Az energiamérleg a föld
Tektonikus tevékenység a Föld teljesen esetben csak a fejlődő az ő palástját hatalmi folyamatok. A hatás a napsugárzás tektonikai aktivitást vagy radioaktív elemek bomlásából a kontinentális kéreg, lehet elhanyagolni, mert a hőt a termikus sugárzás bejut a föld és eloszlik a térben. Ezért az energia, irányító egyenleg után a Föld kialakulása tektonikai aktivitás határozza meg egyszerű kifejezés: a mély Föld hőveszteségét egyenlő a teljes termelési ráta gravitációs köpeny, radioaktív és árapály-energia mínusz a változás sebessége a Föld termikus árrés . Abban az esetben, termikus egyensúly a Föld hőtartaléka állandó marad, és a változás sebessége nulla; Föld hevitése hőtartaléka növeli, és a hűtés során, éppen ellenkezőleg, csökken. Ebben az esetben lehetőség van arra, hogy kifejezze az energiamérleg a Föld az egyszerű kapcsolat a szerves formában
Formula 18. Az energiamérleg a Föld
ahol W0 - kezdeti hőtartaléka a Földön.
A modern értelmében mély hőáramlás könnyen értékből kivonva a teljes hő a Föld (4,3 × október 20 joule / s) sebességgel radiogen energiatermelés a kontinentális kéreg (0,91 × október 20 joule / s). Következésképpen, a modern geotermikus hőveszteség egyenlő Q = 3,39 × 20 okt erg / sec. Ezek közé tartozik a teljes generáció a köpeny súlyát, radioaktív és árapály-energia E és a lehetséges adalék miatt hő tartalék a Föld változik W, vagyis a most történik kiegészítő fűtés, vagy éppen ellenkezőleg, hűtés a Föld belseje. Lehetséges módosítás megváltoztatja a Föld hőtartaléka kicsi, és első közelítésben azt is tedd nullával egyenlő. Azonban, mivel a megadott értékek fentiekben gravitációs, radiogén és az árapály felszabaduló energia a köpeny a jelen idő (E = 16,85 × 10 37 + 3,11 × 10 37 10 + 2,24 × 37 = 22,2 × 10 37 erg ), valamint a teljes hőáram mélysége E = 3,39 × 20 okt erg / s, lehetővé válik, hogy meghatározzuk, hogy a korrekciót a jelenlegi variációs egyenlő a Föld hőtartaléka E = -0,27 × október 20 erg / sec. Ez azt jelenti, hogy miután a túlmelegedés a Archean felsőköpeny, mit már említettük, a Föld még mindig rosszul tartott cool. Tekintettel erre, akkor most meg az összes energia és a termelés mély mélységben - eléri E = 3,12 × október 20 joule / sec.
A három fő energetikai folyamatok fent tárgyalt két (a radioaktív elemek bomlásából és az árapály kölcsönhatások a Hold) lehetővé teszi az elfogadott modell közvetlenül meghatározza, hogy hozzájáruljanak a Föld energia, mint a teljes energia és a sebesség a termelés az egész Föld fejlődésének története ( ábra. 53). Modern érték generációs arány a köpeny radiogén és az árapály energia, illetve 0,34 × 20 okt és október 20 0,02 × erg / sec. Ezután az energia-egyensúly állapotát látjuk, hogy a Föld gravitációs energiatermelés differenciálódása szempontjából hő körülbelül 2,76 × október 20 joule / sec.
53. ábra: A kibocsátás mértéke az energia a világon:
1 - gravitációs; 2 - radioaktív; 3 - árapály; 4 - a teljes energia E (energia felszabadulási sebesség csúcs ideje 2,6 Ga ezelőtt megfelel a kialakulását a föld mag).
Amellett, hogy a feltételek a differenciális energia-egyensúly a Föld lehet kiszerelni és annak integrált formában: a teljes hőveszteség egyenlő a teljes energia a Föld belsejében kevesebb hőt tartalék teljes növekmény a föld a pillanatban a képződésének (18). Számolja az energia felszabadítását a földön az elfogadott modell az ő generációja egyszerű. Mivel a sűrűség és a hőmérséklet-eloszlás egy fiatal földön (lásd. Táblázat. 4) meg tudja határozni a kezdeti hőtartaléka elsődleges földön. Azt találtuk, hogy 7,12 × 10 37 erg. Figyelembe véve, most a generációs radiogen és árapály energia Katarchean, kezelni és ki kell számítani a Föld hő tartalék és a turn Katarchean Archean - 9,29 × 10 37 joule. A sűrűség eloszlása a világ végén Archean (lásd. Ábra. 41), beleértve endogén teljes felszabaduló energia Archean is meg lehet határozni, hogy a turn Archean és Proterozoic Föld hőtartaléka emelkedett 16,74 × 10 37 joule. Hőtartaléka kortárs Föld szerint a táblázatban megadott adatok. 2, bizonyult valamivel kisebb - 15,9 × 10 37 ERG, mint a Föld, mint már említettük, még továbbra lehűlni után őskorszak köpeny túlmelegedést társított katasztrofális esemény képező a Föld magja.
Formula 18. Az energiamérleg a Föld
4. táblázat megoszlása sűrűség, hőmérséklet, nyomás és a nehézségi gyorsulás fiatal földön
Amikor a sűrűséget számítjuk ki eloszlása, a nehézségi gyorsulás és a nyomás értéke használt Föld tömeg M = 5977 × g október 27 ahol a dimenziómentes tehetetlenségi nyomatéka J gömb alakú Földön találtuk 0,374.
Sűrűség, g / cm3
41. ábra: sűrűség eloszlása a Földön:
1 - az elsődleges világban; 2 - Késői őskorszak előtt közvetlenül képződése a Föld magja; 3 - miután a gócképződés a késő Archean; 4 - a modern világban.
Az első közelítésben, akkor feltételezhetjük, hogy a folyamat a felmelegedés a föld és a Katarchean őskorszak növelje hőtartaléka arányos a megtermelt energia mennyisége a Föld belseje, és a hűtési után Archean - exponenciálisan hűtés fűtött testet. Ebben az esetben a Föld hőveszteség könnyen értékből kivonva a teljes növekmény a teljes energia a hő tartalék értékek megjelent a föld gyomrában, hogy egy adott időpontban. A számítás eredményeit ábrán mutatjuk be. 54, és ábra. 55. ábra görbéi a differenciális formában az energiamérleg a Föld.
54. ábra: Integrált formájában az energiamérleg a Föld:
1 - teljes felszabaduló energia a világon (kivéve árapály-energia szétszóródik a tengerek és óceánok a Föld); 2 - az összes felszabaduló energia a földköpeny E; 3 - a hőszolgáltató Föld W; 4 - teljes hőveszteség a Föld; 5 - hőveszteség köpeny Q. A különbség a görbék az 1. és 2., valamint a 4. és 5. határozza meg az értékét radiogen felszabaduló energia a kontinentális kéreg.
55. ábra: A differenciális formában az energia-egyensúly a Föld:
1 - a teljes felszabadulási sebességét endogén energia a földköpeny E m; 2 - az összérték a mélység (köpeny) hőáram Q m; 3 - a változási sebességének termikus árrés föld W ; (Endogén csúcs teljes energia felszabadulási sebességét ideje 2,6 Ga ezelőtt megfelel a kialakulását a föld mag).
Mint látható a fenti grafikonok egyértelműen uralja a korai szakaszában a Föld létezését az energia árapály-energiát, és mivel a Archean - csak a gravitáció. Radioaktív azonos energiaelnyelő különösen a köpeny, a közhiedelemmel ellentétben, szinte soha nem határozza meg az energia rendszer a Föld fejlődése. Ez egy nagyon fontos következtetés elméleti geológia, és ez most nem tekintik többé. A teljes energia generáció Katarchean megközelítőleg egyenlő 3,2 × 10 37 erg Föld hőveszteséget egyidejűleg viszonylag alacsony - körülbelül 1,03 × 10 37 erg, mivel a hő tartalékot a Föld hadaikum nőtt 2,17 × 10 37 ERG ( hogy 7,12 × 10 37 erg a föld kialakulását, hogy 9,29 × 10 37 erg, mintegy 4,0 milliárd évvel ezelőtt).
A legtöbb Archean korszak tektonikai aktivitás a köpeny kiosztani mintegy 14,15 × 10 37 erg hőenergiát. Mivel ez az energia valamivel nagyobb része 7,45 × 10 37 joule maradt további felmelegedés a Föld, és 6,7 × 10 37 joule sugárzott az űrbe. Végére Archean Föld hőtartaléka emelkedett 16,74 × 10 37 joule. A legintenzívebb energia folyamatokat végén fejlesztették ki Archean, amikor az egyenlítői öv gyűrű tektonikus tevékenység a Föld bővült mérsékelt és még a magas földrajzi szélességeken. Keletkező endogén energiát a lehető legnagyobb sebességgel elérhető 88,85 × október 20 joule / s, és majdnem meghaladja 28,5-szerese a jelenlegi szintje a villamosenergia-termelés, történt körülbelül 2,6 Ga ezelőtt, amikor elkészült a kialakulását a Föld magja. Meg kell jegyezni, hogy a túlfeszültség a Hold árapály-energia a korai Archean többnyire elszórtan a sekély tengeri medencék Korai Archean és így kevés hatása van az endogén energia kiadás. A geotermikus hő sugárzás végén a föld Archean körülbelül 2,7 Ga ezelőtt elérte 48,33 × február 10 joule / s, ami több mint 14-szer a teljes mélysége hőáram jön a felszínre palástját modern: 3,39 × 20 okt erg / s.
Proterozoikus és fanerozoikumra endogén energia folyamatok már sokkal nyugodtabb. Tehát minden ebben az időben, kezdve a 2,6 × 10 9 évvel ezelőtt a mai napon, a föld gyomrában (kivéve radiogen energiával, amely a kontinentális kéreg) elkülönített mintegy 4,85 × 10 37 joule hőt a fő forrásai a mély energia és körülbelül 0,84 × 10 37 joule poslearheyskogo köszönhető extra hűtés a földön, és csak 5,69 × 10 37 erg. Minden ezt az energiát elveszett a földről hőmérsékleti sugárzás, amelynek elején a korai proterozoikum elérte 10,33 × október 20 joule / s, azaz több mint háromszor nagyobb, mint a jelenlegi szintje (3,39 × 20 okt joule / s).