Zemes interjera temperatūra - - The-Zinātnes - 2020

Saturs:

Anonim

Nelielā dziļumā (no 12 līdz 40 pēdām) zem zemes virsmas temperatūra ir nemainīga visu gadu, un šī nemainīgā augsnes temperatūra nedaudz atšķiras no gaisa gada vidējās temperatūras, izņemot kalnos, kas pārsniedz 6000 pēdas augsts. Zeme ir vēsāka vasarā un siltāka ziemā nekā gaiss virs tā. Šī iemesla dēļ alas bija pirmās vīriešu dzīves vietas, un pagrabos joprojām tiek izmantoti pārtikas piegādes aizsardzībai pret straujām temperatūras izmaiņām. Fakts, ka zemes temperatūra palielinās, palielinoties dziļumam zem virsmas, vispirms bija skaidri izteikta 166:, Kircher. kuri bija ieguvuši datus no Ungārijas kalnrūpniecības inženieriem. Šos temperatūras pieauguma pirmos mērījumus veica Friesleben, Humboldt. Saussure un citi deviņpadsmitā gadsimta sākumā. „Ve tagad ir daudz labu mērījumu dažādās valstīs. bet rezultāti ir tik atšķirīgi, ka ir grūti secināt par vispārēju temperatūras paaugstināšanas likumu. Daži no šiem rezultātiem ir parādīti nākamajā tabulā, kas dod ģeotermisko intervālu vai dziļuma pieaugumu, kas atbilst vienas pakāpes temperatūras paaugstinājumam, kā arī ģeotermiskajam gradientam vai pakāpes daļai, ar kādu temperatūra paaugstinās uz vienu dziļuma vienību. Ģeotermiskais gradients ir ģeotermiskā intervāla savstarpēja vērtība. vai atspēkot šo teoriju un ieviest kārtību redzamo rezultātu redzamajā haosā. Mēs esam secinājuši, ka nenormālā temperatūras gradienti matemātiski izriet no zināmajiem siltuma vadīšanas likumiem, ņemot vērā izmaiņas, ko zemes virsmas konfigurācija un rūdas, ogļu šuvju un vulkānisko magmu tuvums rada vienkāršos apstākļos. nogulumiežu un nemainīgo akmeņu klātbūtni, kas ir pamatā Ziemeļvācijas lielajam, zemam līdzenumam. Lielākā daļa gradientu ir neparasti, jo lielākā daļa novērojumu tika veikti tuneļos zem kalniem vai ogļu vai metāla raktuvēs. tas ir, tādu vielu tuvumā, kas rada siltumu gaisa oksidēšanās rezultātā, gāzveida vai ūdenī izšķīdušās. Mērījumus var klasificēt pēc to pieņemšanas: 1. Nemainīgos nogulumiečos zem līdzenumiem, kas atrodas tālu no kalniem un lieliem ūdenstilpēm (mērījumi 1-6). 2. Tuneļos zem kalniem (7-9). 3. Netālu no lieliem ūdens objektiem (11-14). 4. Nesenās vulkāniskās aktivitātes reģionos (1,5–16). 5. Ogļu raktuvēs. naftas lauki un oksidējamo minerālu nogulsnes (17-19). Mūsu izmeklēšanas pirmais mērķis bija tīri zinātnisks - novēroto faktu skaidrojums ar iespējami mazu pieņēmumu palīdzību. Otrs objekts bija praktisks - precīza temperatūras prognozēšana tuneļos, vulkānu izvirdumu prognozēšana un karstu lavas esamības noteikšana pie zemes virsmas. A B 1 C D E F Vidējais intervāls. Vidējais gradients. Vieta. Metri uz vienu grādu. C. Pēdas uz vienu grādu. F. Deg. uz vienu metru. Deg. P. uz kājām. Piezīmes. 1. Paruscbowitz (Silēzija) 2. Berlīne 34. 0 3-2.0. 37,7 62 58 6!) 0.0294 0.0313 0.0266 0.016 0.017 0.015 i & ast; Plai ns ziemeļu un centrālajā Vācijā; neoksidējami, galvenokārt nogulumieži. Vidējā vērtība (1f septiņas vietas Ziemeļreinas Vācijā 354,0 03 0,0290 0,016 39,8 73 0,0253 0,014) 5 La Mouillonge 6. Indija .30.6: -3fi. 7 56 67 0.03326 0.02731 0.018 0.015 1 Plains. Vidējais līdzenumos, izņemot Vāciju, daudzi 33,4 61 0,0300 0,0155 7.:J Cenis tuneļa vidū 8. St. Gotthard tunelis: (ai pie ielejas ielejā …. (b) Vidū kalnā .. (J. Simplona tuneļa: (a) pie ielejas ielejā .. (b) vidū kalnā. 10. Pribram … Lake Superior mīnas: 50,0 29,4 45,5 28,0 48,7. 59,0 42.O 91 54 83; 51 89 107 76 0,020 0,034 0,022 0,035,57 O0200 0,0170 0. 02318 0.011 0.01 0.012 0.020 0.011 0.009 0.013 “1 Izmērīts tuneļu urbšanas laikā kalnos. 55,0 līdz (no 57,0 100 līdz 122 0,0122 līdz 0,0150 0,010 līdz 0,008 pie lieliem ezeriem vai okeāniem. 13. Calumet un Hecla pussalā ezerā 14. Utrechtas līdzenumi 122.8. 52,0 14,0 224 95 27 0,0081 0,0193 0,068,5 0,004 0,011 0,038 16. Dakota (Amerikas Savienotās Valstis) {9,0 līdz 12,8 17 līdz 23 0,104 līdz 0,078 0,0,57 līdz 0,043 Netālu no nesenajām vulkāniskajām terciārajām magmām. 17. Glāzgova (ogļu lauki) {25,5 līdz 7,8 47 līdz 14 0,039 līdz 0,128 0,021 līdz 0,070 18. Anzin (Francija) j 20.7 līdz 15,8 50 līdz 28 0 0375 līdz 0,0651 0,021 līdz 0,0316 I - Ogļu un naftas laukos. 19. Pechelbronn 13.9 25 0.0730 0.040 No šīs tabulas šķiet, ka atšķirības starp vērtībām ir ļoti lielas. Vai šīs atšķirības ir saistītas ar kļūdām dažādās klintīs vai neparedzētām īpatnībām, vai arī šķietamais pārkāpums ir noteikts likumos? Tie nevar būt pilnībā saistīti ar kļūdām mērījumos. par šādu kļūdu cēloņiem, jo ​​sējmašīnas radītais siltums vai gaisa un ūdens strāvas urbumos var mazināt temperatūru par vairāk nekā 3 vai 4 grādiem. F., kas 2000 pēdu dziļumā radītu tikai 7% kļūdu gradientā un intervālā. (Raktuvēs tomēr apgaismojums un ventilācija, kā arī dzinēji un mašīnas var radīt 30% vai vairāk kļūdas.) Daudzi ģeologi augstu temperatūras gradienta variāciju attiecina uz sarežģītiem pārkāpumiem zemes garozas struktūrā. Daži pat apgalvo, ka zemes iekšpuse ir auksta un ka novērotais temperatūras paaugstinājums ir saistīts ar lokālu un ļoti neregulāru siltuma veidošanos. Lielākā daļa ģeologu. tomēr pieņemsim, ka Zemes interjers ir karsts un nosaka lielās atšķirības novērotajās temperatūrās un gradientos līdz akmeņu siltumvadītspējas atšķirībām un pazemes ūdensceļu ietekmei. slāņu sakārtošana. un citus cēloņus, kurus nevar tieši noteikt. Dr. Thoma un rakstnieks ir centušies pierādīt. Mūsu aprēķinu vajadzībām ir vienaldzīgi, vai novērotās temperatūras ir saistītas ar izkausētu salona dzesēšanu (kā, piemēram, Kants, Laplasa, Furjē un Poisson), uz mehānisku iedarbību ( (“Himstedt”) vai visiem šiem kombinētajiem. Mūsu vienīgie pieņēmumi ir tādi, ka vidējā vērtība, kas iegūta reģionā, kas atrodas tālu no kalniem un lieliem ūdenstilpiem, ir normālā vērtība un ka Furjē siltuma vadīšanas diferenciālvienādojums ir patiess un piemērojams. Mēs esam aprēķinājuši kalnu un ieleju gradientus un temperatūras ar šādiem rezultātiem: Attālums Ol, pd r'alcu'atecj tunelis. no mutes, temperatūras. Kārdinājums, mērītāji. Dell. C. Deg. C. St Gotthard 700 līdz 900 13.S līdz 15 14.9 līdz 15 St. Gotthard 3.500 25.9 25.9 St Gotthard … & 50I0 U.7, 32.1 St. Gotthard 9500 25.3 25.9 Mont Cenis Middle 29.5 30.4 Simplon Middle 52.0 49.0 nolīgums ir tik tuvs, ka acīmredzami ir iespējams iepriekš aprēķināt temperatūras, kas jāpārvar tunelēšanas procesā, ar pietiekami precīzu precizitāti praktiskiem mērķiem. Liels efekts ir saistīts ar slīpumu un slāņu kārtu, bet mūsu eksperimenti ar dažādu mitro iežu siltumvadītspēju (visi Alpu slāņi ir piesātināti ar ūdeni) dažādos virzienos pierāda. ka šī ietekme ir ļoti maza. Ūdens plūsmu dzesēšanas vai sildīšanas efekts ir atkarīgs no virsmas, ko tie mazgā. St Gotthard avoti ir pārāk mazi un kompakti, lai tiem būtu ievērojama ietekme, izņemot to tiešo apkārtni. Netālu no lielām ūdens masām ģeotermiskais intervāls ir ievērojami palielinājies un gradientu attiecīgi samazina ūdens vadītspēja. Ezers, kas aptver 400 kvadrātjūdzes līdz 600 pēdu dziļumam, var samazināties par pusi no slīpuma 1,600 pēdu dziļumā un sešu jūdžu attālumā no ezera. Par labākajiem ūdens ietekmes piemēriem tiek piedāvāti augstākās kvalitātes ezeru raktuves. Ģeotermiskais intervāls Osceola raktuvē ir 76 jūdzes no ezera, 100 līdz 122 minūšu attālumā ezerā, un 224 - Calumet un Hecla raktuvēs Keweenaw pussalā. No intervāla mērījumiem pēdējos vulkāniskajos reģionos, kas nesatur rūdas vai ogles, var aprēķināt dziļumu, kādā notiek izkausēta lava. No formulas ar elipsoīdu masu, kuras diametrs pārsniedz sešas jūdzes, un temperatūras gradientu, kas izriet no novērojumiem pie Neuffen virsmas, terciārā krātera un bazalta pārplūdes tuvumā, mēs atrodam aptuveni 1500 grādu temperatūru. F. četru vai piecu jūdžu dziļumā. Mūsu aprēķini liecina arī par to, ka vulkāna aktivitātes svārstības jāatspoguļo apkārtnes temperatūras gradientā, un ka pietiek ar to, ka trīs novērojumi par temperatūru 16 pēdu un 50 pēdu dziļumā ir pietiekami, lai noteiktu pareizu precizitāti. atrašanās vieta ar: d šķidrās lavas pazemes masas forma. Diemžēl mums nav ierakstu par šo raksturu. Lai izstrādātu lavas masas izmaiņas, izmantojot ģeotermiskā intervāla variāciju, un, iespējams, prognozējot vulkāna izvirdumus, esmu izstrādājis aparātu, kas maksā no 75 dolāriem līdz 150 ASV dolāriem; Caur akmeņogļu un dažu citu minerālvielu vēnām temperatūras gradients ir augsts, bet zem tām drīz sasniedz normālo vērtību. Tādus pašus rezultātus sniedz arī matemātiskā teorija, kas attiecas uz sfērisku vai elipsoidālu formu nogulsnēm. Mēs redzam, ka sfēriskā J 00 metru rādiusa masa, kuras centrs ir 400 metri zem virsmas, paaugstinātu temperatūras gradientu tieši virs tā no 0,0.30 līdz 0,050, ja siltuma ģenerēšana masā ir 3400 grami kaloriju uz vienu otrā. Tas ir līdzvērtīgs 100 g oglekļa un ogļūdeņražu sadedzināšanai uz katru kvadrātmetru (aptuveni 3 unces uz kvadrātmetru) no masas virsmas. Šis aprēķins rāda, ka nav nepieciešama liela siltuma ražošana, lai radītu ievērojamas izmaiņas novērotajā temperatūrā. Līdz ar to teorētiski ir iespējams atdzesēt raktuves ar aukstumkamerām, kas ir piemēroti sadalītas zem galerijām un blakus tām, ja kameras ir pietiekami lielas un daudzas un labi izolētas, lai viss siltums, ko tie absorbē, tiktu ņemts no klints. var aprēķināt arī ogļu vai rūdas iekšpusi, taču katrs gadījums atšķirsies no pārējiem. No iepriekš minētajiem apsvērumiem ir acīmredzams, ka ārkārtas temperatūras gradientus var izskaidrot ļoti vienkārši un bez jaunu hipotēžu ieviešanas, mainot siltuma ražošanu ogļu šuvēs, vulkānisko masu tuvumu un lielu ūdenstilpņu dzesēšanas efektu. . Tā vietā matemātiskā metode kalnrūpniecības inženierim un tuneļu konstruktoram piedāvā ļoti vērtīgu līdzekli, lai iepriekš precīzi aprēķinātu šahtu un tuneļu temperatūru, ja kaut kas ir zināms par ģeoloģiskajiem apstākļiem. .

Šis raksts sākotnēji tika publicēts ar nosaukumu "Zemes interjera temperatūra", s., 26242 (2013. gada marts)

doi: 10.1038 / zinātniskais raksturs05251907-26242asupp