background image

 

1

STAN TERMICZNY ZIEMI 

Ziemia ma zewn

ę

trzne i wewn

ę

trzne 

ź

ródło ciepła

ciepło  zewn

ę

trzne:    promienie  słoneczne. 

Ź

ródłem  energii  promieniowanej  przez 

Sło

ń

ce  s

ą

  reakcje  termoj

ą

drowe  przemiany  wodoru  w hel,  zachodz

ą

ce  w jego 

wn

ę

trzu. 

Ciepło  słoneczne  przenika  w  gł

ą

b  skorupy  ziemskiej  bardzo  powoli  i  na 

niewielkie gł

ę

boko

ś

ci. 

zmiany dobowe si

ę

gaj

ą

 do 1 m 

zmiany sezonowe (zwi

ą

zane z porami roku) do 5-6 m.  

przemarzanie si

ę

ga do 1,2 – 1,5 m 

na  gł

ę

boko

ś

ci  15-20  m  panuje  stała  temperatura  (strefa  termicznie 

neutralna)  równa  w  przybli

Ŝ

eniu 

ś

redniej  rocznej  temperaturze  danego 

miejsca. Na gł

ę

boko

ś

ci 20 m zmiany s

ą

 nie dostrzegalne.  

ciepło wewn

ę

trzne: 

z zapasu ciepła z okresu tworzenia si

ę

 Ziemi  (ciepło pierwotne) 

z  rozpadu  pierwiastków  promieniotwórczych,  szczególnie  toru,  uranu  i 

potasu.  Ilo

ść

  substancji  promieniotwórczych  jest  najwi

ę

ksza  w  skałach 

kwa

ś

nych,  mniejsza  w  zasadowych,  np.  w  granicie  uranu  jest  4  razy    

wi

ę

cej ni

Ŝ

 w bazalcie, potasu 3 razy, a toru około 10 razy wi

ę

cej.  

 Roczna produkcja ciepła: 

Skały kwa

ś

ne:      5,0  * 10

-6

 cal 

Skały zasadowe:  1,6 * 10

-6

 cal 

 
O istnieniu własnego 

ź

ródła ciepła Ziemi 

ś

wiadczy  wzrost temperatury wraz z 

ę

boko

ś

ci

ą

 (stwierdza si

ę

 to w kopalniach i otworach wiertniczych). Wzrost ten 

wyra

Ŝ

a si

ę

 stopniem geotermicznym.  

stopie

ń

 geotermiczny - liczba metrów przypadaj

ą

ca na wzrost temperatury o 1°C; 

opisuje nat

ęŜ

enie przepływu ciepła z wn

ę

trza Ziemi na jej powierzchni

ę

  

gradient geotermiczny - wzrost temperatury przypadaj

ą

cy na wzrost gł

ę

boko

ś

ci o 1 

m (wyra

Ŝ

any cz

ę

sto jako wzrost temperatury na 1 km czy tez na 100 m) 

Wzrost temperatury jest w ró

Ŝ

nych miejscach ró

Ŝ

ny i zale

Ŝ

y od: 

• 

charakteru skał i ich przewodnictwa cieplnego 

• 

uło

Ŝ

enia skał 

• 

zawodnienia 

• 

blisko

ś

ci 

ź

ródeł gor

ą

cych,  wulkanów i wgł

ę

bnych ognisk magmowych 

background image

 

2

Przykłady: 

Budapeszt  15 m/1°C 

Szubin (Kujawy) 33 m/1°C 

Pisz (Mazury) 90 m/1°C 

Sudety 25 m/1°C 

Gda

ń

sk 65 m/1°C 

Witwaters (Afryka Poł.)  117 m/1°C 

Bahamy 180 m/1°C 

Ś

rednia dla zachodniej Europy 33 m/1°C 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zgodnie ze stopniem geotermicznym 

 temperatura ro

ś

nie do gł

ę

boko

ś

ci około  

70 km, dalej przyrost jest mniejszy.  

Na gł

ę

boko

ś

ci 100 km temperatura  

wynosi 1500°C, na 1000 km około 3000°C, 

a gwałtowny skok nast

ę

puje na granicy 

 płaszcza z j

ą

drem od 3500°C do około 4800°C. 

 W j

ą

drze wynosi ponad 6000°C. 

Strumie

ń

 ciepła 

Istnienie gradientu ciepła skierowanego ku górze sprawia, 

Ŝ

e z gł

ę

bi Ziemi do jej 

powierzchni istnieje stały dopływ ciepła  

 strumie

ń

 ciepła  Q = K*r 

background image

 

3

gdzie: K – przewodno

ść

 cieplna, r – gradient 

Strumie

ń

 ciepła mierzony jest w jednostkach strumienia ciepła 1 JSC=1

µ

cal cm

-2

s

-1

 

W układzie SI strumie

ń

 ciepła ma wymiar [mW/ m

2

 ] 

Niektóre 

ś

rednie warto

ś

ci ciepła dla kontynentów: 

Obszary prekambryjskie < 1 JSC 

Platformy paleozoiczne 1,5 JSC 

Obszary fałdowa

ń

 kenozoicznych 1,7 JSC 

Kenozoiczne obszary wulkaniczne 2,1 JSC 

Dla oceanów: 

Atlantyk 1,4 JSC 

Indyjski 1,4 JSC 

Pacyfik 1,7 JSC 

Ś

redni 

ś

wiatowy strumie

ń

 cieplny  

Kontynenty 1,49 JSC 

Oceany 1,65 JSC

 

Od Sło

ń

ca 4,2 *10

3

 JSC  

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Mapa g

ę

sto

ś

ci strumienia cieplnego na obszarze Ni

Ŝ

u Polskiego (J. Szewczyk, D. 

Gientka 2006) 

 

background image

 

4

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ciepło Ziemi wykorzystywane jest do produkcji energii geotermalnej