Hlavnými zdrojmi tepelnej energie Zeme sú [,]:

• gravitačné teplo diferenciácie;
• rádiogénne teplo;
• teplo slapového trenia;
• akrečné teplo;
• trecie teplo uvoľnené v dôsledku rozdielnej rotácie vnútorného jadra voči vonkajšiemu, vonkajšieho jadra voči plášťu a jednotlivých vrstiev vo vnútri vonkajšieho jadra.

Do dnešného dňa boli kvantitatívne vyhodnotené len prvé štyri zdroje. U nás v tom patrí hlavná zásluha O.G. Sorokhtin a S.A. Ušakov... Nižšie uvedené údaje vychádzajú najmä z výpočtov týchto vedcov.

Teplo gravitačnej diferenciácie Zeme

Jedným z najdôležitejších zákonov vývoja Zeme je diferenciácia jeho podstatu, ktorá trvá dodnes. V dôsledku tejto diferenciácie dochádza k vzniku jadro a kôra, zmena v zložení primár plášť, pričom oddelenie pôvodne homogénnej látky na frakcie rôznych hustôt je sprevádzané uvoľňovaním termálna energia, a maximálne uvoľnenie tepla nastáva, keď sa zemská hmota rozdelí na husté a ťažké jadro a zvyškové ľahší silikátové puzdro - zemský plášť... V súčasnosti sa väčšina tohto tepla uvoľňuje na hraniciach plášť - jadro.

Energia gravitačnej diferenciácie Zeme po celú dobu svojej existencie vynikal - 1,46 * 10 38 erg (1,46 * 10 31 J). Táto energia väčšinou ide najskôr do Kinetická energia konvekčné toky plášťovej hmoty a potom v vrúcne; druhá časť sa minie na dodatočné stláčanie zemského vnútra vznikajúce v dôsledku koncentrácie hustých fáz v centrálnej časti Zeme. Od 1,46 * 10 38 erg energia gravitačnej diferenciácie Zeme na jej dodatočné stlačenie išla 0,23 * 10 38 erg (0,23 * 10 31 J), a uvoľnilo sa vo forme tepla 1,23 * 10 38 erg (1,23 * 10 31 J). Hodnota tejto tepelnej zložky výrazne prevyšuje celkové uvoľnenie všetkých ostatných druhov energie na Zemi. Časové rozloženie celkovej hodnoty a rýchlosti uvoľňovania tepelnej zložky gravitačnej energie je znázornené na obr. 3.6 .

Ryža. 3.6.

Súčasná úroveň tvorby tepla počas gravitačnej diferenciácie Zeme je 3 * 10 20 erg / s (3 * 10 13 W), že hodnota moderného tepelného toku prechádzajúceho povrchom planéty v ( 4,2-4,3) * 10 20 erg / s ((4,2-4,3) * 10 13W), je ~ 70% .

Rádiogénne teplo

Spôsobené rádioaktívnym rozpadom nestabilného izotopy... Energeticky najnáročnejšie a s dlhou životnosťou ( polovičný životúmerné veku Zeme) sú izotopy 238 U, 235 U, 232 Th a 40 tis... Ich hlavný objem je sústredený v kontinentálnej kôry... Najmodernejšia generácia rádiogénne teplo:

• v americkej geofyzike V. Wakye - 1,14 * 10 20 erg / s (1,14 * 10 13 W) ,
• pre ruských geofyzikov O.G. Sorokhtin a S.A. Ušakov - 1,26 * 10 20 erg/s(1,26 * 10 13 W) .

Z hodnoty moderného tepelného toku je to ~ 27-30%.

Z celkovej hodnoty tepla rádioaktívneho rozpadu v 1,26 * 10 20 erg/s (1,26 * 10 13 W) v zemskej kôre vyniká - 0,91 * 10 20 erg/s a v plášti - 0,35 * 10 20 erg/s... Z toho vyplýva, že podiel rádiogénneho tepla plášťa nepresahuje 10 % z celkových moderných tepelných strát Zeme a nemôže byť hlavným zdrojom energie pre aktívne tektonicko-magmatické procesy, ktorých hĺbka vzniku môže dosiahnuť 2900 km; a rádiogénne teplo uvoľnené v kôre sa pomerne rýchlo stratí zemského povrchu a prakticky sa nezúčastňuje na zahrievaní hlbokých útrob planéty.

V minulých geologických epochách malo byť množstvo rádiogénneho tepla uvoľneného v plášti vyššie. Jej odhady v čase vzniku Zeme ( pred 4,6 miliardami rokov) dať - 6,95 * 10 20 erg/s... Od tej doby dochádza k neustálemu znižovaniu rýchlosti uvoľňovania rádiogénnej energie (obr. 3.7 ).

Po celý čas na Zemi, ~ 4,27 * 10 37 erg(4,27 * 10 30 J) tepelná energia rádioaktívneho rozpadu, ktorá je takmer trikrát nižšia ako celkové gravitačné teplo diferenciácie.

Teplo slapového trenia

Vyniká pri gravitačnej interakcii Zeme predovšetkým s Mesiacom ako najbližšie veľké kozmické teleso. Vplyvom vzájomnej gravitačnej príťažlivosti vznikajú v ich telách slapové deformácie - opuch alebo hrby... Slapové hrbole planét so svojou dodatočnou príťažlivosťou ovplyvňujú ich pohyb. Príťažlivosť oboch slapových hrbolov Zeme teda vytvára dvojicu síl pôsobiacich ako na Zem samotnú, tak aj na Mesiac. Vplyv blízkeho, k Mesiacu otočeného opuchu je však o niečo silnejší ako vzdialený. Vzhľadom na skutočnosť, že uhlová rýchlosť rotácie modernej Zeme ( 7,27 * 10-5 s-1) presahuje obežnú rýchlosť Mesiaca ( 2,66 * 10-6 s-1), a hmota planét nie je ideálne elastická, potom sa zdá, že prílivové hrbole Zeme sú unášané jej doprednou rotáciou a citeľne predbiehajú pohyb Mesiaca. To vedie k tomu, že maximálny príliv Zeme sa na jej povrchu vyskytuje vždy o niečo neskôr ako v danom okamihu vyvrcholenie Mesiac a ďalší moment síl pôsobí na Zem a Mesiac (obr. 3.8 ) .

Absolútne hodnoty síl slapovej interakcie v systéme Zem-Mesiac sú dnes relatívne malé a nimi spôsobené slapové deformácie litosféry môžu dosahovať len niekoľko desiatok centimetrov, ale vedú k postupnému spomaľovaniu zemského plynu. rotáciu a, naopak, k zrýchleniu obežného pohybu Mesiaca a k jeho vzdialenosti od Zeme. Kinetická energia pohybu zemských prílivových hrbolov prechádza do termálna energia, v dôsledku vnútorného trenia látky v prílivových hrboch.

V súčasnosti je rýchlosť uvoľňovania energie prílivu a odlivu G. Macdonald je ~ 0,25 * 10 20 erg / s (0,25 * 10 13 W), pričom jeho hlavná časť (asi 2/3) je pravdepodobne rozptýli sa(rozptýli sa) v hydrosfére. V dôsledku toho podiel slapovej energie spôsobený interakciou Zeme s Mesiacom a rozptýlený v pevnej Zemi (predovšetkým v astenosfére) nepresahuje 2 % celková tepelná energia vytvorená v jeho útrobách; a podiel slnečných prílivov nepresahuje 20 % z účinkov lunárneho prílivu a odlivu. Pevné prílivy a odlivy preto teraz nehrajú prakticky žiadnu úlohu pri zásobovaní tektonických procesov energiou, ale v niektorých prípadoch môžu pôsobiť ako „spúšťače“, napríklad zemetrasenia.

Množstvo prílivovej energie priamo súvisí so vzdialenosťou medzi vesmírnymi objektmi. A ak sa nepredpokladajú žiadne významné zmeny v geologickej časovej škále pre vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom, potom v systéme Zem-Mesiac je tento parameter premenlivou veličinou. Bez ohľadu na predstavy o, takmer všetci výskumníci pripúšťajú, že na skoré štádia vývoja Zeme bola vzdialenosť k Mesiacu podstatne menšia ako tá moderná, v procese planetárneho vývoja sa podľa väčšiny vedcov postupne zväčšuje a podľa Yu.N. Avsyuk táto vzdialenosť podlieha dlhodobým zmenám vo forme cyklov "príchod - odchod" mesiaca... Preto sa predpokladá, že v minulých geologických epochách bola úloha prílivového tepla v celkovej tepelnej bilancii Zeme významnejšia. Vo všeobecnosti po celú dobu vývoja Zeme ~ 3,3 * 10 37 erg (3,3 * 10 30 J) energia prílivového tepla (táto podlieha postupnému odstraňovaniu Mesiaca zo Zeme). Časová zmena rýchlosti uvoľňovania tohto tepla je znázornená na obr. 3.10 .

Viac ako polovica celkového množstva prílivovej energie sa uvoľnila v katarchee (hovno)) - pred 4,6 až 4,0 miliardami rokov a v tomto čase sa len vďaka tejto energii mohla Zem dodatočne zahriať o ~ 500 0 С. Od neskorého archeánu mali mesačné prílivy len zanedbateľný vplyv na vývoj energeticky náročné endogénne procesy .

Akrečné teplo

Toto je teplo, ktoré Zem ukladá od okamihu svojho vzniku. Počas narastanie, ktorá vďaka zrážke trvala niekoľko desiatok miliónov rokov planetezimály Zem zaznamenala výrazné oteplenie. Zároveň neexistuje konsenzus o veľkosti tohto zahrievania. V súčasnosti sa výskumníci prikláňajú k názoru, že v procese akrécie Zem zažila, ak nie úplné, tak výrazné čiastočné topenie, ktoré viedlo k počiatočnej diferenciácii Proto-Zeme na ťažké železné jadro a ľahký silikátový plášť, a do formácie "magma oceán" na jeho povrchu alebo v malej hĺbke. Aj keď ešte pred 90. rokmi sa za prakticky všeobecne uznávaný považoval model relatívne studenej primárnej Zeme, ktorá sa v dôsledku vyššie uvedených procesov postupne otepľovala, sprevádzaná uvoľňovaním značného množstva tepelnej energie.

Presné vyhodnotenie primárneho akrečného tepla a jeho frakcie dodnes zachované je spojené so značnými ťažkosťami. Autor: O.G. Sorokhtin a S.A. Ušakov, ktorí sú zástancami relatívne studenej primárnej Zeme, hodnota akrečnej energie premenenej na teplo je - 20,13 * 10 38 erg (20,13 * 10 31 J)... Táto energia by pri absencii tepelných strát stačila na úplné odparenie pozemská hmota, tk. teplota by mohla stúpnuť na 30 000 0 С... Ale akréčný proces bol pomerne dlhý a energia planetesimálnych dopadov sa uvoľnila iba v blízkych povrchových vrstvách rastúcej Zeme a rýchlo sa stratila tepelným žiarením, takže primárne zahrievanie planéty nebolo veľké. Veľkosť tohto tepelného žiarenia, ktoré ide paralelne so vznikom (akréciou) Zeme, odhadujú títo autori ako 19,4 * 10 38 erg (19,4 * 10 31 J) .

Akrečné teplo s najväčšou pravdepodobnosťou zohráva v modernej energetickej bilancii Zeme zanedbateľnú úlohu.

2. Tepelný režim Zeme

Zem je chladné vesmírne teleso. Povrchová teplota závisí hlavne od vonkajšieho tepla. 95% tepla vrchnej vrstvy Zeme je externé (slnečná) teplá a iba 5% teplá interné , ktorý pochádza z útrob Zeme a zahŕňa viacero zdrojov energie. Vo vnútri Zeme sa teplota zvyšuje s hĺbkou od 1300 °C (v hornom plášti) po 3700 °C (v strede jadra).

Vonkajšie teplo... Teplo prichádza na povrch Zeme hlavne zo Slnka. Každý štvorcový centimeter povrchu dostane asi 2 kalórie tepla za jednu minútu. Toto množstvo sa nazýva slnečná konštanta a určuje celkové množstvo tepla dodaného na Zem zo Slnka. Za rok to predstavuje 2,26 · 10 21 kalórií. Hĺbka prieniku slnečného tepla do útrob Zeme závisí najmä od množstva tepla, ktoré dopadá na jednotku plochy a od tepelnej vodivosti. skaly... Maximálna hĺbka, do ktorej preniká vonkajšie teplo, je v oceánoch 200 m, na súši asi 40 m.

Vnútorné teplo... S hĺbkou dochádza k zvýšeniu teploty, ktorá sa na rôznych územiach vyskytuje veľmi nerovnomerne. Nárast teploty sa riadi adiabatickým zákonom a závisí od stlačenia látky pod tlakom, keď výmena tepla s okolím nie je možná.

Hlavné zdroje tepla vo vnútri Zeme:

Teplo uvoľnené pri rádioaktívnom rozpade prvkov.

Zvyškové teplo, zachované z čias vzniku Zeme.

Gravitačné teplo uvoľnené pri stláčaní Zeme a rozloženie hmoty z hľadiska hustoty.

Teplo vznikajúce chemickými reakciami prebiehajúcimi v hlbinách zemskej kôry.

Teplo uvoľnené slapovým trením Zeme.

Existujú 3 teplotné zóny:

ja - zóna s premenlivou teplotou ... Zmena teploty je určená miestnou klímou. Denné výkyvy sa prakticky zmierňujú v hĺbke asi 1,5 m a ročné výkyvy v hĺbkach 20 ... 30 m Iа - mraziaca zóna.

II - zóna konštantnej teploty nachádza sa v hĺbkach 15 ... 40 m, v závislosti od regiónu.

III - zóna zvýšenia teploty .

Teplotný režim hornín v útrobách zemskej kôry sa zvyčajne vyjadruje geotermálnym gradientom a geotermálnym krokom.

Veľkosť nárastu teploty na každých 100 m hĺbky sa nazýva geotermálny gradient... V Afrike, na poli Witwatersrand, je 1,5 ° C, v Japonsku (Echigo) - 2,9 ° C, v Južnej Austrálii - 10,9 ° C, v Kazachstane (Samarinda) - 6,3 ° C, na polostrove Kola - 0,65 ° C .

Ryža. 3. Pásma teplôt v zemskej kôre: I - pásmo premenlivých teplôt, Iа - pásmo mrazu; II - zóna konštantných teplôt; III - zóna nárastu teploty.

Hĺbka, v ktorej teplota stúpne o 1 stupeň, sa nazýva geotermálny krok.Číselné hodnoty geotermálneho kroku nie sú konštantné nielen v rôznych zemepisných šírkach, ale ani v rôznych hĺbkach toho istého bodu v regióne. Veľkosť geotermálneho kroku sa pohybuje od 1,5 do 250 m. V Archangeľsku je to 10 m, v Moskve - 38,4 ma v Pjatigorsku - 1,5 m. Teoreticky priemerná hodnota tohto kroku je 33 m.

V studni navŕtanej v Moskve do hĺbky 1630 m bola teplota dna 41 °C a v bani vyvŕtanej v Donbase do hĺbky 1545 m bola teplota 56,3 °C. Najvyššia teplota bola zaznamenaná v USA vo vrte s hĺbkou 7136 m, kde je rovných 224 °C. Pri navrhovaní hlbokých konštrukcií by sa malo brať do úvahy zvýšenie teploty s hĺbkou.Podľa výpočtov v hĺbke 400 km by teplota mala dosiahnuť 1400 ... 1700 ° C. Najvyššie teploty (asi 5000 °C) boli dosiahnuté pre zemské jadro.

Teplo Zeme. Možné zdroje vnútorného tepla

geotermia- veda, ktorá študuje tepelné pole Zeme. Priemerná teplota zemského povrchu má všeobecnú tendenciu klesať. Pred tromi miliardami rokov bola priemerná teplota na povrchu Zeme 71 °, teraz je to 17 °. Zdroje tepla (tepelné ) zemské polia sú vnútorné a vonkajšie procesy... Teplo Zeme je spôsobené slnečným žiarením a vzniká v útrobách planéty. Veľkosti prítoku tepla z oboch zdrojov sú kvantitatívne extrémne nerovnaké a ich úlohy v živote planéty sú rozdielne. Slnečné ohrievanie Zeme tvorí 99,5 % z celkového tepla prijatého jej povrchom a podiel vnútorného ohrevu je 0,5 %. Navyše, prílev vnútorného tepla je na Zemi rozložený veľmi nerovnomerne a sústreďuje sa najmä v miestach výskytu vulkanizmu.

Externý zdroj je slnečné žiarenie . Polovicu slnečnej energie pohltí povrch, vegetácia a privrchová vrstva zemskej kôry. Druhá polovica sa odráža do svetového priestoru. Slnečné žiarenie udržuje teplotu zemského povrchu v priemere okolo 0 0 C. Slnko ohrieva prízemnú vrstvu Zeme v priemere do hĺbky 8-30 m, pričom priemerná hĺbka je 25 m. vplyv slnečného tepla sa zastaví a teplota sa stane konštantnou (neutrálna vrstva). Táto hĺbka je minimálna v zónach s prímorskou klímou a maximálna v subpolárnej oblasti. Pod touto hranicou sa nachádza pás konštantnej teploty zodpovedajúci priemernej ročnej teplote daného územia. Takže napríklad v Moskve na území poľnohospodárstva. akadémia pomenovaná po Timiryazev, v hĺbke 20 m, sa teplota od roku 1882 vždy rovná 4,2 ° C. V Paríži v hĺbke 28 m teplomer trvalo viac ako 100 rokov ukazoval 11,83 ° C. Vrstva s konštantná teplota je najhlbšia tam, kde trvá trvalka (permafrost. Pod pásom konštantnej teploty sa nachádza geotermálna zóna, pre ktorú je charakteristické teplo generované samotnou Zemou.

Vnútorné zdroje sú útroby Zeme. Zem vyžaruje do svetového priestoru viac tepla, ako prijíma od Slnka. Vnútorné zdroje zahŕňajú zvyškové teplo z obdobia roztavenia planéty, teplo termonukleárnych reakcií prebiehajúcich v útrobách Zeme, teplo gravitačnej kompresie Zeme pod vplyvom gravitácie, teplo chemických reakcií a kryštalizačných procesov, teplo z chemických reakcií a kryštalizačných procesov. atď. (napríklad slapové trenie). Teplo z čriev pochádza hlavne z mobilných zón. Nárast teploty s hĺbkou je spojený s existenciou interné zdroje teplo - rozpad rádioaktívnych izotopov - U, Th, K, gravitačná diferenciácia látok, slapové trenie, exotermický redox chemické reakcie metamorfóza a fázové prechody. Rýchlosť zvyšovania teploty s hĺbkou je určená množstvom faktorov – tepelná vodivosť, priepustnosť hornín, blízkosť sopečných ohnísk atď.

Pod pásom stálych teplôt dochádza k zvýšeniu teploty v priemere o 1 o na 33 m ( geotermálny stupeň) alebo 3 približne každých 100 m ( geotermálny gradient). Tieto hodnoty sú indikátormi tepelného poľa Zeme. Je zrejmé, že tieto hodnoty sú priemerné a líšia sa veľkosťou v rôznych regiónoch alebo zónach Zeme. Geotermálna etapa v rôzne body Zem je iná. Napríklad v Moskve - 38,4 m, v Leningrade - 19,6, v Archangeľsku - 10. Takže pri vŕtaní hlbokej studne na polostrove Kola v hĺbke 12 km sa predpokladala teplota 150 o, ale v skutočnosti sa otočil má byť asi 220 stupňov. Pri vŕtaní studní v severnom kaspickom regióne v hĺbke 3000 m sa predpokladala teplota 150 o stupňov, ale ukázalo sa, že je to 108 o.

Je potrebné poznamenať, že klimatické vlastnosti oblasti a priemerná ročná teplota neovplyvňujú zmenu veľkosti geotermálneho kroku, dôvody sú nasledovné:

1) v rozdielnej tepelnej vodivosti hornín, ktoré tvoria určitú oblasť. Meradlom tepelnej vodivosti sa rozumie množstvo tepla v kalóriách prenesené za 1 sekundu. Cez úsek 1 cm 2 s teplotným spádom 1 asi C;

2) pri rádioaktivite hornín platí, že čím väčšia je tepelná vodivosť a rádioaktivita, tým nižší je geotermálny stupeň;

3) v rozdielne podmienky podložie hornín a vek narušenia ich podložia; pozorovania ukázali, že teplota stúpa rýchlejšie vo vrstvách zhromaždených v záhyboch, v nich sa častejšie vyskytujú poruchy (trhliny), pozdĺž ktorých je uľahčený prístup tepla z hĺbky;

4) povaha podzemných vôd: prúdy horúcich podzemných vôd ohrievajú horniny, studené ochladzujú;

5) vzdialenosť od oceánu: v blízkosti oceánu v dôsledku ochladzovania hornín s množstvom vody je geotermálny stupeň väčší a pri kontakte je menší.

Znalosť špecifického rozsahu geotermálneho stupňa má veľký praktický význam.

1. Toto je dôležité pri navrhovaní baní. V niektorých prípadoch bude potrebné prijať opatrenia na umelé zníženie teploty v hlbinných baniach (teplota - 50 °C je maximum pre človeka v suchom vzduchu a 40 °C vo vlhkom vzduchu); v iných bude možné pracovať vo veľkých hĺbkach.

2. Veľký význam má vyhodnotenie teplotných pomerov pri razení tunelov v horských oblastiach.

3. Štúdium geotermálnych pomerov vnútra Zeme umožňuje využívať paru a horúce pramene vystupujúce na zemský povrch. Podzemné teplo využívajú napríklad v Taliansku, na Islande; v Rusku bola na Kamčatke postavená experimentálna priemyselná elektráreň na prírodné teplo.

Pomocou údajov o veľkosti geotermálneho kroku je možné urobiť určité predpoklady o teplotných podmienkach hlbokých zón Zeme. Ak vezmeme priemernú hodnotu geotermálneho kroku ako 33 m a predpokladáme, že nárast teploty s hĺbkou nastáva rovnomerne, potom v hĺbke 100 km bude teplota 3000 ° C. Táto teplota presahuje bod topenia všetkých látky známe na Zemi, preto v tejto hĺbke musia byť roztavené hmoty ... Ale kvôli obrovskému tlaku 31 000 atm. Prehriate hmoty nemajú znaky vlastné kvapalinám, ale sú obdarené znakmi pevnej látky.

S hĺbkou by sa mal geotermálny krok zjavne výrazne zvýšiť. Ak predpokladáme, že krok sa nemení s hĺbkou, potom by teplota v strede Zeme mala byť okolo 200 000 o stupňov a podľa výpočtov nemôže prekročiť 5 000 - 10 000 o.

O spontánnych prejavoch gigantickej energie číhajúcej v hlbinách ľudia vedeli už dlho glóbus... V pamäti ľudstva sa uchovávajú legendy o katastrofických sopečných erupciách, ktoré si vyžiadali milióny ľudských životov, na nepoznanie zmenili vzhľad mnohých miest na Zemi. Sila erupcie aj relatívne malej sopky je kolosálna, je mnohonásobne vyššia ako sila najväčšieho elektrárne vytvorené ľudskou rukou. Je pravda, že nie je potrebné hovoriť o priamom využití energie sopečných erupcií: zatiaľ ľudia nemajú možnosť obmedziť tento rebelský živel a erupcie sú, našťastie, pomerne zriedkavé. Ale to sú prejavy energie číhajúcej v útrobách zeme, keď len nepatrný zlomok tejto nevyčerpateľnej energie nájde výstup cez ohnivé prieduchy vulkánov.

Malá európska krajina Island („krajina ľadu“ v doslovný preklad) je úplne sebestačný v paradajkách, jablkách a dokonca aj banánoch! Množstvo islandských skleníkov získava energiu z teplo zeme Na Islande prakticky neexistujú žiadne iné miestne zdroje energie. Ale táto krajina je veľmi bohatá horúce pramene a známe gejzíry - fontány horúca voda, s presnosťou chronometra vyrážajúceho zo zeme. A hoci vo využívaní tepla podzemných zdrojov majú prednosť Neislanďania (dokonca aj starí Rimania nosili vodu z podzemia do známych kúpeľov – termálnych kúpeľov Caracalla), obyvatelia tejto malej severskej krajiny prevádzkovať podzemnú kotolňu veľmi intenzívne... Hlavné mesto Reykjavík, v ktorom žije polovica obyvateľov krajiny, je vykurované iba podzemnými zdrojmi. Reykjavík je ideálnym východiskovým bodom pre objavovanie Islandu: odtiaľto sa môžete vydať na najzaujímavejšie a najrozmanitejšie výlety do ktoréhokoľvek kúta tejto jedinečnej krajiny: gejzíry, sopky, vodopády, ryolitové hory, fjordy... Všade v Reykjavíku zažijete ČISTO ENERGIA - tepelná energia gejzírov vyvierajúca zo zeme, energia čistoty a priestoru ideálne zeleného mesta, energia reykjavíckej zábavy a vzrušujúceho nočného života po celý rok.

Ale nielen na vykurovanie ľudia čerpajú energiu z hlbín zeme. Elektrárne využívajúce horúce podzemné pramene fungujú už dlho. Prvá takáto elektráreň, stále s veľmi nízkou spotrebou, bola postavená v roku 1904 v malom talianskom meste Larderello, pomenovanom po francúzskom inžinierovi Larderellim, ktorý už v roku 1827 vypracoval projekt využitia početných horúcich prameňov v tejto oblasti. Postupne sa kapacita elektrárne zvyšovala, do prevádzky sa uvádzali ďalšie a ďalšie bloky, využívali sa nové zdroje teplej vody a dnes už výkon stanice dosiahol impozantnú hodnotu – 360-tisíc kilowattov. Na Novom Zélande je takáto elektráreň v regióne Wairakei s kapacitou 160-tisíc kilowattov. 120 km od San Francisca v Spojených štátoch amerických vyrába elektrinu geotermálna stanica s kapacitou 500-tisíc kilowattov.

Geotermálnej energie

O spontánnych prejavoch gigantickej energie číhajúcej v útrobách zemegule ľudia vedeli už dlho. V pamäti ľudstva sa uchovávajú legendy o katastrofických sopečných erupciách, ktoré si vyžiadali milióny ľudských životov, na nepoznanie zmenili vzhľad mnohých miest na Zemi. Sila erupcie aj relatívne malej sopky je kolosálna, je mnohonásobne vyššia ako sila najväčších elektrární vytvorených ľudskou rukou. Je pravda, že o priamom využití energie sopečných erupcií nie je potrebné hovoriť - zatiaľ ľudia nemajú možnosť obmedziť tento rebelský živel a erupcie sú, našťastie, pomerne zriedkavé. Ale to sú prejavy energie číhajúcej v útrobách zeme, keď len nepatrný zlomok tejto nevyčerpateľnej energie nájde výstup cez ohnivé prieduchy sopiek.

Gejzír je horúci prameň, ktorý chrlí svoju vodu v pravidelných alebo nepravidelných výškach ako fontána. Názov pochádza z islandského slova „pours“. Vzhľad gejzírov si vyžaduje určité priaznivé prostredie, ktoré sa vytvára len na niekoľkých miestach na zemi, čo predurčuje ich pomerne vzácnu prítomnosť. Takmer 50% gejzírov sa nachádza v Yellowstonskom národnom parku (USA). Činnosť gejzíru sa môže zastaviť v dôsledku zmien v črevách, zemetrasení a iných faktorov. Pôsobenie gejzíru je spôsobené kontaktom vody s magmou, po ktorom sa voda rýchlo zohreje a pôsobením geotermálnej energie je prudko vyvrhnutá nahor. Po erupcii sa voda v gejzíre postupne ochladzuje, opäť presakuje do magmy a opäť tryská. Frekvencia erupcií rôznych gejzírov sa pohybuje od niekoľkých minút až po niekoľko hodín. Potreba veľkej energie na prevádzku gejzíru - hlavný dôvod ich vzácnosť. Sopečné oblasti môžu mať horúce pramene, bahenné sopky, fumaroly, ale je len veľmi málo miest, kde sa nachádzajú gejzíry. Faktom je, že aj keď sa na mieste činnosti sopky vytvoril gejzír, následné erupcie zničia povrch zeme a zmenia jej stav, čo povedie k zmiznutiu gejzíru.

Energia zeme ( geotermálnej energie) je založený na využívaní prirodzeného tepla Zeme. Útroby Zeme sú plné obrovského, prakticky nevyčerpateľného zdroja energie. Ročné vyžarovanie vnútorného tepla na našej planéte je 2,8 * 1014 miliárd kWh. Neustále je kompenzovaný rádioaktívnym rozpadom niektorých izotopov v zemskej kôre.

Zdroje geotermálnej energie môžu byť dvojakého druhu. Prvým typom sú podzemné bazény prírodných nosičov tepla – horúcovodné (hydrotermálne pramene), alebo parné (parné termálne pramene), prípadne zmes pary a vody. V podstate ide o „podzemné kotly“ priamo pripravené na použitie, odkiaľ sa pomocou klasických vrtov dá vyrábať voda alebo para. Druhým typom je teplo horúcich skál. Čerpaním vody do takýchto horizontov môžete získať aj paru alebo prehriatu vodu na ďalšie využitie na energetické účely.

Ale v oboch prípadoch použitia hlavná nevýhoda je možno vo veľmi slabej koncentrácii geotermálnej energie. Avšak na miestach, kde sa tvoria zvláštne geotermálne anomálie, kde sa horúce pramene alebo horniny približujú relatívne blízko k povrchu a kde pri ponorení do hĺbky stúpne teplota o 30 – 40 °C na každých 100 m, môže koncentrácia geotermálnej energie vytvárať podmienky pre jeho ekonomické využitie. V závislosti od teploty vody, pary alebo zmesi pary a vody sa geotermálne zdroje delia na nízko a strednoteplotné (s teplotami do 130 - 150 °C) a vysokoteplotné (nad 150 °C). Povaha ich použitia do značnej miery závisí od teploty.

Dá sa tvrdiť, že geotermálna energia má štyri prospešné vlastnosti.

Po prvé, jeho zásoby sú prakticky nevyčerpateľné. Podľa odhadov z konca 70. rokov sú do hĺbky 10 km 3,5 tisíckrát vyššie ako zásoby tradičných druhov nerastných palív.

Po druhé, geotermálna energia je pomerne rozšírená. Jeho koncentrácia je spojená najmä s pásmi aktívnej seizmickej a sopečnej činnosti, ktoré zaberajú 1/10 rozlohy Zeme. V rámci týchto pásov možno identifikovať niektoré z najsľubnejších „geotermálnych regiónov“, ktorých príkladmi sú Kalifornia v USA, Nový Zéland, Japonsko, Island, Kamčatka, Severný Kaukaz v Rusku. Iba v bývalého ZSSR začiatkom 90. rokov bolo otvorených asi 50 podzemných nádrží na teplú vodu a paru.

Po tretie, využívanie geotermálnej energie si nevyžaduje vysoké náklady, pretože v tomto prípade prichádza o zdrojoch energie „pripravených na použitie“, ktoré vytvorila samotná príroda.

Napokon, po štvrté, geotermálna energia je z ekologického hľadiska úplne neškodná a neznečisťuje životné prostredie.

Človek oddávna využíva energiu vnútorného tepla Zeme (spomeňme si, že aspoň slávne Rímske kúpele), no komerčné využitie začalo až v 20. rokoch 20. storočia výstavbou prvých geoelektrární v Taliansku a potom aj v iných krajinách. . Začiatkom 80. rokov vo svete fungovalo asi 20 takýchto staníc s celkovým výkonom 1,5 milióna kW. Najväčšou z nich je stanica Geysers v USA (500 tisíc kW).

Geotermálna energia sa využíva na výrobu elektriny, vykurovanie domov, skleníkov atď. Ako nosič tepla sa používa suchá para, prehriata voda alebo nejaký druh chladiacej kvapaliny s nízkym bodom varu (amoniak, freón atď.).