Середня температура ґрунту по місяцях СНІП. Температура всередині Землі

Зміна температури із глибиною. Земна поверхня через нерівномірне надходження сонячного тепла то нагрівається, то охолоджується. Ці коливання температури проникають у товщину Землі дуже неглибоко. Так, добові коливання на глибині 1 мзазвичай майже не відчуваються. Що ж до річних коливань, то вони проникають на різну глибину: у теплих країнах на 10-15 м,а в країнах з холодною зимою та спекотним літом до 25-30 і навіть 40 м.Глибше 30-40 мвже всюди Землі температура тримається незмінною. Наприклад, термометр, поставлений у підвалі Паризької обсерваторії, протягом понад 100 років показує 11°,85С.

Шар з постійною температурою спостерігається на всій земній кулі і зветься поясом постійної або нейтральної температури. Глибина залягання цього поясу залежить від кліматичних умоврізна, а температура дорівнює приблизно середньої річної температури даного місця.

При поглибленні на Землю нижче шару постійної температури зазвичай спостерігається поступове підвищення температури. Вперше це було помічено робітниками глибоких копалень. Помічалося це і під час прокладання тунелів. Так, наприклад, при прокладанні Сімплонського тунелю (в Альпах) температура підвищувалася до 60 °, що створювало чималі труднощі в роботі. Ще більш високі температури спостерігаються у глибоких свердловинах. Прикладом може бути Чуховська свердловина (Верхня Сілезія), у якій глибині 2220 мтемпература була понад 80 ° (83 °, 1) і т. д. На підставі дуже багатьох спостережень, проведених в різних місцях Землі, вдалося встановити, що в середньому при поглибленні на кожні 33 мтемпература збільшується на 1°С.

Число метрів, на яке потрібно заглибитись у Землю, щоб температура зросла на 1°С, називають геотермічно ступенем.Геотермічний ступінь у різних випадках неоднаковий і найчастіше він коливається від 30 до 35 м.У деяких випадках ці коливання можуть бути й вищими. Наприклад, у штаті Мічиган (США), в одній із свердловин, розташованих поблизу оз. Мічиган, геотермічний ступінь виявився не 33, а 70м.Навпаки, дуже малий геотермічний ступінь спостерігався в одній із свердловин Мексики, Там на глибині 670 мз'явилася вода з температурою 70°. Таким чином, геотермічний ступінь виявився всього близько 12 м.Малі геотермічні щаблі спостерігаються також у вулканічних областях, де на невеликих глибинах можуть бути ще не охололі товщі вивержених порід. Але всі подібні випадки є не так правилами, як винятками.

Причин, що впливають на геотермічний ступінь, багато. (Крім наведених вище, можна вказати на різну теплопровідність гірських порід, характер залягання пластів та ін.

Велике значенняу розподілі температур має рельєф місцевості. Останнє добре можна помітити на прикладеному кресленні (рис. 23), що зображує розріз Альп по лінії Симплонського тунелю, з пунктиром геоізотермами (тобто лініями однакових температур всередині Землі). Геоізотерми тут ніби повторюють рельєф, але з глибиною вплив рельєфу поступово зменшується. (Сильний вигин геоізотерм вниз у Баллі обумовлюється сильною циркуляцією вод, що спостерігається тут.)

Температура землі на великих глибинах. Спостереження над температурами у свердловинах, глибина яких рідко перевищує 2-3 км,Звісно, що неспроможні дати ставлення до температурах глибших шарів Землі. Але тут нам на допомогу приходять деякі явища з життя земної кори. До таких явищ належить вулканізм. Вулкани, поширені по земної поверхні, виносять на поверхню Землі розплавлені лави, температура яких понад 1000°. Отже, на високих глибинах ми маємо температури, що перевищують 1000°.

Був час, коли вчені на підставі геотермічного ступеня намагалися вирахувати ту глибину, на якій могли бути настільки високі температури, Як 1000-2000 °. Проте такі обчислення не можна вважати досить обґрунтованими. Спостереження, що проводилися над температурою базальтової кулі, що остигає, і теоретичні розрахунки дають підставу говорити, що величина геотермічної щаблі з глибиною збільшується. Але в яких межах і до якої глибини йде подібне збільшення, ми також поки що сказати не можемо.

Якщо припустити, що температура з глибиною зростає безперервно, то в центрі Землі вона має вимірюватися десятками тисяч градусів. За таких температур всі відомі нам гірські породи повинні перейти в рідкий стан. Правда, всередині Землі величезний тиск, і ми нічого не знаємо про стан тіл за подібних тисків. Тим не менш, у нас немає жодних даних стверджувати, що температура з глибиною безперервно зростає. Зараз більшість геофізиків приходить до висновку про те, що температура всередині Землі навряд чи може бути більшою за 2000°.

Джерела тепла. Що ж до джерел тепла, що зумовлюють внутрішню температуру Землі, всі вони можуть бути різні. Виходячи з гіпотез, які вважають Землю масою, що утворилася з розпеченої і розплавленої, внутрішнє тепло потрібно вважати залишковим теплом тіла, що стигає з поверхні. Однак є підстави вважати, що причиною внутрішньої високої температури Землі може бути радіоактивний розпад урану, торію, актиноурану, калію та інших елементів, що містяться в гірських породах. Радіоактивні елементи переважно поширені в кислих породах поверхневої оболонки Землі, менше їх зустрічається в глибинних основних породах. У той же час основні породи багатші на них, ніж залізні метеорити, які вважаються уламками внутрішніх частин космічних тіл.

Незважаючи на невелику кількість радіоактивних речовин у гірських породах та повільний їхній розпад, загальна кількість тепла, що виходить за рахунок радіоактивного розпаду, велика. Радянський геолог В. Г. Хлопінпідрахував, що радіоактивних елементів, що містяться у верхній 90-кілометровій оболонці Землі, достатньо, щоб покрити втрату тепла планети шляхом променевипускання. Поряд із радіоактивним розпадом теплова енергіявиділяється при стисканні речовини Землі, при хімічних реакціяхі т.п.

Уявіть собі будинок, у якому завжди підтримується комфортна температура, А систем обігріву та охолодження не видно. Ця система працює ефективно, але не потребує складного обслуговування чи спеціальних знань від власників.

Свіже повітря, Ви можете чути щебетання птахів і вітер, що ліниво грає листям на деревах. Будинок отримує енергію із землі, подібно до листя, яке одержує енергію від коріння. Прекрасна картина, чи не так?

Системи геотермального нагрівання та охолодження роблять цю картину реальністю. Геотермальна НВК система (нагрівання, вентиляція та кондиціювання) використовує температуру землі, щоб забезпечити нагрівання взимку та охолодження влітку.

Як працює геотермальне нагрівання та охолодження

Температура навколишнього середовищазмінюється разом зі зміною пір року, але підземна температура змінюється не так суттєво завдяки ізолюючим властивостям землі. На глибині 1,5-2 метри температура залишається відносно постійною цілий рік. Геотермальна система, як правило, складається з внутрішнього обладнання для обробки, підземної системи труб, що називається підземною петлею, та/або насоса для циркуляції води. Система використовує постійну температуру землі, щоб забезпечити чисту та безкоштовну енергію.

(Не плутайте поняття геотермальної НВК системи з «геотермальною енергією» - процесом, при якому електрика виробляється безпосередньо з високої температури в землі. В останньому випадку використовується обладнання іншого типу та інші процеси, метою яких зазвичай є нагрівання води до температури кипіння.)

Труби, які становлять підземну петлю, зазвичай виготовляються з поліетилену і можуть бути розташовані під землею горизонтально або вертикально, залежно від особливостей місцевості. Якщо доступний водоносний шар, то інженери можуть спроектувати систему розімкнутого контуру, для цього необхідно пробурити свердловину до ґрунтових вод. Вода викачується, проходить через теплообмінник, а потім закачується в той же водоносний шар за допомогою «повторного закачування».

Взимку вода, проходячи через підземну петлю, поглинає тепло землі. Внутрішнє обладнання додатково підвищує температуру та розподіляє її по всій будівлі. Це схоже на кондиціонер, який працює навпаки. Влітку геотермальна НВК система забирає воду з високою температурою з будівлі та несе її через підземну петлю/насос до свердловини повторного закачування, звідки вода потрапляє у прохолоднішу землю/водоносний шар.

На відміну від звичайних систем нагрівання та охолодження, геотермальні НВК системи не використовують викопне паливо, щоб виробити тепло. Вони просто беруть високу температуру із землі. Як правило, електроенергія використовується лише для роботи вентилятора, компресора та насоса.

У геотермальній системі охолодження та опалення є три головні компоненти: тепловий насос, рідке середовище теплообміну (розімкнена або замкнута система) та система подачі повітря (система труб).

Для геотермальних теплових насосів, а також для інших типів теплових насосів, було виміряно співвідношення їх корисної дії до витраченої для цього дії енергії (ККД). Більшість геотермальних систем теплових насосів мають КПД від 3.0 до 5.0. Це означає, що одну одиницю енергії система перетворює на 3-5 одиниць тепла.

Геотермальні системи вимагають складного обслуговування. Правильно встановлена, що дуже важливо, підземна петля може справно служити протягом кількох поколінь. Вентилятор, компресор та насос розміщені в закритому приміщенні та захищені від мінливих погодних умов, таким чином, їх термін експлуатації може тривати багато років, часто десятиліть. Звичайні періодичні перевірки, своєчасна заміна фільтра та щорічне очищення котушки є єдиним необхідним обслуговуванням.

Досвід використання геотермальних НВК систем

Геотермальні НВК системи використовуються вже понад 60 років у всьому світі. Вони працюють з природою, а не проти неї, і вони не виділяють парникових газів (як зазначалося раніше, вони використовують менше електрики, тому що використовують постійну температуру землі).

Геотермальні НВК системи все частіше стають атрибутами екологічних будинків, як частина руху зеленого будівництва, що набирає популярності. Зелені проекти склали 20 відсотків усіх збудованих будинків у США за минулий рік. В одній із статей у Wall Street Journal йдеться про те, що до 2016 року бюджет зеленого будівництва зросте від 36 мільярдів доларів на рік до 114 мільярдів. Це становитиме 30-40 відсотків всього ринку нерухомості.

Але більша частинаінформація про геотермальне нагрівання та охолодження заснована на застарілих даних або необґрунтованих міфах.

Руйнування міфів про геотермальні НВК системи

1. Геотермальні НВК системи не є відновлюваною технологією, тому що вони використовують електрику.

Факт: Геотермальні НВК системи використовують лише одну одиницю електрики, щоб зробити до п'яти одиниць охолодження або нагрівання.

2. Сонячна енергія та енергія вітру є сприятливішими відновлюваними технологіями порівняно з геотермальними НВК системами.

Факт: Геотермальні НВК системи за один долар переробляють у чотири рази більше кіловат/годин, ніж енергія сонця чи вітру виробляє за той самий долар. Ці технології можуть, звичайно, відігравати важливу роль для екології, але геотермальна НВК система найчастіше є найефективнішим та економнішим способом зменшити вплив на навколишнє середовище.

3. Для геотермальної НВК системи потрібно багато місця, щоб розмістити поліетиленові труби підземної петлі.

Факт: Залежно від особливостей місцевості підземна петля може бути розташована вертикально, що означає необхідність у невеликій наземній поверхні. Якщо є доступний водоносний шар, то потрібно всього кілька квадратних футів на поверхні. Зауважте, що вода повертається в той же водоносний шар, з якого вона була взята, після того, як пройшла через теплообмінник. Таким чином, вода не є білим і не забруднює водоносний шар.

4. Геотермальні теплові насоси НВК є гучними.

Факт: Системи працюють дуже тихо, і зовні немає обладнання, щоб не турбувати сусідів.

5. Геотермальні системи зрештою «стираються».

Факт: Підземні петлі можуть слугувати протягом кількох поколінь. Обладнання теплообміну, як правило, є десятиліттями, оскільки воно захищене в закритому приміщенні. Коли настає момент необхідної заміни обладнання, вартість такої заміни набагато менша за нову геотермальну систему, оскільки підземна петля і свердловина є її найдорожчими частинами. Нові технічні рішення усувають проблему затримки тепла у землі, таким чином, система може здійснювати обмін температур у необмеженій кількості. У минулому були випадки неправильно розрахованих систем, які дійсно перегрівали або переохолоджували землю настільки, що більше не було температурної відмінності, необхідної для роботи системи.

6. Геотермальні НВК системи працюють лише нагріву.

Факт: Вони працюють так само ефективно та на охолодження та можуть бути спроектовані таким чином, щоб не було потреби у додатковому резервному джерелі тепла. Хоча деякі клієнти вирішують, що економічно вигідніше мати невелику резервну систему для найхолодніших часів. Це означає, що їхня підземна петля буде меншою і, відповідно, дешевшою.

7. Геотермальні НВК системи не можуть одночасно нагріти воду для побутових цілей, нагріти воду в басейні та обігріти будинок.

Факт: Системи можуть бути спроектовані таким чином, щоб виконувати багато функцій одночасно.

8. Геотермальні НВК системи забруднюють землю холодоагентами.

Факт: Більшість систем використовує у петлях лише воду.

9. Геотермальні НВК системи використовують багато води.

Факт: Геотермальні системи практично не споживають воду. Якщо для обміну температури використовується підземна вода, то вся вода повертається в той же водоносний шар. У минулому дійсно використовувалися деякі системи, які марнували воду після того, як вона проходила через теплообмінник, але такі системи сьогодні майже не використовуються. Якщо подивитися на питання з комерційної точки зору, то геотермальні НВК системи фактично заощаджують мільйони літрів води, які випаровувалися б у традиційних системах.

10. Геотермальна НВК технологія фінансово не здійсненна без державних та регіональних податкових пільг.

Факт: Державні та регіональні пільги, як правило, становлять від 30 до 60 відсотків сукупної вартості геотермальної системи, що може найчастіше знизити її початкову ціну практично до рівня цін на звичайне обладнання. Стандартні повітряні системи НВК коштують приблизно 3,000 доларів за тонну тепла або холоду (вдома зазвичай використовують від однієї до п'яти тонн). Ціна геотермальних НВК систем складає приблизно від 5,000 доларів за тонну до 8,000-9,000. Проте нові методи встановлення значно зменшують витрати, аж до ціни звичайні системи.

Зменшити вартість також можна за рахунок знижок на обладнання для громадського чи комерційного використання, або навіть за великих замовлень побутового характеру (особливо від великих брендів, таких як Bosch, Carrier та Trane). Розімкнені контури, при використанні насоса і свердловини повторного закачування, є більш дешевими в установці, ніж замкнуті системи.

За матеріалами: energyblog.nationalgeographic.com

Кирило Дегтярьов, науковий співробітник, Московський державний університетім. М. В. Ломоносова.

У нашій країні, багатій на вуглеводні, геотермальна енергія - якийсь екзотичний ресурс, який за сьогоднішнього стану справ навряд чи складе конкуренцію нафти і газу. Тим не менш, цей альтернативний вид енергії може використовуватися практично всюди і досить ефективно.

Фото Ігоря Константінова.

Зміна температури ґрунту з глибиною.

Зростання температури термальних вод і сухих порід, що вміщають їх, з глибиною.

Зміна температури з глибиною у різних регіонах.

Виверження ісландського вулкана Ейяф'ятлайокудль -ілюстрація бурхливих вулканічних процесів, що протікають в активних тектонічних та вулканічних зонах з потужним тепловим потоком із земних надр.

Встановлені потужності геотермальних електростанцій країнами світу, МВт.

Розподіл геотермальних ресурсів територією Росії. Запаси геотермальної енергії, за оцінками експертів, у кілька разів перевищують запаси енергії органічного викопного палива. За даними асоціації "Геотермальне енергетичне суспільство".

Геотермальна енергія – це тепло земних надр. Виробляється воно в глибинах і надходить до Землі в різних формах і з різною інтенсивністю.

Температура верхніх шарів ґрунту залежить в основному від зовнішніх (екзогенних) факторів – сонячного освітлення та температури повітря. Влітку і вдень ґрунт до певних глибин прогрівається, а взимку та вночі охолоджується слідом за зміною температури повітря та з деяким запізненням, що наростає з глибиною. Вплив добових коливань температури повітря закінчується на глибинах від одиниць до кількох десятків сантиметрів. Сезонні коливання захоплюють глибші пласти ґрунту - до десятків метрів.

На певній глибині - від десятків до сотень метрів - температура ґрунту тримається постійною, рівною середньорічній температурі повітря біля Землі. У цьому легко переконатись, спустившись у досить глибоку печеру.

Коли середньорічна температураповітря в цій місцевості нижче за нуль, це проявляється як вічна (точніше, багаторічна) мерзлота. У Східного Сибірупотужність, тобто товщина, цілий рік мерзлих ґрунтів досягає місцями 200-300 м.

З деякої глибини (своєї кожної точки на карті) дія Сонця і атмосфери слабшає настільки, що у перше місце виходять ендогенні (внутрішні) чинники і відбувається розігрів земних надр зсередини, отже температура з глибиною починає зростати.

Розігрів глибинних шарів Землі пов'язують, головним чином, з розпадом радіоактивних елементів, що знаходяться там, хоча називають й інші джерела тепла, наприклад фізико-хімічні, тектонічні процеси в глибоких шарах земної кори і мантії. Але чим би це не було зумовлено, температура гірських порід та пов'язаних з ними рідких та газоподібних субстанцій із глибиною зростає. З цим явищем стикаються гірники – у глибоких шахтах завжди спекотно. На глибині 1 км тридцятиградусна спека - нормальне явище, а глибша температура ще вища.

Тепловий потік земних надр, що досягає поверхні Землі, невеликий - в середньому його потужність становить 0,03-0,05 Вт/м 2
або приблизно 350 Вт·ч/м 2 на рік. На тлі теплового потоку від Сонця та нагрітого ним повітря це непомітна величина: Сонце дає кожному квадратному метру земної поверхні близько 4000 кВт·год щорічно, тобто в 10 000 разів більше (зрозуміло, це в середньому, при величезному розкиді між полярними та екваторіальними широтами) та в залежності від інших кліматичних та погодних факторів).

Незначність теплового потоку з надр до поверхні більшої частини планети пов'язана з низькою теплопровідністю гірських порід та особливостями геологічної будови. Але є винятки – місця, де тепловий потік великий. Це насамперед зони тектонічних розломів, підвищеної сейсмічної активності та вулканізму, де енергія земних надр знаходить вихід. Для таких зон характерні термічні аномалії літосфери, тут тепловий потік, що досягає поверхні Землі, може бути в рази і навіть на порядки потужніший за «звичайний». Величезна кількість тепла на поверхню у цих зонах виносять виверження вулканів та гарячі джерела води.

Саме такі райони є найбільш сприятливими для розвитку геотермальної енергетики. На території Росії це, перш за все, Камчатка, Курильські острови та Кавказ.

У той же час розвиток геотермальної енергетики можливий практично скрізь, оскільки зростання температури з глибиною - явище повсюдне, і завдання полягає в «видобуті» тепла з надр, подібно до того, як звідти видобувається мінеральна сировина.

У середньому температура з глибиною зростає на 2,5-3 про З на кожні 100 м. Відношення різниці температур між двома точками, що лежать на різній глибині, до різниці глибин між ними називають геотермічним градієнтом.

Зворотна величина - геотермічний ступінь або інтервал глибин, на якому температура підвищується на 1 про С.

Чим вище градієнт і нижче ступінь, тим ближче тепло глибин Землі підходить до поверхні і тим паче перспективний даний район у розвиток геотермальної енергетики.

У різних районах, залежно від геологічної будови та інших регіональних та місцевих умов, Швидкість зростання температури з глибиною може різко відрізнятися. У масштабах Землі коливання величин геотермічних градієнтів і щаблів досягають 25 разів. Наприклад, у штаті Орегон (США) градієнт становить 150 о С на 1 км, а в Південній Африці - 6 про С на 1 км.

Питання, яка температура на великих глибинах – 5, 10 км і більше? При збереженні тенденції температура на глибині 10 км повинна становити в середньому приблизно 250-300 про С. Це більш менш підтверджується прямими спостереженнями в надглибоких свердловинах, хоча картина істотно складніше лінійного підвищення температури.

Наприклад, у Кольській надглибокій свердловині, пробуреній у Балтійському кристалічному щиті, температура до глибини 3 км змінюється зі швидкістю 10 С/1 км, а далі геотермічний градієнт стає в 2-2,5 рази більше. На глибині 7 км зафіксована вже температура 120 ° С, на 10 км - 180 ° С, а на 12 км - 220 ° С.

Інший приклад - свердловина, закладена у Північному Прикаспії, де на глибині 500 м зареєстрована температура 42 o С, на 1,5 км - 70 o С, на 2 км - 80 o С, на 3 км - 108 o С.

Передбачається, що геотермічний градієнт зменшується починаючи з глибини 20-30 км: на глибині 100 км приблизно температури близько 1300-1500 o С, на глибині 400 км - 1600 o С, в ядрі Землі (глибини більше 6000 км) - 4000- З.

На глибинах до 10-12 км температуру вимірюють через пробурені свердловини; там же, де їх немає, її визначають за непрямими ознаками так само, як і на більших глибинах. Такими непрямими ознакамиможуть бути характер проходження сей-смічних хвиль або температура лави, що виливається.

Втім, для цілей геотермальної енергетики дані про температури на глибинах понад 10 км поки що не становлять практичного інтересу.

На глибинах за кілька кілометрів багато тепла, але як його підняти? Іноді це завдання вирішує за нас сама природа за допомогою природного теплоносія - нагрітих термальних вод, що виходять на поверхню або залягають на доступній для нас глибині. У ряді випадків вода в глибинах розігріта до пари.

Суворого визначення поняття "термальні води" немає. Як правило, під ними мають на увазі гарячі підземні води в рідкому станіабо у вигляді пари, у тому числі ті, що виходять на поверхню Землі з температурою вище 20 про С, тобто, як правило, більш високою, ніж температура повітря.

Тепло підземних вод, пара, пароводяні суміші - це гідротермальна енергія. Відповідно енергетика, заснована на її використанні, називається гідротермальною.

Складніша ситуація з видобутком тепла безпосередньо сухих гірських порід - петротермальної енергії, тим більше що досить високі температури, як правило, починаються з глибин в кілька кілометрів.

На території Росії потенціал петротермальної енергії в сто разів вищий, ніж у гідротермальної - відповідно 3500 і 35 трлн тонн умовного палива. Це цілком природно – тепло глибин Землі є скрізь, а термальні води виявляються локально. Однак через очевидні технічні труднощі для отримання тепла та електроенергії нині використовуються переважно термальні води.

Води температурою від 20-30 до 100оС придатні для опалення, температурою від 150оС і вище - і для вироблення електроенергії на геотермальних електростанціях.

У цілому ж геотермальні ресурси біля Росії у перерахунку на тонни умовного палива чи будь-яку іншу одиницю виміру енергії приблизно 10 разів вище запасів органічного палива.

Теоретично лише рахунок геотермальної енергії можна було б повністю задовольнити енергетичні потреби країни. Практично ж на даний моментна більшій частині її території це неможливе з техніко-економічних міркувань.

У світі використання геотермальної енергії асоціюється найчастіше з Ісландією - країною, розташованою на північному закінченні Серединно-Атлантичного хребта, у виключно активній тектонічній та вулканічній зоні. Напевно, всі пам'ятають потужне виверження вулкана Ейяфьятлайокудль (Eyjafjallajökull) у 2010 році.

Саме завдяки такій геологічній специфіці Ісландія має величезні запаси геотермальної енергії, у тому числі гарячих джерел, що виходять на поверхню Землі і навіть фонтанують у вигляді гейзерів.

В Ісландії нині понад 60% усієї споживаної енергії беруть із Землі. У тому числі за рахунок геотермальних джерел забезпечується 90% опалення та 30% вироблення електроенергії. Додамо, що решта електроенергії в країні виробляється на ГЕС, тобто з використанням відновлюваного джерела енергії, завдяки чому Ісландія виглядає якимось світовим екологічним еталоном.

«Приручення» геотермальної енергії у XX столітті помітно допомогло Ісландії економічному відношенні. До середини минулого століття вона була дуже бідною країною, зараз займає перше місце у світі за встановленою потужністю та виробництвом геотермальної енергії на душу населення і знаходиться в першій десятці за абсолютною величиною встановленої потужності геотермальних електростанцій. Проте її населення становить лише 300 тисяч жителів, що полегшує завдання переходу на екологічно чисті джерела енергії: потреби у ній загалом невеликі.

Крім Ісландії висока частка геотермальної енергетики у загальному балансі виробництва електроенергії забезпечується у Новій Зеландії та острівних державахПівденно-Східної Азії (Філіппіни та Індонезія), країнах Центральної Америки та Східної Африки, територія яких також характеризується високою сейсмічною та вулканічною активністю. Для цих країн за їх нинішнього рівня розвитку та потреб геотермальна енергетика робить вагомий внесок у соціально-економічний розвиток.

(Закінчення слідує.)

Температура всередині землі найчастіше є досить суб'єктивним показником, оскільки точну температуру можна назвати тільки в доступних місцях, наприклад, у свердловині (глибина 12 км). Але це місце відноситься до зовнішньої частини земної кори.

Температури різних глибин Землі

Як з'ясували вчені, температура піднімається на 3 градуси кожні 100 метрів углиб Землі. Ця цифра є постійною всім континентів і частин земної кулі. Таке зростання температури відбувається у верхній частині земної кори, приблизно перші 20 кілометрів, далі температурне зростання уповільнюється.

Найбільше зростання зафіксовано у США, де температура піднялася на 150 градусів за 1000 метрів углиб землі. Найповільніше зростання зафіксовано в Південній Африці, стовпчик термометра піднявся лише на 6 градусів за Цельсієм.

На глибині близько 35-40 км температура коливається в районі 1400 градусів. Кордон мантії та зовнішнього ядра на глибині від 25 до 3000 км розжарюється від 2000 до 3000 градусів. Внутрішнє ядро нагріте до 4000 градусів. Температура в самому центрі Землі, за останніми даними, отриманими в результаті складних дослідів, становить близько 6000 градусів. Такою самою температурою може похвалитися і Сонце на своїй поверхні.

Мінімальні та максимальні температури глибин Землі

При розрахунку мінімальної та максимальної температури всередині Землі до уваги не беруть дані поясу постійної температури. У цьому поясі температура є постійною протягом усього року. Пояс розташовується на глибині від 5 метрів (тропіки) та до 30 метрів (високі широти).

Максимальна температура була виміряна та зафіксована на глибині близько 6000 метрів і склала 274 градуси за Цельсієм. Мінімальна температура всередині землі фіксується в основному в північних районах нашої планети, де навіть на глибині понад 100 метрів термометр показує мінусову температуру.

Звідки виходить тепло і як воно розподіляється у надрах планети

Тепло всередині землі походить від кількох джерел:

1) Розпад радіоактивних елементів;

2) Розігріта в ядрі Землі гравітаційна диференціація речовини;

3) Приливне тертя (вплив Місяця на Землю, що супроводжується уповільненням останньої).

Це деякі варіанти виникнення тепла в надрах землі, але питання про повному спискута коректності вже наявного відкрито досі.

Тепловий потік, що виходить із надр нашої планети, змінюється залежно від структурних зон. Тому розподіл тепла у місці, де знаходиться океан, гори чи рівнини, має зовсім різні показники.

Для моделювання температурних полів та інших розрахунків необхідно дізнатися температуру грунту на заданої глибині.

Температуру ґрунту на глибині вимірюють за допомогою витяжних ґрунтово-глибинних термометрів. Це планові дослідження, які регулярно проводять метеорологічні станції. Дані досліджень є основою для кліматичних атласів та нормативної документації.

Для отримання температури ґрунту на заданій глибині можна спробувати, наприклад, два простих способу. Обидва способи полягають у використанні довідкової літератури:

Для наближеного визначення температури можна використати документ ЦПД-22. «Переходи залізницьтрубопроводами». Тут у межах методики теплотехнічного розрахунку трубопроводів наводиться таблиця 1, де певних кліматичних районів наводяться величини температур грунту залежно від глибини виміру. Цю таблицю я наводжу тут нижче.

Таблиця 1

Таблиця температур ґрунту на різних глибинах із джерела «на допомогу працівникові газової промисловості» ще часів СРСР

Нормативні глибини промерзання для деяких міст:

Глибина промерзання ґрунту залежить від типу ґрунту:

Я думаю, що найпростіший варіант, це скористатися вищезгаданими довідковими даними, а потім інтерполювати.

Найнадійніший варіант для точних розрахунків із використанням температур ґрунту – скористатися даними метеорологічних служб. На базі метеорологічних служб працюють деякі онлайн-довідники. Наприклад, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Тут достатньо вибрати населений пункт, тип ґрунту і можна отримати температурну карту ґрунту або її дані у табличній формі. В принципі, зручно, але схоже на цей ресурс платний.

Якщо Ви знаєте ще способи визначення температури ґрунту на заданій глибині, будь ласка, пишіть коментарі.

Можливо, Вам буде цікавий наступний матеріал:

Можливо, буде корисно почитати: