Aylara göre ortalama toprak sıcaklığı. Dünyanın içindeki sıcaklık

Derinlik ile sıcaklık değişimi. Dünyanın yüzeyi, eşit olmayan güneş ısısı arzı nedeniyle ısınır veya soğur. Bu sıcaklık dalgalanmaları, Dünya'nın kalınlığına çok sığ bir şekilde nüfuz eder. Yani, 1 derinlikte günlük dalgalanmalar M genellikle artık hissedilmez. Yıllık dalgalanmalara gelince, farklı derinliklere nüfuz ederler: sıcak ülkelerde 10-15 M, ve kışları soğuk, yazları sıcak olan ülkelerde 25-30 hatta 40'a kadar M. 30-40'tan daha derin M zaten Dünya'nın her yerinde sıcaklık sabit tutuluyor. Örneğin, Paris Gözlemevi'nin bodrum katına yerleştirilmiş bir termometre 100 yılı aşkın bir süredir sürekli olarak 11°.85C'yi gösteriyor.

Dünya genelinde sabit sıcaklıkta bir katman gözlemlenir ve buna sabit veya nötr sıcaklık kuşağı denir. Bu kuşağın derinliği, bağlı olarak iklim koşulları farklıdır ve sıcaklık yaklaşık olarak yerin ortalama yıllık sıcaklığına eşittir.

Sabit bir sıcaklık katmanının altında Dünya'ya derinleşirken, genellikle sıcaklıkta kademeli bir artış fark edilir. Bu ilk olarak derin madenlerdeki işçiler tarafından fark edildi. Bu, tüneller döşenirken de gözlendi. Örneğin, Simplon tünelini (Alplerde) döşerken, sıcaklık 60 ° 'ye yükseldi ve bu da işte önemli zorluklar yarattı. Derin kuyularda daha da yüksek sıcaklıklar gözlemlenir. Bir örnek, 2220 derinlikte bulunan Chukhovskaya kuyusudur (Yukarı Silezya). M sıcaklık 80°'nin (83°, 1) üzerindeydi, vb. M sıcaklık 1°C yükselir.

Sıcaklığın 1°C artması için yerin derinliklerine inilmesi gereken metre sayısına ne ad verilir? jeotermal adım Farklı durumlarda jeotermal adım aynı değildir ve çoğunlukla 30 ile 35 arasında değişir. M. Bazı durumlarda, bu dalgalanmalar daha da yüksek olabilir. Örneğin, Michigan eyaletinde (ABD), gölün yakınında bulunan sondaj kuyularından birinde. Michigan, jeotermal etabın 33 olmadığı ortaya çıktı, ancak 70 m Aksine, Meksika'daki kuyulardan birinde çok küçük bir jeotermal adım gözlemlendi, Orada 670 derinlikte. M 70 ° sıcaklıkta su vardı. Böylece, jeotermal aşamanın sadece yaklaşık 12 olduğu ortaya çıktı. M. Küçük jeotermal basamaklar, sığ derinliklerde hala soğumamış magmatik kayaç katmanlarının olabileceği volkanik bölgelerde de gözlenir. Ancak tüm bu tür durumlar, istisna kadar kural değildir.

Jeotermal aşamayı etkileyen birçok sebep vardır. (Yukarıdakilere ek olarak, kayaların farklı termal iletkenliklerine, katman oluşumunun doğasına vb. dikkat çekilebilir.

Büyük önem sıcaklık dağılımında bir araziye sahiptir. Sonuncusu, Alpler'in Simplon Tüneli hattı boyunca bir kesitini gösteren ekli çizimde (Şekil 23) açıkça görülebilir; jeoizotermler noktalı bir çizgiyle çizilmiştir (yani, Dünya içinde eşit sıcaklıklara sahip çizgiler). Buradaki jeoizotermler kabartmayı tekrar ediyor gibi görünmektedir, ancak derinlikle birlikte kabartmanın etkisi giderek azalmaktadır. (Balle'deki jeoizotermlerin güçlü aşağı doğru bükülmesi, burada gözlemlenen güçlü su sirkülasyonundan kaynaklanmaktadır.)

Dünyanın büyük derinliklerdeki sıcaklığı. Derinliği nadiren 2-3 metreyi geçen sondaj kuyularındaki sıcaklıklara ilişkin gözlemler km, Doğal olarak, Dünya'nın daha derin katmanlarının sıcaklıkları hakkında bir fikir veremezler. Ama burada hayattan bazı fenomenler yardımımıza geliyor. yerkabuğu. Volkanizma böyle bir fenomendir. Dünya yüzeyinde yaygın olan volkanlar, sıcaklığı 1000 ° 'nin üzerinde olan erimiş lavları dünya yüzeyine getirir. Bu nedenle, büyük derinliklerde 1000°'yi aşan sıcaklıklara sahibiz.

Bilim adamlarının, jeotermal aşamayı temel alarak, böyle bir derinliği hesaplamaya çalıştıkları bir zaman vardı. yüksek sıcaklıklar 1000-2000° gibi. Ancak, bu tür hesaplamalar yeterince doğrulanmış olarak kabul edilemez. Soğuyan bazalt topunun sıcaklığı üzerine yapılan gözlemler ve teorik hesaplamalar, jeotermal adımın değerinin derinlikle arttığını söylemek için sebep verir. Ancak böyle bir artışın ne ölçüde ve hangi derinliğe gittiğini de henüz söyleyemeyiz.

Sıcaklığın derinlikle sürekli arttığını varsayarsak, o zaman Dünya'nın merkezinde onbinlerce derece olarak ölçülmelidir. Bu sıcaklıklarda, bildiğimiz tüm kayaların sıvı hale geçmesi gerekir. Doğru, Dünya'nın içinde muazzam bir basınç var ve bu tür basınçlardaki cisimlerin durumu hakkında hiçbir şey bilmiyoruz. Ancak sıcaklığın derinlikle sürekli arttığını ifade edecek veriye sahip değiliz. Şimdi çoğu jeofizikçi, Dünya'nın içindeki sıcaklığın 2000 ° 'den fazla olamayacağı sonucuna varıyor.

Isı kaynakları. Dünyanın iç sıcaklığını belirleyen ısı kaynaklarına gelince, bunlar farklı olabilir. Dünya'nın kızgın ve erimiş bir kütleden oluştuğunu düşünen hipotezlere dayanarak, iç ısı, bir cismin yüzeyden eriyen artık ısısı olarak düşünülmelidir. Bununla birlikte, Dünya'nın iç yüksek sıcaklığının nedeninin uranyum, toryum, aktinouranyum, potasyum ve kayalarda bulunan diğer elementlerin radyoaktif bozunması olabileceğine inanmak için sebepler var. Radyoaktif elementler çoğunlukla Dünya'nın yüzey kabuğunun asidik kayalarında dağılmıştır; derine oturmuş temel kayalarda daha az yaygındırlar. Aynı zamanda, temel kayalar, kozmik cisimlerin iç parçalarının parçaları olarak kabul edilen demir göktaşlarından daha zengindir.

Kayalarda az miktarda radyoaktif madde bulunmasına ve yavaş bozunmalarına rağmen, radyoaktif bozunmadan kaynaklanan toplam ısı miktarı fazladır. Sovyet jeolog V. G. Khlopin Dünya'nın 90 kilometrelik üst kabuğunda bulunan radyoaktif elementlerin, gezegenin radyasyonla ısı kaybını karşılamaya yettiği hesaplandı. Radyoaktif bozunma ile birlikte Termal enerji Dünya maddesinin sıkıştırılması sırasında salınan, kimyasal reaksiyonlar ve benzeri.

Her zaman bakımı yapılan bir ev hayal edin rahat sıcaklık, ve ısıtma ve soğutma sistemleri görünmüyor. Bu sistem verimli çalışır, ancak karmaşık bakım veya sahiplerinden özel bilgi gerektirmez.

Temiz hava, kuş cıvıltıları ve rüzgarın ağaçlardaki yapraklarla tembelce oynadığını duyabilirsiniz. Ev, köklerden enerji alan yapraklar gibi topraktan enerji alır. Harika bir resim, değil mi?

Jeotermal ısıtma ve soğutma sistemleri bunu gerçeğe dönüştürüyor. Bir jeotermal HVAC (ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme) sistemi, kışın ısıtma ve yazın soğutma sağlamak için yer sıcaklığını kullanır.

Jeotermal ısıtma ve soğutma nasıl çalışır?

Sıcaklık çevre mevsimlerle değişir, ancak yer altı sıcaklığı, dünyanın yalıtkan özelliğinden dolayı çok fazla değişmez. 1,5-2 metre derinlikte sıcaklık nispeten sabit kalır bütün sene boyunca. Bir jeotermal sistem tipik olarak dahili işleme ekipmanından, yer altı döngüsü adı verilen bir yeraltı boru sisteminden ve/veya bir su sirkülasyon pompasından oluşur. Sistem, "temiz ve bedava" enerji sağlamak için dünyanın sabit sıcaklığını kullanır.

(Jeotermal NHC sistemi kavramını, elektriğin doğrudan topraktaki ısıdan üretildiği bir süreç olan "jeotermal enerji" ile karıştırmayın. İkinci durumda, farklı türde bir ekipman ve diğer işlemler kullanılır, amaç Bu genellikle suyu kaynama noktasına kadar ısıtmak içindir.)

Yeraltı döngüsünü oluşturan borular genellikle polietilenden yapılır ve araziye bağlı olarak yer altına yatay veya dikey olarak döşenebilir. Bir akifer mevcutsa, mühendisler su tablasına bir kuyu açarak bir "açık döngü" sistemi tasarlayabilirler. Su dışarı pompalanır, bir ısı eşanjöründen geçer ve ardından "yeniden enjeksiyon" yoluyla aynı akifere enjekte edilir.

Kışın, bir yeraltı döngüsünden geçen su, dünyanın ısısını emer. İç mekan ekipmanı, sıcaklığı daha da yükseltir ve bina boyunca dağıtır. Ters çalışan bir klima gibi. Yaz aylarında, bir jeotermal NWC sistemi binadan sıcak su çeker ve onu bir yer altı döngüsü/pompası yoluyla suyun daha soğuk zemine/akifere girdiği bir yeniden enjeksiyon kuyusuna taşır.

Geleneksel ısıtma ve soğutma sistemlerinin aksine, jeotermal HVAC sistemleri ısı üretmek için fosil yakıtları kullanmaz. Sadece topraktan ısı alırlar. Tipik olarak, elektrik yalnızca fanı, kompresörü ve pompayı çalıştırmak için kullanılır.

Bir jeotermal soğutma ve ısıtma sisteminde üç ana bileşen vardır: bir ısı pompası, bir ısı değişim sıvısı (açık veya kapalı sistem) ve bir hava besleme sistemi (boru sistemi).

Diğer tüm ısı pompası türlerinin yanı sıra jeotermal ısı pompaları için, yararlı etkilerinin bu eylem için harcanan enerjiye oranı (VERİMLİLİK) ölçülmüştür. Çoğu jeotermal ısı pompası sistemi 3,0 ila 5,0 arasında bir verimliliğe sahiptir. Bu, sistemin bir birim enerjiyi 3-5 birim ısıya dönüştürdüğü anlamına gelir.

Jeotermal sistemler karmaşık bakım gerektirmez. Düzgün bir şekilde kurulursa ki bu çok önemlidir, yeraltı döngüsü birkaç nesil boyunca düzgün bir şekilde hizmet verebilir. Fan, kompresör ve pompa iç mekana yerleştirilmiştir ve değişen hava koşullarından korunmuştur, bu nedenle uzun yıllar, çoğu zaman on yıllarca dayanabilirler. Rutin periyodik kontroller, zamanında filtre değişimi ve yıllık serpantin temizliği gereken tek bakımdır.

Jeotermal NVC sistemlerinin kullanımında deneyim

Jeotermal NVC sistemleri tüm dünyada 60 yılı aşkın süredir kullanılmaktadır. Doğaya karşı değil, doğayla birlikte çalışırlar ve sera gazı yaymazlar (daha önce de belirtildiği gibi, dünyanın sabit sıcaklığını kullandıkları için daha az elektrik kullanırlar).

Jeotermal NVC sistemleri, büyüyen yeşil bina hareketinin bir parçası olarak giderek daha fazla yeşil evlerin özellikleri haline geliyor. ABD'de inşa edilen tüm evlerin yüzde 20'sini yeşil projeler oluşturuyordu. geçen sene. Wall Street Journal'da yer alan bir makale, 2016 yılına kadar yeşil bina bütçesinin yılda 36 milyar dolardan 114 milyar dolara çıkacağını söylüyor. Bu, tüm emlak piyasasının yüzde 30-40'ını oluşturacak.

Ancak çoğu jeotermal ısıtma ve soğutma hakkındaki bilgiler, eski verilere veya asılsız mitlere dayanmaktadır.

Jeotermal NWC sistemleri hakkındaki mitleri yok etmek

1. Jeotermal NVC sistemleri, elektrik kullandıkları için yenilenebilir bir teknoloji değildir.

Gerçek: Jeotermal HVAC sistemleri, beş adede kadar soğutma veya ısıtma birimi üretmek için yalnızca bir birim elektrik kullanır.

2. Güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi, jeotermal NVC sistemlerine kıyasla daha elverişli yenilenebilir teknolojilerdir.

Gerçek: Bir dolara jeotermal NVC sistemleri, aynı dolara güneş veya rüzgar enerjisinin ürettiğinden dört kat daha fazla kilovat/saat işliyor. Bu teknolojiler elbette çevre için önemli bir rol oynayabilir, ancak jeotermal bir NHC sistemi genellikle çevresel etkiyi azaltmanın en verimli ve uygun maliyetli yoludur.

3. Jeotermal NVC sistemi, yer altı döngüsünün polietilen borularını barındırmak için çok fazla alan gerektirir.

Gerçek: Araziye bağlı olarak, yer altı döngüsü dikey olarak yerleştirilebilir, bu da küçük bir yüzey alanına ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir. Kullanılabilir bir akifer varsa, o zaman sadece birkaç fit karelik bir yüzeye ihtiyaç vardır. Suyun, ısı eşanjöründen geçtikten sonra alındığı akifere geri döndüğünü unutmayın. Böylece su akmaz ve akiferi kirletmez.

4. HVK jeotermal ısı pompaları gürültülüdür.

Gerçek: Sistemler çok sessizdir ve komşuları rahatsız etmemek için dışarıda herhangi bir ekipman yoktur.

5. Jeotermal sistemler sonunda yıpranır.

Gerçek: Yeraltı döngüleri nesiller boyu sürebilir. Isı değişim ekipmanı, iç mekanlarda korunduğu için tipik olarak onlarca yıl dayanır. Ekipmanı değiştirme zamanı geldiğinde, böyle bir değiştirmenin maliyeti yeni bir jeotermal sistemden çok daha azdır, çünkü yer altı döngüsü ve kuyu onun en pahalı parçalarıdır. Yeni teknik çözümler, zeminde ısı tutma sorununu ortadan kaldırır, böylece sistem sınırsız miktarda sıcaklık alışverişi yapabilir. Geçmişte, sistemi çalıştırmak için gereken sıcaklık farkının artık kalmadığı bir noktaya kadar zemini fiilen aşırı ısıtan veya aşırı soğutan yanlış hesaplanmış sistemler vakaları olmuştur.

6. Jeotermal HVAC sistemleri sadece ısıtma amaçlı çalışır.

Gerçek: Soğutma için aynı derecede verimli çalışırlar ve ek bir yedek ısı kaynağına gerek kalmayacak şekilde tasarlanabilirler. Bazı müşteriler, en soğuk zamanlar için küçük bir yedekleme sistemine sahip olmanın daha uygun maliyetli olduğuna karar verse de. Bu, yeraltı döngülerinin daha küçük ve dolayısıyla daha ucuz olacağı anlamına gelir.

7. Jeotermal HVAC sistemleri aynı anda kullanım suyunu, havuz suyunu ısıtamaz ve bir evi ısıtamaz.

Gerçek: Sistemler aynı anda birçok işlevi yerine getirecek şekilde tasarlanabilir.

8. Jeotermal NHC sistemleri, soğutucu akışkanlarla zemini kirletir.

Gerçek: Çoğu sistem menteşelerde yalnızca su kullanır.

9. Jeotermal NWC sistemleri çok fazla su kullanır.

Gerçek: Jeotermal sistemler aslında su tüketmez. Sıcaklık değişimi için yeraltı suyu kullanılıyorsa, tüm su aynı akifere geri döner. Geçmişte gerçekten de suyu eşanjörden geçirdikten sonra boşa harcayan bazı sistemler kullanılırken, günümüzde bu tür sistemler pek kullanılmamaktadır. Konuya ticari açıdan bakıldığında, jeotermal HC sistemleri aslında geleneksel sistemlerde buharlaşacak olan milyonlarca litre suyu tasarruf ettiriyor.

10. Jeotermal NVC teknolojisi, eyalet ve bölgesel vergi teşvikleri olmadan finansal olarak mümkün değildir.

Gerçek: Devlet ve bölgesel teşvikler genellikle bir jeotermal sistemin toplam maliyetinin yüzde 30 ila 60'ını oluşturur ve bu da genellikle başlangıç fiyatını konvansiyonel ekipmanın fiyatına yaklaştırabilir. Standart HVAC hava sistemlerinin maliyeti, ton sıcak veya soğuk başına yaklaşık 3.000 $'dır (evler tipik olarak bir ila beş ton kullanır). Jeotermal NVC sistemlerinin fiyatı ton başına yaklaşık 5.000$ ile 8.000-9.000$ arasında değişmektedir. Bununla birlikte, yeni kurulum yöntemleri, geleneksel sistemlerin fiyatlarına kadar maliyetleri önemli ölçüde azaltır.

Kamu veya ticari kullanıma yönelik ekipmanlarda indirimler veya hatta ev için büyük siparişler (özellikle Bosch, Carrier ve Trane gibi büyük markalardan) yoluyla da maliyet tasarrufu sağlanabilir. Bir pompa ve yeniden enjeksiyon kuyusu kullanan açık döngülerin kurulumu, kapalı sistemlerden daha ucuzdur.

Kaynak: energyblog.nationalgeographic.com

Kirill Degtyarev, Araştırmacı, Moskova Devlet Üniversitesi onlara. M. V. Lomonosov.

Hidrokarbon bakımından zengin ülkemizde jeotermal enerji, mevcut durumda petrol ve gazla rekabet etmesi pek mümkün olmayan egzotik bir kaynaktır. Bununla birlikte, bu alternatif enerji türü hemen hemen her yerde ve oldukça verimli bir şekilde kullanılabilir.

Igor Konstantinov'un fotoğrafı.

Toprak sıcaklığının derinlikle değişimi.

Termal suların ve bunları içeren kuru kayaçların derinlikle sıcaklık artışı.

Farklı bölgelerde derinlik ile sıcaklık değişimi.

İzlanda'daki Eyjafjallajökull yanardağının patlaması, aktif tektonik ve volkanik bölgelerde dünyanın iç kısmından güçlü bir ısı akışı ile meydana gelen şiddetli volkanik süreçlerin bir örneğidir.

Dünya ülkelerine göre jeotermal enerji santrallerinin kurulu güçleri, MW.

Jeotermal kaynakların Rusya topraklarında dağılımı. Uzmanlara göre jeotermal enerji rezervleri, organik fosil yakıtların enerji rezervlerinden birkaç kat daha fazladır. Jeotermal Enerji Topluluğu Derneği'ne göre.

Jeotermal enerji, dünyanın iç kısmının ısısıdır. Derinlerde üretilir ve farklı şekillerde ve farklı yoğunluklarda yeryüzüne çıkar.

Toprağın üst katmanlarının sıcaklığı esas olarak dış (dış) faktörlere - güneş ışığına ve hava sıcaklığına bağlıdır. Yazın ve gündüzleri toprak belirli derinliklere kadar ısınırken, kışın ve geceleri hava sıcaklığındaki değişime bağlı olarak ve biraz gecikmeli olarak soğur ve derinlikle artar. Hava sıcaklığındaki günlük dalgalanmaların etkisi, birkaç ila birkaç on santimetre arasındaki derinliklerde sona erer. Mevsimsel dalgalanmalar, onlarca metreye kadar daha derin toprak katmanlarını yakalar.

Belirli bir derinlikte - onlarca metreden yüzlerce metreye kadar - toprağın sıcaklığı, Dünya yüzeyinin yakınındaki yıllık ortalama hava sıcaklığına eşit olarak sabit tutulur. Oldukça derin bir mağaraya inerek bunu doğrulamak kolaydır.

Ne zaman ortalama yıllık sıcaklık alandaki hava sıfırın altında, bu kendini permafrost (daha doğrusu permafrost) olarak gösterir. İÇİNDE Doğu Sibirya yıl boyunca donan toprakların kalınlığı, yani kalınlığı yer yer 200-300 m'ye ulaşır.

Belirli bir derinlikten itibaren (haritadaki her nokta için kendine ait), Güneş ve atmosferin etkisi o kadar zayıflar ki, önce endojen (iç) faktörler gelir ve dünyanın içi içeriden ısıtılır, böylece sıcaklık yükselmeye başlar. derinlikle yükselir.

Dünyanın derin katmanlarının ısınması, esas olarak orada bulunan radyoaktif elementlerin bozunmasıyla ilişkilidir, ancak diğer ısı kaynakları da, örneğin yer kabuğunun ve mantonun derin katmanlarındaki fizikokimyasal, tektonik süreçler olarak adlandırılır. Ancak nedeni ne olursa olsun, kayaların ve ilgili sıvı ve gaz halindeki maddelerin sıcaklığı derinlikle birlikte artar. Madenciler bu fenomenle karşı karşıyadır - derin madenlerde hava her zaman sıcaktır. 1 km derinlikte otuz derece sıcaklık normaldir ve daha derinde sıcaklık daha da yüksektir.

Dünyanın yüzeyine ulaşan dünyanın iç kısmının ısı akışı küçüktür - ortalama olarak gücü 0,03-0,05 W / m2'dir,
veya yılda yaklaşık 350 Wh/m2. Güneşten gelen ısı akışının ve onun tarafından ısıtılan havanın arka planına karşı, bu algılanamaz bir değerdir: Güneş, dünya yüzeyinin her metrekaresine yılda yaklaşık 4000 kWh, yani 10.000 kat daha fazla verir (tabii ki bu ortalama olarak, kutup ve ekvatoral enlemler arasında büyük bir dağılım ve diğer iklim ve hava faktörlerine bağlı olarak).

Gezegenin çoğunda derinliklerden yüzeye ısı akışının önemsizliği, kayaların düşük termal iletkenliği ve jeolojik yapının özellikleri ile ilişkilidir. Ancak istisnalar vardır - ısı akışının yüksek olduğu yerler. Bunlar, her şeyden önce, dünyanın iç kısmının enerjisinin bir çıkış yolu bulduğu tektonik fay bölgeleri, artan sismik aktivite ve volkanizmadır. Bu tür bölgeler, litosferin termal anormallikleri ile karakterize edilir, burada Dünya yüzeyine ulaşan ısı akışı, "normal" olandan birçok kez ve hatta büyüklük dereceleri daha güçlü olabilir. Bu bölgelerde volkanik patlamalar ve sıcak su kaynakları ile büyük miktarda ısı yüzeye çıkar.

Jeotermal enerjinin gelişimi için en uygun alanlar bu alanlardır. Rusya topraklarında bunlar her şeyden önce Kamçatka, Kuril Adaları ve Kafkasya'dır.

Aynı zamanda, jeotermal enerjinin gelişimi hemen hemen her yerde mümkündür, çünkü derinlikle birlikte sıcaklıktaki artış her yerde bulunan bir olgudur ve görev, mineral hammaddelerin oradan çıkarılması gibi bağırsaklardan ısıyı “çıkarmaktır”.

Ortalama olarak, sıcaklık her 100 m'de bir derinlikle birlikte 2,5-3 o C artar.Farklı derinliklerde bulunan iki nokta arasındaki sıcaklık farkının, aralarındaki derinlik farkına oranına jeotermal gradyan denir.

Tersi, jeotermal adım veya sıcaklığın 1 o C yükseldiği derinlik aralığıdır.

Eğim ne kadar yüksekse ve buna bağlı olarak adım ne kadar düşükse, Dünya'nın derinliklerinin ısısı yüzeye o kadar yaklaşır ve bu alan jeotermal enerjinin gelişimi için o kadar umut vericidir.

Jeolojik yapıya bağlı olarak farklı alanlarda ve diğer bölgesel ve bölgesel şartlar, derinlikle sıcaklık artış hızı keskin bir şekilde değişebilir. Dünya ölçeğinde jeotermal gradyan ve basamak değerlerindeki dalgalanmalar 25 katına ulaşıyor. Örneğin, Oregon eyaletinde (ABD) eğim 1 km'de 150 o C ve Güney Afrika'da - 1 km'de 6 o C'dir.

Soru şu ki, büyük derinliklerde sıcaklık nedir - 5, 10 km veya daha fazla? Eğilim devam ederse, 10 km derinlikteki sıcaklık ortalama 250-300 ° C olmalıdır. Bu, ultra derin kuyulardaki doğrudan gözlemlerle aşağı yukarı doğrulanmıştır, ancak tablo sıcaklıktaki doğrusal bir artıştan çok daha karmaşıktır. .

Örneğin, Baltık kristal kalkanında açılan Kola superdeep kuyusunda, sıcaklık 10 o C / 1 km hızla 3 km derinliğe kadar değişir ve ardından jeotermal gradyan 2-2,5 kat artar. 7 km derinlikte, 10 km - 180 o C'de ve 12 km - 220 o C'de 120 o C'lik bir sıcaklık zaten kaydedilmiştir.

Başka bir örnek, Kuzey Hazar'da 500 m derinlikte 42 o C, 1.5 km - 70 o C, 2 km - 80 o C, 3 km - 108 o C'de kaydedilen bir kuyudur.

Jeotermal gradyanın 20-30 km derinlikten itibaren azaldığı varsayılmaktadır: 100 km derinlikte tahmini sıcaklıklar yaklaşık 1300-1500 o C, 400 km - 1600 o C derinlikte, Dünya'nın çekirdek (6000 km'den fazla derinlik) - 4000-5000 o İLE.

10-12 km'ye kadar olan derinliklerde, açılan kuyularla sıcaklık ölçülür; bulunmadığı yerlerde, daha büyük derinliklerde olduğu gibi dolaylı işaretlerle belirlenir. Çok dolaylı işaretler sismik dalgaların geçişinin doğası veya patlayan lavların sıcaklığı olabilir.

Bununla birlikte, jeotermal enerji amaçları için, 10 km'den daha derinlerdeki sıcaklıklara ilişkin veriler henüz pratik açıdan ilgi çekici değildir.

Birkaç kilometre derinlikte çok fazla ısı var, ama nasıl yükseltilir? Bazen doğanın kendisi bu sorunu bizim için doğal bir soğutucu yardımıyla çözer - yüzeye çıkan veya bizim için erişilebilir bir derinlikte yatan ısıtılmış termal sular. Bazı durumlarda, derinliklerdeki su buhar durumuna kadar ısıtılır.

Termal su kavramının kesin bir tanımı yoktur. Kural olarak, sıcak yeraltı suyu anlamına gelirler. sıvı hal veya Dünya yüzeyinde 20 ° C'nin üzerinde, yani kural olarak hava sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta çıkanlar da dahil olmak üzere buhar şeklinde.

Ilık yeraltı suyu, buhar, buhar-su karışımları - bu hidrotermal enerjidir. Buna göre kullanımına dayalı enerji hidrotermal olarak adlandırılır.

Doğrudan kuru kayalardan - petrotermal enerjiden ısı üretimi ile durum daha karmaşıktır, çünkü özellikle yeterince yüksek sıcaklıklar, kural olarak, birkaç kilometre derinlikten başlar.

Rusya topraklarında, petrotermal enerjinin potansiyeli, hidrotermal enerjininkinden yüz kat daha fazladır - sırasıyla 3.500 ve 35 trilyon ton. referans yakıt. Bu oldukça doğaldır - Dünya'nın derinliklerinin sıcaklığı her yerdedir ve yerel olarak termal sular bulunur. Bununla birlikte, bariz teknik zorluklar nedeniyle, termal suların çoğu şu anda ısı ve elektrik üretmek için kullanılmaktadır.

20-30°C ile 100°C arası sıcaklığa sahip sular ısıtma, 150°C ve üzeri sıcaklıklar ve jeotermal santrallerde elektrik üretimi için uygundur.

Genel olarak, Rusya topraklarındaki jeotermal kaynaklar, tonlarca referans yakıt veya başka herhangi bir enerji ölçüm birimi açısından, fosil yakıt rezervlerinden yaklaşık 10 kat daha fazladır.

Teorik olarak sadece jeotermal enerji ülkenin enerji ihtiyacını tam olarak karşılayabilir. Pratik olarak şu an topraklarının çoğunda bu, teknik ve ekonomik nedenlerle mümkün değildir.

Dünyada, jeotermal enerjinin kullanımı çoğunlukla, Orta Atlantik Sırtı'nın kuzey ucunda, son derece aktif bir tektonik ve volkanik bölgede bulunan bir ülke olan İzlanda ile ilişkilendirilir. Muhtemelen herkes 2010 yılında Eyjafjallajökull yanardağının güçlü patlamasını hatırlıyor.

Bu jeolojik özgüllük sayesinde İzlanda, Dünya yüzeyine çıkan ve hatta gayzer şeklinde fışkıran kaplıcalar da dahil olmak üzere büyük jeotermal enerji rezervlerine sahiptir.

İzlanda'da şu anda tüketilen tüm enerjinin %60'ından fazlası Dünya'dan alınmaktadır. Jeotermal kaynaklar da dahil olmak üzere ısınmanın %90'ı, elektrik üretiminin ise %30'u sağlanmaktadır. Ülkedeki elektriğin geri kalanının hidroelektrik santraller tarafından üretildiğini, yani İzlanda'nın bir tür küresel çevre standardı gibi göründüğü yenilenebilir bir enerji kaynağı kullanılarak üretildiğini ekliyoruz.

20. yüzyılda jeotermal enerjinin "evcilleştirilmesi", İzlanda'ya önemli ölçüde yardımcı oldu. ekonomik terimler. Geçen yüzyılın ortalarına kadar çok fakir bir ülkeydi, şimdi kurulu güç ve kişi başına düşen jeotermal enerji üretimi açısından dünyada birinci sırada ve mutlak jeotermal kurulu güç açısından ilk on içinde yer alıyor. bitkiler. Bununla birlikte, nüfusu yalnızca 300 bin kişidir ve bu, çevre dostu enerji kaynaklarına geçiş görevini basitleştirir: buna ihtiyaç genellikle azdır.

İzlanda'ya ek olarak, toplam elektrik üretimi dengesinde yüksek bir jeotermal enerji payı Yeni Zelanda tarafından sağlanmaktadır ve ada devletleri Güneydoğu Asya (Filipinler ve Endonezya), toprakları aynı zamanda yüksek sismik ve volkanik aktivite ile karakterize edilen Orta Amerika ve Doğu Afrika ülkeleri. Bu ülkeler için, mevcut gelişmişlik düzeyleri ve ihtiyaçları ile jeotermal enerji, sosyo-ekonomik kalkınmaya önemli katkı sağlamaktadır.

(Bitiş takip eder.)

Kesin sıcaklık yalnızca erişilebilir yerlerde, örneğin Kola kuyusunda (derinlik 12 km) çağrılabileceğinden, dünyanın içindeki sıcaklık çoğunlukla oldukça öznel bir göstergedir. Ancak burası yer kabuğunun dış kısmına aittir.

Dünyanın farklı derinliklerindeki sıcaklıklar

Bilim adamlarının bulduğu gibi, sıcaklık Dünya'nın derinliklerinde her 100 metrede 3 derece artıyor. Bu rakam tüm kıtalar ve dünyanın bazı bölgeleri için sabittir. Böyle bir sıcaklık artışı yer kabuğunun üst kısmında yani yaklaşık olarak ilk 20 kilometrede meydana gelir, ardından sıcaklık artışı yavaşlar.

En büyük artış, sıcaklığın dünyanın derinliklerinde her 1000 metrede 150 derece yükseldiği Amerika Birleşik Devletleri'nde kaydedildi. En yavaş büyüme Güney Afrika'da kaydedildi, termometre sadece 6 santigrat derece yükseldi.

Yaklaşık 35-40 kilometre derinlikte sıcaklık 1400 derece civarında dalgalanıyor. 25 ila 3000 km derinlikte manto ve dış çekirdeğin sınırı 2000 ila 3000 derece arasında ısınır. İç çekirdek 4000 dereceye kadar ısıtılır. Karmaşık deneyler sonucunda elde edilen son bilgilere göre, Dünya'nın tam merkezindeki sıcaklık yaklaşık 6000 derecedir. Güneş, yüzeyinde aynı sıcaklığa sahip olabilir.

Dünyanın derinliklerinin minimum ve maksimum sıcaklıkları

Dünya içindeki minimum ve maksimum sıcaklıklar hesaplanırken, sabit sıcaklık kuşağının verileri dikkate alınmaz. Bu bölgede sıcaklık yıl boyunca sabittir. Kemer, 5 metre derinlikte (tropik) ve 30 metreye kadar (yüksek enlemler) bulunur.

Maksimum sıcaklık yaklaşık 6000 metre derinlikte ölçüldü ve kaydedildi ve 274 santigrat dereceye ulaştı. Dünyanın içindeki minimum sıcaklık, esas olarak gezegenimizin kuzey bölgelerinde sabitlenmiştir, burada 100 metreden daha derinlerde bile termometre eksi sıcaklıklar gösterir.

Isı nereden geliyor ve gezegenin bağırsaklarında nasıl dağılıyor?

Dünyanın içindeki ısı birkaç kaynaktan gelir:

1) radyoaktif elementlerin bozunması;

2) Dünyanın çekirdeğinde ısıtılan maddenin yerçekimsel farklılaşması;

3) Gelgit sürtünmesi (Ay'ın Dünya üzerindeki etkisi, ikincisinin yavaşlaması ile birlikte).

Bunlar, dünyanın bağırsaklarında ısı oluşumu için bazı seçeneklerdir, ancak soru şu: tam liste ve şimdiye kadar zaten açık olanın doğruluğu.

Gezegenimizin bağırsaklarından yayılan ısı akışı, yapısal bölgelere bağlı olarak değişir. Bu nedenle okyanusun, dağların veya ovaların bulunduğu bir yerde ısı dağılımı tamamen farklı göstergelere sahiptir.

Sıcaklık alanlarını modellemek ve diğer hesaplamalar için belirli bir derinlikteki toprak sıcaklığını bilmek gerekir.

Toprağın derinlikteki sıcaklığı, egzoz toprağı-derin termometreleri kullanılarak ölçülür. Meteoroloji istasyonları tarafından düzenli olarak yürütülen planlı çalışmalardır. Araştırma verileri, iklim atlasları ve düzenleyici belgeler için temel oluşturur.

Belirli bir derinlikte toprak sıcaklığını elde etmek için, örneğin iki tane deneyebilirsiniz. basit yollar. Her iki yöntem de referans literatürün kullanımına dayanmaktadır:

Yaklaşık bir sıcaklık tespiti için TsPI-22 belgesini kullanabilirsiniz. "Geçişler demiryolları boru hatları." Burada, boru hatlarının ısı mühendisliği hesaplama metodolojisi çerçevesinde, belirli iklim bölgeleri için ölçüm derinliğine bağlı olarak toprak sıcaklıklarının verildiği Tablo 1 verilmektedir. Bu tabloyu aşağıda sunuyorum.

tablo 1

SSCB zamanlarından "bir gaz endüstrisi işçisine yardım etmek için" bir kaynaktan çeşitli derinliklerdeki toprak sıcaklıkları tablosu

Bazı şehirler için normatif donma derinlikleri:

Toprağın donma derinliği toprağın türüne bağlıdır:

Bence en kolay seçenek yukarıdaki referans verilerini kullanmak ve ardından enterpolasyon yapmak.

Yer sıcaklıklarını kullanarak doğru hesaplamalar için en güvenilir seçenek, meteoroloji servislerinden alınan verileri kullanmaktır. Bazı çevrimiçi dizinler meteoroloji hizmetleri temelinde çalışır. Örneğin, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Burada yerleşimi, toprak tipini seçmek yeterlidir ve toprağın sıcaklık haritasını veya verilerini tablo halinde alabilirsiniz. Prensip olarak uygundur, ancak görünüşe göre bu kaynak ödenmiştir.

Belirli bir derinlikte toprak sıcaklığını belirlemenin başka yollarını biliyorsanız, lütfen yorum yazın.

Aşağıdaki materyal ilginizi çekebilir:

Şunları okumak faydalı olabilir: