц - подземная теплица-термос. Использование этого факта постоянства температуры земли на глубине, в устройстве теплицы дает колоссальную экономию расходов на обогрев в холодное время года, облегчает уход, делает микроклимат более стабильным. Такая теплица работает в самые трескучие морозы, позволяет производить овощи, выращивать цветы круглый год. Правильно оборудованная заглубленная теплица дает возможность выращивать, в том числе, теплолюбивые южные культуры.
Ограничений практически нет. В теплице могут прекрасно чувствовать себя цитрусовые и даже ананасы. Но чтобы на практике все исправно функционировало, обязательно нужно соблюсти проверенные временем технологии, по которым строились подземные теплицы. Ведь эта идея не нова, еще при царе в России заглубленные теплицы давали урожаи ананасов, которые предприимчивые купцы вывозили на продажу в Европу. Почему-то строительство подобных теплиц не нашло в нашей стране большого распространения , по большому счету, она просто забыта, хотя конструкция идеально подходит как раз для нашего климата. Вероятно, роль здесь сыграла необходимость рытья глубокого котлована, заливка фундамента.
Строительство заглубляемой теплицы достаточно затратное, это далеко не парник, накрытый полиэтиленом, но и отдача от теплицы гораздо больше. От заглубления в землю не теряется общая внутренняя освещенность, это может показаться странным, но в некоторых случаях светонасыщенность даже выше, чем у классических теплиц. Нельзя не упомянуть о прочности и надежности конструкции, она несравнимо крепче обычной, легче переносит ураганные порывы ветра, хорошо противостоит граду, не станут помехой и завалы снега. Котлован Создание теплицы начинается с рытья котлована. Чтобы использовать тепло земли для обогрева внутреннего объема, теплица должна быть достаточно углублена. Чем глубже, тем земля становится теплее.
Температура почти не изменяется в течение года на расстоянии 2-2,5 метра от поверхности. На глубине 1 м температура грунта колеблется больше, но и зимой ее значение остается положительным, обычно в средней полосе температура составляет 4-10 С, в зависимости от времени года. Заглубленная теплица возводится за один сезон. То есть зимой она уже вполне сможет функционировать и приносить доход. Строительство не из дешевых, но, применив смекалку, компромиссные материалы, возможно сэкономить буквально на целый порядок, сделав своеобразный эконом-вариант теплицы, начиная с котлована. Например, обойтись без привлечения строительной техники.
Хотя самую трудоемкую часть работы - рытье котлована -, конечно, лучше отдать экскаватору. Вручную вынуть такой объем земли тяжело и долго. Глубина ямы котлована должна быть не меньше двух метров. На такой глубине земля начнет делиться своим теплом и работать как своеобразный термос. Если глубина будет меньше, то принципиально идея будет работать, но заметно менее эффективно. Поэтому рекомендуется не жалеть сил и средств на углубление будущей теплицы.
В длину подземные теплицы могут быть любыми, но ширину лучше выдержать в пределах 5 метров, если ширина больше, то ухудшаются качественные характеристики по обогреву и светоотражению. По сторонам горизонта подземные оранжереи ориентировать нужно, как обычные теплицы и парники, с востока на запад, то есть так, чтобы одна из боковых сторон была обращена на юг. В таком положении растения получат максимальное количество солнечной энергии. Стены и крыша По периметру котлована заливают фундамент или выкладывают блоки. Фундамент служит основанием для стен и каркаса сооружения. Стены лучше делать из материалов с хорошими теплоизоляционными характеристиками, прекрасный вариант - термоблоки.
Каркас крыши чаще делают деревянным, из пропитанных антисептическими средствами брусков. Конструкция крыши обычно прямая двускатная. По центру конструкции закрепляют коньковый брус, для этого на полу устанавливают центральные опоры по всей длине теплицы. Коньковый брус и стены соединяются рядом стропил. Каркас можно сделать и без высоких опор. Их заменяют на небольшие, которые ставят на поперечные балки, соединяющие противоположные стороны теплицы, - такая конструкция делает внутреннее пространство свободнее.
В качестве покрытия крыши лучше взять сотовый поликарбонат - популярный современный материал. Расстояние между стропилами при строительстве подгоняют под ширину поликарбонатных листов. Работать с материалом удобно. Покрытие получается с небольшим количеством стыков, так как листы выпускаются длиной 12 м. К каркасу они крепятся саморезами, их лучше выбирать со шляпкой в виде шайбы. Во избежание растрескивания листа, под каждый саморез нужно просверлить дрелью отверстие соответствующего диаметра.
С помощью шуруповерта, или обычной дрели с крестовой битой, работа по остеклению движется очень быстро. Для того чтобы не оставалось щелей, хорошо заранее по верху проложить стропила уплотнителем из мягкой резины или другого подходящего материала и только потом прикручивать листы. Пик крыши вдоль конька нужно проложить мягким утеплителем и прижать каким-то уголком: пластиковым, из жести, из другого подходящего материала. Для хорошей теплоизоляции крышу иногда делают с двойным слоем поликарбоната. Нужно учесть, что снег на такой крыше не тает. Поэтому скат должен находиться под достаточным углом, не менее 30 градусов, чтобы снег на крыше не накапливался.
Дополнительно для встряхивания устанавливают электрический вибратор, он убережет крышу в случае, если снег все-таки будет накапливаться. Двойное остекление делают двумя способами: Между двумя листами вставляют специальный профиль, листы крепятся к каркасу сверху; Сначала крепят нижний слой остекления к каркасу изнутри, к нижней стороне стропил. Вторым слоем крышу накрывают, как обычно, сверху. После завершения работы желательно проклеить все стыки скотчем. Готовая крыша выглядит весьма эффектно: без лишних стыков, гладкая, без выдающихся частей. Утепление и обогрев Утепление стен проводят следующим образом.
Предварительно нужно тщательно промазать раствором все стыки и швы стены, здесь можно применить и монтажную пену. Внутреннюю сторону стен накрывают пленкой термоизоляции. В холодных частях страны хорошо использовать фольгированную толстую пленку, покрывая стену двойным слоем.
Места под бурение скважин ученые выбирали в разных ландшафтных условиях и там, где ранее в ХХ веке проводились наблюдения за мерзлотой. По словам ведущего научного сотрудника сектора криосферы Научного центра изучения Арктики Глеба Краева, это необходимо для определения долгосрочной закономерности изменения температуры мерзлых пород в ответ на изменения окружающей среды.
Кроме того, по проекту Российского научного фонда я провожу наблюдения за концентрацией газа по глубинам", — рассказал Глеб Краев. Сеть термометрических скважин обустроена под жилыми и социальными зданиями в Салехарде.
Карта показывает, что скорости распространения сейсмических волн варьируются сильнее, чем ожидалось на таких расстояниях. Вероятно, это явление вызвано теплообменом между мантией и ядром и процессами радиоактивности. Ученые считают, что полученный результат поможет лучше понять процессы переноса тепла между поверхностью и глубокими слоями мантии Земли. Такие неоднородности температуры могут также иметь связь с процессами в ядре, ответственными за формирования магнитного поля Земли.
Проведя дополнительные исследования ученые выяснили, что жидкий слой ядра начинается на глубине около 3000 км. В 1930 году был открыт новый тип волн P-волны, которые в два раза быстрее S-волн и способны проходить через любые материалы. Проходя через ядро P-волны во внутренней части немного замедлялись, поэтому и появилась теория, что ядро имеет два слоя: жидкий и твердый. Твердое ядро находится на глубине около 6000 км. Данная теория подтвердилась через целых 40 лет после открытия P-волн, когда у ученых появилось более продвинутое оборудование. Известно, что ядро Земли имеет чрезвычайно высокую температуру, для этого есть свои причины. В ядре до сих пор хранится тепло еще со времён образования планеты, это было приблизительно 4,5 миллиарда лет назад. Известно, что ядро вращается, поэтому в процессе трения создается дополнительное тепло. Высокая температура ядра обусловлена постоянным подогревом от распада радиоактивных элементов в центральных областях. Первичное тепло, конечно, постепенно рассеивается, но трение слоёв, распад радиоактивных элементов вновь выделяют тепло, поддерживая температуру ядра нашей планеты.
Что происходит в ядре Земли?
В настоящее время здесь апробируется и тестируется первая версия методики автоматизированного геотехнического мониторинга объектов капитального строительства, разработанная учёными Научного центра изучения Арктики в сотрудничестве с Институтом математики и механики Уральского отделения РАН. Окончательную версию разработчики планируют представить через три года. Новая технология позволит специалистам следить за параметрами многолетней мерзлоты в режиме онлайн и прогнозировать возможные процессы растепления грунтов и снижения их несущей способности в будущем.
В европейских странах тепловые насосы обычно применяются в системах водяного отопления. Поскольку эффективность тепловых насосов увеличивается при уменьшении разности температур испарителя и конденсатора, часто для отопления зданий используются системы напольного отопления, в которых циркулирует теплоноситель относительно низкой температуры 35—40 оC.
Большинство тепловых насосов в Европе, предназначенных для использования низкопотенциального тепла Земли, оборудовано компрессорами с электрическим приводом. За последние десять лет количество систем, использующих для тепло- и холодоснабжения зданий низкопотенциальное тепло Земли посредством тепловых насосов , значительно увеличилось. Наибольшее число таких систем используется в США. Швейцария лидирует по величине использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли на душу населения. В Москве в микрорайоне Никулино-2 фактически впервые была построена теплонасосная система горячего водоснабжения многоэтажного жилого дома.
В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для испарителей тепловых насосов используется тепло грунта поверхностных слоев Земли , а также тепло удаляемого вентиляционного воздуха. Установка для подготовки горячего водоснабжения расположена в подвале здания. Она включает в себя следующие основные элементы: парокомпрессионные теплонасосные установки ТНУ ; системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта и низкопотенциального тепла удаляемого вентиляционного воздуха; циркуляционные насосы, контрольно-измерительную аппаратуру Основным теплообменным элементом системы сбора низкопотенциального тепла грунта являются вертикальные грунтовые теплообменники коаксиального типа, расположенные снаружи по периметру здания. Эти теплообменники представляют собой 8 скважин глубиной от 32 до 35 м каждая, устроенных вблизи дома. Поскольку режим работы тепловых насосов, использующих тепло земли и тепло удаляемого воздуха, постоянный, а потребление горячей воды переменное, система горячего водоснабжения оборудована баками-аккумуляторами.
Данные, оценивающие мировой уровень использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли посредством тепловых насосов, приведены в таблице. Таблица 1. Мировой уровень использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли посредством тепловых насосов Грунт как источник низкопотенциальной тепловой энергии В качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии могут использоваться подземные воды с относительно низкой температурой либо грунт поверхностных глубиной до 400 м слоев Земли. Теплосодержание грунтового массива в общем случае выше. Тепловой режим грунта поверхностных слоев Земли формируется под действием двух основных факторов — падающей на поверхность солнечной радиации и потоком радиогенного тепла из земных недр.
Сезонные и суточные изменения интенсивности солнечной радиации и температуры наружного воздуха вызывают колебания температуры верхних слоев грунта. Глубина проникновения суточных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации в зависимости от конкретных почвенно-климатических условий колеблется в пределах от нескольких десятков сантиметров до полутора метров. Глубина проникновения сезонных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации не превышает, как правило, 15—20 м. Температурный режим слоев грунта, расположенных ниже этой глубины «нейтральной зоны» , формируется под воздействием тепловой энергии, поступающей из недр Земли и практически не зависит от сезонных, а тем более суточных изменений параметров наружного климата рис. График изменения температуры грунта в зависимости от глубины С увеличением глубины температура грунта возрастает в соответствии с геотермическим градиентом примерно 3 градуса С на каждые 100 м.
Величина потока радиогенного тепла, поступающего из земных недр, для разных местностей различается. В эксплуатационный период массив грунта, находящийся в пределах зоны теплового влияния регистра труб грунтового теплообменника системы сбора низкопотенциального тепла грунта системы теплосбора , вследствие сезонного изменения параметров наружного климата, а также под воздействием эксплуатационных нагрузок на систему теплосбора, как правило, подвергается многократному замораживанию и оттаиванию. При этом, естественно, происходит изменение агрегатного состояния влаги, заключенной в порах грунта и находящейся в общем случае как в жидкой, так и в твердой и газообразной фазах одновременно. Иначе говоря, грунтовый массив системы теплосбора, независимо от того, в каком состоянии он находится в мерзлом или талом , представляет собой сложную трехфазную полидисперсную гетерогенную систему, скелет которой образован огромным количеством твердых частиц разнообразной формы и величины и может быть как жестким, так и подвижным, в зависимости от того, прочно ли связаны между собой частицы или же они отделены друг от друга веществом в подвижной фазе. Промежутки между твердыми частицами могут быть заполнены минерализованной влагой, газом, паром и льдом или тем и другим одновременно.
Моделирование процессов тепломассопереноса, формирующих тепловой режим такой многокомпонентной системы, представляет собой чрезвычайно сложную задачу, поскольку требует учета и математического описания разнообразных механизмов их осуществления: теплопроводности в отдельной частице, теплопередачи от одной частицы к другой при их контакте, молекулярной теплопроводности в среде, заполняющей промежутки между частицами, конвекции пара и влаги, содержащихся в поровом пространстве, и многих других. Особо следует остановиться на влиянии влажности грунтового массива и миграции влаги в его поровом пространстве на тепловые процессы, определяющие характеристики грунта как источника низкопотенциальной тепловой энергии. В капилярно-пористых системах, каковой является грунтовый массив системы теплосбора, наличие влаги в поровом пространстве оказывает заметное влияние на процесс распространения тепла. Корректный учет этого влияния на сегодняшний день сопряжен со значительными трудностями, которые прежде всего связаны с отсутствием четких представлений о характере распределения твердой, жидкой и газообразной фаз влаги в той или иной структуре системы. До сих пор не выяснены природа сил связи влаги с частицами скелета, зависимость форм связи влаги с материалом на различных стадиях увлажнения, механизм перемещения влаги в поровом пространстве.
При наличии в толще грунтового массива температурного градиента молекулы пара перемещаются к местам, имеющим пониженный температурный потенциал, но в то же время под действием гравитационных сил возникает противоположно направленный поток влаги в жидкой фазе. Кроме этого, на температурный режим верхних слоев грунта оказывает влияние влага атмосферных осадков, а также грунтовые воды. Основные факторы, под воздействием которых формируются температурный режим грунтового массива систем сбора низкопотенциального тепла грунта, приведены на рис. Факторы, под воздействием которых формируются температурный режим грунта Виды систем использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли Грунтовые теплообменники связывают теплонасосное оборудование с грунтовым массивом. Кроме «извлечения» тепла Земли, грунтовые теплообменники могут использоваться и для накопления тепла или холода в грунтовом массиве.
В общем случае можно выделить два вида систем использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли : открытые системы: в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии используются грунтовые воды, подводимые непосредственно к тепловым насосам; замкнутые системы: теплообменники расположены в грунтовом массиве; при циркуляции по ним теплоносителя с пониженной относительно грунта температурой происходит «отбор» тепловой энергии от грунта и перенос ее к испарителю теплового насоса или, при использовании теплоносителя с повышенной относительно грунта температурой, его охлаждение. Основная часть открытых систем — скважины, позволяющие извлекать грунтовые воды из водоносных слоев грунта и возвращать воду обратно в те же водоносные слои. Обычно для этого устраиваются парные скважины. Схема такой системы приведена на рис. Схема открытой системы использования низкопотенциальной тепловой энергии грунтовых вод Достоинством открытых систем является возможность получения большого количества тепловой энергии при относительно низких затратах.
Однако скважины требуют обслуживания. Кроме этого, использование таких систем возможно не во всех местностях. Главные требования к грунту и грунтовым водам таковы: достаточная водопроницаемость грунта, позволяющая пополняться запасам воды; хороший химический состав грунтовых вод например, низкое железосодержание , позволяющий избежать проблем, связанных с образованием отло- жение на стенках труб и коррозией. Открытые системы чаще используются для тепло- или холодоснабжения крупных зданий. Самая большая в мире геотермальная теплонасосная система использует в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии грунтовые воды.
Эта система расположена в США в г. Луисвилль Louisville , штат Кентукки. Система используется для тепло- и холодоснабжения гостиничноофисного комплекса; ее мощность составляет примерно 10 МВт. Иногда к системам, использующим тепло Земли, относят и системы использования низкопотенциального тепла открытых водоемов, естественных и искусственных. Такой подход принят, в частности, в США.
Системы, использующие низкопотенциальное тепло водоемов, относятся к открытым, как и системы, использующие низкопотенциальное тепло грунтовых вод. Замкнутые системы, в свою очередь, делятся на горизонтальные и вертикальные. Горизонтальный грунтовой теплообменник в англоязычной литературе используются также термины «ground heat collector» и «horizontal loop» устраивает- ся, как правило, рядом с домом на небольшой глубине но ниже уровня промерзания грунта в зимнее время. Использование горизонтальных грунтовых теплообменников ограничено размерами имеющейся площадки. В странах Западной и Центральной Европы горизонтальные грунтовые теплообменники обычно представляют собой отдельные трубы, положенные относительно плотно и соединенные между собой последовательно или параллельно рис.
Для экономии площади участка были разработаны усовершенствованные типы теплообменников, например, теплообменники в форме спирали, расположенной горизонтально или вертикально рис 4д, 4е. Такая форма теплообменников распространена в США. Виды горизонтальных грунтовых теплообменников а — теплообменник из последовательно соединенных труб; б — теплообменник из параллельно соединенных труб; в — горизонтальный коллектор, уложенный в траншее; г — теплообменник в форме петли; д — теплообменник в форме спирали, расположенной горизонтально так называемый «slinky» коллектор; е — теплообменник в форме спирали, расположенной вертикально Если система с горизонтальными теплообменниками используется только для получения тепла, ее нормальное функционирование возможно только при условии достаточных теплопоступлений с поверхности земли за счет солнечной радиации. По этой причине поверхность выше теплообменников должна быть подвержена воздействию солнечных лучей. Вертикальные грунтовые теплообменники в англоязычной литературе принято обозначение «BHE» — «borehole heat exchanger» позволяют использовать низкопотенциальную тепловую энергию грунтового массива, лежащего ниже «нейтральной зоны» 10—20 м от уровня земли.
Системы с вертикальными грунтовыми теплообменниками не требуют участков большой площади и не зависят от интенсивности солнечной радиации, падающей на поверхность. Вертикальные грунтовые теплообменники эффективно работают практически во всех видах геологических сред, за исключением грунтов с низкой теплопро- водностью, например, сухого песка или сухого гравия. Системы с вертикальными грунтовыми теплообменниками получили очень широкое распространение. Схема отопления и горячего водоснабжения одноквартирного жилого дома посредством теплонасосной установки с вертикальным грунтовым теплообменником приведена на рис. Схема отопления и горячего водоснабжения одноквартирного жилого дома посредством теплонасосной установки с вертикальным грунтовым теплообменником Теплоноситель циркулирует по трубам чаще всего полиэтиленовым или полипропиленовым , уложенным в вертикальных скважинах глубиной от 50 до 200 м.
Обычно используется два типа вертикальных грунтовых теплообменников рис. В одной скважине располагаются одна или две реже три пары таких труб. Преимуществом такой схемы является относительно низкая стоимость изготовления. Двойные U-образные теплообменники — наиболее широко используемый в Европе тип вертикальных грунтовых теплообменников. Коаксиальный концентрический теплообменник.
Простейший коаксиальный теплообменник представляет собой две трубы различного диаметра. Труба меньшего диаметра располагается внутри другой трубы. Коаксиальные теплообменники могут быть и более сложных конфигураций. Сечение различных типов вертикальных грунтовых теплообменников Для увеличения эффективности теплообменников пространство между стенками скважины и трубами заполняется специальными теплопроводящими материалами. Системы с вертикальными грунтовыми теплообменниками могут использоваться для тепло- и холодоснабжения зданий различных размеров.
Для небольшого здания достаточно одного теплообменника; для больших зданий может потребоваться устройство целой группы скважин с вертикальными теплообменниками. Вертикальные грунтовые теплообменники этого колледжа располагают- ся в 400 скважинах глубиной 130 м. В Европе наибольшее число скважин 154 скважины глубиной 70 м используются в системе тепло- и холодоснабжения центрального офиса Германской службы управления воздушным движением «Deutsche Flug-sicherung». Частным случаем вертикальных замкнутых систем является использование в качестве грунтовых теплообменников строительных конструкций, например фундаментных свай с замоноличенными трубопроводами.
Учёные собрали все имеющиеся данные о температуре грунта под этим районом и сделали компьютерное моделирование, чтобы проследить, как шло "подземное глобальное потепление" с 1951 года когда в Чикаго было достроено метро и как оно, по всей видимости, будет развиваться до 2051 года. Сравнивали температуру земли на глубине 10, 17 и 23 метра. И вот что получилось. Первый столбик — это то, что было в 1951 году, второй — то, что мы имеем сейчас на момент 2022 года , и третий —прогноз на 2051 год. Правда, между 2022 и 2051 годами не прослеживается никакой разницы: пишут, что сейчас дело идёт к "тепловому насыщению", то есть если раньше почва прогревалась почти на полградуса в год, то сейчас эта скорость составляет 0,14 градуса в год. Зато по сравнению с серединой XX века разница очевидна. Изменение температуры грунта под самым густонаселённым районом Чикаго на разных глубинах с 1951 года. Значит, делаются менее плотными.
Тенденция к росту температуры наметилась во II в. Сравнение с условиями на других планетах Сравнение земных климатических условий с другими планетами показывает, что они являются оптимальными в Солнечной системе. Самые сложные климатические условия на Меркурии. Венера не уступает ему по максимальному показателю. Наиболее близкую к земной степень нагревания имеет Марс. Но достигается эта величина только на экваторе.
Что происходит в ядре Земли?
Глубина в метрах, при которой температура повышается на 1°С, называется геотермической ступенью. 2370°C — самая высокая температура в истории Земли, которую зафиксировали ученые. На глубинах более 5000 метров температура в недрах Земли уже превышает 150 градусов Цельсия. Луноход «Прагьян», который был доставлен на Луну посадочным модулем миссии «Чандраян-3», передал на Землю первые научные данные о температуре поверхности Луны. Индийский посадочный модуль «Викрам» передал на Землю первые данные о температуре лунной поверхности.