جریان گرمایی و درون زمین
گرمای گریزنده از درون زمین، همرفت، ژئودینامو و تکتونیک صفحهای را به حرکت درمیآورد و اندازهگیری این جریان گرمایی همراه با دادههای لرزهنگاری و فیزیک کانیها، ترکیب، ساختار و تکامل سیاره در اعماق را آشکار میسازد.
Definition
جریان گرمایی و درون زمین، مطالعه وضعیت حرارتی داخلی و بودجه انرژی سیاره است که جریان گرمایی سطحی اندازهگیری شده، ساختار لرزهای و فیزیک کانیها در فشار بالا را برای تعیین ترکیب، دما و تکامل پوسته، گوشته و هسته ادغام میکند.
Scope
این حوزه شامل وضعیت حرارتی زمین و ساختار درونی آن است: جریان گرمایی زمینی و منابع آن در رادیواکتیویته و گرمای اولیه و هسته، ترکیب و ساختار لایهای پوسته، گوشته و هسته، و فیزیک کانیها که اندازهگیریهای آزمایشگاهی در فشار و دمای بالا را به اعماق زمین مرتبط میسازد. این حوزه به ژئوترم، حالتهای انتقال گرما و تکامل حرارتی بلندمدت سیاره میپردازد. تأکید بر بودجه انرژی و وضعیت فیزیکی درون زمین است.
Sub-topics
Core questions
- چه مقدار گرما از زمین خارج میشود و منشأ آن کجاست؟
- ترکیب و ساختار فیزیکی پوسته، گوشته و هسته چیست؟
- آزمایشهای کانیها در فشار بالا چگونه محدودیتهایی را برای درون عمیق ایجاد میکنند؟
- وضعیت حرارتی زمین در طول زمان زمینشناسی چگونه تکامل یافته است؟
Key concepts
- جریان گرمایی زمینی و ژئوترم
- منابع گرمایی رادیوژنیک، اولیه و هسته
- ساختار لایهای: پوسته، گوشته و هسته
- فیزیک کانیها در فشار و دمای بالا
- تکامل حرارتی و خنک شدن زمین
Key theories
- بودجه گرمایی زمین
- جریان گرمایی سطحی جهانی توسط واپاشی رادیواکتیو ایزوتوپهای با عمر طولانی همراه با آزاد شدن آهسته گرمای اولیه و هسته تأمین میشود، و این بودجه انرژی موجود برای به حرکت درآوردن همرفت گوشته، تکتونیک صفحهای و ژئودینامو را تعیین میکند.
- ساختار لایهای درون زمین
- لرزهنگاری، گرانش و فیزیک کانیها با هم نشان میدهند که زمین به یک پوسته نازک، یک گوشته سیلیکاتی با لایهبندی انتقال فاز، و یک هسته فلزی با بخش بیرونی مایع و بخش داخلی جامد تقسیم شده است.
Clinical relevance
گرمای داخلی زمین، همرفتی را که مسئول تکتونیک صفحهای، آتشفشانخیزی و میدان مغناطیسی است، به حرکت درمیآورد، از منابع انرژی زمینگرمایی پشتیبانی میکند و زیربنای مدلهایی است که نشان میدهند چگونه سیاره و سایر سیارات تکامل یافته و قابل سکونت باقی ماندهاند.
History
تخمین کلوین در قرن نوزدهم در مورد سن زمین بر اساس خنک شدن، که بعدها با کشف رادیواکتیویته رد شد، مطالعه گرمای زمینی را آغاز کرد؛ لرزهنگاری قرن بیستم لایههای داخلی را مشخص کرد، بیرچ سرعت لرزهای را به ترکیب مرتبط ساخت، و مجموعههای مدرن جریان گرمایی و فیزیک کانیها بودجه انرژی سیاره را کمیسازی کردند.
Key figures
- William Thomson (Lord Kelvin)
- Inge Lehmann
- Francis Birch
- Edward Bullard
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- turcotte2014
- stacey2008
Frequently asked questions
- گرمای داخلی زمین از کجا میآید؟
- بیشتر آن از واپاشی رادیواکتیو ایزوتوپهای با عمر طولانی مانند اورانیوم، توریم و پتاسیم میآید، و بخش قابل توجهی از آن گرمای اولیه باقیمانده از تشکیل سیاره و گرمای آزاد شده در اثر خنک شدن آهسته هسته و انجماد هسته داخلی است.
- چگونه میدانیم درون عمیق زمین از چه چیزی ساخته شده است در حالی که نمیتوانیم از آن نمونهبرداری کنیم؟
- دانشمندان اندازهگیریهای لرزهای از نحوه حرکت امواج در درون زمین را با آزمایشهای آزمایشگاهی که فشارهای و دماهای عظیم در عمق را بازسازی میکنند، ترکیب میکنند و خواص مشاهده شده را با کانیها و فلزات کاندید مطابقت میدهند تا ترکیب داخلی را استنباط کنند.