В частности, измерили температуру поверхности Луны, а также на глубине около 10 сантиметров.
Расчет необходимой глубины скважин
- Пластовая температура
- Тепловое поле Земли
- Подписка на дайджест
- Внутреннее строение Земли
- Энергия тепла земных глубин - Ассоциация "Глобальная энергия"
- Рекордно высокую температуру зафиксировали на Земле
Тепловое состояние внутренних частей земного шара
Солнце дает Земле огромное количество тепловой энергии. Разные участки земного шара получают неодинаковое количество тепловой энергии: области расположенные вблизи экватора и тропиков - больше, а области умеренных широт и полярные области - меньше. Солнечная энергия обычно проникает вглубь земной коры на глубину 10-12 км. С глубиной в недрах Земли увеличивается роль внутренней энергии. На некоторой глубине от поверхности Земли располагается пояс постоянной температуры, ниже его происходит увеличение температуры. Она зависит от состава вмещающих пород, деятельности теплых источников и теплоты поступающей из недр Земли.
Температура мерзлых толщ непостоянна, она меняется с глубиной. Например, на севере Ямала толщина слоя вечной мерзлоты достигает 400 метров, а его температура опускается ниже минус восьми градусов. Они наблюдаются в горных районах Таймыра, Средней Сибири, на севере Якутии. Таким образом процесс оттаивания многолетних мерзлых пород ММП происходит снизу за счет геотермического градиента, то есть внутреннего тепла земли. Поэтому процесс оттаивания ММП происходит постоянно и необратимо с момента образования многолетней мерзлоты. Паника, связанная с глобальным потеплением в данном вопросе бессмысленна. Человек не в силах остановить непрерывный и объективный процесс таяния многолетней мерзлоты.
Ранее исследователи думали, что скорость распространения сейсмических волн на таких расстояниях гораздо меньше. Карта же показала обратное. Скорее всего, подобный феномен связан с теплообменом между мантией и ядром. Ученые надеются, что их исследование позволит детально изучить механизм обмена теплом между поверхностью и недрами Земли.
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. Она зависит от целого ряда факторов, из которых многие трудно поддаются учету. К последним, например, относится: характер растительности, экспозиция склона по сторонам света, затененность, снеговой покров, характер самих грунтов, наличие надмерзлотных вод и др. Однако температура грунта, как по величине, так и по характеру распределения сохраняется из года в год достаточно устойчиво, и решающее влияние здесь остается за температурой воздуха. Температура грунта на разных глубинах и в различные периоды года может быть получена непосредственными измерениями в термоскважинах, которые закладываются в процессе изысканий. Но такой способ требует длительных наблюдений и значительных расходов, что не всегда оправдано. Полученные по одной-двум скважинам данные распространяются на большие площади и протяжения, значительно искажая действительность так, что расчетные данные о температуре грунта во многих случаях оказываются более надежными. Рассчитав по одной из формул 3. В самых верхних слоях грунта, примерно до 1 м от поверхности, характер температурных колебаний очень сложен. Таблица 3. Знак градиента показан в направлении к дневной поверхности. Чтобы получить расчетную температуру грунта в метровом слое от поверхности, можно поступить следующим образом. Вычислить температуру на глубине 1 м и температуру дневной поверхности грунта, а затем путем интерполяции по этим двум значениям определить температуру на заданной глубине. Температуру на поверхности грунта t п в холодный период года можно принимать равной температуре воздуха. Температура грунта при несливающейся криолитозоне рассчитывается иначе, чем при сливающейся. В слое сезонного промерзания h п температуру грунта можно вычислить так же, как для слоя сезонного оттаивания сливающейся криолитозоны, то есть в слое h п — 1 м по температурному градиенту табл. В верхнем метровом слое грунта температура определяется по интерполяции между температурой на глубине 1 м и температурой на поверхности. В вертикальных коллекторах отбирается энергия из земли с помощью геотермальных земляных зондов. Это закрытые системы со скважинами диаметром 145-150мм и глубиной от 50 до 150м, по которым прокладываются трубы.
Ученые выявили значительные перепады температуры в недрах Земли
Мол, на материках имеются многочисленные следы затопления. А озера с соленой морской водой, разбросанные по суше и удаленные на тысячи километров от береговой линии - это вообще, как полагают, остатки того потопа. Но откуда на Земле взялась вода для столь катастрофического и глобального затопления? Такого, что старина Ной причалил на своем ковчеге к вершине горы Арарат? Для библейского потопа надо было очень много воды - больше, чем ее могут дать растопленные льды Гипотез полно. В океан мог упасть астероид или комета, которые вызвали колоссальное цунами. Или похолодало так, что лед перекрыл реки, вытеснил оставшуюся в океанах воду, уровень которой катастрофически поднялся. А некоторые даже доказывают, что сместилась ось планеты, и от этого по суше прошелся водяной вал высотой в несколько километров. Однако до недавнего времени не существовало серьезных научных данных, на которые можно было бы опереться в каких-либо серьезных предположениях.
Теперь они получены. И стали основанием для гипотезы, которая прежде показалась бы совсем уж полоумной. Мол, вода для Всемирного потопа взялась из недр Земли. Ныне это отнюдь не фантастика - внутри нашей планеты обнаружены целые океаны. Наша планета опутана сетью сейсмографов - приборов, которые регистрируют землетрясения, вычерчивая их характеристики - сейсмограммы. Сравнивая записи, сделанные в разных районах, можно проследить, как волны от ударов стихии распространяются в земной коре и мантии. Вот этими данными, собранными за много лет, и воспользовались американские исследователи - Майкл Вайсешн Michael Wysession , профессор сейсмологии Вашингтонского университета Сент-Луис , и его студент-дипломник Джессе Лоуренс Jesse Lawrence , ныне работающий в Калифорнийском университете Сан-Диего. Всего они изучили 600 тысяч сейсмограмм.
Результаты их обработки потрясли ученых. Потому что демонстрировали: по крайней мере в двух местах - под восточной частью континента Евразия и под Северной Америкой располагаются огромные резервуары воды. Ученые составили трехмерную модель прозондированных недр. И уверяют: воды там не меньше, чем в Северном ледовитом океане. Расположена она на глубинах от 1200 до 1400 километров.
Это на удивление выше, чем мы ожидали», — заявил он. Индийский луноход «Прагьян» прилунился 23 августа со спускаемым модулем миссии «Чандраян-3» в районе малоизученного Южного полюса, где с его помощью будут проводиться исследования грунта и рельефа Луны, а также поиски следов тектонической активности. Предполагается, что он проработает здесь один лунный день около двух земных недель.
Эту мысль подтверждает и лава, вытекающая из вулканов во время извержений. Так что не зря различные религии помещали ад и его пламя в центр Земли! Источник тепла в центре Земли Именно здесь Земля производит большую часть своего тепла, которое затем излучает наружу. Горные породы не являются абсолютно теплоизолирующими и обладают определенной степенью теплопроводности, что позволяет передавать тепло через все оболочки Земли к поверхности.
Увеличение температуры с глубиной описывается так называемым геотермическим градиентом. Однако в вулканических областях он может быть гораздо выше. Какова температура на глубине 6 371 км? Чтобы получить представление о температуре в центре Земли, можно подумать, что достаточно экстраполировать геотермический градиент на глубину 6 371 км, что соответствует радиусу Земли.
Экспериментальные геотермические измерения проводятся ниже этого слоя, где температура остаётся практически постоянной и не зависит от изменений условий на поверхности. Для устранения влияния различных приповерхностных возмущений при определении глубинного теплового потока преимущественно используют скважины глубиной больше 1000 м. Океанические измерения также проводят на значительных глубинах, где температура дна постоянна.
Определение плотности теплового потока позволяет контролировать правильность выводов о внутреннем строении Земли и энергетике процессов, происходящих в земных недрах, а также оценивать значение планетарного теплового потока потерь тепла Землёй. Изменение температуры с глубиной определяют с помощью различных измерений, оценок и расчётов с учётом различных механизмов теплопереноса. Более точную оценку дают температуры плавления лав — около 1600 К.
Мантия Земли по отношению к сейсмическим волнам ведёт себя как твёрдое тело , поэтому за верхний предел температур можно принять величину, определяемую в соответствии с кривой плавления.
Тепловое состояние внутренних частей земного шара
Кроме того, как заявляют ученые, исследовать центр Земли сложнее, чем центр Солнца. Неоднородности температур и других свойств веществ, таких как плотность и химический состав, влияют на скорость распространения сейсмических волн. Группа ученых исследовала данные более 4000 сейсмометров, установленных в разных точках земного шара. Используя процессы, подобные компьютерной томографии, ученые создали математический алгоритм обработки данных и составили детализированную карту нижних слоев мантии в виде полусферы, имеющей 400 километров в поперечнике.
Температура промерзания грунта. При какой температуре промерзает земля. График распределения температуры грунта по глубине. Температура поверхности почвы. Соотношение температуры почвы и воздуха. Температура почвы по глубине. Температура почвы на глубине 2 метра зимой.
Температура грунта зимой. Температура грунта на глубине 3 метра. Температура грунта на глубине 5 метров. Температура грунта в зависимости от глубины и температуры воздуха. Какая температура под землей. Повышение температуры воздуха. Диаграмма по росту температуры.
Увеличение температуры атмосферы. Рост температуры. Коленчатые термометры Савинова ТМ-5. Измерение температуры почвы. Измерение температуры почвы на разной глубине. Измерения температуры почвы на глубинах. Глубина промерзания грунтов Подмосковья.
Глубина промерзания грунта в Подмосковье таблица. Глубина промерзания грунта в Московской области. Глубина промерзания почвы в зависимости от температуры. Геотермальная Энергетика петротермальная. Геотермальный градиент скважины. Петротермальная Энергетика и гидротермальная Энергетика. Петротермальная Энергетика старт в России.
Температура в течение дня. Изменение температуры в течение дня. График изменения температуры в тесение дея. График изменения температуры от глубины. Температура воды в сква. Распределение температуры в земле по глубине. Изменение температуры с глубиной.
График изменения температуры с глубиной. Вечная мерзлота в разрезе. Глубина вечной мерзлоты. Глубина залегания вечной мерзлоты в Якутии.
Однако в некоторых случаях температура может падать с увеличением глубины, особенно у поверхности, явление, известное как обратный или отрицательный геотермический градиент. В геологии при расчете геотермического градиента за единицу глубины приняты 100 м.
Какова температура на глубине 6 371 км? Чтобы получить представление о температуре в центре Земли, можно подумать, что достаточно экстраполировать геотермический градиент на глубину 6 371 км, что соответствует радиусу Земли. Но все не так просто. Такая температура означала бы, что центр Земли находится в состоянии плазмы! Однако многочисленными сейсмическими исследованиями доказано, что внутреннее ядро твердое. 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.
Внутреннее строение Земли
2370°C — самая высокая температура в истории Земли, которую зафиксировали ученые. Информация о температуре почвы Луны необходима исследователям для строительства баз в будущем, объяснил руководитель института космической политики, научный руководитель Московского космического клуба Иван Моисеев. Температура Земли на глубине 3 тыс. километров намного более неоднородна, чем считалось ранее. В таблице переведены средние значения температуры грунта по месяцам по данным вытяжных термометров на глубине 0,4 0,8, 1,6 метра в крупных городах РФ и СНГ. Как сообщили ученые, находка доказывает, что жизнь способна существовать при температуре 122 °С и давлении, в десять тысяч раз превышающее давление на поверхности Земли.
Суша Земли стала нагреваться в 20 раз быстрее: чем это грозит
Температура в глубинах Земли модель "горячей" и "холодной" мантии « Ответ 13 : Декабря 09, 2013, 02:27:16 pm » Александр Александрович, мы с Вами цитируем Э. Чекалюка [1965], но он обсуждает не мантийную конвекцию, хотя, понятно, что физические законы работают везде одинаково. Я, неофиксист и как геолог верен традициям отечественной геотектонической школы, разработанной в трудах В. Белоусова, который один из немногих ученых не поддался западному новомодному учению глобальной тектоники литосферных плит и ушел из жизни, не запятнав свое доброе имя. Современное шаткое положение учения глобальной тектоники литосферных плит поддерживается лишь благодаря инерции послушного большинства как правило не мыслящих, а лишь подхватывающих чужие идеи и активного лоббистского воздействия на мировое общественное мнение англо-сакского научного истеблишмента. В среде уважающих себя ученых к классическому мобилизму относятся как недоразумению, навязанному нам со стороны и господствующему в официальной науке по директивной установке.
В настоящее время большая часть скважин для отбора тепла земли имеет глубину 150 м. На большей глубине можно получить больше тепла, но при этом затраты на такие скважины будут очень высоки. Поэтому важно заранее просчитать затраты на установку вертикального коллектора в сравнении с предполагаемой экономией в будущем. В случае инсталляции системы активно-пассивного охлаждения более глубокие скважины не делают из-за высшей температуры в почве и более низком потенциале в момент отдачи тепла из раствора окружающей среде. В системе циркулирует незамерзающая смесь спирт, глицерин, гликоль , разбавленная водой до нужной консистенции незамерзания. В тепловом насосе отдает тепло, отобранное у земли, хладагенту. На нее не оказывают влияние климатические условия, и поэтому можно рассчитывать на качественный отбор энергии и зимой и летом. Нужно добавить, что температура в земле немного отличается в начале сезона сентябрь-октябрь от температуре в конце сезона март-апрель. Поэтому необходимо учитывать при расчете глубины вертикальных коллекторов длину отопительного сезона в месте инсталляции. При отборе тепла с помощью геотермальных вертикальных зондов очень важным являются правильные расчеты и конструкция коллекторов. Для проведения грамотных расчетов необходимо знать, возможно ли бурение в месте инсталляции до желаемой глубины. Для теплового насоса мощностью 10kW необходимо примерно 120-180 m скважины. Скважины должна быть размещены минимум 8м друг от друга. Количество и глубина скважин зависит от геологических условий, наличие подземных вод, способности почвы удерживать тепло и технологии бурения. При бурении нескольких скважин общая желаемая длина скважины разделится на количество скважин. Преимуществом вертикального коллектора перед горизонтальным является меньший участок земли для использования, более стабильный источник тепла, и независимость источника тепла на погодных условиях. Минусом вертикальных коллекторов являются высокие затраты на земляные работы и постепенное охлаждение земли возле коллектора необходимы грамотные расчеты необходимой мощности при проектировании. Шилкин, инженер, НИИСФ Москва Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов представляет сегодня собой одну из глобальных мировых проблем, успешное решение которой, по-видимому, будет иметь определяющее значение не только для дальнейшего развития мирового сообщества, но и для сохранения среды его обитания. Одним из перспективных путей решения этой проблемы является применение новых энергосберегающих технологий , использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии НВИЭ Истощение запасов традиционного ископаемого топлива и экологические последствия его сжигания обусловили в последние десятилетия значительное повышение интереса к этим технологиям практически во всех развитых странах мира. Преимущества технологий теплоснабжения, использующих в сравнении с их традиционными аналогами, связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения. По всей видимости, в недалеком будущем именно эти качества будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на рынке теплогенерирующего оборудования. Анализ возможных областей применения в экономике России технологий энергосбережения, использующих нетрадиционные источники энергии , показывает, что в России наиболее перспективной областью их внедрения являются системы жизнеобеспечения зданий. При этом весьма эффективным направлением внедрения рассматриваемых технологий в практику отечественного строительства представляется широкое применение теплонасосных систем теплоснабжения ТСТ , использующих в качестве повсеместно доступного источника тепла низкого потенциала грунт поверхностных слоев Земли. При использовании тепла Земли можно выделить два вида тепловой энергии — высокопотенциальную и низкопотенциальную. Источником высокопотенциальной тепловой энергии являются гидротермальные ресурсы — термальные воды, нагретые в результате геологических процессов до высокой температуры, что позволяет их использовать для теплоснабжения зданий. Однако использование высокопотенциального тепла Земли ограничено районами с определенными геологическими параметрами. В России это, например, Камчатка, район Кавказских минеральных вод; в Европе источники высокопотенциального тепла есть в Венгрии, Исландии и Франции. В отличие от «прямого» использования высокопотенциального тепла гидротермальные ресурсы , использование низкопотенциального тепла Земли посредством тепловых насосов возможно практически повсеместно. В настоящее время это одно из наиболее динамично развивающихся направлений использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Низкопотенциальное тепло Земли может использоваться в различных типах зданий и сооружений многими способами: для отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования охлаждения воздуха, обогрева дорожек в зимнее время года, для предотвращения обледенения, подогрева полей на открытых стадионах и т. В англоязычной технической литературе такие системы обозначаются как «GHP» — «geothermal heat pumps», геотермальные тепловые насосы. Климатические характеристики стран Центральной и Северной Европы, которые вместе с США и Канадой являются главными районами использования низкопотенциального тепла Земли, определяют главным образом потребность в отоплении; охлаждение воздуха даже в летний период требуется относительно редко. Поэтому, в отличие от США, тепловые насосы в европейских странах работают в основном в режиме отопления. В США тепловые насосы чаще используются в системах воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией, что позволяет как подогревать, так и охлаждать наружный воздух. В европейских странах тепловые насосы обычно применяются в системах водяного отопления. Поскольку эффективность тепловых насосов увеличивается при уменьшении разности температур испарителя и конденсатора, часто для отопления зданий используются системы напольного отопления, в которых циркулирует теплоноситель относительно низкой температуры 35—40 оC. Большинство тепловых насосов в Европе, предназначенных для использования низкопотенциального тепла Земли, оборудовано компрессорами с электрическим приводом. За последние десять лет количество систем, использующих для тепло- и холодоснабжения зданий низкопотенциальное тепло Земли посредством тепловых насосов , значительно увеличилось. Наибольшее число таких систем используется в США. Швейцария лидирует по величине использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли на душу населения. В Москве в микрорайоне Никулино-2 фактически впервые была построена теплонасосная система горячего водоснабжения многоэтажного жилого дома. В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для испарителей тепловых насосов используется тепло грунта поверхностных слоев Земли , а также тепло удаляемого вентиляционного воздуха. Установка для подготовки горячего водоснабжения расположена в подвале здания. Она включает в себя следующие основные элементы: парокомпрессионные теплонасосные установки ТНУ ; системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта и низкопотенциального тепла удаляемого вентиляционного воздуха; циркуляционные насосы, контрольно-измерительную аппаратуру Основным теплообменным элементом системы сбора низкопотенциального тепла грунта являются вертикальные грунтовые теплообменники коаксиального типа, расположенные снаружи по периметру здания. Эти теплообменники представляют собой 8 скважин глубиной от 32 до 35 м каждая, устроенных вблизи дома. Поскольку режим работы тепловых насосов, использующих тепло земли и тепло удаляемого воздуха, постоянный, а потребление горячей воды переменное, система горячего водоснабжения оборудована баками-аккумуляторами. Данные, оценивающие мировой уровень использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли посредством тепловых насосов, приведены в таблице. Таблица 1. Мировой уровень использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли посредством тепловых насосов Грунт как источник низкопотенциальной тепловой энергии В качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии могут использоваться подземные воды с относительно низкой температурой либо грунт поверхностных глубиной до 400 м слоев Земли. Теплосодержание грунтового массива в общем случае выше. Тепловой режим грунта поверхностных слоев Земли формируется под действием двух основных факторов — падающей на поверхность солнечной радиации и потоком радиогенного тепла из земных недр. Сезонные и суточные изменения интенсивности солнечной радиации и температуры наружного воздуха вызывают колебания температуры верхних слоев грунта. Глубина проникновения суточных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации в зависимости от конкретных почвенно-климатических условий колеблется в пределах от нескольких десятков сантиметров до полутора метров. Глубина проникновения сезонных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации не превышает, как правило, 15—20 м. Температурный режим слоев грунта, расположенных ниже этой глубины «нейтральной зоны» , формируется под воздействием тепловой энергии, поступающей из недр Земли и практически не зависит от сезонных, а тем более суточных изменений параметров наружного климата рис. График изменения температуры грунта в зависимости от глубины С увеличением глубины температура грунта возрастает в соответствии с геотермическим градиентом примерно 3 градуса С на каждые 100 м. Величина потока радиогенного тепла, поступающего из земных недр, для разных местностей различается. В эксплуатационный период массив грунта, находящийся в пределах зоны теплового влияния регистра труб грунтового теплообменника системы сбора низкопотенциального тепла грунта системы теплосбора , вследствие сезонного изменения параметров наружного климата, а также под воздействием эксплуатационных нагрузок на систему теплосбора, как правило, подвергается многократному замораживанию и оттаиванию. При этом, естественно, происходит изменение агрегатного состояния влаги, заключенной в порах грунта и находящейся в общем случае как в жидкой, так и в твердой и газообразной фазах одновременно. Иначе говоря, грунтовый массив системы теплосбора, независимо от того, в каком состоянии он находится в мерзлом или талом , представляет собой сложную трехфазную полидисперсную гетерогенную систему, скелет которой образован огромным количеством твердых частиц разнообразной формы и величины и может быть как жестким, так и подвижным, в зависимости от того, прочно ли связаны между собой частицы или же они отделены друг от друга веществом в подвижной фазе. Промежутки между твердыми частицами могут быть заполнены минерализованной влагой, газом, паром и льдом или тем и другим одновременно. Моделирование процессов тепломассопереноса, формирующих тепловой режим такой многокомпонентной системы, представляет собой чрезвычайно сложную задачу, поскольку требует учета и математического описания разнообразных механизмов их осуществления: теплопроводности в отдельной частице, теплопередачи от одной частицы к другой при их контакте, молекулярной теплопроводности в среде, заполняющей промежутки между частицами, конвекции пара и влаги, содержащихся в поровом пространстве, и многих других. Особо следует остановиться на влиянии влажности грунтового массива и миграции влаги в его поровом пространстве на тепловые процессы, определяющие характеристики грунта как источника низкопотенциальной тепловой энергии. В капилярно-пористых системах, каковой является грунтовый массив системы теплосбора, наличие влаги в поровом пространстве оказывает заметное влияние на процесс распространения тепла. Корректный учет этого влияния на сегодняшний день сопряжен со значительными трудностями, которые прежде всего связаны с отсутствием четких представлений о характере распределения твердой, жидкой и газообразной фаз влаги в той или иной структуре системы. До сих пор не выяснены природа сил связи влаги с частицами скелета, зависимость форм связи влаги с материалом на различных стадиях увлажнения, механизм перемещения влаги в поровом пространстве. При наличии в толще грунтового массива температурного градиента молекулы пара перемещаются к местам, имеющим пониженный температурный потенциал, но в то же время под действием гравитационных сил возникает противоположно направленный поток влаги в жидкой фазе. Кроме этого, на температурный режим верхних слоев грунта оказывает влияние влага атмосферных осадков, а также грунтовые воды. Основные факторы, под воздействием которых формируются температурный режим грунтового массива систем сбора низкопотенциального тепла грунта, приведены на рис. Факторы, под воздействием которых формируются температурный режим грунта Виды систем использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли Грунтовые теплообменники связывают теплонасосное оборудование с грунтовым массивом. Кроме «извлечения» тепла Земли, грунтовые теплообменники могут использоваться и для накопления тепла или холода в грунтовом массиве. В общем случае можно выделить два вида систем использования низкопотенциальной тепловой энергии Земли : открытые системы: в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии используются грунтовые воды, подводимые непосредственно к тепловым насосам; замкнутые системы: теплообменники расположены в грунтовом массиве; при циркуляции по ним теплоносителя с пониженной относительно грунта температурой происходит «отбор» тепловой энергии от грунта и перенос ее к испарителю теплового насоса или, при использовании теплоносителя с повышенной относительно грунта температурой, его охлаждение. Основная часть открытых систем — скважины, позволяющие извлекать грунтовые воды из водоносных слоев грунта и возвращать воду обратно в те же водоносные слои. Обычно для этого устраиваются парные скважины. Схема такой системы приведена на рис. Схема открытой системы использования низкопотенциальной тепловой энергии грунтовых вод Достоинством открытых систем является возможность получения большого количества тепловой энергии при относительно низких затратах. Однако скважины требуют обслуживания. Кроме этого, использование таких систем возможно не во всех местностях. Главные требования к грунту и грунтовым водам таковы: достаточная водопроницаемость грунта, позволяющая пополняться запасам воды; хороший химический состав грунтовых вод например, низкое железосодержание , позволяющий избежать проблем, связанных с образованием отло- жение на стенках труб и коррозией. Открытые системы чаще используются для тепло- или холодоснабжения крупных зданий. Самая большая в мире геотермальная теплонасосная система использует в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии грунтовые воды.
Климатологи также сопоставили полученные данные с вариациями орбиты Земли, известными как циклы Миланковича: кривая показала периодические колебания в отдельных фазах из-за изменений орбиты нашей планеты. Однако, по словам ученых, большинство глобальных климатических изменений за последние миллионы лет были связаны с изменением уровня парниковых газов и объема полярных ледяных щитов. Особенно интересно время от 66 до 34 миллионов лет назад, когда на планете было значительно теплее, чем сейчас". Кривая также показывает, что текущее и прогнозируемое потепление находится вне естественных колебаний климата. Его причина - деятельность человека. Межправительственная группа экспертов по изменению климата МГЭИК прогнозирует: если в сценарии деятельности человечества ничего не изменится, то "к 2300 году средняя глобальная температура может подняться до уровней, каких Земля не видела за 50 миллионов лет".
Она зависит от состава вмещающих пород, деятельности теплых источников и теплоты поступающей из недр Земли. Б Геотермическая ступень и геотермический градиент. В среднем Г. Колеблется в значит, пределах в зависимости от глубины и места от 5 до 150 м. Для Москвы средняя величина Г. Измерение прироста темп-ры горных пород с увеличением глубин их залегания устанавливается геотермическим градиентом.
Тема 2: температура в недрах земли.
Теоретики обещали, что температура Балтийского щита останется сравнительно низкой до глубины по крайней мере 15 километров. Чтобы получить представление о температуре в центре Земли, можно подумать, что достаточно экстраполировать геотермический градиент на глубину 6 371 км, что соответствует радиусу Земли. В таблице переведены средние значения температуры грунта по месяцам по данным вытяжных термометров на глубине 0,4 0,8, 1,6 метра в крупных городах РФ и СНГ. Большая часть этой энергии, примерно 90%, хранится на глубине до 300 м в земле. Теоретики обещали, что температура Балтийского щита останется сравнительно низкой до глубины по крайней мере 15 километров. Ученые пришли к выводу, что в недрах на Земли, на глубине 2900 километров, около внешнего слоя ядра, существуют условия для образования ранее неизвестного минерала.
Проверим температуру под землей на глубине 50 сантиметров?
Ученые пришли к выводу, что в недрах на Земли, на глубине 2900 километров, около внешнего слоя ядра, существуют условия для образования ранее неизвестного минерала. Её глубина составляет только 1500 м, а вот протяжённость действительно самая большая на Земле — 15 тыс. метров. Индийский луноход "Прагьян", доставленный на спутник Земли посадочным модулем миссии "Чандраян-3", передал на Землю первые научные данные, которые во многом меняют представления о южном полюсе Луны. Какова температура Земной коры, на глубине 1-30 км от поверхности? 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.
Под самой жаркой пустыней Земли обнаружили скрытую экосистему
Глубже раздела 410 км в верхней мантии повсеместно распространяются и P-, и S-волны, а их скорость относительно монотонно нарастает с глубиной. Исчезновение поперечных волн даёт основание предполагать, что внешнее ядро Земли находится в жидком состоянии. Ниже раздела 5150 км находится внутреннее ядро, в котором возрастает скорость Р-волн, и вновь начинают распространяться S-волны, что указывает на его твёрдое состояние. Фундаментальный вывод из описанной выше скоростной модели Земли состоит в том, что наша планета состоит из серии концентрических оболочек, представляющих железистое ядро, силикатную мантию и алюмосиликатную кору. Плотность Плотность оболочек закономерно возрастает к центру Земли см. Давление Давление в недрах Земли рассчитывается на основании ее плотностной модели.
Увеличение давления по мере удаления от поверхности обуславливается несколькими причинами: сжатием за счет веса вышележащих оболочек литостатическое давление ; фазовыми переходами в однородных по химическому составу оболочках в частности, в мантии ; различием в химическом составе оболочек коры и мантии, мантии и ядра. В мантии Земли давление постепенно растет, на границе Гутенберга оно достигает 135 ГПа. Во внешнем ядре градиент роста давления увеличивается, а во внутреннем ядре, наоборот, уменьшается. Расчетные величины давления на границе между внутренним и внешним ядрами и вблизи центра Земли составляют соответственно 340 и 360 ГПа. Источники тепловой энергии Протекающие на поверхности и в недрах планеты геологические процессы в первую очередь обусловлены тепловой энергией.
Источники энергии подразделяются на две группы: эндогенные или внутренние источники , связанные с генерацией тепла в недрах планеты, и экзогенные или внешние по отношению к планете. Интенсивность поступления тепловой энергии из недр к поверхности отражается в величине геотермического градиента. Причина этого кроется в распределении источников тепловой энергии и характере теплопереноса. Источниками эндогенной энергии являются следующие. Энергия глубинной гравитационной дифференциации, то есть выделение тепла при перераспределении вещества по плотности при его химических и фазовых превращениях.
Основным фактором таких превращений служит давление. В качестве главного уровня выделения этой энергии рассматривается граница ядро — мантия. Радиогенное тепло, возникающее при распаде радиоактивных изотопов. Однако необходимо принимать во внимание, что повышенные содержания главных долгоживущих радиоактивных изотопов — урана, тория и калия отмечаются только в верхней части континентальной коры зона изотопного обогащения. Таким образом, радиогенное тепло является дополнительным источником тепла в верхней части континентальной коры, что и определяет высокую величину геотермического градиента в этой области планеты.
Остаточное тепло, сохранившееся в недрах со времени формирования планеты. Твёрдые приливы, обусловленные притяжение Луны. Переход кинетической приливной энергии в тепло происходит вследствие внутреннего трения в толщах горных пород. В литосфере преобладает кондуктивный молекулярный механизм теплопереноса, в подлитосферной мантии Земли происходит переход к преимущественно конвективному механизму теплопереноса. Расчёты температур в недрах планеты дают следующие значения: в литосфере на глубине около 100 км температура составляет около 1300 0С, на глубине 410 км — 1500 0С, на глубине 670 км — 1800 0С, на границе ядра и мантии — 2500 0С, на глубине 5150 км — 3300 0С, в центе Земли — 3400 0С.
При этом в расчёт принимался только главный и наиболее вероятный для глубинных зон источник тепла — энергия глубинной гравитационной дифференциации. Эндогенное тепло определяет протекание глобальных геоднинамических процессов.
Ученые до сих пор не выяснили, вследствие каких процессов наша планета в течение нескольких миллиардов лет хранит в себе гигантское количество тепла, и невозможно оценить, на сколько миллиардов лет его хватит. Достоверно известно, что при погружении на каждые 100 метров вглубь земли температура пород повышается в среднем на 3 градуса. В среднем — это значит, что есть места на планете, где температура повышается на полградуса, а где-то — и на 15 градусов. И это — не зоны активного вулканизма. Температурный градиент, разумеется, увеличивается неравномерно. Финские специалисты рассчитывают достичь на глубине 7 км зоны, в которой температура пород составит 120 градусов Цельсия, притом что температурный градиент в Эспоо примерно 1,7 градуса на 100 метров, а это даже ниже среднего уровня. И, тем не менее, это уже достаточная температура для запуска геотермальной теплоцентрали. Суть системы, в принципе, проста.
Бурятся две скважины на расстоянии в несколько сот метров друг от друга. Между ними в нижней части нагнетают под давлением воду, чтобы разорвать пласты и создать меж ними систему проницаемых трещин. Технология отработана: подобным способом сейчас добывают сланцевую нефть и газ. Затем в одну из скважин закачивают воду с поверхности, а из второй — наоборот, откачивают. Вода идет по трещинам среди раскаленных пород, и затем поступает по второй скважине на поверхность, где передает тепло обычной городской теплоцентрали. Такие системы уже были запущены в США, в настоящее время идут разработки в Австралии и странах Европейского союза. Фото: www. Приоритет в разработке низкотемпературной геотермальной энергетики принадлежит советским ученым — именно они более полувека назад решили вопрос использования такой энергии на Камчатке. Ученые предложили использовать в качестве кипящего теплоносителя органическую жидкость — фреон12, у которой точка кипения при нормальном атмосферном давлении — минус 30 градусов. Вода из скважины температурой в 80 градусов Цельсия передавала свое тепло фреону, который вращал турбины.
Первой в мире электростанцией, работающей с водой такой температуры, стала Паужетская геотермальная электростанция на Камчатке, построенная в 1967 году. Достоинства такой схемы очевидны — в любой точке Земли человечество сможет обеспечить себя теплом и электроэнергией, даже если погаснет Солнце. В толще земной коры запасена огромная энергия, более чем в 10 тысяч раз превышающая все топливопотребление современной цивилизации в год. И эта энергия постоянно возобновляется за счет притока тепла из недр планеты. Современные технологии позволяют добывать этот вид энергии. Интересные места для строительства подобных геотермальных электростанций есть и в Ленинградской области. Выражение "Питер стоит на болоте" применимо лишь с позиции строительства малоэтажных объектов, а с точки зрения "большой геологии" — осадочный чехол в окрестностях Петербурга достаточно тонок, всего десятки метров, а затем берут свое начало, как и в Финляндии, коренные магматические породы. Этот скальный щит неоднороден: он испещрен разломами, по некоторым из которых поднимается наверх тепловой поток. Первыми на это явление обратили внимание ботаники, которые нашли на Карельском перешейке и на Ижорском плато островки тепла, где произрастают растения либо с высокой скоростью воспроизводства, либо относящиеся к более южным ботаническим подзонам. А под Гатчиной и вовсе обнаружена ботаническая аномалия — растения альпийско-карпатской флоры.
Растения существуют благодаря тепловым потокам, идущим из-под земли. По результатам бурения в районе Пулково на глубине 1000 метров температура кристаллических пород составила плюс 30 градусов, то есть в среднем она повышалась на 3 градуса каждые 100 метров. Это "средний" уровень температурного градиента, но он почти в два раза больше, чем в районе Эспоо, в Финляндии. Это означает, что в Пулково достаточно пробурить скважину на глубину всего лишь до 3500 метров, соответственно, такая теплоцентраль обойдется гораздо дешевле, чем в Эспоо. Стоит учесть, что срок окупаемости подобных станций зависит также и от тарифов на теплоснабжение и электроэнергию для потребителей в этой стране или региона. Столь невысокая цена на электричество в Финляндии связана, в том числе, с тем, что страна имеет собственные атомные генерирующие мощности. А вот в Латвии, которая вынуждена постоянно закупать электроэнергию и топливо, отпускная цена электроэнергии практически вдвое выше , чем в Финляндии. Однако финны полны решимости построить станцию в Эспоо, в не самом удачном по геотермическому градиенту месте. Дело в том, что геотермальная энергетика требует долгосрочных инвестиций. В этом смысле она ближе к крупной гидроэнергетике и атомной энергетике.
ГеоТЭС гораздо сложнее возвести, чем солнечную или ветростанцию.
Горячий океан «Температура воды в Северной Атлантике беспрецедентна и вызывает серьезную озабоченность. Она намного выше, чем предсказывали наши модели. Это скажется и на экосистемах, и на рыболовстве, и на погоде», — сказал глава отдела климатических исследований Всемирной метеорологической организации Майкл Спэрроу. Самое удивительное, что Атлантический океан нагрелся, не дожидаясь тихоокеанского Эль-Ниньо. Тающий лёд Теплый океан ускоряет таяние льдов, вызванное потеплением воздуха. Арктика последние годы нагревается в четыре раза быстрее, чем остальная планета и ученые давно обещают, что хотя бы раз до 2050 года лед в Арктике полностью растает к концу лета.
Вряд ли это случится сейчас, поскольку в 2023 году жара до севера не дошла. Зато на противоположном полюсе происходит что-то необычное. Антарктический морской лед обычно достигает надира в период с февраля по март, а потом примерно полгода отрастает обратно. В этом году в феврале его площадь оказалась рекордно небольшой, а к середине июля Антарктика недосчиталась куска льда размером с Аргентину. Согласно данным американского National Snow and Ice Data Center NSIDC , на середину июля площадь антарктического морского льда была на 1,3 млн квадратных километров меньше средней с 1981 по 2010 годы. Почти полвека спутниковых наблюдений за льдами у берегов Антарктиды можно разделить на два четких периода: с 1978 по 2015 годы его площадь вяло, но прирастала, а с 2016 года начала резко сокращаться. Многие недавние исследования указывают на изменение условий в верхнем слое океана.
К этому слою примешалась теплая вода с севера, что увеличивает стратификацию расслаивание океана», — пишут исследователи NSIDC. Среди причин появления больших масс теплой воды называют замедление ветров, из-за чего в небе над Атлантикой этим летом было меньше отражающего солнце песка из Сахары, а также формирование Эль-Ниньо в Тихом океане и атмосферное потепление. Необычно, но не критично Июль 2023 года оказался богат на предсказания надвигающегося климатического апокалипсиса, поскольку побил температурные рекорды и на суше, и на море. Единственный сюрприз — это скорость изменений». Правда, пока ни один рекорд не пал — Всемирная метеорологическая организация собирает их в общий архив экстремальных погодных явлений, и 2023 год там не встречается.
Первыми на это явление обратили внимание ботаники, которые нашли на Карельском перешейке и на Ижорском плато островки тепла, где произрастают растения либо с высокой скоростью воспроизводства, либо относящиеся к более южным ботаническим подзонам. А под Гатчиной и вовсе обнаружена ботаническая аномалия — растения альпийско-карпатской флоры. Растения существуют благодаря тепловым потокам, идущим из-под земли. По результатам бурения в районе Пулково на глубине 1000 метров температура кристаллических пород составила плюс 30 градусов, то есть в среднем она повышалась на 3 градуса каждые 100 метров. Это "средний" уровень температурного градиента, но он почти в два раза больше, чем в районе Эспоо, в Финляндии. Это означает, что в Пулково достаточно пробурить скважину на глубину всего лишь до 3500 метров, соответственно, такая теплоцентраль обойдется гораздо дешевле, чем в Эспоо. Стоит учесть, что срок окупаемости подобных станций зависит также и от тарифов на теплоснабжение и электроэнергию для потребителей в этой стране или региона. Столь невысокая цена на электричество в Финляндии связана, в том числе, с тем, что страна имеет собственные атомные генерирующие мощности. А вот в Латвии, которая вынуждена постоянно закупать электроэнергию и топливо, отпускная цена электроэнергии практически вдвое выше , чем в Финляндии. Однако финны полны решимости построить станцию в Эспоо, в не самом удачном по геотермическому градиенту месте. Дело в том, что геотермальная энергетика требует долгосрочных инвестиций. В этом смысле она ближе к крупной гидроэнергетике и атомной энергетике. ГеоТЭС гораздо сложнее возвести, чем солнечную или ветростанцию. И нужно быть уверенными, что политики не начнут играть с ценами и правила не будут меняться на ходу. Поэтому финны и решаются на этот важный промышленный эксперимент. Если им удастся осуществить задуманное, и хотя бы для начала обогреть своих жителей теплом, которое никогда не кончится даже в масштабах вообще жизни на нашей планете — это позволит задуматься о будущем геотермальной энергетики и на обширных российских просторах. Сейчас в России греются теплом Земли на Камчатке и в Дагестане, но, возможно, настанет и время Пулково. Константин Ранкс Температура грунта непрерывно изменяется по глубине и во времени. Она зависит от целого ряда факторов, из которых многие трудно поддаются учету. К последним, например, относится: характер растительности, экспозиция склона по сторонам света, затененность, снеговой покров, характер самих грунтов, наличие надмерзлотных вод и др. Однако температура грунта, как по величине, так и по характеру распределения сохраняется из года в год достаточно устойчиво, и решающее влияние здесь остается за температурой воздуха. Температура грунта на разных глубинах и в различные периоды года может быть получена непосредственными измерениями в термоскважинах, которые закладываются в процессе изысканий. Но такой способ требует длительных наблюдений и значительных расходов, что не всегда оправдано. Полученные по одной-двум скважинам данные распространяются на большие площади и протяжения, значительно искажая действительность так, что расчетные данные о температуре грунта во многих случаях оказываются более надежными. Рассчитав по одной из формул 3. В самых верхних слоях грунта, примерно до 1 м от поверхности, характер температурных колебаний очень сложен. Таблица 3. Знак градиента показан в направлении к дневной поверхности. Чтобы получить расчетную температуру грунта в метровом слое от поверхности, можно поступить следующим образом. Вычислить температуру на глубине 1 м и температуру дневной поверхности грунта, а затем путем интерполяции по этим двум значениям определить температуру на заданной глубине. Температуру на поверхности грунта t п в холодный период года можно принимать равной температуре воздуха. Температура грунта при несливающейся криолитозоне рассчитывается иначе, чем при сливающейся. В слое сезонного промерзания h п температуру грунта можно вычислить так же, как для слоя сезонного оттаивания сливающейся криолитозоны, то есть в слое h п — 1 м по температурному градиенту табл. В верхнем метровом слое грунта температура определяется по интерполяции между температурой на глубине 1 м и температурой на поверхности. Здесь опубликована динамика изменения зимних 2012-13г. Всё это - на стояке, идущем из скважины. График - внизу статьи. Дача на границе Новой Москвы и Калужской области зимняя, периодического посещения 2-4 раза в месяц по паре дней. Отмостка и цоколь дома - не утеплены, еще с осени закрыты теплоизолирующими затычками 10см.
Ученые выявили сильные неоднородности температуры в центре Земли
Луноход оснащен датчиком температуры с механизмом, способным измерять температуру почвы Луны на глубине до 10 см. Это позволит понять температурный режим на лунной поверхности. Ученые обнаружили скрытую экосистему под самой сухой и жаркой пустыней Земли на глубине четыре метра. Предполагается, что геотермический градиент уменьшается начиная с глубины 20–30 км: на глубине 100 км предположительные температуры около 1300–1500°C, на глубине 400 км — 1600°C, в ядре Земли (глубины более 6000 км) — 4000–5000°C. Луноход оснащен датчиком температуры с механизмом, способным измерять температуру почвы Луны на глубине до 10 см. Это позволит понять температурный режим на лунной поверхности. Судя по полученным под руководством Брюса Баффета (Bruce Buffett) данным, глобальное магнитное поле Земли на этой глубине примерно в 50 раз мощнее, чем у поверхности.