Общие представления о тепле Земли (часть 1)

Тепло Земли, или общее теплосодержание нашей планеты нетрудно оценить, учитывая достаточно достоверное значение ее массы и усредняя температуру, которую в центре внутреннего ядра можно принять в 4500°С (широко признанный прогноз нашего выдающегося геотермиста Е.А. Любимовой). Известна оценка Д.Уайта (США), которая в топливном эквиваленте выражается гигантской величиной в 1.1•10в9 трлн. т.у.т. Если хотя бы приближенно учесть зависимость теплоемкости земного вещества от давления и температуры, эту оценку следует сократить примерно вдвое - 4.5•10в8 трлн. т.у.т. Однако и с нашей поправкой общий потенциал геотермальной энергии можно признать практически неисчерпаемым. Для наглядности сопоставим геотермальные возможности" с солнечными.
Известно, что Солнце - природный реактор - излучает в космическое пространство огромное количество энергии. Очень небольшая ее доля, поступающая к Земле, частично отражается от атмосферы, поглощается ею и отражается от земной поверхности. Тем не менее, воспринимаемая Землей доля солнечной радиации составляет 10в4 ТВт, что примерно в тысячу раз превосходит суммарную мощность всех стационарных и движущихся энергоустановок мира (в 1980 г. - 10 ТВт). Массы Солнца, превращаемой в энергию, хватит еще на 40 млрд. лет такой "работы". Разумеется, по земным масштабам Солнце - также неисчерпаемый источник энергии. Однако солнечному реактору потребуется примерно 42 млн. лет, чтобы "подарить" Земле такое количество энергии, которым она уже обладает.
По своей природе геотермальная энергия связана главным образом с распадом радиоактивных элементов.
Общая мощность внутриземной теплогенерации, оцениваемая через интегральный тепловой поток к земной поверхности в Qт = 32 мВт, что в сотни раз меньше поглощаемой солнечной радиации. Плотность глубинного теплового потока вблизи поверхности в среднем составляет qт = 58 мВт/м2, а в районах активного вулканизма достигает 200-300 мВт/м2.
Кондуктивный тепловой поток из недр через теплопроводность пород λт определяет темп повышения их температуры с глубиной, или геотермический градиент:

Теплопроводность пород зависит в основном от их состава, плотности и типа тектонической структуры. Средние значения теплопроводности минимальны, а геотермические градиенты - максимальны в пористых осадочных породах, а максимальные λm и минимальные gm характерны для магматических пород повышенной плотности. Например, средние значения Я для песчаников лежат в пределах от 1,05 до 2 Вт/(м2.°С), для глин - 1,25-1,66, для известняков - 2,03-3,07, для диабаза - 1,25-3,25, для гранита - от 1,12 до 3,85 Вт/(м2.°С.).

---