Источники локальных тепловых потоков, вызывающих аномалии температур, разнообразны: наличие многолетнемерзлотных пород, т.е. мощных (до сотен метров) толщ с отрицательными температурами; присутствие пород и руд с повышенной радиоактивностью; влияние экзотермических (с поглощением тепла) и эндотермических (с выделением тепла) процессов, происходящих в нефтегазоносных горизонтах, залежах угля, сульфидных и других рудах; проявление современного вулканизма и тектонических движений; циркуляция подземных, в том числе термальных, вод и др. Роль каждого из этих факторов определяется геологогидрогеологическим строением. Локальные тепловые потоки, как и региональные, зависят не только от наличия источников, но и от условий переноса тепла за счет теплопроводности горных пород и конвекции почвенного воздуха и подземных вод.
Глава 3. Взаимодействие теплового поля
Равновесия теплового поля не только между телами, но даже между их отдельными частями не бывает. Постоянно, при любых условиях, осуществляется переход тепла от более нагретых тел или их частей к менее нагретым телам.
Тепловое поле любой молекулы, как и энергетическое поле вещества, изолированным быть не может. Оно постоянно взаимодействует с тепловым полем молекулярной среды. Элементарные частицы молекул с более высокой температурой взаимодействуют в межмолекулярном пространстве с элементарными частицами молекул, имеющими более низкую температуру, ускоряя их движение при излучении, но при этом снижая свою скорость - теряя свою теплоту. Беспрерывно и последовательно передается теплота при взаимодействии теплового поля от одной молекулы к другой. Казалось бы, что все способствует приближению к равновесию теплового поля, но этого никогда не произойдет.
Повсеместно, независимо от состояния материи, формы и массы различных тел, их расположения, а также происходящих процессов, постоянно передается теплота от более нагретых молекул к холодным при взаимодействии только теплового поля. Другого способа передачи тепла, как взаимодействие теплового поля, не существуют.
Тепловой баланс Земли определяется внешними и внутренними источниками тепла. К внешнему источнику тепла принадлежит солнечная радиация. Являясь основным поставщиком теплоты, она при взаимодействии полей обеспечивает теплом большинство процессов в органическом и в неорганическом мире, а также в атмосфере.
К внутренним источникам теплоты принадлежат:
искусственные источники теплоты;
геотермические явления;
химические процессы и радиоактивность;
различные формы движения.
Перечисленные источники по-разному влияют на теплоту любого тела. Однако, они не позволяют тепловому полю даже на отдельном участке находится в состоянии равновесия: не может быть остановлено относительное движение тепловой материи - теплового поля. Не желательны и отклонения в тепловом балансе Земли, которые сопровождаются, как правило, атмосферными катаклизмами.
При взаимодействии элементарных частиц, тепловое поле каждого вещества имеет свою характеристику сложного движения. У одних, например, скорость движения элементарных частиц при их взаимодействии между молекулами происходит гораздо быстрее, чем у других. Значительная разница наблюдается и в количестве излучаемых элементарных частиц: одни вещества излучают их значительно больше, чем другие. Если первое явление обычно связно с так называемой теплопроводностью вещества, то второе определяет его теплоемкость.
Использование тепла в атмосферных явлениях, биохимических и иных процессах в данном материале не рассматривается.
тепловой поток земной кора
Заключение
Геотермическая разведка (терморазведка или термометрия) объединяет физические методы исследования естественного теплового поля Земли с целью изучения строения земной коры и верхней мантии, выявления геотермических ресурсов, решения поисково-разведочных и инженерно-гидрогеологических задач. Меньшее применение находят методы искусственных тепловых полей. Тепловое поле определяется внутренними и внешними источниками тепла и тепловыми свойствами горных пород. При терморазведке регистрируют радиотепловое и инфракрасное излучение земной поверхности, измеряют температуру, ее вертикальный градиент или тепловой поток. Распределение этих параметров в плане и по глубине несет информацию о термических условиях и геологическом строении изучаемого района. Основными методами терморазведки являются: радиотепловые (РТС) и инфракрасные (ИКС) съемки; региональные термические исследования на суше и акваториях; поисково-разведочные термические исследования, направленные на выявление и изучение месторождений полезных ископаемых; инженерно-гидрогеологические термические исследования, предназначенные для изучения мерзлотных условий и движения подземных вод; термический каротаж, который служит для документации разрезов скважин по теплопроводности вскрытых горных пород; лабораторные измерения термических свойств горных пород; методы искусственных тепловых полей при работах на акваториях и в скважинах.
Дистанционное тепловизионное зондирование среды. В основу технологии положено дистанционное непрерывное зондирование Земли с получением разновременных космических и разновысотных авиационных снимков теплового излучения в инфракрасной области электромагнитного спектра (8 - 14 мкм). В качестве исходных данных для проведения исследований используются космические снимки со спутников «Landsat-7», «Landsat-5», «Terra» изображения с дирижабельных и вертолетных комплексов высокого разрешения, имеющие обширный спектр сфер применения.
Метод математического моделирования используется для вычисления по тепловому полю (ТП) поверхности Земли эффективной плотности потока теплового излучения (суммарной энергетической яркости излучающего тела) на заданных глубинах. При этом происходит осреднение контуров неоднородостей при повышении точности оценок их усредненных температурных характеристик. Практически реализован эффект непрерывного зондирования и выявления в объеме аномалий по величине плотности потока теплового излучения Земли. Тепловое (или температурное) излучение представляет собой электромагнитное излучение, испускаемое веществом, и возникающее за счет его внутренней энергии. Аномальные характеристики получают с использованием генерализирующей функции, на основе отображения вклада теплового излучения элементов среды в результирующее излучение элемента поверхности δ. В этом случае имеет место фундаментальное соотношение δlΔТр=const, где δ - элемент пространственного разрешения, ΔТр - эквивалент шумовой радиационной температуры аппаратуры, l=2,5ч2,72 (Мухамедяров, 2002). Это ведет к ухудшению пространственного разрешения температурной чувствительности, а параметры модели определяют глубину проникновения. Тепловизионная съемка привязана к радиометрической температуре, где ε - излучательная способность объекта поиска, TTB термодинамическая температура, δ 2 Ч (1,4, 9, 16, 25 и др.) определяют эффективную глубину при моделировании.
Список литературы
1. Теория взаимодействия полей или проникновение в глубину неизведанных тайн. Клемантович А. А. 2008.
2. Физика. Тепловое поле Земли, результаты измерений теплового потока на суше и океанах. Юнеев И.А. 2009.
3. Дистанционное тепловизионное зондирование земли при решении геологических задач. К.М. Каримов, В. Л. Онегов, С. Н. Кокутин, В. Н. Соколов, В. Ф. Васев. 2012.