Жылу өрісі

Жылу өрісі. Жердің жылу өрісі немесе жылуы (геотермика немесе геотермия]) сыртқы және ішкі энергия көздерінен жаралады. Сыртқы энергияның басты көзі - Күн. Жер бетіне түсетін Күн сәулесінің энергиясы орташа алғанда 8,4 Дж (см 2 мин) құрайды. Жер шарына 5,44-10 24 Дж шамасында сәуле энергиясы түседі. Оның 55%-ке жуығын атмосфера, өсімдік пен топырақ қабаттары жұтады, ал осыдан кейін бірқатар өзгерістерден соң ол өсімдіктерге сіңеді. Энергияның калған мөлшері әлем кеңістігіне шағылады. Күн радиациясының жылу энергиясы атмосфераның ауа массасын қозғалысқа келтіреді де Жер бетіндегі судың айналысын анықтайды. Ауа мен су массасының ұдайы қозғалысы нәтижесінде табиғатта атмогидроайналыс орнайды. Ол экзогендік геологиялық процестердің жұмыстық механизмі болып табылады. Жердің ішкі жылу көздері: * элементтердің радиобелсенді ыдырауы; * заттың гравитациялық дифференциациялану энергиясы; * планета қалыптасқан кезден сақталған қалдық жылу; * полиморфтық электрондық, фазалық өтулер мен химиялық реакциялардың экзотермикалық әсері; * нейтрино әрекетіне байланысты жылу; * жерсілкінуде босап шығатын серпімді энергия; * тартылыс үйкелісі процесіне байланысты жылу, т. б. Қазіргі кезде Жердің ішкі жылуының мөлшері шамамен бағаланып, оның ең басты кезі химиялық элементтердің радиобелсенділігі екендігі анықталған. Бұл элементтердің негізгі бөлігі планетаның жоғарғы жағында шоғырланған. Радиобелсенді ыдырау кезінде ядролардың α-, β-бөлшектерінің және γ-сәуленің кинетикалық энергиясы жылу энергиясына айналады. Әр-түрлі зерттеулер (Г.В.Войткевич, т.б.) деректері бойынша, жылудың радиобелсенді генерациясы (9,6-44,5)*10 20 Дж/жыл мөлшерін құрауы мүмкін. Бұл Жердің жылуды жоғалту (орташа алғанда 7,95-10 20 Дж/жыл) мөлшерінен артық. Жылу өрісінің құрылысы Жер қыртысында температуралық жағдайына қарай жоғарғы (гелиотермикалық) және төменгі (геотермикалық) белдемдер бөлінеді. Жоғарғы белдемде (тереңдігі 30-40 м-ге дейін) Күн жылуының әсері ықпал етеді. Күн радиациясына байланысты температураның ауытқулары тәуліктік, маусымдық, жылдық және ғасырлық болып бөлінеді. Сыртқы температура ауытқуларының кезеңі артқан сайын, ол жер койнауына тереңдеп ене береді. Тәуліктік ауытқулар 1,5 м тереңдік шамасында сөнеді, ал жылдық (олардың мерзімі тәуліктіктен 365 есе көп) - орташа алғанда 25-30 м тереңдікке жетеді. Айнымалы температура белдемінен төмен тұрақты температура белдеуі орналасады, ол әр аймақтың жергілікті орташа жылдық температурасына сәйкес келіп, жоғарғы және төменгі белдемдерді бөлетін шекара болып табылады. Тұрақты температура белдеуінің орналасу тереңдігі жергілікті ендіктер бойынша өзгереді және таужыныстардың жылуфизикалық қасиеттеріне байланысты: экватор алқаптарында - 10-12 м, ортаңғы географиялық ендіктерде - 20-30 м (Москвада 20 м, Парижде - 28 м), полюс алқаптарында - 40 м-ден асады. Егер орташа жылдық температура 0°С-тан төмен болса, бұл белдеудің температурасы да теріс болады. Мұндай жағдайда атмосфералық жауын таужыныстар қатқабатына сіңіп, мұзға айналады. Осының нәтижесінде мәңгі немесе көпжылдық тоң жаралады. Мәңгі тоң жер бетінде кең таралған. Ол жер бетінің 25 %-ін қамтиды. Тұрақты температура белдеуінен төменде жер қыртысының қарқынды қызуы байқалады, ол жылу тасқынына тікелей байланысты. Жылу тасқыны температура (геотермика) градиентінің таужыныстар жылуөткізгіштігімен көбейтіндісіне тең. Геотермиклық градиент деп таужыныстар температурасын тереңдікке қарай өсуін сипаттап, °С/м түрінде өрнектелетін шаманы айтады. Жердің әр-түрлі алқаптарындағы геотермикалық градиент бір-бірінен едәуір өзгешеленіп, 0,1-0,01°С/м ауқымында өзгереді. Геотермикалық градиентке кері шама геотермикалық саты, ол температура 1°С-қа арту үшін қандай тереңдікке төмендеу керек қашықтықты көрсетеді. Геотермикалық градиенттің (немесе геотермикалық сатының) өзгергіштігі геологиялық-тектоникалық жағдайларға және таужыныстардың әр түрлі жылу өткізгіштігіне байланысты. Жер қыртысы жоғарғы бөлігінің кимасы үшін геотермикалық градиенттің орташа мәні ретінде 3°С/100 м қабылдаған, ал орташа геотермикалық саты - 33 м/°С. Бірақ бұл шама аудан бойынша ғана емес, тереңдікке қарай да тұрақсыз. Төмен тереңдеген сайын температураның ұлғаю жылдамдығы мен геотермикалық градиенттің мәні азаяды, ал геотермикалық саты - артады. Жердің жылу өрісін зерттеу Жер жылуын (геотермика энергиясын) практикалық пайдалану мәселесін шешуге, пайдалы қазба кенорындарын жерасты тәсілімен игеру жағдайларын болжауға қажет. Сонымен қатар Жер қойнауының жылу режимі жанғыш пайдалы қазба мен сульфид руда кенорындарының индикаторы болады. Сондықтан жылу өрісінің ауытқы (аномал) параметрлері іздеу-барлау жұмыстарында пайдаланылады. Дереккөздер