الفرق بين المراجعتين لصفحة: «مدرج الحرارة الأرضية»
اذهب إلى التنقل
اذهب إلى البحث
ط (١ مراجعة) |
ط (مراجعة واحدة) |
||
| (مراجعة متوسطة واحدة بواسطة نفس المستخدم غير معروضة) | |||
| سطر 1: | سطر 1: | ||
[[ملف:Earth-crust-cutaway-english.svg|thumb|330px|left|مقطع في داخل الأرض يبين الطبقات بين المركز وسطح الأرض.]] | [[ملف:Earth-crust-cutaway-english.svg|thumb|330px|left|مقطع في داخل الأرض يبين الطبقات بين المركز وسطح الأرض.]] | ||
'''مدرج الحرارة الأرضية''' في [[الجيولوجيا]] (بالإنجليزية: geothermal gradient) | '''مدرج الحرارة الأرضية''' في [[الجيولوجيا]] (بالإنجليزية: geothermal gradient) هو معدل زيادة [[درجة الحرارة]] مع زيادة العمق نحو مركز [[الأرض]]، وهذا يتضمن انتقال الحرارة من داخل الأرض الساخن إلى سطح الأرض البارد. ويبلغ معدل زيادة درجة الحرارة بزيادة العمق في باطن الأرض بين 25 - 30 درجة مئوية لكل كيلومتر عمق وذلك بعيدا عن حدود [[صفيحة تكتونية|الصفائح التكتونية]]. تلك هي طبيعة الأرض في معظم أنحاء العالم. | ||
وعندما نتحدث عن مدرج الحرارة الأرضية فيجب أن لا ننسى أن تلك الخاصية ليست تخص الأرض وحدها، بل هي من خصائص [[كوكب|الكواكب]] أيضا، ويتصف كل كوكب بمدرجه الحراري الباطني الخاص به. | وعندما نتحدث عن مدرج الحرارة الأرضية فيجب أن لا ننسى أن تلك الخاصية ليست تخص الأرض وحدها، بل هي من خصائص [[كوكب|الكواكب]] أيضا، ويتصف كل كوكب بمدرجه الحراري الباطني الخاص به. | ||
وتأتي الحرارة الأرضية من مصدرين حراريين، أحدهما هو نتيجة لتقلص الكرة الأرضية تحت فعل [[الجاذبية]] عند نشأتها من الغبار الكوني، وهذه الحرارة تشكل نحو 20 % من الحرارة الأرضية المركزية، مضافا إليها الحرارة الناشئة عن [[نشاط إشعاعي|النشاط الإشعاعي]] للعناصر المشعة الموجودة في باطن الأرض، وتشكل حرارتها 80 % من الحرارة الأرضية الكلية. | وتأتي الحرارة الأرضية من مصدرين حراريين، أحدهما هو نتيجة لتقلص الكرة الأرضية تحت فعل [[الجاذبية]] عند نشأتها من الغبار الكوني، وهذه الحرارة تشكل نحو 20 % من الحرارة الأرضية المركزية، مضافا إليها الحرارة الناشئة عن [[نشاط إشعاعي|النشاط الإشعاعي]] للعناصر المشعة الموجودة في باطن الأرض، وتشكل حرارتها 80 % من الحرارة الأرضية الكلية. | ||
<ref name="turcotte">{{cite book | <ref name="turcotte">{{cite book | ||
| last=Turcotte | first=D. L. | coauthors=Schubert, G. | | last=Turcotte | first=D. L. | coauthors=Schubert, G. | ||
| سطر 28: | سطر 26: | ||
ونظرا لكون معظم حرارة الأرض ينشأ من النشاط الإشعاعي يعتقد العلماء أنه في بداية تاريخ الأرض وقبل تحلل [[نظير|النظائر]] المشعة ذات [[عمر النصف|عمر نصف]] قصير أن حرارة الأرض كانت أعلى بكثير عن الآن. وقبل نحو 3 مليارات من السنين تدل الحسابات ان معدل توليد الحرارة الداخلية للأرض ضعف معدله الآن. كان ذلك المعدل المرتفع للتولد الحرارة الباطنية والمعتقد أنه كان يبلغ ضعف معدله الآن. | ونظرا لكون معظم حرارة الأرض ينشأ من النشاط الإشعاعي يعتقد العلماء أنه في بداية تاريخ الأرض وقبل تحلل [[نظير|النظائر]] المشعة ذات [[عمر النصف|عمر نصف]] قصير أن حرارة الأرض كانت أعلى بكثير عن الآن. وقبل نحو 3 مليارات من السنين تدل الحسابات ان معدل توليد الحرارة الداخلية للأرض ضعف معدله الآن. كان ذلك المعدل المرتفع للتولد الحرارة الباطنية والمعتقد أنه كان يبلغ ضعف معدله الآن. | ||
<ref name="turcotte" /> | <ref name="turcotte" /> | ||
ويعتقد ان ذلك المعدل المرتفع في الماضي السحيق هو سبب زيادة الحمل الحراري في [[غلاف أرضي|الغلاف الأرضي]] وتحرك [[صفيحة تكتونية|الصفائح التكتونية]] بحيث تسمح بتكون صخور نارية مثل | ويعتقد ان ذلك المعدل المرتفع في الماضي السحيق هو سبب زيادة الحمل الحراري في [[غلاف أرضي|الغلاف الأرضي]] وتحرك [[صفيحة تكتونية|الصفائح التكتونية]] بحيث تسمح بتكون صخور نارية مثل كوماتيتيس، تلك الصخور التي لا تتكون في الوقت الحالي.<ref>{{cite journal | ||
| last=Vlaar | first=N | title=Cooling of the earth in the Archaean: Consequences of pressure-release melting in a hotter mantle | year=1994 |journal=Earth and Planetary Science Letters | | last=Vlaar | first=N | title=Cooling of the earth in the Archaean: Consequences of pressure-release melting in a hotter mantle | year=1994 |journal=Earth and Planetary Science Letters | ||
| volume=121 | page=1 | doi=10.1016/0012-821X(94)90028-0 | | volume=121 | page=1 | doi=10.1016/0012-821X(94)90028-0 | ||
| سطر 38: | سطر 36: | ||
== مصادر الحرارة== | == مصادر الحرارة== | ||
[[ملف:Geothermaldrilling.jpg|left|thumb|Geothermal drill machine in Wisconsin]] | |||
ترتفع درجة الحرارة مع زيادة العمق في باطن الأرض. وتشير المعلومات عن وجود طبقات أرضية شبه سائلة تصل درجة حرارتها بين 650 و1200 درجة مئوية على أعماق تصل إلى 80 أو 100 [[كيلومتر]] من غلاف الأرض Mantle. وتصل درجة الحرار في مركز الأرض على عمق نحو 600 كيلومتر نحو 5650 ± 600 [[كلفن]].<ref name='Alfe2003'>{{cite journal|title=Thermodynamics from first principles: temperature and composition of the Earths core|url=http://www.es.ucl.ac.uk/people/d-price/papers/153.pdf|format=PDF|accessdate=2007-03-01journal=Mineralogical Magazine|date=2003-02-01|first=D.|last=Alfe|coauthors=M. J. Gillan, G. D. Price|volume=67|issue=1|pages=113–123|doi= 10.1180/0026461026610089|journal=Mineralogical Magazine}}</ref><ref name='Gerd2001'>{{cite news | first=Gerd | last=Steinle-Neumann | coauthors= Lars Stixrude, Ronald Cohen | title=New Understanding of Earth’s Inner Core | date=2001-09-05 | publisher=[[Carnegie Institution of Washington]] | url =http://www.carnegieinstitution.org/news_010905.html | work = | pages = | accessdate = 2007-03-01 | language = |archiveurl = http://web.archive.org/web/20061214151031/http://www.carnegieinstitution.org/news_010905.html |archivedate = 2006-12-14}}</ref> ويبلغ مقدار الحرارة الموجودة في الأرض نحو 1 10<sup>31</sup> [[جول]].<ref name="IPCC">{{cite journal| first1=Ingvar B. | last1=Fridleifsson, | first2=Ruggero | last2=Bertani | first3=Ernst | last3=Huenges | first4=John W. | last4=Lund | first5=Arni | last5=Ragnarsson | first6=Ladislaus | last6=Rybach | date=2008-02-11 | title=The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change | conference =IPCC Scoping Meeting on Renewable Energy Sources | editor = O. Hohmeyer and T. Trittin | location = Luebeck, Germany | pages = 59–80 | url = http://iga.igg.cnr.it/documenti/IGA/Fridleifsson_et_al_IPCC_Geothermal_paper_2008.pdf | format = pdf | accessdate = 2009-04-06}}</ref> | |||
* ويعتقد أن معظم الحرارة المتكونة في قلب الأرض ناتج عن [[نشاط إشعاعي|النشاط الإشعاعي]] [[نظير|للنظائر المشعة الطبيعية]]. وبالتقريب تتسرب بين 45 % و90 % من حرارة الأرض من سطحها وهي حرارة ناشئة عن النظائر المشعة في غلاف mantle الأرض .<ref name='Anuta2006'>{{cite news | first=Joe | last=Anuta | title=Probing Question: What heats the earth's core? | date=2006-03-30 | publisher=physorg.com | url=http://www.physorg.com/news62952904.html | accessdate = 2007-09-19 }}</ref> | |||
* كما تولدت وتجمعت في الماضي البعيد أثناء عملية تقلص الأرض بسبب [[الجاذبية]] حرارة وكذلك من الشواهب الساقطة على الأرض والتي كانت تحتوي على عناصر ثقيلة مثل [[الحديد]] و[[النيكل]] و[[النحاس]] وتمركزت في قلب الأرض. | |||
* وربما نشأت بعض الحرارة عن [[المجال المغناطيسي]] للأرض. | |||
* ويفترض أنه بين 10 % إلى 25 % من الحرارة المنتشرة من الألسطح قد يكون من [[تفاعل نووي|تفاعلات نووية]] في قلب الأرض.<ref name='Hollenbach2001'>{{cite journal|title=Thermodynamics from first principles: temperature and composition of the Earths core|url=http://www.pnas.org/cgi/content/full/98/20/11085|format=|accessdate=2007-03-01|journal=[[PNAS]]|date=2001-09-25|first=D. F. |last=Hollenbach|coauthors=J. M. Herndon|volume=98|issue=20|pages=11085–11090|doi= 10.1073/pnas.201393998|pmid=11562483|pmc=58687}}</ref> | |||
* كما قد تنشأ حرارة من قوي المد والجزر على الأرض أثناء دورانها لأن القارات لا تستطيع الحركة مثل المياه، فالأراضي تتعرض لضغوط وأحتكان يولد حرارة. | |||
==مواد مشعة في غلاف الأرض== | |||
{| class="wikitable" border="1" style="text-align: center;" | |||
|+ [[نظائر]] تنتج حرارة حاليا <ref name="T&S 137">{{cite book|last=Turcotte|first=D. L.|coauthors=Schubert, G.|title=Geodynamics|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge, England, UK|date=2002|edition=2|pages=137|chapter=4|isbn=978-0-521-66624-4}}</ref> | |||
|- | |||
! [[النظير]] | |||
! إنتاج حراري للنظير [وات/كيلوجرام ] | |||
! [[عمر النصف]] [سنوات] | |||
! [[تركيز|التركيز]] في الغلاف الأرضي [كجم نظائر/كيلوجرام من الغلاف] | |||
! الإنتاج حراري [وات/كيلوجرام من الغلاف] | |||
|- | |||
| <sup>238</sup>U | |||
| {{nowrap|9.46 × 10<sup>-5</sup>}} | |||
| {{nowrap|4.47 × 10<sup>9</sup>}} | |||
| {{nowrap|30.8 × 10<sup>-9</sup>}} | |||
| {{nowrap|2.91 × 10<sup>-12</sup>}} | |||
|- | |||
| <sup>235</sup>U | |||
| {{nowrap|5.69 × 10<sup>-4</sup>}} | |||
| {{nowrap|7.04 × 10<sup>8</sup>}} | |||
| {{nowrap|0.22 × 10<sup>-9</sup>}} | |||
| {{nowrap|1.25 × 10<sup>-13</sup>}} | |||
|- | |||
| <sup>232</sup>Th | |||
| {{nowrap|2.64 × 10<sup>-5</sup>}} | |||
| {{nowrap|1.40 × 10<sup>10</sup>}} | |||
| {{nowrap|124 × 10<sup>-9</sup>}} | |||
| {{nowrap|3.27 × 10<sup>-12</sup>}} | |||
|- | |||
| <sup>40</sup>K | |||
| {{nowrap|2.92 × 10<sup>-5</sup>}} | |||
| {{nowrap|1.25 × 10<sup>9</sup>}} | |||
| {{nowrap|36.9 × 10<sup>-9</sup>}} | |||
| {{nowrap|1.08 × 10<sup>-12</sup>}} | |||
|} | |||
النظائر المشتركة في الإنتاج الحراري : | |||
* <sup>238</sup>U : [[اليورانيوم]]-238 | |||
* <sup>235</sup>U : [[اليورانيوم]]-235 | |||
* <sup>232</sup>Th : [[الثوريوم]]-232 | |||
* <sup>40</sup>K : [[البوتاسيوم]]-40 | |||
== المراجع == | == المراجع == | ||
{{ثبت المراجع}} | {{ثبت المراجع}} | ||
| سطر 43: | سطر 93: | ||
== اقرأ أيضا == | == اقرأ أيضا == | ||
*[[طاقة حرارية أرضية]] | *[[طاقة حرارية أرضية]] | ||
* [[كهرباء حرارة أرضية]] | |||
{{بوابة|طاقة}} | {{بوابة|طاقة}} | ||
[[تصنيف:عمليات جيولوجية]] | |||
[[تصنيف:بنية الأرض]] | |||
[[تصنيف:طاقة]] | [[تصنيف:طاقة]] | ||
[[تصنيف:طاقة متجددة]] | [[تصنيف:طاقة متجددة]] | ||
| سطر 57: | سطر 108: | ||
[[تصنيف:طاقة بديلة]] | [[تصنيف:طاقة بديلة]] | ||
[[an: | [[an:Gradient cheotermico]] | ||
[[ca: | [[be:Геатэрмічны градыент]] | ||
[[ca:Gradient geotèrmic]] | |||
[[da:Geotermi]] | [[da:Geotermi]] | ||
[[de:Geothermische Tiefenstufe]] | [[de:Geothermische Tiefenstufe]] | ||
[[en: | [[en:Geothermal gradient]] | ||
[[es:Gradiente geotérmico]] | [[es:Gradiente geotérmico]] | ||
[[fr:Gradient géothermique]] | |||
[[hr:Geotermalni gradijent]] | |||
[[hu:Geotermikus gradiens]] | [[hu:Geotermikus gradiens]] | ||
[[id:Panas bumi]] | [[id:Panas bumi]] | ||
| سطر 68: | سطر 122: | ||
[[ja:地温勾配]] | [[ja:地温勾配]] | ||
[[nl:Geotherm]] | [[nl:Geotherm]] | ||
[[nn:Geotermisk gradient]] | |||
[[no:Geotermi]] | [[no:Geotermi]] | ||
[[pl:Gradient geotermiczny]] | [[pl:Gradient geotermiczny]] | ||
المراجعة الحالية بتاريخ 09:09، 21 أغسطس 2012
مدرج الحرارة الأرضية في الجيولوجيا (بالإنجليزية: geothermal gradient) هو معدل زيادة درجة الحرارة مع زيادة العمق نحو مركز الأرض، وهذا يتضمن انتقال الحرارة من داخل الأرض الساخن إلى سطح الأرض البارد. ويبلغ معدل زيادة درجة الحرارة بزيادة العمق في باطن الأرض بين 25 - 30 درجة مئوية لكل كيلومتر عمق وذلك بعيدا عن حدود الصفائح التكتونية. تلك هي طبيعة الأرض في معظم أنحاء العالم.
وعندما نتحدث عن مدرج الحرارة الأرضية فيجب أن لا ننسى أن تلك الخاصية ليست تخص الأرض وحدها، بل هي من خصائص الكواكب أيضا، ويتصف كل كوكب بمدرجه الحراري الباطني الخاص به.
وتأتي الحرارة الأرضية من مصدرين حراريين، أحدهما هو نتيجة لتقلص الكرة الأرضية تحت فعل الجاذبية عند نشأتها من الغبار الكوني، وهذه الحرارة تشكل نحو 20 % من الحرارة الأرضية المركزية، مضافا إليها الحرارة الناشئة عن النشاط الإشعاعي للعناصر المشعة الموجودة في باطن الأرض، وتشكل حرارتها 80 % من الحرارة الأرضية الكلية. [1]
ومعظم النظائر المشعة التي تقوم بإنتاج الحرارة الأرضية البوتاسيوم-40 واليورانيوم-238 واليورانيوم-235 والثوريوم-232. [2]
وقد تبلغ درجة حرارة مركز الأرض نحو 7000 درجة مئوية والضغط فيه قد يصل إلى 360 جيجا باسكال. [3]
ونظرا لكون معظم حرارة الأرض ينشأ من النشاط الإشعاعي يعتقد العلماء أنه في بداية تاريخ الأرض وقبل تحلل النظائر المشعة ذات عمر نصف قصير أن حرارة الأرض كانت أعلى بكثير عن الآن. وقبل نحو 3 مليارات من السنين تدل الحسابات ان معدل توليد الحرارة الداخلية للأرض ضعف معدله الآن. كان ذلك المعدل المرتفع للتولد الحرارة الباطنية والمعتقد أنه كان يبلغ ضعف معدله الآن. [1] ويعتقد ان ذلك المعدل المرتفع في الماضي السحيق هو سبب زيادة الحمل الحراري في الغلاف الأرضي وتحرك الصفائح التكتونية بحيث تسمح بتكون صخور نارية مثل كوماتيتيس، تلك الصخور التي لا تتكون في الوقت الحالي.[4]
مصادر الحرارة
ترتفع درجة الحرارة مع زيادة العمق في باطن الأرض. وتشير المعلومات عن وجود طبقات أرضية شبه سائلة تصل درجة حرارتها بين 650 و1200 درجة مئوية على أعماق تصل إلى 80 أو 100 كيلومتر من غلاف الأرض Mantle. وتصل درجة الحرار في مركز الأرض على عمق نحو 600 كيلومتر نحو 5650 ± 600 كلفن.[5][6] ويبلغ مقدار الحرارة الموجودة في الأرض نحو 1 1031 جول.[7]
- ويعتقد أن معظم الحرارة المتكونة في قلب الأرض ناتج عن النشاط الإشعاعي للنظائر المشعة الطبيعية. وبالتقريب تتسرب بين 45 % و90 % من حرارة الأرض من سطحها وهي حرارة ناشئة عن النظائر المشعة في غلاف mantle الأرض .[8]
- كما تولدت وتجمعت في الماضي البعيد أثناء عملية تقلص الأرض بسبب الجاذبية حرارة وكذلك من الشواهب الساقطة على الأرض والتي كانت تحتوي على عناصر ثقيلة مثل الحديد والنيكل والنحاس وتمركزت في قلب الأرض.
- وربما نشأت بعض الحرارة عن المجال المغناطيسي للأرض.
- ويفترض أنه بين 10 % إلى 25 % من الحرارة المنتشرة من الألسطح قد يكون من تفاعلات نووية في قلب الأرض.[9]
- كما قد تنشأ حرارة من قوي المد والجزر على الأرض أثناء دورانها لأن القارات لا تستطيع الحركة مثل المياه، فالأراضي تتعرض لضغوط وأحتكان يولد حرارة.
مواد مشعة في غلاف الأرض
| النظير | إنتاج حراري للنظير [وات/كيلوجرام ] | عمر النصف [سنوات] | التركيز في الغلاف الأرضي [كجم نظائر/كيلوجرام من الغلاف] | الإنتاج حراري [وات/كيلوجرام من الغلاف] |
|---|---|---|---|---|
| 238U | 9.46 × 10-5 | 4.47 × 109 | 30.8 × 10-9 | 2.91 × 10-12 |
| 235U | 5.69 × 10-4 | 7.04 × 108 | 0.22 × 10-9 | 1.25 × 10-13 |
| 232Th | 2.64 × 10-5 | 1.40 × 1010 | 124 × 10-9 | 3.27 × 10-12 |
| 40K | 2.92 × 10-5 | 1.25 × 109 | 36.9 × 10-9 | 1.08 × 10-12 |
النظائر المشتركة في الإنتاج الحراري :
- 238U : اليورانيوم-238
- 235U : اليورانيوم-235
- 232Th : الثوريوم-232
- 40K : البوتاسيوم-40
المراجع
- ↑ 1٫0 1٫1 Turcotte, D. L.; Schubert, G. (2002). "4". Geodynamics (2 ed.). Cambridge, England, UK: Cambridge University Press. pp. 136–137. ISBN 978-0-521-66624-4. Cite uses deprecated parameter
|coauthors=(help) - ↑ Sanders, Robert (2003-12-10). "Radioactive potassium may be major heat source in Earth's core". UC Berkeley News. Retrieved 2007-02-28.
- ↑ Alfè, D.; Gillan, M. J.; Vocadlo, L.; Brodholt, J; Price, G. D. (2002). "The ab initio simulation of the Earth's core" (PDF). Philosophical Transaction of the Royal Society of London. 360 (1795): 1227–1244. Retrieved 2007-02-28.
- ↑ Vlaar, N; Vankeken, P; Vandenberg, A (1994). "Cooling of the earth in the Archaean: Consequences of pressure-release melting in a hotter mantle". Earth and Planetary Science Letters. 121: 1. doi:10.1016/0012-821X(94)90028-0. More than one of
|pages=and|page=specified (help) - ↑ Alfe, D.; M. J. Gillan, G. D. Price (2003-02-01). "Thermodynamics from first principles: temperature and composition of the Earths core" (PDF). Mineralogical Magazine. 67 (1): 113–123. doi:10.1180/0026461026610089. Retrieved 2007-03-01journal=Mineralogical Magazine. Cite uses deprecated parameter
|coauthors=(help); C1 control character in|title=at position 79 (help); Check date values in:|access-date=(help) - ↑ Steinle-Neumann, Gerd; Lars Stixrude, Ronald Cohen (2001-09-05). "New Understanding of Earth's Inner Core". Carnegie Institution of Washington. Archived from the original on 2006-12-14. Retrieved 2007-03-01. Cite uses deprecated parameter
|coauthors=(help) - ↑ Fridleifsson,, Ingvar B.; Bertani, Ruggero; Huenges, Ernst; Lund, John W.; Ragnarsson, Arni; Rybach, Ladislaus (2008-02-11). O. Hohmeyer and T. Trittin, ed. "The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change" (pdf). Luebeck, Germany: 59–80. Retrieved 2009-04-06.
- ↑ Anuta, Joe (2006-03-30). "Probing Question: What heats the earth's core?". physorg.com. Retrieved 2007-09-19.
- ↑ Hollenbach, D. F.; J. M. Herndon (2001-09-25). "Thermodynamics from first principles: temperature and composition of the Earths core". PNAS. 98 (20): 11085–11090. PMC 58687
. PMID 11562483. doi:10.1073/pnas.201393998. Retrieved 2007-03-01. Cite uses deprecated parameter |coauthors=(help); C1 control character in|title=at position 79 (help) - ↑ Turcotte, D. L.; Schubert, G. (2002). "4". Geodynamics (2 ed.). Cambridge, England, UK: Cambridge University Press. p. 137. ISBN 978-0-521-66624-4. Cite uses deprecated parameter
|coauthors=(help)
اقرأ أيضا
an:Gradient cheotermico be:Геатэрмічны градыент ca:Gradient geotèrmic da:Geotermi de:Geothermische Tiefenstufe en:Geothermal gradient es:Gradiente geotérmico fr:Gradient géothermique hr:Geotermalni gradijent hu:Geotermikus gradiens id:Panas bumi it:Gradiente geotermico ja:地温勾配 nl:Geotherm nn:Geotermisk gradient no:Geotermi pl:Gradient geotermiczny pt:Gradiente geotérmico ru:Геотермический градиент tr:Yer ısısı uk:Геотермічний градієнт