Энергетический баланс Земли

Из приведённых выше численных оценок величин теплогенерации в земных недрах следует, что на геологической стадии развития Земли в ней выделилось 2,03*10³⁸ эрг тепловой энергии. Эта энергия расходовалась на тепловое излучение, на производство геологических процессов и на поддержание земных недр в горячем состоянии. Тогда энергетический баланс Земли можно записать в виде:

= E_g+ E_t+ E_r —Q—E_тмп

где Q — суммарный тепловой поток через земную поверхность (те- плопотери Земли),

Е_тмп — энергия тектономагматических процессов.

Суммарные теплопотери Земли в течении её геологической истории за счёт теплового излучения О.Г. Сорохтин оценивает как (1..1,3)*10³⁸ эрг. Энергия тектономагматических процессов, развивавшихся на поверхности Земли, складывается из выплавления континентальной коры, деформации литосферных плит в зонах субдукции и излияния базальтовых лав в рифтовых зонах Мирового океана (т.е. формирования океанической коры). По оценке О.Г. Сорохтина, за всю геологическую историю Земли на тектономагматические процессы было затрачено 0,04*10³⁸ эрг. В сумме теплопотери и теплозатраты на тектономагматическую деятельность Земли составляют в пределах 1,34*10³⁸ эрг, что существенно меньше суммарного энерговыделения в земных недрах (2,03*1038 эрг.). Это говорит о том, что энергии Земли вполне достаточно на все энергетические затраты.

Суммарный эффект выделения тепловой энергии в недрах «твёрдой» Земли представлен в виде принципиального графика выделения тепловой энергии по времени (dE/dt) (рис. 14).

Из графика следует:

1. Энергия аккреции проявлялась главным образом в догеологи­ческий (астрономический) этап эволюции Земли. Основной результат этой энергии - первичный разогрев земного вещества.

2. На геологическом этапе развития Земли фиксируется два крупных пика энергетической активности: 4*10⁹ л (конец катархея) и 3,0-2,6*10⁹л (поздний архей). (рис. 14)

Первый пик связан главным образом с проявлениями энергии приливного трения, которая способствовала нагреву земных недр до температуры плавления наиболее легкоплавких компонентов недр молодой Земли. С этого момента начался процесс гравитационной дифференциации земного вещества.

Второй пик энергетической активности обязан, вероятно, про­цессу выделения протоядра Земли, что привело к перегреву земных недр и возбудило явно выраженную общемантийную конвекцию вещества.

3. Последующая (начиная с 2,6-10⁹ лет) эволюция выделения те­пловой энергии нашей планеты носит спокойный характер с явно выраженной тенденцией к её убыванию.

Рис. 14. Скорость выделения энергии в Земле: 1 − гравитационной; 2 − радиогенной; 3 − приливной; 4 − суммарной энергии Е.

Интегральная форма энергетического баланса Земли изображена на рис. 15

Рис. 15. Интегральная форма энергетического баланса Земли: 1 – суммарная энергия, выделившаяся в Земле (без учета приливной энергии, рассеянной в морях и океанах Земли); 2 – суммарная энергия, выделившаяся в земной мантии E; 3 – тепловой запас Земли W; 4 – суммарные теплопотери Земли; 5 – теплопотери мантии Q. Разность между кривыми 1 и 2, а также 4 и 5 определяет величину радиогенной энергии, выделившейся в континентальной земной коре

Заключение.

Таким образом, в ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены основные источники энергии нашей планеты: энергия аккреции, гравитационной дифференциации, радиоактивного распада и приливного трения. Были приведены расчеты численных оценок этих величин, графики изменения скорости выделения каждого из видов энергии, графики выделения энергии в зависимости от времени, графики эволюции содержания радиоактивных элементов, графики выделения суммарной энергии на Земле за время её существования.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

Энергия аккреции проявлялась главным образом в догеологи­ческий (астрономический) этап эволюции Земли. Основной результат этой энергии - первичный разогрев земного вещества.

Энергия гравитационной дифференциации является главным источником эндогенной энергии на планетной (геологической) ста­дии развития Земли.

Радиогенная энергия в основном расходовалась на дополнитель­ный нагрев земного вещества. Однако в целом вклад радиоактивных элементов в энергетику Земли незначительный.

Энергия приливного трения в настоящее время практически не влияет на тектоническую активность нашей планеты. Однако приливное взаимодействие с Протолуной в Катархее послужило источником до­полнительного нагрева и выполнило роль своеобразного «спусково­го механизма», запустившего процесс гравитационной дифференциации.

Список используемой литературы

1. Гаврилов В.П. «Геодинамика», М: изд-во «МАКС Пресс», 2007.

2. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А., «Развитие Земли», М: изд-во МГУ, 2002.

3. Курс лекций по геодинамике

4. http://www.evolbiol.ru/sorohtin.htm

5. http://wiki.web.ru

Дата добавления: 2015-08-10