A temperatura da terra a uma profundidade de 2 km. O calor da terra. Temperaturas de diferentes profundidades da Terra

A temperatura no interior da terra é na maioria das vezes um indicador bastante subjetivo, pois a temperatura exata só pode ser chamada em locais acessíveis, por exemplo, no poço Kola (profundidade de 12 km). Mas este lugar pertence à parte externa da crosta terrestre.

Temperaturas de diferentes profundidades da Terra

Como os cientistas descobriram, a temperatura aumenta 3 graus a cada 100 metros de profundidade na Terra. Este valor é constante para todos os continentes e partes do globo. Esse aumento de temperatura ocorre na parte superior da crosta terrestre, aproximadamente nos primeiros 20 quilômetros, depois o aumento da temperatura diminui.

O maior aumento foi registrado nos Estados Unidos, onde a temperatura subiu 150 graus por 1.000 metros de profundidade na terra. O crescimento mais lento foi registrado na África do Sul, o termômetro subiu apenas 6 graus Celsius.

A uma profundidade de cerca de 35-40 quilômetros, a temperatura oscila em torno de 1400 graus. O limite do manto e do núcleo externo a uma profundidade de 25 a 3.000 km aquece de 2.000 a 3.000 graus. O núcleo interno é aquecido a 4000 graus. A temperatura no centro da Terra, de acordo com as últimas informações obtidas como resultado de experimentos complexos, é de cerca de 6.000 graus. O Sol pode ostentar a mesma temperatura em sua superfície.

Temperaturas mínimas e máximas das profundezas da Terra

Ao calcular as temperaturas mínimas e máximas no interior da Terra, os dados do cinturão de temperatura constante não são levados em consideração. Nesta zona, a temperatura é constante durante todo o ano. O cinturão está localizado a uma profundidade de 5 metros (trópicos) e até 30 metros (altas latitudes).

A temperatura máxima foi medida e registrada a uma profundidade de cerca de 6.000 metros e atingiu 274 graus Celsius. A temperatura mínima no interior da Terra é fixada principalmente nas regiões do norte do nosso planeta, onde mesmo a uma profundidade de mais de 100 metros o termômetro mostra temperaturas negativas.

De onde vem o calor e como é distribuído nas entranhas do planeta

O calor dentro da terra vem de várias fontes:

1) Decaimento de elementos radioativos;

2) A diferenciação gravitacional da matéria aquecida no núcleo da Terra;

3) Atrito de maré (o impacto da Lua na Terra, acompanhado por uma desaceleração do último).

Estas são algumas opções para a ocorrência de calor nas entranhas da terra, mas a questão da lista completa e da exatidão da existente ainda está em aberto.

O fluxo de calor que emana das entranhas do nosso planeta varia dependendo das zonas estruturais. Portanto, a distribuição de calor em um local onde estão localizados o oceano, as montanhas ou as planícies tem indicadores completamente diferentes.

Um dos melhores métodos racionais na construção de estufas de capital é uma estufa térmica subterrânea.
O uso desse fato da constância da temperatura da terra em profundidade na construção de uma estufa proporciona uma tremenda economia nos custos de aquecimento na estação fria, facilita o cuidado, torna o microclima mais estável.
Essa estufa funciona nas geadas mais severas, permite produzir vegetais, cultivar flores durante todo o ano.
Uma estufa enterrada adequadamente equipada possibilita o cultivo, entre outras coisas, de culturas do sul que amam o calor. Praticamente não há restrições. Frutas cítricas e até abacaxis podem se sentir bem em uma estufa.
Mas para que tudo funcione corretamente na prática, é imperativo seguir as tecnologias testadas pelo tempo pelas quais as estufas subterrâneas foram construídas. Afinal, essa ideia não é nova, mesmo sob o czar da Rússia, estufas enterradas produziam plantações de abacaxi, que comerciantes empreendedores exportavam para a Europa para venda.
Por alguma razão, a construção de tais estufas não encontrou ampla distribuição em nosso país, em geral, é simplesmente esquecida, embora o design seja ideal apenas para o nosso clima.
Provavelmente, a necessidade de cavar um poço profundo e despejar a fundação desempenhou um papel aqui. A construção de uma estufa enterrada é bastante cara, está longe de ser uma estufa coberta com polietileno, mas o retorno da estufa é muito maior.
A partir do aprofundamento no solo, a iluminação interna geral não se perde, isso pode parecer estranho, mas em alguns casos a saturação da luz é ainda maior que a das estufas clássicas.
É impossível não mencionar a força e a confiabilidade da estrutura, é incomparavelmente mais forte que o normal, é mais fácil tolerar rajadas de vento de furacão, resiste bem ao granizo e os bloqueios de neve não se tornarão um obstáculo.

1. Poço

A criação de uma estufa começa com a escavação de um poço de fundação. Para usar o calor da terra para aquecer o volume interno, a estufa deve ser suficientemente aprofundada. Quanto mais profunda a terra fica mais quente.
A temperatura quase não muda durante o ano a uma distância de 2 a 2,5 metros da superfície. A uma profundidade de 1 m, a temperatura do solo oscila mais, mas no inverno seu valor permanece positivo, geralmente na zona intermediária a temperatura é de 4 a 10 C, dependendo da estação.
Uma estufa enterrada é construída em uma temporada. Ou seja, no inverno já poderá funcionar e gerar renda. A construção não é barata, mas usando engenhosidade, materiais de compromisso, é possível economizar literalmente uma ordem de grandeza fazendo uma espécie de opção econômica para uma estufa, começando com um poço de fundação.
Por exemplo, faça sem o envolvimento de equipamentos de construção. Embora a parte mais demorada do trabalho - cavar um poço - seja, obviamente, melhor dar a uma escavadeira. A remoção manual de tal volume de terra é difícil e demorada.
A profundidade do poço de escavação deve ser de pelo menos dois metros. A essa profundidade, a Terra começará a compartilhar seu calor e funcionará como uma espécie de garrafa térmica. Se a profundidade for menor, então, em princípio, a ideia funcionará, mas visivelmente com menos eficiência. Portanto, é recomendável que você não poupe esforços e dinheiro para aprofundar a futura estufa.
As estufas subterrâneas podem ter qualquer comprimento, mas é melhor manter a largura dentro de 5 metros, se a largura for maior, as características de qualidade para aquecimento e reflexão da luz se deterioram.
Nas laterais do horizonte, as estufas subterrâneas precisam ser orientadas, como estufas e estufas comuns, de leste a oeste, ou seja, de modo que um dos lados fique voltado para o sul. Nesta posição, as usinas receberão o máximo de energia solar.

2. Paredes e telhado

Ao longo do perímetro do poço, uma fundação é derramada ou blocos são colocados. A fundação serve como base para as paredes e moldura da estrutura. As paredes são melhor feitas de materiais com boas características de isolamento térmico, os termoblocos são uma excelente opção.

A estrutura do telhado é muitas vezes feita de madeira, de barras impregnadas com agentes anti-sépticos. A estrutura do telhado é geralmente empena reta. Uma viga de cumeeira é fixada no centro da estrutura; para isso, são instalados suportes centrais no piso ao longo de todo o comprimento da estufa.

A viga de cumeeira e as paredes são conectadas por uma fileira de vigas. O quadro pode ser feito sem suportes altos. Eles são substituídos por pequenos, que são colocados em vigas transversais conectando lados opostos da estufa - esse design torna o espaço interior mais livre.

Como cobertura de telhado, é melhor usar policarbonato celular - um material moderno popular. A distância entre as vigas durante a construção é ajustada à largura das folhas de policarbonato. É conveniente trabalhar com o material. O revestimento é obtido com um número reduzido de juntas, uma vez que as chapas são produzidas em comprimentos de 12 m.

Eles são presos ao quadro com parafusos autorroscantes, é melhor escolhê-los com uma tampa na forma de uma arruela. Para evitar rachaduras na chapa, um furo de diâmetro apropriado deve ser perfurado sob cada parafuso autorroscante com uma broca. Com uma chave de fenda ou uma furadeira convencional com uma broca Phillips, o trabalho de envidraçamento se move muito rapidamente. Para evitar folgas, é bom colocar as vigas ao longo do topo com um selante de borracha macia ou outro material adequado e só então aparafusar as folhas. O pico do telhado ao longo da cumeeira deve ser colocado com isolamento macio e pressionado com algum tipo de canto: plástico, estanho ou outro material adequado.

Para um bom isolamento térmico, o telhado às vezes é feito com uma dupla camada de policarbonato. Embora a transparência seja reduzida em cerca de 10%, isso é coberto pelo excelente desempenho de isolamento térmico. Deve-se notar que a neve em tal telhado não derrete. Portanto, a inclinação deve estar em um ângulo suficiente, de pelo menos 30 graus, para que a neve não se acumule no telhado. Além disso, um vibrador elétrico é instalado para sacudir, ele salvará o telhado caso a neve ainda se acumule.

O vidro duplo é feito de duas maneiras:

Um perfil especial é inserido entre duas folhas, as folhas são presas à estrutura por cima;

Primeiro, a camada inferior de vidro é presa à estrutura por dentro, na parte inferior das vigas. O telhado é coberto com a segunda camada, como de costume, de cima.

Depois de concluir o trabalho, é desejável colar todas as juntas com fita adesiva. O telhado acabado parece muito impressionante: sem juntas desnecessárias, liso, sem partes proeminentes.

3. Aquecimento e aquecimento

O isolamento da parede é realizado da seguinte forma. Primeiro você precisa revestir cuidadosamente todas as juntas e costuras da parede com uma solução, aqui você também pode usar espuma de montagem. O lado interno das paredes é coberto com um filme de isolamento térmico.

Em partes frias do país, é bom usar filme grosso de papel alumínio, cobrindo a parede com uma camada dupla.

A temperatura profunda no solo da estufa está acima de zero, mas mais fria do que a temperatura do ar necessária para o crescimento das plantas. A camada superior é aquecida pelos raios do sol e pelo ar da estufa, mas ainda assim o solo absorve o calor, portanto, a tecnologia de "pisos quentes" é frequentemente usada em estufas subterrâneas: o elemento de aquecimento - um cabo elétrico - é protegido por uma grade de metal ou vazado com concreto.

No segundo caso, o solo para os canteiros é derramado sobre concreto ou as verduras são cultivadas em vasos e vasos de flores.

O uso de piso radiante pode ser suficiente para aquecer toda a estufa se houver energia suficiente. Mas é mais eficiente e mais confortável para as plantas usar aquecimento combinado: piso radiante + aquecimento do ar. Para um bom crescimento, eles precisam de uma temperatura do ar de 25 a 35 graus a uma temperatura da terra de cerca de 25 C.

CONCLUSÃO

Obviamente, a construção de uma estufa enterrada custará mais e será necessário mais esforço do que a construção de uma estufa semelhante de design convencional. Mas os recursos investidos na estufa-termo se justificam ao longo do tempo.

Primeiro, economiza energia no aquecimento. Não importa como uma estufa terrestre comum seja aquecida no inverno, sempre será mais caro e mais difícil do que um método de aquecimento semelhante em uma estufa subterrânea. Em segundo lugar, economizando na iluminação. O isolamento térmico das paredes, refletindo a luz, duplica a iluminação. O microclima em uma estufa de profundidade no inverno será mais favorável para as plantas, o que certamente afetará o rendimento. As mudas se enraizarão facilmente, as plantas tenras se sentirão ótimas. Essa estufa garante um rendimento estável e alto de qualquer planta durante todo o ano.

Imagine uma casa que está sempre a uma temperatura confortável, sem sistema de aquecimento ou refrigeração à vista. Este sistema funciona de forma eficiente, mas não requer manutenção complexa ou conhecimento especial dos proprietários.

Ar puro, ouve-se o chilrear dos pássaros e o vento a brincar preguiçosamente com as folhas das árvores. A casa recebe energia da terra, como as folhas, que recebem energia das raízes. Ótima foto, não é?

Os sistemas geotérmicos de aquecimento e refrigeração tornam isso uma realidade. Um sistema geotérmico HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado) usa a temperatura do solo para fornecer aquecimento no inverno e resfriamento no verão.

Como funciona o aquecimento e resfriamento geotérmico

A temperatura ambiente muda com as estações, mas a temperatura subterrânea não muda tanto devido às propriedades isolantes da terra. A uma profundidade de 1,5-2 metros, a temperatura permanece relativamente constante durante todo o ano. Um sistema geotérmico normalmente consiste em equipamentos de processamento interno, um sistema de tubulação subterrâneo chamado loop subterrâneo e/ou uma bomba de circulação de água. O sistema usa a temperatura constante da Terra para fornecer energia "limpa e gratuita".

(Não confunda o conceito de sistema geotérmico NHC com "energia geotérmica" - um processo em que a eletricidade é gerada diretamente do calor da terra. Neste último caso, um tipo diferente de equipamento e outros processos são usados, a finalidade dos quais é geralmente aquecer a água até o ponto de ebulição.)

As tubulações que compõem o loop subterrâneo são geralmente feitas de polietileno e podem ser colocadas horizontalmente ou verticalmente no subsolo, dependendo do terreno. Se um aquífero estiver disponível, os engenheiros podem projetar um sistema de "circuito aberto" perfurando um poço no lençol freático. A água é bombeada, passa por um trocador de calor e, em seguida, injetada no mesmo aquífero via "re-injeção".

No inverno, a água, passando por um circuito subterrâneo, absorve o calor da terra. O equipamento interno aumenta ainda mais a temperatura e a distribui por todo o edifício. É como um ar condicionado funcionando ao contrário. Durante o verão, um sistema geotérmico NWC extrai água quente do edifício e a transporta através de um loop/bomba subterrânea para um poço de reinjeção, de onde a água entra no solo/aquífero mais frio.

Ao contrário dos sistemas convencionais de aquecimento e refrigeração, os sistemas geotérmicos de climatização não utilizam combustíveis fósseis para gerar calor. Eles simplesmente absorvem o calor da terra. Normalmente, a eletricidade é usada apenas para acionar o ventilador, o compressor e a bomba.

Existem três componentes principais em um sistema de resfriamento e aquecimento geotérmico: uma bomba de calor, um fluido de troca de calor (sistema aberto ou fechado) e um sistema de suprimento de ar (sistema de tubulação).

Para as bombas de calor geotérmicas, bem como para todos os outros tipos de bombas de calor, foi medida a relação entre a sua ação útil e a energia gasta para esta ação (EFICIÊNCIA). A maioria dos sistemas de bombas de calor geotérmicas tem uma eficiência de 3,0 a 5,0. Isso significa que o sistema converte uma unidade de energia em 3-5 unidades de calor.

Os sistemas geotérmicos não requerem manutenção complexa. Devidamente instalado, o que é muito importante, o loop subterrâneo pode servir adequadamente por várias gerações. A ventoinha, o compressor e a bomba estão alojados no interior e protegidos das mudanças das condições climatéricas, pelo que podem durar muitos anos, muitas vezes décadas. Verificações periódicas de rotina, substituição oportuna do filtro e limpeza anual da serpentina são a única manutenção necessária.

Experiência no uso de sistemas geotérmicos NVC

Os sistemas geotérmicos NVC são usados ​​há mais de 60 anos em todo o mundo. Eles trabalham com a natureza, não contra ela, e não emitem gases de efeito estufa (como observado anteriormente, eles usam menos eletricidade porque usam a temperatura constante da Terra).

Os sistemas geotérmicos NVC estão se tornando cada vez mais atributos de casas verdes, como parte do crescente movimento de construção verde. Os projetos verdes representaram 20% de todas as casas construídas nos EUA no ano passado. Um artigo do Wall Street Journal diz que até 2016 o orçamento de construção verde aumentará de US$ 36 bilhões por ano para US$ 114 bilhões. Isso equivalerá a 30-40 por cento de todo o mercado imobiliário.

Mas muitas das informações sobre aquecimento e resfriamento geotérmico são baseadas em dados desatualizados ou mitos infundados.

Destruindo mitos sobre sistemas geotérmicos NWC

1. Os sistemas NVC geotérmicos não são uma tecnologia renovável porque usam eletricidade.

Fato: Os sistemas HVAC geotérmicos usam apenas uma unidade de eletricidade para produzir até cinco unidades de resfriamento ou aquecimento.

2. A energia solar e a energia eólica são tecnologias renováveis ​​mais favoráveis ​​em comparação com os sistemas geotérmicos NVC.

Fato: Sistemas geotérmicos de NVC por um dólar processam quatro vezes mais quilowatts/hora do que a energia solar ou eólica gera pelo mesmo dólar. Essas tecnologias podem, é claro, desempenhar um papel importante para o meio ambiente, mas um sistema NHC geotérmico geralmente é a maneira mais eficiente e econômica de reduzir o impacto ambiental.

3. O sistema geotérmico NVC requer muito espaço para acomodar os tubos de polietileno do loop subterrâneo.

Fato: Dependendo do terreno, o loop subterrâneo pode ser localizado verticalmente, o que significa que é necessária uma pequena área de superfície. Se houver um aquífero disponível, apenas alguns metros quadrados de superfície serão necessários. Observe que a água retorna ao mesmo aquífero de onde foi retirada após passar pelo trocador de calor. Assim, a água não é escoada e não polui o aquífero.

4. As bombas de calor geotérmicas HVK são barulhentas.

Fato: Os sistemas são muito silenciosos e não há equipamentos externos para não incomodar os vizinhos.

5. Os sistemas geotérmicos eventualmente se desgastam.

Fato: loops subterrâneos podem durar gerações. O equipamento de troca de calor normalmente dura décadas, pois é protegido em ambientes fechados. Quando chega a hora de precisar substituir os equipamentos, o custo de tal substituição é muito menor do que um novo sistema geotérmico, já que o loop subterrâneo e o poço são suas partes mais caras. Novas soluções técnicas eliminam o problema de retenção de calor no solo, para que o sistema possa trocar temperaturas em quantidades ilimitadas. Houve casos de sistemas mal calculados no passado que realmente superaqueceram ou sub-resfriaram o solo até o ponto em que não havia mais a diferença de temperatura necessária para operar o sistema.

6. Os sistemas HVAC geotérmicos funcionam apenas para aquecimento.

Fato: Eles funcionam com a mesma eficiência para resfriamento e podem ser projetados para que não haja necessidade de uma fonte de calor de reserva adicional. Embora alguns clientes decidam que é mais econômico ter um pequeno sistema de backup para os tempos mais frios. Isso significa que seu circuito subterrâneo será menor e, portanto, mais barato.

7. Os sistemas de climatização geotérmicos não podem aquecer simultaneamente a água doméstica, a água da piscina e aquecer uma casa.

Fato: Os sistemas podem ser projetados para executar muitas funções ao mesmo tempo.

8. Os sistemas geotérmicos NHC poluem o solo com refrigerantes.

Fato: A maioria dos sistemas usa apenas água nas dobradiças.

9. Os sistemas geotérmicos NWC usam muita água.

Fato: Os sistemas geotérmicos não consomem água. Se a água subterrânea for usada para troca de temperatura, toda a água retornará ao mesmo aquífero. No passado, alguns sistemas eram de fato usados ​​que desperdiçavam água depois que passava pelo trocador de calor, mas esses sistemas dificilmente são usados ​​hoje. Olhando para a questão de um ponto de vista comercial, os sistemas geotérmicos de HC realmente economizam milhões de litros de água que teriam sido evaporados em sistemas tradicionais.

10. A tecnologia geotérmica NVC não é financeiramente viável sem incentivos fiscais estaduais e regionais.

Fato: Os incentivos estaduais e regionais normalmente chegam a 30 a 60 por cento do custo total de um sistema geotérmico, o que muitas vezes pode reduzir o preço inicial para perto do preço do equipamento convencional. Os sistemas de ar HVAC padrão custam aproximadamente US $ 3.000 por tonelada de calor ou frio (as casas normalmente usam de uma a cinco toneladas). O preço dos sistemas NVC geotérmicos varia de aproximadamente US$ 5.000 por tonelada a US$ 8.000-9.000. No entanto, novos métodos de instalação reduzem significativamente os custos, até os preços dos sistemas convencionais.

A redução de custos também pode ser alcançada através de descontos em equipamentos para uso público ou comercial, ou mesmo grandes encomendas para o lar (especialmente de grandes marcas como Bosch, Carrier e Trane). Os circuitos abertos, usando uma bomba e um poço de reinjeção, são mais baratos de instalar do que os sistemas fechados.

Fonte: energyblog.nationalgeographic.com

A camada superficial do solo da Terra é um acumulador natural de calor. A principal fonte de energia térmica que entra nas camadas superiores da Terra é a radiação solar. A uma profundidade de cerca de 3 m ou mais (abaixo do nível de congelamento), a temperatura do solo praticamente não muda durante o ano e é aproximadamente igual à temperatura média anual do ar exterior. A uma profundidade de 1,5-3,2 m, no inverno a temperatura é de +5 a + 7 ° C e no verão de +10 a + 12 ° C. Esse calor pode impedir que a casa congele no inverno e no verão pode evitar o superaquecimento acima de 18 -20 ° C

A maneira mais simples de usar o calor da terra é usar um trocador de calor do solo (SHE). Sob o solo, abaixo do nível de congelamento do solo, é colocado um sistema de dutos de ar, que atuam como trocador de calor entre o solo e o ar que passa por esses dutos de ar. No inverno, o ar frio que entra e passa pelos tubos é aquecido e, no verão, é resfriado. Com a colocação racional de dutos de ar, uma quantidade significativa de energia térmica pode ser retirada do solo com baixos custos de energia.

Um trocador de calor tubo-em-tubo pode ser usado. Os dutos de ar internos de aço inoxidável atuam aqui como recuperadores.

Refrigeração no verão

Na estação quente, o trocador de calor de solo fornece resfriamento do ar fornecido. O ar externo entra através do dispositivo de entrada de ar no trocador de calor do solo, onde é resfriado pelo solo. Em seguida, o ar resfriado é fornecido por dutos de ar para a unidade de alimentação e exaustão, na qual é instalado um inserto de verão em vez de um trocador de calor para o período de verão. Graças a esta solução, a temperatura nos quartos diminui, o microclima da casa melhora e o custo da eletricidade para o ar condicionado é reduzido.

Trabalho fora de época

Quando a diferença entre a temperatura do ar externo e interno for pequena, o ar fresco pode ser fornecido através da grade de alimentação localizada na parede da casa na parte acima do solo. No período em que a diferença for significativa, o fornecimento de ar fresco pode ser realizado através do PHE, proporcionando aquecimento/resfriamento do ar de insuflação.

Economia no inverno

Na estação fria, o ar externo entra no PHE através da entrada de ar, onde aquece e depois entra na unidade de alimentação e exaustão para aquecimento no trocador de calor. O pré-aquecimento do ar no PHE reduz a possibilidade de congelamento no trocador de calor da unidade de tratamento de ar, aumentando o uso efetivo do trocador de calor e minimizando o custo de aquecimento de ar adicional no aquecedor de água/elétrico.

Como são calculados os custos de aquecimento e refrigeração?

Você pode pré-calcular o custo do aquecimento do ar no inverno para uma sala onde o ar entra em um padrão de 300 m3 / hora. No inverno, a temperatura média diária por 80 dias é de -5 ° C - precisa ser aquecida a + 20 ° C. Para aquecer essa quantidade de ar, são necessários 2,55 kW por hora (na ausência de um sistema de recuperação de calor) . Ao usar um sistema geotérmico, o ar externo é aquecido até +5 e, em seguida, são necessários 1,02 kW para aquecer o ar de entrada a um nível confortável. A situação é ainda melhor ao usar a recuperação - é necessário gastar apenas 0,714 kW. Em um período de 80 dias, serão gastos 2.448 kWh de energia térmica, respectivamente, e os sistemas geotérmicos reduzirão os custos em 1.175 ou 685 kWh.

Na baixa temporada por 180 dias, a temperatura média diária é de + 5 ° C - precisa ser aquecida a + 20 ° C. Os custos planejados são de 3305 kWh, e os sistemas geotérmicos reduzirão os custos em 1322 ou 1102 kWh.

Durante o período de verão, durante 60 dias, a temperatura média diária é de cerca de +20°C, mas durante 8 horas fica em +26°C. Os custos de refrigeração serão de 206 kWh e o sistema geotérmico reduzirá os custos em 137 kWh.

Ao longo do ano, a operação de tal sistema geotérmico é avaliada usando o coeficiente - FPS (fator de potência sazonal), que é definido como a razão entre a quantidade de calor recebido e a quantidade de eletricidade consumida, levando em consideração as mudanças sazonais do ar / temperatura do solo.

Para obter 2634 kWh de energia térmica do solo por ano, a unidade de ventilação consome 635 kWh de eletricidade. FPS = 2634/635 = 4,14.
Por materiais.

temperatura no interior da terra. A determinação da temperatura nas conchas da Terra é baseada em vários dados, muitas vezes indiretos. Os dados de temperatura mais confiáveis ​​referem-se à parte superior da crosta terrestre, que é exposta por minas e poços a uma profundidade máxima de 12 km (poço Kola).

O aumento da temperatura em graus Celsius por unidade de profundidade é chamado gradiente geotérmico, e a profundidade em metros, durante a qual a temperatura aumenta em 1 0 C - passo geotérmico. O gradiente geotérmico e, consequentemente, a etapa geotérmica variam de lugar para lugar dependendo das condições geológicas, atividade endógena em diferentes áreas, bem como a condutividade térmica heterogênea das rochas. Ao mesmo tempo, de acordo com B. Gutenberg, os limites das flutuações diferem em mais de 25 vezes. Um exemplo disso são dois gradientes nitidamente diferentes: 1) 150 o por 1 km em Oregon (EUA), 2) 6 o por 1 km registrados na África do Sul. De acordo com esses gradientes geotérmicos, o degrau geotérmico também muda de 6,67 m no primeiro caso para 167 m no segundo. As flutuações mais comuns no gradiente estão dentro de 20-50 o, e a etapa geotérmica é de 15-45 m. O gradiente geotérmico médio tem sido medido a 30 o C por 1 km.

De acordo com VN Zharkov, o gradiente geotérmico próximo à superfície da Terra é estimado em 20 o C por 1 km. Com base nesses dois valores do gradiente geotérmico e sua invariância nas profundezas da Terra, então, a uma profundidade de 100 km, deveria haver uma temperatura de 3000 ou 2000 o C. No entanto, isso está em desacordo com os dados reais. É nestas profundidades que se originam periodicamente as câmaras de magma, das quais a lava flui para a superfície, tendo uma temperatura máxima de 1200-1250 o. Considerando esse tipo de "termômetro", vários autores (V. A. Lyubimov, V. A. Magnitsky) acreditam que a uma profundidade de 100 km a temperatura não pode exceder 1300-1500 o C.

Em temperaturas mais altas, as rochas do manto estariam completamente derretidas, o que contraria a livre passagem das ondas sísmicas transversais. Assim, o gradiente geotérmico médio pode ser rastreado apenas até uma profundidade relativamente pequena da superfície (20-30 km), e então deve diminuir. Mas mesmo neste caso, no mesmo local, a mudança de temperatura com a profundidade não é uniforme. Isso pode ser visto no exemplo da mudança de temperatura com a profundidade ao longo do poço Kola localizado dentro do escudo cristalino estável da plataforma. Ao colocar este poço, esperava-se um gradiente geotérmico de 10 o por 1 km e, portanto, na profundidade de projeto (15 km) esperava-se uma temperatura da ordem de 150 o C. No entanto, tal gradiente era apenas até um profundidade de 3 km, e então começou a aumentar em 1,5 -2,0 vezes. A uma profundidade de 7 km a temperatura era de 120 o C, a 10 km -180 o C, a 12 km -220 o C. Supõe-se que na profundidade de projeto a temperatura será próxima de 280 o C. Região do Cáspio, na área de regime endógeno mais ativo. Nele, a uma profundidade de 500 m, a temperatura acabou sendo 42,2 o C, a 1500 m - 69,9 o C, a 2000 m - 80,4 o C, a 3000 m - 108,3 o C.

Qual é a temperatura nas zonas mais profundas do manto e do núcleo da Terra? Dados mais ou menos confiáveis ​​foram obtidos sobre a temperatura da base da camada B no manto superior (ver Fig. 1.6). Segundo V. N. Zharkov, "estudos detalhados do diagrama de fases de Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 permitiram determinar a temperatura de referência a uma profundidade correspondente à primeira zona de transições de fase (400 km)" (ou seja, o transição de olivina para espinélio). A temperatura aqui como resultado desses estudos é de cerca de 1600 50 o C.

A questão da distribuição de temperaturas no manto abaixo da camada B e no núcleo da Terra ainda não foi resolvida e, portanto, vários pontos de vista são expressos. Pode-se apenas supor que a temperatura aumenta com a profundidade com uma diminuição significativa no gradiente geotérmico e um aumento no degrau geotérmico. Supõe-se que a temperatura no núcleo da Terra esteja na faixa de 4000-5000 o C.

A composição química média da Terra. Para julgar a composição química da Terra, são usados ​​dados de meteoritos, que são as amostras mais prováveis ​​de material protoplanetário a partir do qual os planetas e asteróides terrestres foram formados. Até hoje, muitos meteoritos que caíram na Terra em diferentes momentos e em diferentes lugares foram bem estudados. De acordo com a composição, distinguem-se três tipos de meteoritos: 1) ferro, consistindo principalmente de ferro-níquel (90-91% Fe), com uma pequena mistura de fósforo e cobalto; 2) pedra de ferro(siderolitos), constituídos por minerais de ferro e silicato; 3) pedra, ou aerólitos, constituído principalmente por silicatos ferruginosos-magnesianos e inclusões de ferro-níquel.

Os mais comuns são os meteoritos de pedra - cerca de 92,7% de todos os achados, ferro pedregoso 1,3% e ferro 5,6%. Os meteoritos de pedra são divididos em dois grupos: a) condritos com pequenos grãos arredondados - côndrulos (90%); b) acondritos que não contêm côndrulos. A composição dos meteoritos pedregosos é próxima à das rochas ígneas ultramáficas. De acordo com M. Bott, eles contêm cerca de 12% da fase ferro-níquel.

Com base na análise da composição de vários meteoritos, bem como nos dados geoquímicos e geofísicos experimentais obtidos, vários pesquisadores fornecem uma estimativa moderna da composição elementar bruta da Terra, apresentada na Tabela. 1.3.

Como pode ser visto pelos dados da tabela, a distribuição aumentada refere-se aos quatro elementos mais importantes - O, Fe, Si, Mg, constituindo mais de 91%. O grupo de elementos menos comuns inclui Ni, S, Ca, A1. Os elementos restantes do sistema periódico de Mendeleev em escala global são de importância secundária em termos de sua distribuição geral. Se compararmos os dados fornecidos com a composição da crosta terrestre, podemos ver claramente uma diferença significativa que consiste em uma diminuição acentuada de O, Al, Si e um aumento significativo de Fe, Mg e o aparecimento de S e Ni em quantidades perceptíveis .

A forma da Terra é chamada de geóide. A estrutura profunda da Terra é julgada por ondas sísmicas longitudinais e transversais, que, propagando-se no interior da Terra, sofrem refração, reflexão e atenuação, o que indica a estratificação da Terra. Existem três áreas principais:

Crosta terrestre;

manto: superior a uma profundidade de 900 km, inferior a uma profundidade de 2900 km;

o núcleo da Terra é externo a uma profundidade de 5.120 km, interno a uma profundidade de 6.371 km.

O calor interno da Terra está associado ao decaimento de elementos radioativos - urânio, tório, potássio, rubídio, etc. O valor médio do fluxo de calor é de 1,4-1,5 μkal / cm 2. s.

1. Qual é a forma e o tamanho da Terra?

2. Quais são os métodos para estudar a estrutura interna da Terra?

3. Qual é a estrutura interna da Terra?

4. Que seções sísmicas de primeira ordem se distinguem claramente ao analisar a estrutura da Terra?

5. Quais são os limites das seções de Mohorovic e Gutenberg?

6. Qual é a densidade média da Terra e como ela muda na fronteira entre o manto e o núcleo?

7. Como o fluxo de calor muda em diferentes zonas? Como é entendida a mudança no gradiente geotérmico e na etapa geotérmica?

8. Que dados são usados ​​para determinar a composição química média da Terra?

Literatura

• Voytkevich G.V. Fundamentos da teoria da origem da Terra. M., 1988.

• Zharkov V. N. Estrutura interna da Terra e dos planetas. M., 1978.

• Magnitsky V. A. Estrutura interna e física da Terra. M., 1965.

• Ensaios planetologia comparada. M., 1981.

• Ringwood A. E. Composição e origem da Terra. M., 1981.