Teško je pomisliti da možete izračunati temperaturu unutar zemlje. Naša planeta ima dubinu od 6.000 kilometara dok ne dođe do jezgre. Uprkos tome, ljudsko biće doseglo je samo 12 km dubine. Međutim, imamo razne tehnike kako bismo mogli izračunati temperaturu u dubinu. Varijabilnost temperature u pogledu dubine zemljine kore poznata je pod nazivom geotermalni gradijent.
U ovom članku ćemo vam reći o svim karakteristikama i važnosti geotermalnog gradijenta.
Koji je geotermalni gradijent
Geotermalni gradijent nije ništa drugo do varijacija temperature u funkciji dubine u kojoj se nalazimo. Temperatura se može mjeriti u prvim kilometrima Zemljine kore i povećati dubinu nakon prosječnog pritiska od 3 stepena na svakih 100 metara dubine. Odnos koji postoji između varijacije temperature i dubine naziva se geotermalni gradijent. Prirodna toplota Zemljinog jezgra je posledica različitih fizičkih i hemijskih procesa koji se dešavaju u unutrašnjosti, kao što je objašnjeno u članku o zemaljsko jezgro. Postoje i drugi faktori koji intervenišu u ovoj jednadžbi za izračunavanje temperature.
Glavne karakteristike
Pogledajmo koji su različiti faktori koji utječu na vrijednost geotermalnog gradijenta:
- Regionalni faktori: regija u kojoj smo iz cijelog svijeta je presudna da bismo mogli znati varijansu temperature. Geološki i strukturni kontekst na regionalnoj razini jedan je od faktora koji uvjetuju raspodjelu temperatura. Odnosno, u područjima u kojima danas postoji aktivni vulkanizam, u područjima gdje je litosfera više smanjena, geotermalni gradijent je mnogo veći nego u drugim područjima u kojima nema vulkanske aktivnosti ili u kojima litosfera ima drugačiju debljinu.
- Lokalni faktori: na mnogo lokalnijem nivou vidimo razlike između termičkih svojstava stijena. Postoje stijene koje imaju veću toplinsku vodljivost što stvara osjetljive bočne i vertikalne varijacije navedenog geotermalnog gradijenta. Faktor koji najviše određuje vrijednost ovog geotermalnog gradijenta je cirkulacija podzemne vode. Stvar je u tome što voda ima veliki kapacitet da može preraspodijeliti toplinu. Tako pronalazimo područja prihranjivanja vodonosnika čiji se geotermalni gradijent smanjuje uslijed cirkulacije hladnije vode prema dolje.
S druge strane, imamo neka područja za preuzimanje gdje se događa suprotno. Porast tople vode u dubini dovodi do povećanja geotermalnog gradijenta. Stoga, vrijednost koju će uzeti geotermalni gradijent varira ovisno o geološkom i strukturnom kontekstu, razlike između tehničkih svojstava stijena i cirkulacije podzemne vode. Svi ovi faktori čine to povećanje temperature u dubini različito.
Protok i širenje zemaljske toplote
Znamo da se toplota koju naša planeta emituje može kvantifikovati površinskim toplotnim fluksom. Ovo je količina toplote koju planeta gubi po jedinici površine i vremenu. Površinski toplotni tok izračunava se kao umnožak geotermalnog gradijenta i toplotne provodljivosti medija. Odnosno, vrijednost geotermalnog gradijenta pomnožena sa sposobnošću provođenja toplote u određenom okruženju u kojem se nalazimo. Tako znamo ukupnu količinu gubitaka toplote koja postoji u određenom području.
Toplotna provodljivost je jednostavnost materijala da može prenijeti toplotu. Tipična vrijednost toplotnog toka na kontinentu je 60 mW / m2, koji može pasti na vrijednosti od 30 mW/m2 u starim kontinentalnim područjima - gdje je litosfera deblja - i premašiti vrijednosti od 120 mW/m2 u mlađim područjima, gdje je litosfera tanja. U rudnicima i bušenjima je prilično lako provjeriti da temperatura materijala unutar Zemlje raste sa dubinom.
Brojne su naftne bušotine u kojima se dostižu vrednosti od 100 stepeni na oko 4.000 metara dubine. S druge strane, u područjima gdje ima vulkanskih erupcija, na površinu zemlje se na visokim temperaturama donose različiti materijali koji dolaze iz mnogo dubljih područja. Debljina jednog dijela Zemljine kore prelazi nekoliko desetina centimetara. Karakterizira ga činjenica da njegove temperature ovise o postojećoj površinskoj temperaturi i pokazuje širok raspon dnevnih i sezonskih temperatura. Utjecaj vanjske temperature utječe mnogo manje kako idemo dublje.
Kada dostignemo određeni nivo dubine, temperatura je konstantna jednaka prosjeku površinske temperature mjesta. Ova zona se naziva ozonski neutralni nivo konstantne temperature.
Geotermalna dubina i gradijent
Dubina na kojoj se nalazi neutralni nivo gdje su temperature konstantne obično varira između 2 i 40 metara. Tim je veće što je ekstremnija klima koja vlada na zemaljskoj površini. Ispod neutralnog je mjesto gdje temperature počinju rasti s dubinom. Ovo povećanje nije ujednačeno u svim oblastima. U prvom je površinski površinski od zemljine kore, prosječna vrijednost geotermalnog gradijenta je oko 33 metra. To znači da morate dubinu od 33 metra da biste povećali temperaturu za 1 stepen. Dakle, utvrđeno je između prosječnog geotermalnog gradijenta od 3 stepena na svakih 100 metara.
Prosječne vrijednosti primjenjive su samo na najudaljenija područja korteksa, jer se mogu održavati u cijelom radijusu. Na većim dubinama temperature su više jer se materijali tope na dubinama od samo nekoliko stotina kilometara.
Danas znamo da većina geofizičara procjenjuje da temperature u najužim dijelovima planete ne prelaze nekoliko hiljada stepeni. Najviše, neki procjenjuju vrijednosti od oko 5.000 stepeni. Sve ovo dovodi do toga da se geotermalni gradijent smanjuje sa dubinom kada se dostigne određena podzemna kvota.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o tome kakav je geotermalni gradijent i njegovim karakteristikama.