Dünyanın sıcaklığı. Olası iç ısı kaynakları

“Jeotermal enerji” terimi, Yunanca toprak (jeo) ve ısı (termal) sözcüklerinden gelmektedir. Aslında, jeotermal enerji dünyanın kendisinden gelir. Ortalama 3.600 santigrat derece olan dünyanın çekirdeğinden gelen ısı, gezegenin yüzeyine doğru yayılır.

Kaynakların ve gayzerlerin yeraltında birkaç kilometre derinlikte ısıtılması, içinden sıcak suyun (veya ondan çıkan buharın) yüzeye aktığı, doğrudan ısı olarak veya dolaylı olarak açılarak elektrik üretmek için kullanılabileceği özel kuyular kullanılarak gerçekleştirilebilir. dönen türbinler.

Dünya yüzeyinin altındaki su sürekli olarak yenilendiğinden ve Dünya'nın çekirdeği insan yaşamına kıyasla süresiz olarak ısı üretmeye devam edeceğinden, jeotermal enerji en sonunda temiz ve yenilenebilir.

Dünyanın enerji kaynaklarını toplama yöntemleri

Günümüzde jeotermal enerjiyi toplamanın üç ana yöntemi vardır: kuru buhar, sıcak su ve ikili çevrim. Kuru buhar işlemi, elektrik jeneratörlerinin türbin tahriklerini doğrudan çalıştırır. Sıcak su aşağıdan yukarıya doğru akar, daha sonra türbinleri çalıştıracak buhar oluşturmak için tankın içine püskürtülür. Bu iki yöntem en yaygın olanıdır ve ABD, İzlanda, Avrupa, Rusya ve diğer ülkelerde yüzlerce megawatt elektrik üretir. Ancak bu santraller yalnızca ısıtılmış suya erişimin daha kolay olduğu tektonik bölgelerde çalıştığından konumları sınırlıdır.

İkili çevrim teknolojisiyle sıcak (sıcak olması gerekmeyen) su yüzeye çıkarılır ve kaynama noktası düşük olan bütan veya pentan ile birleştirilir. Bu sıvı, bir ısı eşanjöründen pompalanarak buharlaştırılır ve sisteme geri döndürülmeden önce bir türbin aracılığıyla gönderilir. İkili çevrim teknolojileri Amerika Birleşik Devletleri'nde onlarca megawatt elektrik sağlıyor: Kaliforniya, Nevada ve Hawaii.

Enerji üretimi prensibi

Jeotermal Enerjinin Dezavantajları

Fayda düzeyinde, jeotermal enerji santrallerinin inşası ve işletilmesi pahalıdır. Uygun bir yer bulmak, verimli bir yer altı sıcak noktasına ulaşma garantisi olmayan pahalı kuyu araştırmaları gerektirir. Ancak analistler bu kapasitenin önümüzdeki altı yıl içinde neredeyse iki katına çıkmasını bekliyor.

Ayrıca yer altı kaynak sıcaklıklarının yüksek olduğu alanlar, aktif jeolojik ve kimyasal volkanların bulunduğu bölgelerde bulunmaktadır. Bu "sıcak noktalar", kabuğun oldukça ince olduğu yerlerde tektonik plakaların sınırlarında oluşur. Genellikle birçok volkanın ateş çemberi olarak anılan Pasifik bölgesinde Alaska, Kaliforniya ve Oregon da dahil olmak üzere pek çok sıcak nokta bulunuyor. Nevada, Amerika Birleşik Devletleri'nin kuzeyinin çoğunu kapsayan yüzlerce sıcak noktaya sahiptir.

Sismik olarak aktif başka alanlar da var. Depremler ve magmanın hareketi suyun dolaşmasını sağlar. Kamçatka gibi bazı yerlerde su yüzeye çıkıyor ve doğal kaplıcalar ve gayzerler oluşuyor. Kamçatka gayzerlerindeki su 95° C'ye ulaşıyor.

Açık şofben sisteminin sorunlarından biri de belirli hava kirleticilerin salınmasıdır. Hidrojen sülfür, oldukça tanınabilir bir "çürük yumurta" kokusuna sahip zehirli bir gazdır; buharla birlikte az miktarda arsenik ve mineraller açığa çıkar. Tuz aynı zamanda çevresel bir sorun da oluşturabilir.

Açık denizdeki jeotermal enerji santrallerinde borularda önemli miktarda parazitli tuz birikmektedir. Kapalı sistemlerde emisyon olmaz ve yüzeye çıkan sıvının tamamı geri döner.

Enerji kaynağının ekonomik potansiyeli

Jeotermal enerjinin bulunabileceği tek yer sismik açıdan aktif noktalar değildir. Dünyanın hemen hemen her yerinde, yüzeyin 4 metreden birkaç kilometre altına kadar olan derinliklerde, doğrudan ısıtma amacıyla sürekli bir faydalı ısı kaynağı bulunmaktadır. Kendi arka bahçenizdeki veya yerel okulunuzdaki zemin bile evinize veya diğer binalara ısı yayılacak şekilde ekonomik potansiyele sahiptir.

Ayrıca yerin çok derinlerinde (4 – 10 km) kuru kaya oluşumlarında çok büyük miktarda termal enerji bulunmaktadır.

Yeni teknolojinin kullanılması, insanların bu ısıyı geleneksel teknolojilerden çok daha büyük ölçekte elektrik üretmek için kullanabileceği jeotermal sistemleri genişletebilir. Bu elektrik üretme prensibinin ilk gösteri projeleri 2013 yılında Amerika Birleşik Devletleri ve Avustralya'da gösterildi.

Jeotermal kaynakların tam ekonomik potansiyeli gerçekleştirilebilirse, üretim kapasitesi açısından büyük bir elektrik kaynağını temsil edecektir. Bilim adamları, geleneksel jeotermal kaynakların 38.000 MW'lık bir potansiyele sahip olduğunu ve bunun yılda 380 milyon MW elektrik üretebileceğini tahmin ediyor.

Sıcak kuru kayalar yeraltının her yerinde 5 ila 8 km derinlikte, bazı yerlerde ise daha sığ derinliklerde bulunur. Bu kaynaklara erişim, soğuk suyun getirilmesini, sıcak kayalar arasında dolaşımı ve ısınan suyun uzaklaştırılmasını içerir. Şu anda bu teknolojinin ticari bir uygulaması bulunmamaktadır. Mevcut teknolojiler henüz termal enerjinin doğrudan magmadan çok derin bir şekilde geri kazanılmasına izin vermemektedir, ancak bu, jeotermal enerjinin en güçlü kaynağıdır..

Enerji kaynaklarının birleşimi ve tutarlılığıyla jeotermal enerji daha temiz, daha sürdürülebilir bir enerji sistemi olarak vazgeçilmez bir rol oynayabilir.

Jeotermal enerji santrali yapıları

Jeotermal enerji, Dünya'dan gelen temiz, sürdürülebilir ısıdır. Büyük kaynaklar, yer yüzeyinin birkaç kilometre altında ve hatta daha derinlerde, magma adı verilen yüksek sıcaklıktaki erimiş kayalarda bulunur. Ancak yukarıda da anlatıldığı gibi insanlar henüz magmaya ulaşamamışlardır.

Jeotermal enerji santrallerinin üç tasarımı

Uygulama teknolojisi kaynak tarafından belirlenir. Kuyudan su buhar olarak geliyorsa doğrudan kullanılabilir. Sıcak su yeterince yüksek sıcaklıktaysa, bir ısı eşanjöründen geçmesi gerekir.

Enerji üretimine yönelik ilk kuyu 1924'ten önce açılmıştır. Daha derin kuyular 1950'lerde açıldı, ancak asıl gelişme 1970'lerde ve 1980'lerde gerçekleşti.

Jeotermal ısının doğrudan kullanımı

Jeotermal kaynaklar doğrudan ısıtma amacıyla da kullanılabilmektedir. Sıcak su, binaları ısıtmak, seralarda bitki yetiştirmek, balıkları ve mahsulleri kurutmak, yağ geri kazanımını iyileştirmek, süt pastörizatörleri gibi endüstriyel işlemlere yardımcı olmak ve balık çiftliklerinde suyu ısıtmak için kullanılır. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Oregon'daki Klamath Şelalesi ve Idaho'daki Boise, bir yüzyılı aşkın süredir evleri ve binaları ısıtmak için jeotermal su kullanıyor. Doğu Yakası'ndaki Warm Springs, Virginia, ısısını yerel tatil yerlerinden birindeki ısı kaynaklarını kullanan kaynak suyundan doğrudan alıyor.

İzlanda'da ülkedeki hemen hemen her bina kaplıca suyuyla ısıtılıyor. Aslında İzlanda birincil enerjisinin yüzde 50'sinden fazlasını jeotermal kaynaklardan alıyor. Örneğin Reykjavik'te (nüfus 118 bin), sıcak su konveyörlerle 25 kilometre boyunca taşınıyor ve bölge sakinleri bunu ısınma ve doğal ihtiyaçlar için kullanıyor.

Yeni Zelanda elektriğinin ilave %10'unu alıyor. Termal suların varlığına rağmen az gelişmiştir.

Bu enerji alternatif kaynaklara aittir. Günümüzde gezegenin bize sunduğu kaynakları elde etme olanaklarından giderek daha fazla söz ediyorlar. Yenilenebilir enerjide moda çağında yaşadığımızı söyleyebiliriz. Bu alanda birçok teknik çözüm, plan ve teori oluşturuluyor.

Dünyanın derinliklerinde bulunur ve yenilenme özelliğine sahiptir, yani sonsuzdur. Bilim adamlarına göre klasik kaynaklar tükenmeye başlıyor; petrol, kömür ve gaz kuruyacak.

Nesjavellir Jeotermal Enerji Santrali, İzlanda

Bu nedenle yavaş yavaş yeni alternatif enerji üretim yöntemlerini benimsemeye hazırlanabiliriz. Yerkabuğunun altında güçlü bir çekirdek vardır. Sıcaklığı 3000 ile 6000 derece arasında değişmektedir. Litosferik plakaların hareketi onun muazzam gücünü göstermektedir. Volkanik bir magma patlaması şeklinde kendini gösterir. Derinlerde radyoaktif bozunma meydana gelir ve bazen bu tür doğal afetlere yol açar.

Tipik olarak magma, sınırlarını aşmadan yüzeyi ısıtır. Bu, gayzerler veya sıcak su havuzları oluşturur. Bu sayede fiziksel süreçler insanlık için faydalı amaçlarla kullanılabilir.

Jeotermal enerji kaynağı türleri

Genellikle iki türe ayrılır: hidrotermal ve petrotermal enerji. Birincisi sıcak kaynaklardan dolayı oluşur, ikincisi ise yerin yüzeyindeki ve derinlerindeki sıcaklık farkıdır. Kendi sözlerinizle açıklayacak olursak, hidrotermal kaynak buhar ve sıcak sudan oluşurken, petrotermal kaynak yerin derinliklerinde gizlidir.

Dünyadaki jeotermal enerji gelişim potansiyeli haritası

Petrotermal enerji için iki kuyu açmak, birini suyla doldurmak, ardından yüzeye çıkacak bir buharlama işlemi gerçekleşmesi gerekiyor. Jeotermal alanların üç sınıfı vardır:

Jeotermal – kıtasal levhaların yakınında bulunur. Sıcaklık eğimi 80°C/km'den fazla. Örnek olarak İtalyan komünü Larderello. Orada bir elektrik santrali var
Yarı termal – sıcaklık 40 – 80 C/km. Bunlar parçalanmış kayalardan oluşan doğal akiferlerdir. Fransa'nın bazı yerlerinde binalar bu şekilde ısıtılıyor.
Normal – eğim 40 C/km'den az. Bu tür alanların temsili en yaygın olanıdır.

Tüketim için mükemmel bir kaynaktırlar. Kayanın içinde belli bir derinlikte bulunurlar. Sınıflandırmaya daha ayrıntılı olarak bakalım:

Epitermal - 50 ila 90 C arası sıcaklık
Mezotermal – 100 – 120 sn
Hipotermal – 200 saniyeden fazla

Bu türler farklı kimyasal bileşimlerden oluşur. Buna bağlı olarak su çeşitli amaçlarla kullanılabilir. Örneğin elektrik üretiminde, ısı temininde (ısı yolları), hammadde tabanında.

Video: Jeotermal Enerji

Isıtma işlemi

Su sıcaklığı 50-60 derece olup, yerleşim alanlarının ısıtılması ve sıcak temini için idealdir. Isıtma sistemlerine duyulan ihtiyaç coğrafi konuma ve iklim koşullarına bağlıdır. Ve insanların sürekli olarak sıcak su kaynağına ihtiyacı var. Bu işlem için GTS (jeotermal termal istasyonlar) inşa edilmektedir.

Klasik termal enerji üretimi için katı veya gaz yakıt tüketen bir kazan dairesi kullanılıyorsa, bu üretimde şofben kaynağı kullanılır. Teknik süreç çok basit, aynı iletişim, termal yollar ve ekipman. Bir kuyu açmak, gazlardan temizlemek, ardından pompalarla sıcaklık programının korunacağı kazan dairesine göndermek ve ardından ısıtma şebekesine girmek yeterlidir.

Temel fark, yakıt kazanı kullanmaya gerek olmamasıdır. Bu, termal enerjinin maliyetini önemli ölçüde azaltır. Aboneler kış aylarında ısı ve sıcak su temini, yazın ise sadece sıcak su temini almaktadır.

Güç üretimi

Kaplıcalar ve gayzerler elektrik üretiminde ana bileşenler olarak görev yapmaktadır. Bu amaçla çeşitli planlar kullanılmakta ve özel enerji santralleri inşa edilmektedir. GTS cihazı:

DHW tankı
Pompa
Gaz ayırıcı
Buhar ayırıcı
Türbin üretme
Kapasitör
Pompa artırmak
Tank soğutucusu

Görüldüğü gibi devrenin ana elemanı buhar konvertörüdür. Bu, türbin ekipmanını tahrip eden asitler içerdiğinden saflaştırılmış buhar elde etmenizi sağlar. Teknolojik döngüde karma bir şema kullanmak mümkündür, yani sürece su ve buhar dahil olur. Sıvı, tıpkı buhar gibi, gazlardan arınmanın tüm aşamasından geçer.

İkili kaynak devresi

Çalışma bileşeni düşük kaynama noktasına sahip bir sıvıdır. Termal su aynı zamanda elektrik üretiminde de yer almakta ve ikincil hammadde görevi görmektedir.

Onun yardımıyla düşük kaynama noktalı bir kaynaktan buhar oluşur. Böyle bir çalışma döngüsüne sahip GTS, tamamen otomatikleştirilebilir ve bakım personeli gerektirmez. Daha güçlü istasyonlar çift devreli bir devre kullanır. Bu tip santraller 10 MW kapasiteye ulaşmayı mümkün kılmaktadır. Çift devre yapısı:

Buhar jeneratörü
Türbin
Kapasitör
İtici
Besleme pompası
Ekonomizer
Evaporatör

Pratik kullanım

Kaynakların devasa rezervleri yıllık enerji tüketiminden kat kat fazladır. Ancak insanlık tarafından yalnızca küçük bir kısmı kullanılıyor. İstasyonların inşaatı 1916 yılına dayanmaktadır. İtalya'da 7,5 MW kapasiteli ilk jeotermal enerji santrali kuruldu. Sektör ABD, İzlanda, Japonya, Filipinler, İtalya gibi ülkelerde aktif olarak gelişiyor.

Potansiyel konumların aktif olarak araştırılması ve daha uygun çıkarma yöntemleri devam etmektedir. Üretim kapasitesi yıldan yıla artıyor. Ekonomik göstergeyi dikkate alırsak, böyle bir sanayinin maliyeti kömürle çalışan termik santrallerin maliyetine eşittir. İzlanda konut stoğunun neredeyse tamamını GT kaynağıyla karşılıyor. Evlerin yüzde 80'i ısınmak için kuyulardan gelen sıcak suyu kullanıyor. ABD'li uzmanlar, doğru gelişmeyle jeotermal enerji santrallerinin yıllık 30 kat daha fazla tüketim üretebileceğini iddia ediyor. Potansiyelden bahsedecek olursak, dünyanın 39 ülkesi yer altı topraklarının yüzde 100'ünü kullanırsa elektriği tam olarak karşılayabilecek.

Dünyanın termal enerjisinin ana kaynakları şunlardır [, ]:

yerçekimsel farklılaşma ısısı;

radyojenik ısı;

gelgit sürtünme ısısı;

birikim ısısı;

iç çekirdeğin dış çekirdeğe, dış çekirdeğin mantoya ve dış çekirdek içindeki bireysel katmanlara göre farklı dönüşü nedeniyle açığa çıkan sürtünme ısısı.

Bugüne kadar yalnızca ilk dört kaynağın niceliği belirlendi. Ülkemizde bunun en büyük kredisi O.G. Sorokhtin Ve S.A. Uşakov. Aşağıdaki veriler esas olarak bu bilim adamlarının hesaplamalarına dayanmaktadır.

Dünyanın yerçekimi farklılaşmasının ısısı

Dünyanın gelişimindeki en önemli modellerden biri farklılaşma günümüze kadar devam eden özü. Bu farklılaşma nedeniyle oluşum meydana geldi. çekirdek ve kabuk, birincil bileşimin değişmesi örtü Başlangıçta homojen bir maddenin farklı yoğunluktaki fraksiyonlara bölünmesine salınım eşlik eder Termal enerji ve maksimum ısı salınımı dünyanın maddesi bölündüğünde meydana gelir yoğun ve ağır çekirdek ve artık çakmak silikat kabuk - yer mantosu. Şu anda bu ısının büyük kısmı sınırda salınıyor manto - çekirdek.

Dünyanın yerçekimi farklılaşmasının enerjisi varlığının tüm dönemi boyunca göze çarpıyordu - 1,46*10 38 erg (1,46*10 31 J). Bu enerjiçoğunlukla ilk önce içeri girer kinetik enerji manto maddesinin konvektif akımları ve daha sonra ılık; diğer kısmı ek harcamalara harcanır dünyanın iç kısmının sıkıştırılması Dünyanın orta kısmındaki yoğun fazların konsantrasyonu nedeniyle ortaya çıkar. İtibaren 1.46*10 38 erg Dünyanın yerçekimsel farklılaşmasının enerjisi ek sıkıştırmaya gitti 0,23*10 38 erg (0,23*10 31J) ve ısı şeklinde serbest bırakıldı 1.23*10 38 erg (1.23*10 31J). Bu termal bileşenin büyüklüğü, Dünya'daki diğer tüm enerji türlerinin toplam salınımını önemli ölçüde aşmaktadır. Yerçekimi enerjisinin termal bileşeninin toplam değerinin ve salınım hızının zaman dağılımı, Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.6 .

Pirinç. 3.6.

Dünyanın yerçekimi farklılaşması sırasında mevcut ısı üretimi seviyesi 3*10 20 erg/s (3*10 13W), gezegenin yüzeyinden geçen modern ısı akışının büyüklüğüne bağlıdır ( 4,2-4,3)*10 20 erg/s ((4.2-4.3)*10 13W), dır-dir ~ 70% .

Radyojenik ısı

Kararsız maddelerin radyoaktif bozunmasından kaynaklanır izotoplar. En enerji yoğun ve uzun ömürlü ( yarılanma ömrü olan, Dünyanın yaşıyla orantılı) izotoplar 238 U, 235 U, 232 inci Ve 40 bin. Ana hacimleri yoğunlaşmıştır kıtasal kabuk. Mevcut nesil seviyesi radyojenik ısı:

Amerikalı jeofizikçi tarafından V.Vaquier - 1,14*10 20 erg/s (1.14*10 13W) ,
Rus jeofizikçiler tarafından O.G. Sorokhtin Ve S.A. Uşakov - 1,26*10 20 erg/s(1,26*10 13W) .

Bu, mevcut ısı akışının ~%27-30'udur.

Radyoaktif bozunma ısısının toplam miktarından 1,26*10 20 erg/s (1,26*10 13W) yer kabuğunda göze çarpıyor - 0,91*10 20 erg/s ve mantoda - 0,35*10 20 erg/s. Manto radyojenik ısısının payının, Dünya'nın toplam modern ısı kayıplarının% 10'unu aşmadığı ve derinliği 2900 km'ye ulaşabilen aktif tektono-magmatik süreçler için ana enerji kaynağı olamayacağı; ve kabukta salınan radyojenik ısı, dünyanın yüzeyinde nispeten hızlı bir şekilde kaybolur ve pratik olarak gezegenin derin iç kısmının ısınmasına katılmaz.

Geçmiş jeolojik çağlarda mantoda açığa çıkan radyojenik ısı miktarı daha yüksek olmalıydı. Dünyanın oluşumu sırasındaki tahminleri ( 4,6 milyar yıl önce) vermek - 6,95*10 20 erg/s. Bu zamandan bu yana radyojenik enerjinin salınım oranında sürekli bir azalma olmuştur (Şekil 1). 3.7 ).

Dünyadaki her zaman için serbest bırakıldı ~4.27*10 37 erg(4.27*10 30 J) radyoaktif bozunmanın termal enerjisi, yerçekimi farklılaşmasının toplam ısısından neredeyse üç kat daha düşüktür.

Gelgit Sürtünme Isısı

Dünya'nın öncelikle Ay ile çekimsel etkileşimi sırasında, en yakın büyük kozmik cisim olarak öne çıkıyor. Karşılıklı çekimsel çekim nedeniyle vücutlarında gelgit deformasyonları meydana gelir. şişme veya tümsekler. Gezegenlerin gelgit tümsekleri ek çekicilikleriyle birlikte hareketlerini etkiler. Böylece, Dünya'nın her iki gelgit tümseğinin çekiciliği, hem Dünya'ya hem de Ay'a etki eden bir çift kuvvet yaratır. Bununla birlikte, Ay'a bakan yakın şişkinliğin etkisi, uzaktaki şişkinliğin etkisinden biraz daha güçlüdür. Modern Dünya'nın açısal dönme hızı nedeniyle ( 7,27*10 -5 sn -1) Ay'ın yörünge hızını aşıyor ( 2,66*10 -6 sn -1) ve gezegenlerin maddesi ideal olarak elastik değilse, o zaman Dünya'nın gelgit tümsekleri ileri dönüşü tarafından taşınıyor ve Ay'ın hareketini gözle görülür şekilde ilerletiyor gibi görünüyor. Bu, Dünya'nın maksimum gelgitlerinin her zaman yüzeyinde o andan biraz daha geç meydana gelmesine yol açar. doruk Ay ve Dünya'ya ve Ay'a ek bir kuvvet anı etki eder (Şek. 3.8 ) .

Dünya-Ay sistemindeki gelgit etkileşim kuvvetlerinin mutlak değerleri artık nispeten küçüktür ve bunların neden olduğu litosferin gelgit deformasyonları yalnızca birkaç on santimetreye ulaşabilir, ancak bunlar Dünya'nın dönüşünün kademeli olarak yavaşlamasına yol açar. ve tersine, Ay'ın yörünge hareketinin hızlanmasına ve Dünya'dan uzaklığına. Dünyanın gelgit tümseklerinin hareketinin kinetik enerjisi, gelgit tümseklerindeki maddenin iç sürtünmesi nedeniyle termal enerjiye dönüşür.

Şu anda gelgit enerjisi salınım oranı G. MacDonaldşuna eşittir: ~0,25*10 20 erg/s (0,25*10 13W), ana kısmı (yaklaşık 2/3) muhtemelen dağılır Hidrosferde (dağılır). Sonuç olarak, Dünya'nın Ay ile etkileşiminden kaynaklanan ve katı Dünya'da (öncelikle astenosferde) dağılan gelgit enerjisinin oranı, 2 % derinliklerinde üretilen toplam termal enerji; ve güneş gelgitlerinin payı aşmıyor 20 % Ay gelgitlerinin etkilerinden. Bu nedenle, katı gelgitler artık tektonik süreçleri enerjiyle beslemede neredeyse hiçbir rol oynamıyor, ancak bazı durumlarda, örneğin depremlerde "tetikleyici" olarak hareket edebiliyorlar.

Gelgit enerjisinin miktarı doğrudan uzay nesneleri arasındaki mesafeyle ilgilidir. Ve Dünya ile Güneş arasındaki mesafe jeolojik zaman ölçeğinde herhangi bir önemli değişiklik gerektirmiyorsa, Dünya-Ay sisteminde bu parametre değişken bir değerdir. Bu konudaki fikirlerden bağımsız olarak, neredeyse tüm araştırmacılar, Dünya'nın gelişiminin ilk aşamalarında Ay'a olan mesafenin bugüne göre önemli ölçüde daha az olduğunu, ancak çoğu bilim insanına göre gezegensel gelişim sürecinde giderek arttığını kabul ediyor ve Yu.N. Avşükü bu mesafe döngü şeklinde uzun vadeli değişiklikler yaşar Ay'ın "gelişi ve gidişi". Bundan, geçmiş jeolojik çağlarda gelgit ısısının Dünya'nın genel ısı dengesindeki rolünün daha önemli olduğu sonucu çıkıyor. Genel olarak, Dünya'nın gelişiminin tüm dönemi boyunca gelişti ~3.3*10 37 erg (3,3*10 30J) gelgit ısı enerjisi (bu, Ay'ın Dünya'dan art arda çıkarılmasına bağlıdır). Bu ısının salınım hızının zaman içindeki değişimi Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.10 .

Toplam gelgit enerjisinin yarısından fazlası serbest bırakıldı nezle (bok)) - 4,6-4,0 milyar yıl önce ve o zamanlar yalnızca bu enerji nedeniyle Dünya ilaveten ~500 0 C kadar ısınabiliyordu. Geç Arkean döneminden başlayarak, ay gelgitlerinin gelişim üzerinde yalnızca ihmal edilebilir bir etkisi vardı. enerji yoğun endojen süreçler .

Yığılma ısısı

Bu, Dünya'nın oluşumundan bu yana tuttuğu ısıdır. Devam etmekte birikimçarpışma sayesinde birkaç on milyonlarca yıl süren gezegencikler Dünya önemli bir ısınma yaşadı. Ancak bu ısınmanın büyüklüğü konusunda fikir birliği yoktur. Şu anda araştırmacılar, Dünya'nın birikim süreci sırasında, tamamlanmasa bile, önemli bir kısmi erime yaşadığına, bunun da Proto-Dünya'nın başlangıçta ağır bir demir çekirdeğe ve hafif bir silikat mantoya farklılaşmasına yol açtığına ve formasyon "magma okyanusu" yüzeyinde veya sığ derinliklerde. Her ne kadar 1990'lardan önce bile, önemli miktarda termal enerjinin salınmasıyla birlikte yukarıdaki süreçler nedeniyle yavaş yavaş ısınan nispeten soğuk bir birincil Dünya modelinin neredeyse evrensel olarak kabul edildiği düşünülüyordu.

Birincil birikim ısısının ve günümüze kadar korunan kısmının doğru bir şekilde değerlendirilmesi önemli zorluklarla ilişkilidir. İle O.G. Sorokhtin Ve S.A. Uşakov Nispeten soğuk birincil Dünya'yı destekleyenler için, ısıya dönüştürülen birikim enerjisi miktarı - 20.13*10 38 erg (20,13*10 31J). Bu enerji, ısı kaybının olmadığı durumlarda yeterli olacaktır. tam buharlaşma dünyevi madde, çünkü sıcaklık artabilir 30 000 0 С. Ancak birikim süreci nispeten uzundu ve gezegenimsi çarpmaların enerjisi yalnızca büyüyen Dünya'nın yüzeye yakın katmanlarında serbest bırakıldı ve termal radyasyonla hızla kaybedildi, bu nedenle gezegenin başlangıçtaki ısınması çok büyük değildi. Dünyanın oluşumuna (birikimine) paralel olarak meydana gelen bu termal radyasyonun büyüklüğü, bu yazarlar tarafından şu şekilde tahmin edilmektedir: 19.4*10 38 erg (19,4*10 31 J) .

Dünyanın modern enerji dengesinde, artan ısı büyük olasılıkla küçük bir rol oynamaktadır.

ONLARA. Kapitonov

Dünyanın nükleer ısısı

Dünyevi sıcaklık

Dünya oldukça sıcak bir cisimdir ve bir ısı kaynağıdır. Öncelikle emdiği güneş ışınımı nedeniyle ısınır. Ancak Dünya'nın aynı zamanda Güneş'ten aldığı ısıyla karşılaştırılabilecek kendi termal kaynağı da vardır. Dünyanın bu öz enerjisinin aşağıdaki kökene sahip olduğuna inanılmaktadır. Dünya, yaklaşık 4,5 milyar yıl önce, Güneş'in etrafında dönen ve onu sıkıştıran gaz ve tozdan oluşan proto-gezegensel diskten oluşmasının ardından ortaya çıktı. Oluşumunun ilk aşamasında, dünyanın maddesi nispeten yavaş yerçekimsel sıkıştırma nedeniyle ısınıyordu. Küçük kozmik cisimlerin üzerine düşmesiyle açığa çıkan enerji, Dünya'nın termal dengesinde de büyük rol oynadı. Bu nedenle genç Dünya erimiş durumdaydı. Soğuyarak yavaş yavaş önemli bir kısmı okyanus ve deniz sularıyla kaplı, sağlam bir yüzeyle bugünkü durumuna geldi. Bu sert dış katmana denir yerkabuğu ve ortalama olarak karada kalınlığı yaklaşık 40 km, okyanus suları altında ise 5-10 km'dir. Dünyanın daha derin katmanına denir örtü, aynı zamanda katı maddeden oluşur. Neredeyse 3000 km derinliğe kadar uzanır ve Dünya'nın maddesinin büyük kısmını içerir. Son olarak, Dünya'nın en iç kısmı onun çekirdek. Dış ve iç olmak üzere iki katmandan oluşur. Dış çekirdek bu, 4500-6500 K sıcaklıkta, 2000-2500 km kalınlığında erimiş demir ve nikel tabakasıdır. İç çekirdek 1000-1500 km yarıçaplı, muazzam (neredeyse 4 milyon bar) basınç altında ortaya çıkan, yaklaşık 14 g/cm3 yoğunluğa sahip, 4000-5000 K sıcaklığa ısıtılan katı bir demir-nikel alaşımıdır.
Oluşumunun en erken sıcak aşamasından miras aldığı ve miktarının zamanla azalması gereken Dünya'nın iç ısısına ek olarak, çekirdeklerin radyoaktif bozunumuyla ilişkili uzun vadeli bir başka uzun vadeli daha vardır. yarı ömür - esas olarak 232 Th, 235 U, 238 U ve 40 K. Bu bozunumlarda açığa çıkan enerji - Dünya'nın radyoaktif enerjisinin neredeyse %99'unu oluştururlar - Dünyanın termal rezervlerini sürekli olarak yeniler. Yukarıdaki çekirdekler kabuk ve mantoda bulunur. Çürümeleri, Dünya'nın hem dış hem de iç katmanlarının ısınmasına yol açar.
Dünya'nın içerdiği muazzam ısının bir kısmı, genellikle çok büyük ölçekli volkanik süreçlerle sürekli olarak yüzeye salınır. Dünyanın derinliklerinden yüzeyine doğru akan ısı akışı bilinmektedir. (47±2)·10 12 Watt olup, 50 bin nükleer santralin üretebileceği ısıya eşdeğerdir (bir nükleer santralin ortalama gücü 10 9 Watt civarındadır). Şu soru ortaya çıkıyor: Radyoaktif enerji, Dünyanın toplam termal bütçesinde önemli bir rol oynuyor mu ve eğer öyleyse, nasıl bir rol oynuyor? Bu soruların cevabı uzun süre bilinmiyordu. Artık bu sorulara cevap verme fırsatları var. Buradaki anahtar rol, Dünya'nın maddesini oluşturan çekirdeklerin radyoaktif bozunma süreçlerinde doğan ve adı verilen nötrinolara (antineutrinos) aittir. jeo-nötrino.

Jeo-nötrino

Jeo-nötrino Dünya yüzeyinin altında bulunan çekirdeklerin beta bozunması sonucu yayılan nötrinoların veya antinötrinoların birleşik adıdır. Açıkçası, benzeri görülmemiş nüfuz yetenekleri sayesinde, onları (ve yalnızca onları) yer tabanlı nötrino dedektörleriyle kaydetmek, Dünya'nın derinliklerinde meydana gelen radyoaktif bozunma süreçleri hakkında objektif bilgi sağlayabilir. Böyle bir bozunmanın bir örneği, uzun ömürlü 232 Th çekirdeğinin α bozunmasının bir ürünü olan 228 Ra çekirdeğinin β bozunmasıdır (tabloya bakınız):

228 Ra çekirdeğinin yarı ömrü (T 1/2) 5,75 yıl olup, açığa çıkan enerji yaklaşık 46 keV'dir. Antinötrinoların enerji spektrumu, salınan enerjiye yakın bir üst sınırla süreklidir.
232 Th, 235 U, 238 U çekirdeklerinin bozunmaları, birbirini takip eden bozunma zincirleridir ve sözde radyoaktif seri. Bu tür zincirlerde, α-bozunmaları β--bozunmalarıyla serpiştirilir, çünkü α-bozunmaları sırasında son çekirdekler β-kararlılık çizgisinden nötronlarla aşırı yüklenmiş çekirdek bölgesine kaydırılır. Ardışık bozunumlar zincirinden sonra, her serinin sonunda, sihirli sayılara (Z) yakın veya eşit sayıda proton ve nötrondan oluşan kararlı çekirdekler oluşur. = 82,N= 126). Bu tür son çekirdekler, kurşun veya bizmutun kararlı izotoplarıdır. Böylece, T 1/2'nin bozunması, çift sihirli çekirdek 208 Pb'nin oluşmasıyla sona erer ve 232 Th → 208 Pb yolunda, dört β bozunması ile serpiştirilmiş altı α bozunması meydana gelir (238 U → 206 Pb'de) zincirde sekiz α- ve altı β − bozunması vardır; 235 U → 207 Pb zincirinde yedi α- ve dört β − bozunması vardır. Dolayısıyla, her radyoaktif serideki antinötrinoların enerji spektrumu, bu seriye dahil olan bireysel β bozunmalarından elde edilen kısmi spektrumların bir üst üste binmesidir. 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K bozunumlarında üretilen antinötrinoların spektrumları Şekil 2'de gösterilmektedir. 1. 40 K bozunum tek bir β – bozunumudur (tabloya bakınız). Antinötrinolar en yüksek enerjilerine (3,26 MeV'ye kadar) bozunma sırasında ulaşırlar
238 U radyoaktif serisindeki bir bağlantı olan 214 Bi → 214 Po. 232 Th → 208 Pb serisinin tüm bozunma bağlantılarının geçişi sırasında açığa çıkan toplam enerji 42,65 MeV'ye eşittir. 235 U ve 238 U radyoaktif serileri için bu enerjiler sırasıyla 46,39 ve 51,69 MeV'dir. Çürüme sırasında açığa çıkan enerji
40 K → 40 Ca, 1,31 MeV'dir.

232 Th, 235 U, 238 U, 40 K çekirdeklerinin özellikleri

Çekirdek	% olarak paylaş karışımda izotoplar	Çekirdek sayısı ilgilidir Si çekirdekleri	1/2 milyar yıl
232 inci	100	0.0335	14.0
235 U	0.7204	6,48·10 -5	0.704
238 U	99.2742	0.00893	4.47
40 bin	0.0117	0.440	1.25

Dünya maddesinde bulunan 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K çekirdeklerinin bozunması temel alınarak yapılan bir jeonötrino akışı tahmini, 10 · 6 cm -2 sn -1 mertebesinde bir değere yol açar. . Bu jeo-nötrinoları kaydederek, radyoaktif ısının Dünyanın genel termal dengesindeki rolü hakkında bilgi edinmek ve dünya maddesinin bileşimindeki uzun ömürlü radyoizotopların içeriği hakkındaki fikirlerimizi test etmek mümkündür.

Pirinç. 1. Nükleer bozunmadan kaynaklanan antinötrinoların enerji spektrumları

232 Th, 235 U, 238 U, 40 K, ana çekirdeğin bir bozunumuna göre normalleştirilmiş

Reaksiyon elektron antinötrinolarını tespit etmek için kullanılır

P → e + + n, (1)

bu parçacığın gerçekte keşfedildiği yer. Bu reaksiyonun eşiği 1,8 MeV'dir. Bu nedenle yukarıdaki reaksiyonda yalnızca 232 Th ve 238 U çekirdeklerinden başlayan bozunma zincirlerinde üretilen jeo-nötrinolar kaydedilebilir. Tartışılan reaksiyonun etkili kesiti son derece küçüktür: σ ≈ 10 -43 cm2. Buradan, 1 m3 hassas hacme sahip bir nötrino detektörünün yılda en fazla birkaç olayı kaydedeceği sonucu çıkar. Açıkçası, jeo-nötrino akılarını güvenilir bir şekilde tespit etmek için, arka plandan maksimum koruma sağlamak üzere yer altı laboratuvarlarına yerleştirilen büyük hacimli nötrino dedektörlerine ihtiyaç vardır. Yernötrinoları kaydetmek için güneş ve reaktör nötrinolarını incelemek üzere tasarlanmış dedektörleri kullanma fikri 1998'de ortaya çıktı. Şu anda, sıvı sintilatör kullanan ve bu sorunu çözmeye uygun iki büyük hacimli nötrino detektörü bulunmaktadır. Bunlar KamLAND (Japonya) ve Borexino (İtalya) deneylerinden elde edilen nötrino dedektörleridir. Aşağıda Borexino dedektörünün tasarımını ve jeo-nötrinoları kaydetmek için bu dedektörden elde edilen sonuçları ele alıyoruz.

Borexino dedektörü ve jeo-nötrino kaydı

Borexino nötrino dedektörü, orta İtalya'da, dağ zirvelerinin yüksekliği 2,9 km'ye ulaşan Gran Sasso sıradağlarının altındaki bir yeraltı laboratuvarında bulunmaktadır (Şekil 2).

Pirinç. 2. Gran Sasso sıradağları altındaki nötrino laboratuvarının yerleşim planı (orta İtalya)

Borexino, aktif ortamı
280 ton organik sıvı sintilatör. 8,5 m çapında naylon küresel bir kap bununla doldurulur (Şek. 3). Sintilatör, spektrum değiştiren katkı maddesi PPO (1,5 g/l) içeren psödokümendir (C9H12). Sintilatörden gelen ışık, paslanmaz çelik bir küre (SSS) üzerine yerleştirilen 2212 sekiz inçlik fotoçoğaltıcı tüpler (PMT'ler) tarafından toplanır.

Pirinç. 3. Borexino dedektörünün şeması

Psödokümen içeren bir naylon kap, görevi nötrinoları (antinötrinoları) kaydetmek olan dahili bir dedektördür. Dahili dedektör, onu harici gama ışınlarından ve nötronlardan koruyan iki eşmerkezli tampon bölge ile çevrilidir. İç bölge, parıldamayı söndüren dimetil ftalat katkı maddeleri içeren 900 ton psödokümenden oluşan parıldayan olmayan bir ortamla doldurulur. Dış bölge, SNS'nin üstünde yer alır ve 2000 ton ultra saf su içeren bir su Çerenkov dedektörüdür ve kuruluma dışarıdan giren müonlardan gelen sinyalleri keser. Dahili dedektörde meydana gelen her etkileşim için enerji ve zaman belirlenir. Dedektörün çeşitli radyoaktif kaynaklar kullanılarak kalibre edilmesi, enerji ölçeğini ve ışık sinyalinin tekrarlanabilirlik derecesini çok doğru bir şekilde belirlemeyi mümkün kıldı.
Borexino çok yüksek radyasyon saflığına sahip bir dedektördür. Tüm malzemeler sıkı bir seçimden geçmiştir ve sintilatör, iç arka planı en aza indirecek şekilde saflaştırılmıştır. Borexino, yüksek radyasyon saflığı nedeniyle antinötrinoları tespit etmek için mükemmel bir dedektördür.
Reaksiyon (1)'de, bir pozitron anlık bir sinyal verir ve bunu bir süre sonra bir nötronun bir hidrojen çekirdeği tarafından yakalanması takip eder, bu da 2,22 MeV enerjili bir γ-kuantumun ortaya çıkmasına yol açarak bir sinyal oluşturur. ilkine göre gecikti. Boreksino'da nötron yakalama süresi yaklaşık 260 μs'dir. Anlık ve gecikmeli sinyaller uzay ve zaman açısından ilişkilendirilerek e.
Reaksiyon (1) için eşik 1,806 MeV'dir ve Şekil 2'de görülebileceği gibi. Şekil 1'de 40 K ve 235 U bozunumlarından elde edilen tüm geonötrinolar bu eşiğin altındadır ve 232 Th ve 238 U bozunumlarından üretilen geonötrinoların yalnızca bir kısmı kaydedilebilmektedir.
Borexino dedektörü ilk olarak 2010 yılında yernötrinolardan gelen sinyalleri tespit etti ve yakın zamanda Aralık 2007 ile Mart 2015 arasındaki 2056 günlük gözlemlere dayanan yeni sonuçlar yayınlandı. Aşağıda, elde edilen verileri ve makaleye dayalı olarak yapılan tartışmaların sonuçlarını sunuyoruz.
Deneysel verilerin analizi sonucunda, tüm seçim kriterlerini geçen elektron antinötrinoları için 77 aday belirlendi. E'yi simüle eden olayların arka planı şu şekilde tahmin edildi: Böylece sinyal-arka plan oranı ≈100 oldu.
Arka planın ana kaynağı reaktör antinötrinolarıydı. Gran Sasso laboratuvarının yakınında nükleer reaktör bulunmadığından Borexino için durum oldukça olumluydu. Ek olarak, reaktör antinötrinoları, jeo-nötrinolara kıyasla daha enerjiktir ve bu, bu antinötrinoları, sinyalin büyüklüğüne göre pozitrondan ayırmayı mümkün kılmıştır. Yernötrinoların ve reaktör antinötrinolarının e'den kaydedilen toplam olay sayısına katkılarının analizinin sonuçları Şekil 2'de gösterilmektedir. 4. Bu analizle verilen kayıtlı jeo-nötrinoların sayısı (Şekil 4'te karanlık alana karşılık gelirler) eşittir: . Analiz sonucunda çıkarılan jeo-nötrino spektrumunda daha az enerjili, daha yoğun ve daha enerjik, daha az yoğun olmak üzere iki grup görülüyor. Açıklanan çalışmanın yazarları bu grupları sırasıyla toryum ve uranyum bozunmalarıyla ilişkilendirmektedir.
Tartışılan analizde Dünya'nın maddesindeki toryum ve uranyum kütlelerinin oranı kullanıldı.
m(Th)/m(U) = 3,9 (tabloda bu değer ≈3,8'dir). Bu rakam, en yaygın meteor grubu olan kondritlerdeki bu kimyasal elementlerin göreceli içeriğini yansıtmaktadır (Dünya'ya düşen meteoritlerin %90'ından fazlası bu gruba aittir). Hafif gazlar (hidrojen ve helyum) hariç, kondritlerin bileşiminin, Güneş sisteminin ve Dünya'nın oluştuğu proto-gezegensel diskin bileşimini tekrarladığına inanılmaktadır.

Pirinç. 4. Antinötrino aday olayları (deneysel noktalar) için fotoelektron sayısı birimi cinsinden pozitronlardan gelen ışık çıkışının spektrumu. Gölgeli alan jeo-nötrinoların katkısıdır. Kesintisiz çizgi, reaktör antinötrinolarının katkısıdır.

Dünyanın sıcaklığı. Olası iç ısı kaynakları

Jeotermi- Dünyanın termal alanını inceleyen bir bilim. Dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı genel olarak düşme eğilimindedir. Üç milyar yıl önce Dünya yüzeyindeki ortalama sıcaklık 71 dereceydi, şimdi ise 17 derece. Isı kaynakları (termal ) Dünyanın alanları iç ve dış süreçlerdir. Dünyanın ısısı güneş radyasyonundan kaynaklanır ve gezegenin bağırsaklarından kaynaklanır. Her iki kaynaktan gelen ısı akışının büyüklükleri niceliksel olarak son derece eşitsizdir ve gezegenin yaşamındaki rolleri farklıdır. Dünyanın güneş enerjisiyle ısıtılması, yüzeyinden alınan toplam ısı miktarının %99,5'ini, iç ısıtma ise %0,5'ini oluşturur. Ek olarak, iç ısı akışı Dünya üzerinde çok dengesiz bir şekilde dağılmıştır ve esas olarak volkanizmanın meydana geldiği yerlerde yoğunlaşmıştır.

Dış kaynak güneş radyasyonudur . Güneş enerjisinin yarısı yer kabuğunun yüzeyi, bitki örtüsü ve yüzey altı tabakası tarafından emilir. Diğer yarısı dünya uzayına yansır. Güneş radyasyonu, Dünya yüzeyinin sıcaklığını ortalama 0 0 C civarında tutar. Güneş, Dünya'nın yüzeye yakın katmanını ortalama 8 - 30 m derinliğe kadar, ortalama 25 m derinliğe kadar ısıtır, etki Güneş ısısı kesilir ve sıcaklık sabit hale gelir (nötr katman). Bu derinlik deniz iklimi olan bölgelerde minimum, Subpolar bölgede ise maksimumdur. Bu sınırın altında, bölgenin ortalama yıllık sıcaklığına karşılık gelen sabit sıcaklıkta bir bölge vardır. Örneğin Moskova'da tarım topraklarında. Adını taşıyan Akademi Timiryazev'e göre, 20 m derinlikte sıcaklık 1882'den bu yana her zaman 4,2 o C'de kaldı. Paris'te 28 m derinlikte termometre 100 yıldan fazla bir süredir sürekli olarak 11,83 o C'yi gösteriyor. sabit sıcaklık en derin olanıdır, çok yıllık (permafrost). Sabit sıcaklık bölgesinin altında, Dünya'nın kendisi tarafından üretilen ısı ile karakterize edilen jeotermal bölge bulunmaktadır.

İç kaynaklar Dünyanın bağırsaklarıdır. Dünya, Güneş'ten aldığından daha fazla ısıyı uzaya yayar. İç kaynaklar, gezegenin eridiği zamandan kalan artık ısıyı, Dünya'nın bağırsaklarında meydana gelen termonükleer reaksiyonların ısısını, yerçekiminin etkisi altında Dünya'nın yerçekimsel sıkıştırmasının ısısını, kimyasal reaksiyonların ısısını ve kristalleşme süreçlerini içerir. vb. (örneğin gelgit sürtünmesi). İç mekandan gelen ısı esas olarak hareketli bölgelerden gelir. Sıcaklıktaki derinlikle birlikte artış, iç ısı kaynaklarının varlığıyla ilişkilidir - radyoaktif izotopların bozunması - U, Th, K, maddenin yerçekimi farklılaşması, gelgit sürtünmesi, ekzotermik redoks kimyasal reaksiyonları, metamorfizma ve faz geçişleri. Derinlikle birlikte sıcaklık artış hızı bir dizi faktör tarafından belirlenir - termal iletkenlik, kayaların geçirgenliği, volkanik kaynakların yakınlığı vb.

Sabit sıcaklık kuşağının altında sıcaklıkta ortalama 33 m'de 1 o oranında bir artış vardır ( jeotermal sahne) veya her 100 m'de 3 o ( jeotermal gradyan). Bu değerler Dünya'nın termal alanının göstergeleridir. Bu değerlerin ortalama olduğu ve Dünya'nın farklı bölge veya bölgelerinde büyüklüklerinin değiştiği açıktır. Jeotermal aşama Dünya üzerindeki farklı noktalarda farklıdır. Örneğin, Moskova'da - 38,4 m, Leningrad'da 19,6, Arkhangelsk'te - 10. Yani Kola Yarımadası'nda 12 km derinlikte derin bir kuyu açarken sıcaklığın 150 o olduğu varsayıldı, gerçekte ortaya çıktı yaklaşık 220 derece olacak. Kuzey Hazar bölgesinde 3000 m derinlikte kuyu açılırken sıcaklığın 150 o derece olduğu varsayılmıştı ancak 108 o olduğu ortaya çıktı.

Bölgenin iklim özelliklerinin ve yıllık ortalama sıcaklığın jeotermal etap değerindeki değişimi etkilemediğini belirtmek gerekir; bunun nedenleri şunlardır:

1) belirli bir alanı oluşturan kayaların farklı ısı iletkenliğinde. Isı iletkenliğinin ölçüsü, 1 saniyede aktarılan kalori cinsinden ısı miktarıdır. 1 o C sıcaklık gradyanına sahip 1 cm2'lik bir kesit boyunca;

2) kayaların radyoaktivitesinde, termal iletkenlik ve radyoaktivite ne kadar büyük olursa, jeotermal aşama o kadar düşük olur;

3) kayaların farklı oluşum koşullarında ve oluşumlarının bozulma çağında; gözlemler, kıvrımlar halinde toplanan katmanlarda sıcaklığın daha hızlı arttığını göstermiştir; bunlar genellikle ısının derinliklerden erişimini kolaylaştıran düzensizlikler (çatlaklar) içerir;

4) yeraltı suyunun doğası: sıcak yeraltı suyu akıntıları kayaları ısıtır, soğuk akıntılar ise onları soğutur;

5) okyanustan uzaklık: okyanus yakınında kayaların su kütlesi tarafından soğuması nedeniyle jeotermal adım daha büyüktür ve temas noktasında daha azdır.

Jeotermal adımın spesifik değerinin bilinmesi büyük pratik öneme sahiptir.

1. Madenleri tasarlarken bu önemlidir. Bazı durumlarda, derin çalışmalarda sıcaklığı yapay olarak düşürmek için önlemler almak gerekli olacaktır (sıcaklık - kuru havada insanlar için sınır 50 o C ve nemli havada 40 o C'dir); diğerlerinde ise büyük derinliklerde çalışma yapmak mümkün olacaktır.

2. Dağlık bölgelerde tünel kazarken sıcaklık koşullarının değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır.

3. Dünyanın iç kısmındaki jeotermal koşulların incelenmesi, Dünya yüzeyinde ortaya çıkan buhar ve kaplıcaların kullanılmasını mümkün kılar. Yeraltı ısısı örneğin İtalya, İzlanda'da kullanılır; Rusya'da Kamçatka'da doğal ısı kullanılarak deneysel bir endüstriyel enerji santrali inşa edildi.

Jeotermal adımın büyüklüğüne ilişkin verileri kullanarak, Dünya'nın derin bölgelerinin sıcaklık koşulları hakkında bazı varsayımlarda bulunabiliriz. Jeotermal adımın ortalama değerini 33 m olarak alırsak ve sıcaklığın derinlikle düzgün bir şekilde arttığını varsayarsak 100 km derinlikte 3000 o C sıcaklık olacaktır. Bu sıcaklık bilinen tüm maddelerin erime noktalarını aşar. Dünya'da bu nedenle bu derinlikte erimiş kütleler bulunmalıdır. Ancak 31.000 atm'lik muazzam basınç nedeniyle. Aşırı ısınmış kütleler sıvıların özelliklerine sahip değildir ancak katı özelliklere sahiptir.

Derinlikle birlikte jeotermal aşamanın önemli ölçüde artması bekleniyor. Derinliğe göre seviyenin değişmediğini varsayarsak, Dünya'nın merkezindeki sıcaklığın 200.000 o derece civarında olması gerekir, hesaplamalara göre 5.000 - 10.000 o'yu geçemez.