Тепло Земли

Генерация теплоты и спреддинг

Вся Земля теплом согрета… (Резник И.)

Граница Мохо

Вопрос, каким теплом согрета Земля? Ясно, что поэт имеет в виду солнечную энергию. Солнце – это  внешний источник теплоты. Но, чтобы согреть теплом всю Землю солнечного тепла оказывается недостаточно. Для поддержания теплового баланса на поверхности Земли, требуется внутренний источник (источники) теплоты.

В настоящее время фактически доказано, что Земля расширяется. Результатом такого процесса является, так называемый, спреддинг (англ. Spread – растягивать, расширять). Спреддинг можно наблюдать в процессах формирования океанической коры, главным образом, в пределах срединно-океанических хребтов.

Для расширения Земли требуется либо дополнительное планетное вещество, либо дополнительная теплота. Дополнительное вещество в небольших количествах в виде космической пыли и метеоритов падает на поверхность коры. Космическая пыль представляет собой – частицы размером от нескольких микрон до 0,2 мкм. Наукой измерено и подсчитано, что около 40 000 тонн космической пыли каждый год оседает на поверхность Земли [1].

В целом, в масштабах планеты, это немного, но на длительном временном промежутке сказывается на общем увеличении массы Земли. По факту происходит медленное наращивание земной коры, которая в данном случае выступает как теплоизолирующий слой между высокотемпературной мантией и космическим пространством. Космическая пыль, оседая на поверхность Земли, напрямую не может разогревать ее недра.

Граница Мохо

Откуда «дровишки»?

Если космическое вещество в недра Земли не попадает, а Земля расширяется, то этот факт приводит нас к мысли, что Земля продолжает нагреваться. Тогда какие источники ее могут нагревать?

Существуют гипотезы, которые пытаются объяснить генерацию, поглощение и рассеивание тепла Землей. Тепловыделение Земли учеными оценивается, примерно, 42-46 (в среднем 44) тераВатт. Однако природа генерации тепла остается предметом для регулярных дискуссий.

Большинство ученых до последнего времени склонялась к тому, что основную роль в разогреве недр Земли играет радиоактивный распад долгоживущих изотопов урана, тория и калия. Другая точка зрения – Земля сохраняет свой тепловой потенциал со времени ее возникновения, когда планета образовалась, из единого газопылевого облака около 4,5 миллиарда лет назад и по сей день остается горячей. Очевидно, при этом имеют в виду, что Земля не остывает из-за нагрева ее внешним источником – Солнцем.

Новейшие исследования японских физиков с помощью нейтринного детектора «KamLAND» показали, что количество образующегося тепла, за счет радиоактивного распада вдвое меньше, чем предполагалось ранее. Измерения и расчеты  проводились несколько лет в период с марта 2002 года по ноябрь 2009 года. По оценкам ученых, обнаруженное количество нейтрино соответствует выделению теплоты с помощью радиоактивного распада около 20 тераВатт в год, что составляет примерно половину от всего тепла, которое расходуется на излучение. Как считают ученые, это исключает гипотезу об исключительно радиоактивном «разогреве». Оставшиеся 20 тераВатт ученые относят к излучению из запасов доисторического тепла Земли [2].

Что касается поддержания теплового баланса за счет первоначальных запасов, то здесь, на мой взгляд, явная переоценка.

Во-первых, в ядре Земли нет ядерного реактора, а температура там не 60000, а гораздо меньше.

Во-вторых, без пополнения тепловой энергии, температурный баланс сместился бы в сторону более низких температур, и средняя температура была бы на несколько градусов ниже.

Должен дополнить приверженцев первого и второго направлений, и подбросить свою вязанку дров в глобальную печь Земли, т.к. существующие гипотезы не показывают полной картины теплогенерации Земли.

Дополнительным источником пополнения теплоты являются разряды подземных молний.

Как я уже указывал в предыдущих статьях. Электроразрядная, подземная машина планеты работает беспрерывно. Подземные молнии постоянно восполняют тепловой запас в верхней мантии за счет электрического разряда. Температура в шнуре молнии может достигать до 30 тыс. градусов, а мощность до 1 ГВт – это в атмосфере. Подземные молнии из-за плотности магмы более короткие и меньшей мощности, но зато бьют они чаще.

Но даже с этим восполнением тепловых запасов, их не хватило бы на весь период существования Земли, не будь теплоизоляционной прослойки под корой. Слой Мохо, словно одеялом, накрыл горячую магму, отделив ее от «холодной» коры.

Так почему Земля расширяется и трескается?

Средневзвешенное количество теплоты от молниевых разрядов остается постоянным, а количество теплоты от радиоактивного распада со временем уменьшается из-за уменьшения радиоактивных изотопов, поэтому общее количество генерируемой теплоты должно уменьшаться! А температурный баланс Земли остается статистически постоянным. Казалось бы, парадоксальная ситуация. Что происходит? Вот здесь на авансцену заступает граница Мохо. От молниевых разрядов количество пепла увеличивается, слой Мохо утолщается – теплоизоляция улучшается. Обратимся к некоторым источникам, которые косвенно подтверждают мою точку зрения.

Геотермический градиент Земли (ГТГ)

При глубинном бурении обнаруживается нарастание температуры по мере углубления скважины. Притом, температура нарастает практически линейно 200-300 /км. Эта скорость роста температуры с глубиной называется геотермическим градиентом (G). Геотермический градиент остается постоянным по мере увеличения глубины, при практически постоянной теплопроводности на всех глубинах, на которых проводились измерения, поскольку породы одни и те же. Эти данные были подтверждены на Кольской сверхглубокой [3] и на других скважинах. Из глубин Земли поднимается тепловой поток, его величина на наблюдаемых глубинах практически не меняется, что говорит о количественном постоянстве теплоты, проходящей на разных глубинах.

Это приводит нас к мысли, что в земной коре нет существенных источников теплоты. Как указывает Шумилов В., «тепло генерируется где-то глубже» [4]. Этот же источник указывает на следующий факт: «Из анализа тепловых потоков из земных глубин известно, что примерно на той же глубине (в зоне Мохо) существенно увеличивается эффективная теплопроводность земных недр. Ниже зоны Мохо температура растёт гораздо медленнее, чем в коре».

При сейсмическом зондировании границы Мохо исследователи сталкиваются с противоречивыми фактами. Снова обратимся к указанному источнику. При одинаковом геотермическом градиенте, если считать, что в пределах толщины коры он постоянен (пусть 30°/км), получаются парадоксальные расчеты. Для толстой материковой коры, порядка 80 км, расчет дает значение температуры – 2400°С. При такой температуре и давлении вещество нижних слоёв коры заведомо должно быть в жидком состоянии. Но этого нет, поскольку через эти слои проходят инструментально наблюдаемые поперечные сейсмические волны. Если перейти к океанической коре, с толщиной коры до 10 км, при таком же ГТГ 30°/км, на границе Мохо получаем 300°С.

Автор статьи вопрошает: «как можно объяснить эти как будто несовместимые факты?» И указывает на ошибки при измерениях и экстраполяции данных. Я бы усомнился в ошибках при измерении, т.к. нельзя ошибиться при снятии показаний приборов.

Объяснение таким парадоксальным фактам я нахожу только в том, что слой Мохо теплоизолирует верхнюю мантию от коры, поэтому толстая земная кора не плавится под материками. Зола является прекрасным теплоизолятором, коэффициент теплопроводности золы равен 0,14 Вт/м2, что, примерно, в 400 раз ниже, чем у стали.

Вышеуказанный источник приводит еще один факт: «Иногда при совершенно одинаковом геотермическом градиенте в разных географических точках толщина коры в этих точках отличается в два и более раз. Иногда, наоборот, при одинаковой толщине коры наблюдаются разные геотермические градиенты. А это как будто говорит о том, что на нижней поверхности коры температура может различаться в разы! В том числе, и для коры одинаковой толщины».

Как видите сплошные противоречия!

В данном случае я снова нахожу ответ в теплоизоляционных свойствах слоя Мохо. Там где данный слой толще, теплоизоляция выше, там ГТГ коры меньше, и наоборот, где пепловый слой тоньше, там ГТГ больше. В некоторых переходных зонах слой Мохо может вообще отсутствовать. Эти зоны вулканических поясов, там пепел выбрасывается через жерла вулканов в атмосферу Земли, там температурные градиенты весьма велики.

Слой Мохоровичича имеет огромное значение для планеты Земля. Наличие данного слоя сводится к функциям смазки, электроизоляции, гидроизоляции и теплоизоляции.

Накопившийся пепел, эпизодически выбрасывается при вулканических извержениях, таким способом происходит саморегуляция толщины границы Мохоровичича и поддержание теплового баланса планеты, за счет очищения недр Земли

Выводы

1)    Земля нагрета, а поскольку идет излучение в Космос, то она охлаждается. Если не было бы внутренних источников генерации теплоты, то планета быстро бы охладилась и превратилась бы в безжизненную планету. Вернее, на Земле не возникла бы жизнь. Примером тому ее спутник Луна.

2)     50% внутреннего нагрева дает радиоактивный распад.

3)     50% внутреннего нагрева дает нагрев от разряда подземных молний.

4)      Земля трескается потому, что нагревается!

P.S. Первоначально Земля разогревалась за счет гравитационного нагрева. (Об этом будет отдельная статься в следующей главе).

Назад  Вперед

Источники

  1. Википедия, http://ru.wikipedia.org/wiki
  2. РИА НОВОСТИ, 18.07.2011, http://www.atominfo.ru/news7/g0655.htm
  3. Осадчий А., Наука – это жизнь, Кольская сверхглубокая, http://nauka.relis.ru/06/0205/06205036.htm
  4. Шумилов В., Тепло Земли, http://shumilov.kiev.ua/geofizika/teplo-zemli.html#more-43

 

2 комментария

  1. На Землю воздействуют гравитационные поля других космических тел, в частности, приливные силы Солнца и Луны.

  2. Выводы. Использованы представления теории близкодействия в гравитации для объяснения причины возникновения внутреннего тепла Земли и других планет Солнечной системы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.