Статья

Температура и давление земли

Мы знаем, что температура на земной поверхности и в доступных нашему изучению глубинах колеблется в широких пределах. Начиная с верхних частей тропосферы, где приборы показывают температуру в —55 —80°, температура постепенно повышается по мере приближения к земной поверхности. В литосфере она также весьма значительно колеблется. Мы привыкли к ее колебаниям при смене дня и ночи и времен года и хорошо знаем, как меняется температура в разных широтах. В субтропическом климате, в скалистых ущельях воздух не может циркулировать и нагревается до +50°. Еще сильнее накаливаются обломки скал в пустыне, где температура черных камней нередко достигает + 78°.

Но наряду с этими высокими мы знаем на Земле и весьма низкие температуры. В континентальном климате северо-восточной Сибири показания термометра падают до —68°. Вероятно, это и будет нижним пределом колебаний средней температуры поверхности, равной +15°. Эти колебания, как мы увидим ниже, не только обусловливают климатический режим отдельных областей, не только влияют на животный и растительный мир, но являются также и важным фактором разнообразия химических превращений Земли. Местами кривая поверхностных температур может несколько — иногда даже резко — нарушаться. Горячие водные растворы или струи нагретых газов врываются в атмосферу, потоки расплавленных лав (с температурой около 1000°) изливаются из жерл вулканов. Но все это — лишь местные явления, исключения из общего теплового режима данной климатической зоны.

С глубиной температура быстро повышается. В настоящее время принято считать, что в среднем температуры повышаются на 1° при углублении на 33 м. Но это только средняя цифра. Колебания же ее могут быть весьма сильными, и, по всей вероятности, по мере увеличения глубины темп повышения температуры замедляется. Во всяком случае, на глубине в 1 км температура должна быть на 30° выше средней температуры поверхности, а на глубинах в 30 км мы можем уже ожидать 700—800°, т. е. температуру, вполне достаточную для того, чтобы расплавить часть горных пород.

Соразмерно с изменением температуры меняется и давление. Начиная с давления в 1 атм, типичного для окружающих нас условий, давление быстро возрастает с глубиной, так как массы вышележащего покрова давят на нижние слои. Если мы примем средний удельный вес минералов и пород на поверхности равным 2,5—3, то нетрудно будет вычислить, что прирост давления на каждый километр глубины будет не менее 275 атм, и для глубины в 30 км мы получим уже весьма значительную цифру, примерно в 9000 атм. Очевидно, что в условиях столь колоссального давления весь характер, все свойства среды, в которой протекают химические реакции, должны быть иными, чем на поверхности. Полужидкая, полупластическая масса должна обладать свойствами, весьма близкими к свойствам жидкости. Ряд авторов предполагает в этих глубинах нечто вроде гидростатического давления, благодаря которому там не может быть ни трещин, ни щелей, ни пустот.

Мы не пойдем в наших рассуждениях дальше этих глубин, так как и они уже находятся вне тех узких пределов земной поверхности, в которых работает точная мысль геохимика. Глубже мы уже перешли бы в ту необъятную центральную массу планеты, куда проникают только сложные расчеты геофизика и астронома, пытающихся путем экстраполяции и анализов отдельных явлений пролить свет на неведомый нам мир глубины. Но и в этой поверхностной части литосферы широко изменяются основные факторы: температура и давление. В нарисованной общей схеме они обычно изменяются одновременно и соответственно, так что при нормальных условиях в земной коре глубина, давление и температура численно связаны между собой.

Источник: новости Казани