Температура Земли, ее изменение с глубиной. Понятие о тепловом потоке, геотермический градиент и геотермическая ступень, пояс постоянных температур

Земля относится к группе холодных небесных тел. В космическое пространство она излучает меньше энергии, чем получает извне. На её поверхность воздействует огромный энергетический поток, поступающий от Солнца, около 40% которого сразу же отражается от земной поверхности.

Главными геотермическими параметрами теплового поля Земли являются:

Геотермический градиент характеризует изменение температуры горных пород на единицу расстояния. В зависимости от того, измеряется температура по площади или в вертикальном разрезе, выделяют горизонтальный и вертикальный геотермические градиенты.

Величина, обратная геотермическому градиенту называется геотермической ступенью. Она характеризует длину интервала пород, в пределах которого температура повышается на 1 градус.

где -- теплопроводность горных пород, grad -- геотермический градиент, q-тепловой поток. Понятно, что для положительного теплового потока температура горных пород должна убывать отсюда знак минус в формуле.

Пояс постоянной температуры - уровень Земли, температура которого равна среднегодовой температуре данной местности. Глубина расположения пояса постоянных температур в различных районах колеблется от первых метров до 20-30 м. Солнце не вляет.

Температура увеличивается с глубиной неравномерно и в разных районах может различаться более чем в 20 раз. Это связано как с различной теплопроводностью пород, так и с количеством тепла, которое поступает из недр Земли. Измерения, проведенные в шахтах и буровых скважинах, показывают, что в разных местах увеличение температуры с глубиной варьирует от 15 до 75 °С на километр.

Предполагается, что геотермический градиент уменьшается начиная с глубины 20—30 км: на глубине 100 км предположительные температуры около 1300—1500oС, на глубине 400 км — 1600oС, в ядре Земли (глубины более 6000 км) — 4000—5000oС.

Тепловой поток оценивается количеством тепла, которое поступает снизу на площадь в 1 м2 за 1 секунду.

Наиболее важными процессами, генерирующими тепло в недрах являются: 1) процесс гравитационнной (плотностной) дифференциации, благодаря которому Земля оказалась разделенной на несколько оболочек. 2) Распад радиоактивных элементов. 3) Приливное взаимодействие Земли и Луны.