Karasal Isı Akışı ve Jeotermik
Dünya yüzeyinden sürekli olarak ısı kaybetmektedir ve bu ısı akışının, ima ettiği sıcaklık gradyanı ile birlikte haritalandırılması, gezegenin termal yapısını ve iç motorunu çalıştıran enerjiyi ortaya koymaktadır.
Tanım
Karasal ısı akışı, birim yüzey alanı başına Dünya'dan dışarıya iletilen ısı hızı olup, jeotermal gradyan ve termal iletkenlikten belirlenmektedir; jeotermik ise Dünya'nın sıcaklık alanı ve ısı taşınımının daha geniş kapsamlı incelenmesidir.
Kapsam
Bu konu, Dünya'nın yüzey ısı akışının ölçümünü ve yorumlanmasını kapsamaktadır: ısı akışının sondaj kuyularında ve deniz tabanında sıcaklık gradyanlarından ve termal iletkenlikten nasıl belirlendiği, küresel ısı akışı dağılımı ve bunun kabuk yaşı ile tektonik ortamla ilişkisi ve derinlikle sıcaklığı tanımlayan jeoterm. İletimsel (kondüktif) ve taşınımsal (konvektif) ısı taşınımını, ısı akışında kaydedildiği üzere okyanusal litosferin soğumasını ve kabuksal radyojenik ısının katkısını ele almaktadır. Vurgu, yüzeydeki gözlemlenen ısı bütçesi ve bunun kısıtladığı termal rejim üzerindedir.
Temel sorular
- Yüzey ısı akışı, sıcaklık gradyanları ve iletkenlikten nasıl ölçülmektedir?
- Isı akışı, kabuk yaşına ve tektonik ortama göre nasıl değişmektedir?
- Jeoterm, derinlikle sıcaklık hakkında neyi ortaya koymaktadır?
- İletim (kondüksiyon) ve taşınım (konveksiyon), Dünya'nın ısısının taşınımını nasıl paylaşmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Jeotermal gradyan ve termal iletkenlik
- Yüzey ısı akışı ve küresel dağılımı
- Kıtasal ve okyanusal ısı akışı
- Jeoterm ve derinlik-sıcaklık profili
- Kabuksal radyojenik ısı üretimi
Temel kuramlar
- İletimsel (kondüktif) ısı akışı ve Fourier yasası
- Kabuk boyunca ısı akışı, jeotermal gradyan ve termal iletkenliğin çarpımı olan Fourier yasasıyla yönetilmektedir, bu nedenle derinlikle sıcaklığın ve kaya iletkenliğinin ölçülmesi, yerel yüzey ısı akışını vermektedir.
- Isı akışı ve litosferik soğuma
- Okyanusal ısı akışı, litosfer yayılan sırtlardan uzaklaştıkça iletim (kondüksiyon) yoluyla soğuduğu için deniz tabanının yaşıyla birlikte azalmaktadır ve bu durum soğuyan plaka modelleriyle uyumludur; kıtasal ısı akışı ise kabuksal radyojenik ısıyı ve manto katkılarını yansıtmaktadır.
Mekanizmalar
Isı, Fourier yasasıyla belirlenen bir hızda jeotermal gradyan boyunca daha soğuk yüzeye doğru iletilmektedir; genç okyanusal kabukta hidrotermal dolaşım da ısıyı taşınımsal (konvektif) olarak taşımaktadır, kıtalarda ise üst kabuk radyoaktif bozunma yoluyla ek ısı üretmektedir, bu nedenle ölçülen yüzey ısı akışı, derin manto ısısını, litosferik soğumayı ve sığ radyojenik üretimi birleştirmektedir.
Klinik önem
Isı akışı ölçümleri, Dünya'nın termal yapısını ve enerji bütçesini sınırlandırmakta, jeotermal enerji için uygun bölgeleri belirlemekte ve petrol aramacılığında kullanılan havza olgunlaşma modellerini ile kabuksal termal rejimlerin değerlendirilmesini bilgilendirmektedir.
Tarihçe
Bullard, yirminci yüzyılın ortalarında hem kıtasal hem de deniz tabanı ısı akışı ölçümlerine öncülük etmiştir; okyanusal ısı akışının yaşla birlikte sistematik olarak azalması, litosferik soğuma modellerini doğrulamıştır ve küresel derlemeler, Dünya'nın toplam ısı kaybı tahminini yaklaşık 47 terawatt olarak hassaslaştırmıştır.
Öne çıkan isimler
- Edward Bullard
- Claude Jaupart
- Jean-Claude Mareschal
İlgili konular
Temel eserler
- turcotte2014
- jaupart2011
- davies2010
Sıkça sorulan sorular
- Dünya'dan gelen ısı akışı nasıl ölçülmektedir?
- Bilim insanları, bir sondaj kuyusunda veya deniz tabanı probunda sıcaklığın derinlikle nasıl arttığını ölçmekte ve bu jeotermal gradyanı kayanın termal iletkenliği ile çarpmaktadır; elde edilen çarpım, o konumda birim alan başına dışarı akan ısıyı vermektedir.
- Orta okyanus sırtları yakınında ısı akışı neden daha yüksektir?
- Sırtlarda sıcak manto yükselmekte ve taze, genç litosfer oluşmaktadır, bu nedenle kabuk orada en sıcaktır; litosfer yaşlandıkça ve uzaklaştıkça soğumakta ve yüzey ısı akışı da deniz tabanının yaşıyla orantılı olarak azalmaktadır.