Геотермический градиент – приращение температуры с глубиной, выраженной в 0С/км. «Обратной» характеристикой является геотермическая ступень – глубина в метрах, при погружении на которую температура повысится на 1 0С.
Температура Земли приблизилась к рекордным показателям за 50 млн лет
Геологи предполагали: на глубине 10-15 километров скважина вскроет мантию Земли. Средняя температура на Земле в этот день превысила 17 градусов. Если допустить, что температура с глубиной возрастает непрерывно, то в центре Земли она должна измеряться десятками тысяч градусов. Здесь опубликована динамика изменения зимних (2012-13г.г.) температур земли на глубине 130 сантиметров под домом (под внутренним краем фундамента), а. Неопределённость оценок температуры зависит от глубины (возрастает от ±10 % в литосфере до ±30 % в центре Земли) и точности определения термодинамических параметров.
Под самой жаркой пустыней Земли обнаружили скрытую экосистему
Глубина в метрах, при которой температура повышается на 1°С, называется геотермической ступенью. Средняя температура на Земле в этот день превысила 17 градусов. Индийский луноход «Прагьян» передал на Землю первые научные данные, которые во многом меняют представления о Южном полюсе Луны. Таким образом, примерная температура на глубине 40 километров будет равна 1400°С. Мантия на глубине в 300 километров – почти 3000°С. А сам центр нашей планеты нагрет до ~6000°С.
Внутреннее строение Земли
Предполагается, что он проработает здесь один лунный день около двух земных недель. Вечерний 3DNews Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Многие исследователи столь резкий переход к потеплению, как минимум, частичным вкладом парниковых газов, которые человечество выбрасывает в атмосферу. Однако, чтобы делать выводы о том, какой вклад вносят естественные процессы, а какой — деятельность людей, а также точнее предсказывать, чего стоит ожидать в будущем, необходимо построить качественные реконструкции палеоклимата. Дарелл Кауфман Darrell Kaufman из Университета Северной Аризоны вместе с коллегами применили пять различных статистических методов для реконструкции глобальной средней температуры поверхности за последние 12000 лет. Они опирались на базу данных о палеоклимате, которая была опубликована несколько месяцев назад. В итоге им удалось создать базу данных, которая включает 1319 образов, собранных из 679 участков по всему миру. Группа Кауфмана смоделировала климат прошлого, а затем сравнила показатели моделей со средней температурой в 19 и 20 веке, чтобы отследить, как промышленная революция могла повлиять на нее.
Между нижней мантией и внешним жидким ядром существует большой перепад температуры, и там должен происходить активный перенос тепла. Потому ученых и заинтересовали теплопроводные свойства основного материала этого слоя — бриджманита силикатного перовскита. В лабораторных условиях они смоделировали температуры и давления, существующие в недрах планеты, на глубине в сотни километров, и измерили способность минерала проводить тепло при таких условиях.
Ученые разделили климатические состояния Земли на 4 вида, которые они назвали жаркое Hothouse , теплое Warmhouse , прохладное Coolhouse и холодное Icehouse. Эти климатические состояния сохранялись в течение миллионов или даже десятков миллионов лет. Так, "теплое" преобладало в первые десять миллионов лет исследуемого периода, когда средняя температура была более чем на пять градусов по Цельсию выше сегодняшней. Фаза Hothouse началась 56 миллионов лет назад, продолжалась до 47 миллионов лет назад. По утверждению Вестерхольда, тогда было более чем на 10-14 градусов теплее, чем сегодня. Затем появилась тенденция к похолоданию: до 34 миллиона лет назад длилась фаза Warmhouse. На этапе Coolhouse 3,3 млн лет назад сформировались огромные ледяные щиты в Антарктике и в северном полушарии.
Ученые выявили сильные неоднородности температуры в центре Земли
На некоторой глубине от поверхности Земли располагается пояс постоянной температуры, ниже его происходит увеличение температуры. Температура почвы на глубине узла кущения озимых культур измеряется в срок наблюдения, а также между сроками наблюдений измеряется минимальная и максимальная температура в слое почвы на глубине 2,5-3,5 см от поверхности земли (°С) специальными. «К 2300 году средняя глобальная температура может подняться до уровней, каких Земля не видела за 50 миллионов лет», – заявляют ученые. Если верить американским исследователям из Агентства по защите окружающей среды (U.S. Environmental Protection Agency (EPA), то за столетие (с 1913 года) средняя температура на Земле поднялась на половину градуса Цельсия.
Температуру вечной мерзлоты измерят на глубине 15 метров
Как правило, температура земной коры повышается с глубиной из-за теплового потока от гораздо более горячей мантии. Однако в некоторых случаях температура может падать с увеличением глубины, особенно у поверхности, явление, известное как обратный или отрицательный геотермический градиент.
Большая глубина скважины обуславливает достаточно высокую стоимость подобных систем, поэтому они не используются для тепло- и холодоснабжения небольших зданий. Одно из перспективных направлений — использование в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии воды из шахт и туннелей. Температура этой воды постоянна в течение всего года. Вода из шахт и туннелей легко доступна. Потребление энергии в течение следующего отопительного сезона вызывает еще большее понижение температуры грунта, и его температурный потенциал еще больше снижается.
Это заставляет при проектировании систем использования низкопотенциального тепла Земли рассматривать проблему «устойчивости» sustainability таких систем. Часто энергетические ресурсы для снижения периода окупаемости оборудования эксплуатируются очень интенсивно, что может привести к их быстрому истощению. Поэтому необходимо поддерживать такой уровень производства энергии, который бы позволил эксплуатировать источник энергетических ресурсов длительное время. Эта способность систем поддерживать требуемый уровень производства тепловой энергии длительное время называется «устойчивостью» sustainability. Для систем использования низкопотенциального тепла Земли дано следующее определение устойчивости : «Для каждой системы использования низкопотенциального тепла Земли и для каждого режима работы этой системы существует некоторый максимальный уровень производства энергии; производство энергии ниже этого уровня можно поддерживать длительное время 100—300 лет ». Проведенные в ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» исследования показали, что потребление тепловой энергии из грунтового массива к концу отопительного сезона вызывает вблизи регистра труб системы теплосбора понижение температуры грунта, которое в почвенно-климатических условиях большей части территории России не успевает компенсироваться в летний период года, и к началу следующего отопительного сезона грунт выходит с пониженным температурным потенциалом.
Потребление тепловой энергии в течение следующего отопительного сезона вызывает дальнейшее снижение температуры грунта, и к началу третьего отопительного сезона его температурный потенциал еще больше отличается от естественного. И так далее. Однако огибающие теплового влияния многолетней эксплуатации системы теплосбора на естественный температурный режим грунта имеют ярко выраженный экспоненциальный характер, и к пятому году эксплуатации грунт выходит на новый режим, близкий к периодическому, то есть, начиная с пятого года эксплуатации, многолетнее потребление тепловой энергии из грунтового массива системы теплосбора сопровождается периодическими изменениями его температуры. Таким образом, при проектировании теплонасосных систем теплоснабжения представляется необходимым учет падения температур грунтового массива, вызванного многолетней эксплуатацией системы теплосбора, и использование в качестве расчетных параметров температур грунтового массива, ожидаемых на 5-й год эксплуатации ТСТ. В комбинированных системах , используемых как для тепло-, так и для холодоснабжения, тепловой баланс устанавливается «автоматически»: в зимнее время требуется теплоснабжение происходит охлаждение грунтового массива, в летнее время требуется холодоснабжение — нагрев грунтового массива. В системах, использующих низкопотенциальное тепло грунтовых вод, происходит постоянное пополнение водных запасов за счет воды, просачивающейся с поверхности, и воды, поступающей из более глубоких слоев грунта.
Таким образом, теплосодержание грунтовых вод увеличивается как «сверху» за счет тепла атмосферного воздуха , так и «снизу» за счет тепла Земли ; величина теплопоступлений «сверху» и «снизу» зависит от толщины и глубины залегания водоносного слоя. За счет этих теплопоступлений температура грунтовых вод остается постоянной в течение всего сезона и мало меняется в процессе эксплуатации. В системах с вертикальными грунтовыми теплообменниками ситуация иная. При отводе тепла температура грунта вокруг грунтового теплообменника понижается. На понижение температуры влияет как особенности конструкции теплообменника, так и режим его эксплуатации. Например, в системах с высокими величинами отводимой тепловой энергии несколько десятков ватт на метр длины теплообменника или в системах с грунтовым теплообменником, расположенным в грунте с низкой теплопроводностью например, в сухом песке или сухом гравии понижение температуры будет особенно заметным и может привести к замораживанию грунтового массива вокруг грунтового теплообменника.
Немецкие специалисты провели измерения температуры грунтового массива, в котором устроен вертикальный грунтовой теплообменник глубиной 50 м, расположенный недалеко от Франкфурта-на-Майне. Для этого вокруг основной скважины на расстоянии 2,5, 5 и 10 м от было пробурено 9 скважин той же глубины. Во всех десяти скважинах через каждые 2 м устанавливались датчики для измерения температуры — всего 240 датчиков. На рис. В конце отопительного сезона хорошо заметно уменьшение температуры грунтового массива вокруг теплообменника. Возникает тепловой поток, направленный к теплообменнику из окружающего грунтового массива, который частично компенсирует снижение температуры грунта, вызванное «отбором» тепла.
Схемы распределения температур в грунтовом массиве вокруг вертикального грунтового теплообменника в начале и в конце первого отопительного сезона Поскольку относительно широкое распространение вертикальные теполообменники стали получать примерно 15—20 лет назад, во всем мире ощущается недостаток экспериментальных данных, полученных при длительных несколько десятков лет сроках эксплуатации систем с теплообменниками такого типа. Возникает вопрос об устойчивости этих систем, об их надежности при длительных сроках эксплуатации. Является ли низкопотенциальное тепло Земли во- зобновляемым источником энергии? Каков период «возобновления» этого источника? С 1986 года в Швейцарии неподалеку от Цюриха проводились исследования системы с вертикальными грунтовыми теплообменниками. В грунтовом массиве был устроен вертикальный грунтовой теплообменник коаксиального типа глубиной 105 м.
Этот теплообменник использовался в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии для теплонасосной системы, установленной в одноквартирном жилом доме. Вертикальный грунтовой теплообменник обеспечивал пиковую мощность примерно 70 Вт на каждый метр длины, что создавало значительную тепловую нагрузку на окружающий грунтовой массив. Годовое производство тепловой энергии составляет около 13 МВт ч На расстоянии 0,5 и 1 м от основной скважины были пробурены две дополнительных, в которых на глубине в 1, 2, 5, 10, 20, 35, 50, 65, 85 и 105 м установлены датчики температуры, после чего скважины были заполнены глинисто-цементной смесью. Температура измерялась каждые тридцать минут. Кроме температуры грунта фиксировались и другие параметры: скорость движения теплоносителя, потребление энергии приводом компрессора теплового насоса, температура воздуха и т. Первый период наблюдений продолжался с 1986 по 1991 год.
Измерения показали, что влияние тепла наружного воздуха и солнечной радиации отмечается в поверхностном слое грунта на глубине до 15 м. Ниже этого уровня тепловой режим грунта формируется главным образом за счет тепла земных недр. За первые 2—3 года эксплуатации температура грунтового массива , окружающего вертикальный теплообменник, резко понизилась, однако с каждым годом понижение температуры уменьшалось, и через несколько лет система вышла на режим, близкий к постоянному, когда температура грунтового массива вокруг теплообменника стала ниже первоначальной на 1—2 оC. Осенью 1996 года, через десять лет после начала эксплуатации системы, измерения были возобновлены. Эти измерения показали, что температура грунта существенным образом не изменилась. В последующие годы были зафиксированы незначительные колебания температуры грунта в пределах 0,5 градусов C в зависимости от ежегодной отопительной нагрузки.
Таким образом, система вышла на квазистационарный режим после первых нескольких лет эксплуатации. На основании экспериментальных данных были построены математические модели процессов, проходящих в грунтовом массиве, что позволило сделать долгосрочный прогноз изменения температуры грунтового массива. Математическое моделирование показало, что ежегодное понижение температуры будет постепенно уменьшаться, а объем грунтового массива вокруг теплообменника, подверженного понижению температуры, с каждым годом будет увеличиваться. По окончании периода эксплуатации начинается процесс регенерации: температура грунта начинает повышаться. Характер протекания процесса регенерации подобен характеру процесса «отбора» тепла: в первые годы эксплуатации происходит резкое повышение температуры грунта, а в последующие годы скорость повышения температуры уменьшается. Продолжительность периода «регенерации» зависит от продолжительности периода эксплуатации.
Эти два периода примерно одинаковы. В рассматриваемом случае период эксплуатации грунтового теплообменника равнялся тридцати годам, и период «регенерации» также оценивается в тридцать лет. Таким образом, системы тепло- и холодоснабжения зданий, использующие низкопотенциальное тепло Земли, представляют собой надежный источник энергии, который может быть использован повсеместно. Этот источник может использоваться в течение достаточно длительного времени, и может быть возобновлен по окончании периода эксплуатации. Литература 1. Rybach L.
International course of geothermal heat pumps, 2002 2. Васильев Г. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области. Sanner B. Ground Heat Sources for Heat Pumps classification, characteristics, advantages. International course of geothermal heat pumps, 2002 5.
IGA News no. Ground-source heat pump systems — the European experience. GeoHeat- Center Bull. Maxi Brochure 08. Atkinson Schaefer L. Georgia Institute of Technology, 2000 9.
Morley T. The reversed heat engine as a means of heating buildings, The Engineer 133: 1922 10. Fearon J. The history and development of the heat pump, Refrigeration and Air Conditioning. Энергоэффективные здания с теплонасосными системами теплоснабжения. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
Энергоэффективный жилой дом в Москве. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2. Оказывается, в суровых сибирских условиях можно получать тепло прямо из земли. Первые объекты с геотермальными системами отопления появились в Томской области в прошлом году, и хотя они позволяют снизить себестоимость тепла по сравнению с традиционными источниками примерно в четыре раза, массового хождения «под землю» пока нет.
В 2019 году связь с посадочным модулем «Чандраян-2» пропала на завершающем этапе миссии, модуль разбился во время посадки.
Санкт-Петербург Ученые выявили значительные перепады температуры в недрах Земли Ученые из Австралийского национального университета обнаружили, что температура Земли на глубине трех тысяч километров на самом деле неоднородна, как думали ранее.
Изменение температуры наблюдается в нижних слоях мантии, там, где она граничит с ядром. Ученые утверждают, даже поверхность Земли так не отличается от атмосферы, как жидкое ядро от твердой мантии, что осложняет процесс исследования. Неравномерность температуры и некоторые другие показатели влияют на появление сейсмических волн.
Распределение температуры в Земле
Такого значения не было с 1979 года - именно тогда начались соответствующие наблюдения. В качестве одной из причин назвали феномен Эль-Ниньо, который связан с колебаниями температур поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана. Для расчёта средней температуры брали данные по всем регионам планеты, поэтому в целом показатель кажется низким.
Тогда работы отложили на год — до установки модифицированной версии «Уралмаш-15000» с повышенной термостойкостью, которая должна была достичь отметки в 15 км. Бурение проходило медленно — одной головки хватало на четыре часа и 7—10 м, подъем на поверхность и замена занимали от 8 до 18 часов. В среднем за месяц исследователям удавалось пробурить 60 м гранитов. На отметке 7 тыс. Ствол отверстия осыпался, порода заклинивала буровую головку и не позволяла извлечь ее на поверхность. Инженерам приходилось бетонировать ствол и продолжать бурение с отклонением — тогда в скважине появилось 12 стволов глубиной от 2,2 тыс. Гнейс — метаморфическая горная порода, главными минералами которой являются плагиоклаз, кварц и калиевый полевой шпат. В подчиненном количестве могут присутствовать биотит, мусковит, роговая обманка, пироксен, гранат, кианит, силлиманит и другие минералы.
Амфиболит — метаморфическая горная порода, главной составной частью которой служат роговая обманка и плагиоклаз. Отметки в 12 262 м исследователи достигли только в 1992 году — спустя 22 года после начала бурения. После серии аварий работы приостановили, а в 1995 году проект закрыли. Снос буровой вышки. Древний планктон и залежи золота До бурения Кольской сверхглубокой исследования Земли в значительной степени ограничивались наземными наблюдениями и сейсмическими исследованиям, но бурение скважины позволило непосредственно взглянуть на структуру земной коры и проверить теории геологов. Одним из главных открытий советских ученых стало отсутствие границы между гранитами и базальтами или разрыва Конрада. Хотя ранее геологи считали, что граница проходит под всеми континентами, на Балтийском щите ее не оказалось, а буровая установка так и не столкнулась со слоем базальта.
В 2019 году связь с посадочным модулем «Чандраян-2» пропала на завершающем этапе миссии, модуль разбился во время посадки.
Поэтому его температура должна быть значительно ниже этого значения. Чем же можно объяснить такую разницу? Достаточно слабым геотермическим градиентом в мантии Просто потому, что геотермический градиент очень сильный , наблюдаемый в земной коре, не распространяется на другие слои Земли.
Следует отметить, что фактически существует вторая зона, где геотермический градиент очень силен. Это граница раздела мантии и внешнего ядра. Такие области, где температура очень быстро растет с глубиной, называются термическими пограничными слоями. Они расположены у основания и вершины конвективных ячеек, движущих мантию Земли.
Таким образом, мы видим, что тепло Земли передается через ее оболочки по-разному.
Географы создали карту Всемирного потопа
Электропроводимость вещества Земли на разных глубинах может быть использована для определения температуры, так как она очень сильно зависит от температуры. Ученые пришли к выводу, что в недрах на Земли, на глубине 2900 километров, около внешнего слоя ядра, существуют условия для образования ранее неизвестного минерала. На глубине всего несколько десятков метров хранится столько же тепла, сколько во всей атмосфере Земли. Чем теплее океан, тем ниже его способность поглощать энергию и сглаживать повышение температур на планете в целом. И тут нет хороших новостей. Температура Земли на глубине 3 тыс. километров намного более неоднородна, чем считалось ранее. Это постоянство температуры вызвало ученых предположить о возможном искусственном происхождении пещер, хотя окончательные выводы еще рано делать.