التدرج الحراري الأرضي، التدرج الجوفي

التدرج الحراري الأرضي، التدرج الجوفي الحراري: من الصعب تخيل أنه من الممكن حساب درجة الحرارة داخل الأرض يبلغ عمق كوكبنا 6000 كيلومتر حتى يصل إلى القلب على الرغم من ذلك ، وصل الإنسان إلى عمق 12 كم فقط ومع ذلك ، لدينا طرق مختلفة لحساب درجة الحرارة في العمق يُعرف التباين في درجة الحرارة مع عمق القشرة الأرضية بالتدرج الحراري الأرضي .

في هذه المقالة سوف نخبرك عن كل خصائص وأهمية التدرج الحراري الأرضي.

ما هو التدرج الجوفي الحراري

إن التدرج الحراري الأرضي ليس أكثر من تغير في درجة الحرارة كدالة للعمق الذي نجده يمكن قياس درجات الحرارة في الكيلومترات الأولى من قشرة الأرض،

وتزداد في العمق بعد ضغط متوسط ​​قدره 3 درجات لكل 100 متر من العمق.

تسمى العلاقة بين التغيرات في درجة الحرارة والعمق بالتدرج الحراري الأرضي.

ترتبط الحرارة الطبيعية لللب الأرضي بالعديد من العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث في الداخل.

هناك أيضاً عوامل أخرى تدخل في هذه المعادلة لتتمكن من حساب درجة الحرارة.

دلائل الميزات

دعونا نرى ما هي العوامل التي تؤثر على قيمة التدرج الحراري الأرضي:

• العوامل الإقليمية:

المنطقة التي نتواجد فيها حول العالم مهمة من أجل أن نكون قادرين على معرفة التغيرات في درجات الحرارة.

يعد السياق الجيولوجي والهيكلية على المستوى الإقليمي أحد العوامل التي تحدد توزيع درجات الحرارة.

بعبارة أخرى ، في المناطق التي يُلاحظ فيها النشاط البركاني النشط اليوم.

المناطق التي يقل فيها الغلاف الصخري بدرجة أكبر ، يكون التدرج الحراري الأرضي أعلى بكثير مما هو عليه في المناطق الأخرى التي لا يوجد فيها نشاط بركاني أو حيث يكون الغلاف الصخري بسماكة مختلفة.

• العوامل المحلية :

على المستوى المحلي ، نرى اختلافات بين الخصائص الحرارية للصخور هناك صخور ذات موصلية حرارية أعلى،

مما يؤدي إلى تغيرات جانبية ورأسية حساسة في التدرج الحراري الأرضي المحدد العامل الأكثر تحديداُ لحجم هذا التدرج الحراري الأرضي هو دوران المياه الجوفية.

والحقيقة أن الماء لديه قدرة هائلة على إعادة توزيع الحرارة هذه هي الطريقة التي نجد بها مناطق إعادة تغذية طبقات المياه الجوفية ، والتي يتناقص التدرج الحراري الأرضي منها بسبب الدوران الهابط للمياه الباردة.

من ناحية أخرى ، لدينا مناطق تفريغ حيث يحدث العكس يتسبب ارتفاع المياه الساخنة في العمق في زيادة التدرج الحراري الأرضي.

وبالتالي ، فإن القيمة التي سيتحملها التدرج الجيوحراري ستختلف اعتماداً على السياق الجيولوجي والبنيوي ،

والاختلاف بين الخصائص التقنية للصخور ودوران المياه الجوفية كل هذه العوامل تؤدي إلى تفاوت في العمق لارتفاع درجة الحرارة.

تدفق وتوزيع الحرارة الأرضية

نحن نعلم أن الحرارة الناتجة عن كوكبنا يمكن قياسها من خلال تدفق الحرارة السطحية.

هذه هي كمية الحرارة التي يفقدها الكوكب لكل وحدة مساحة ووقت يتم حساب تدفق الحرارة السطحية على أنه نتاج التدرج الحراري الأرضي والتوصيل الحراري للوسط،

أي أن قيمة التدرج الحراري الأرضي مضروبة في القدرة على توصيل الحرارة في البيئة الخاصة التي نجد أنفسنا فيها بهذه الطريقة ، نكتشف المقدار الإجمالي لفقدان الحرارة في منطقة معينة.

الموصلية الحرارية هي قدرة المادة على نقل الحرارة التدفق الحراري النموذجي في القارة هو 60 ميغاواط / م 2. ،

والتي يمكن أن تنخفض إلى 30 ميجاوات / م 2 في المناطق القارية القديمة حيث يكون الغلاف الصخري أكثر سمكاً،

وتتجاوز 120 ميجاوات / م 2 في المناطق الأصغر حيث يكون الغلاف الصخري أرق في المناجم والآبار،

من السهل جدًا التحقق من درجة حرارة المواد الموجودة في أحشاء الأرض مع زيادة العمق.

توجد العديد من آبار النفط التي تصل فيها قيم 100 درجة إلى عمق حوالي 4000 متر من ناحية أخرى ، في المناطق التي تحدث فيها الانفجارات البركانية،

يتم نقل مواد مختلفة إلى سطح الأرض في درجات حرارة عالية تأتي من مناطق أعمق بكثير يتجاوز سمك جزء من قشرة الأرض عدة عشرات من السنتيمترات يختلف من حيث أن درجة حرارته تعتمد على درجة حرارة السطح الحالية ويعرض مجموعة متنوعة من درجات الحرارة اليومية والموسمية كلما كان عمق درجة الحرارة الخارجية أقل.

عندما نصل إلى مستوى معين من العمق ، تكون درجة الحرارة ثابتة وتساوي متوسط ​​درجة حرارة سطح المكان تسمى هذه المنطقة بمستوى الأوزون ذو درجة الحرارة الثابتة المحايدة.

العمق والتدرج الحراري الأرضي

يتراوح العمق الذي يوجد عنده مستوى محايد مع درجات حرارة ثابتة من 2 إلى 40 مترًا هذا هو الأقوى،
وأكثر شدة المناخ السائد على سطح الأرض تحت المعدل المحايد،

تبدأ درجة الحرارة في الارتفاع مع العمق هذه الزيادة متفاوتة في جميع المجالات في الأول،

يكون أكثر سطحية من قشرة الأرض ، ومتوسط ​​قيمة التدرج الحراري الأرضي حوالي 33 متراً.

هذا يعني أنه عليك الغوص 33 متراً حتى ترتفع درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة،

وبالتالي، يتم تركيبه بين منحدر متوسط ​​حرارة الأرض يبلغ 3 درجات كل 100 متر.

القيم المتوسطة قابلة للتطبيق فقط على المناطق الخارجية من القشرة،

حيث يمكن الحفاظ عليها عبر نصف القطر بأكمله في الأعماق الأكبر،

تكون درجات الحرارة أعلى لأن المواد تذوب على أعماق لا تتجاوز بضع مئات من الكيلومترات.

نعلم اليوم أنه وفقاً لتقديرات معظم الجيوفيزيائيين ، لا تتجاوز درجة الحرارة في الأجزاء الداخلية من الكوكب عدة آلاف من الدرجات في الغالب ، تقدر بعض القيم حوالي 5000 درجة. 

كل هذا يؤدي إلى حقيقة أن التدرج الحراري للأرض يتناقص مع العمق بعد الوصول إلى حصة معينة تحت الأرض.