Глава 1. Общая характеристика теплового поля Земли
Глава 2. Тепловой поток
Глава 3. Взаимодействие теплового поля
Заключение
Список литературы
Введение
Тепловое поле способствует дистанционному тепловизионному зондированию Земли, которое основано на обработке космических и авиационных снимков в инфрокрасном диапазоне. Эта съемка позволяет рассчитать объемную модель теплового излучения среды для решения геологических (изучение глубинного строения Земли, поиск нефти, газа и подземных вод), техногенных и экологических задач.
Снимки являются полноценным источником информации для проведения всестороннего анализа и построения моделей, принятия решения при изучении природных ресурсов Земли. Существенная новизна метода позволяет получать непрерывные картины распределения тепловых характеристик поля.
Исследование теплового поля земли очень актуально сейчас так как оно дает нам возможность провести съемку относительно дешевую при анализе больших территорий. Преимуществами этой съемки являются также и высокая производительность, информативность, независимость от рельефа и условий местности, экологическая чистота.
Молекулы любого вещества при взаимодействии между собой беспрерывно излучают и поглощают элементарные частицы, сложное движение которых проявляется так называемым тепловым полем или просто теплотой. Все то, что касается теплоты и есть сложное движение элементарных частиц при их взаимодействии между молекулами вещества, которое никогда не прекращается, имеет широкую характеристику скорости движения при излучении, зависимую от вещества и окружающей среды. Скорость движения элементарных частиц определяет температуру вещества. Тепловое поле, как правило, проявляется движением элементарных частиц в межмолекулярном пространстве, а также при более высокой температуре за его пределами - во внешней среде.
|
|
Глава 1. Общая характеристика теплового поля Земли
Источниками теплового поля Земли являются процессы, протекающие в ее недрах, и тепловая энергия Солнца. К внутренним источникам тепла относят радиогенное тепло, которое создается благодаря распаду рассеянных в горных породах изотопов урана, тория, калия и иных радиоактивных элементов, и тепло, обусловленное различными процессами, протекающими в Земле (гравитационной дифференциацией, плавлением, химическими реакциями с выделением или поглощением тепла, деформацией за счет приливов под действием Луны и Солнца и некоторыми другими). Тепловая энергия перечисленных источников, высвобождающаяся на земной поверхности в единицу времени, значительно выше энергии тектонических, сейсмических, гидротермальных процессов. Ниже приведены сведения об основных составляющих теплового баланса Земли (в эргах в год):
излучение Солнца - 1032 эрг/год (подавляющая часть отражается),
радиогенный - 1028 эрг/год,
дифференциация вещества (гравитационная) и физико-химические процессы в земной коре и мантии - 1027 - 1028эрг/год,
тектонические процессы (тепловая конвекция), землетрясения - 1025 эрг/год,
- приливно-отливное воздействие Луны и Солнца - 1026 эрг/год
Внутреннее тепловое поле отличается высоким постоянством. Оно не оказывает влияния на температуру вблизи земной поверхности или климат, так как энергия, поступающая на земную поверхность от Солнца, в 1000 больше, чем из недр. Вместе с тем среднее тепловое воздействие Солнца не определяет теплового состояния Земли и способно поддерживать постоянную температуру на поверхности Земли около 0 
С. Фактически же благодаря изменению солнечной активности температура приповерхностного слоя воздуха, а с некоторым запаздыванием и температура горных пород изменяются.
|
|
Суточные, сезонные, многолетние и многовековые вариации солнечной активности приводят к соответствующим циклическим изменениям температур воздуха. Чем больше период цикличности, тем больше глубина их теплового воздействия. Например, суточные колебания температуры воздуха проявляются в почвенном слое глубиной 1 - 1,5 м. Это связано с переносом солнечного теплового потока за счет молекулярной теплопроводности пород и конвекции воздуха, паров воды, инфильтрирующихся осадков и подземных вод. Сезонные (годовые) колебания вызывают изменения температур на глубинах до 20 - 40 м. На таких глубинах теплопередача осуществляется в основном за счет молекулярной теплопроводности, а также движения подземных вод. На глубинах 20 - 40 м располагается нейтральный слой (или зона постоянных годовых температур). В нем температура остается практически постоянной и в каждом районе в среднем на 3,7 С выше среднегодовой температуры воздуха. Многовековые климатические изменения сказываются на вариациях температур сравнительно больших глубин. Например, похолодания и потепления в четвертичном периоде влияли на тепловой режим Земли до глубин 3 - 4 км.
|
|
Таким образом, если не учитывать многовековых климатических изменений, то можно считать, что ниже зоны постоянных температур (на глубинах свыше 40 м) влиянием цикличности солнечной активности можно пренебречь, а температурный режим пород определяется глубинным потоком тепла и особенностями термических свойств пород.
Глава 2. Тепловой поток
Тепловой поток определяется законом Фурье как:
Ф= 
Где, Q -количество теплаты, t - время.
Количество теплоты можно вычеслить по формуле:
=-χ 
Где, χ - коэффициент теплопроводности горных пород, T - температура, h - глубина.
- геотермический градиент - нарастание температуры на еденицу глубины. У поверхности Земли на глубине 100 км, он равен 15 С/км. На глубине 400 км - 5 С/км. Средний градиент температур в верхней мантии 1 С/км.
На континентах температурные градиенты определялись путем измерения температуры и коэффициента теплопроводности пород на различных глубинах в буровых скважинах. Обычно для этого применяется максимальные термометры, которые находятся нередко в воде, но часто неподвижном воздухе. По возможности измерения проводится в течение нескольких часов с помощью нескольких термометров одновременно. Перед измерениями необходимо выждать некоторое время, чтобы в скважине или шахте установилось тепловое равновесие. Это время должно быть в несколько раз больше времени, затраченного на бурение скважины. Затем значения полученые в течение нескольких периодов измерений осредняются.
Теплопроводность образцов горных породиз скважины измеряется или в лаборатории, или же непостредственно на месте.