增温层

更新时间:2023-12-23 20:50

增温层有两种概念,如下:

概念

增温层有两种概念,如下:

①对于大气层来说,增温层是指中气层顶以上温度再度升高的区域。

②根据地表以下地热的来源和温度分布,由地表向地下,可将地壳分为变温层恒温层和增温层。增温层又称内热带,是指地球表面以下完全受控于地球的内热活动,温度随深度的增加而增加的地带。一般地说,温度是稳定地向着地球中心的方向递增的。一般每增加100米,温度升高3℃。但到一定的深度后,增温的速度减缓。

大气增温层

在增温层内N2、O2、O吸收波长非常短的太阳辐射(<0.1μm),因为空气稀薄,空气分子易于此产生光电离作用,使得空中自由电子颇为丰富,故也称为电离层

由于空气稀薄,只要吸收一点能量,温度就变得很高(可达数千度),这里的温度变化与太阳黑子的活动关系密切,当太阳平静时,此层可伸展至400 km高度,而在太阳活动期间更可达500km上下,由于电离子会吸收、反射电讯,所以电离层受太阳黑子活动的状况影响很大,当太阳黑子活动剧烈频繁时,地球上长程通讯及雷达作业即受其相当严重的影响。这是因为氧原子强烈吸收波长小于0.175μm的太阳短波辐射而升温的缘故。此时的气温会因高度而迅速上升,有时甚至可以高达2000℃。增温层的上方是从距离地面500至1000 km开始的外气层,那里的大气层会与外太空接壤。纵然少数的空气粒子甚至可以到达2500℃高温,但却不会感受到温暖,一般的温度计也只会量度到摄氏零度以下。这是因为分子之间的距离太远的原因。

到达于离地表85公里以上的高空,在这样的高度,剩余的大气气体会根据分子量而分层。增温层的空气极为稀薄,本层质量仅占大气总质量的0.5%。在120公里高度以上的空间,空气密度已小到声波难以传播的程度,在270公里高度上,空气密度约为地面空气的百亿分之一,在300公里的高度上,空气密度只及地面密度的千亿分之一,再向上空气就更稀薄了。

增温的大气分子吸收了因太阳的短波辐射及磁场后其电子能量增加,当中一部份进行电离。这些电离过的离子与电子形成了电离层。电离层又分为E层(90~160 km)、F1层(180~200 km)、F2层(大于250 km)三层。而因季节变化更会出现突发性E层(Es层,约100 km)。电离层可以反射无线电波,因此它又被人类利用进行远距离无线电通信。在高纬度地区因磁场而被加速的电子会顺势流入,与增温层中的大气分子冲突继而受到激发及电离。当那些分子恢复回原来状态的时候,就会产生发光现象,此称为极光

地壳增温层

关于地球内部地热的来源有多种假说,比较公认的是地球内部放射性元素蜕变放热和地幔热对流传播;其次是地球转动能转变、化学反应热、结晶热和重力分异热。此外,在火山活动地带地温较高,其热源主要来自和火山活动有关的岩浆。

增温层是常温层以下的地球内部,热量主要来源于地球内部放射性元素蜕变。地球的温度随深度的增加而逐渐增高,有两种表述方式:

地温梯度地热增温率

地温梯度是指温度随深度的改变率。地球的平均地温梯度为3℃/m,海底的平均地温梯度为4~8℃/m,大陆的平均地温梯度为0.9~5.2℃/m。世界的不同地区,地温梯度有很大的不同,大陆中地温梯度最大的在美国的俄勒冈州,地温梯度为150℃/km,最小的则在南非,地温梯度仅为6℃/km,大多数地区的地温梯度值在20~50℃/km的范围之间变化。

②地温深度或地热增温级

地温深度或地热增温级指在常温层以下,温度每升高1℃所需的深度。地温梯度和地温深度二者互为倒数。如果某地的地温梯度为5℃/100m,那么其地温深度为20m/℃。但地温梯度仅适于浅部地壳不适于深部。如按100m增温2.5℃计算,地心可达160000℃。据此有人认为地心是空心的(气态或液态),这与地震波横波可以通过地球内部主体部分的事实不符。

比较公认的推算结果:莫霍面附近地温400~900℃;岩石圈底面附近温度约在1100℃;地幔内温度范围为1000~3500℃;地核内温度为4000~6000℃。

地热对煤矿生产有很大影响,尤其是采掘工作进入较深水平时,应充分考虑地热问题。主要原因在于井下温度过高,会直接影响一线工人的身体健康,影响生产效率和安全生产。因此,我国于2007年颁布了《煤矿井下热害防治设计规范》围家标准,编号为GB50418—2007,自2007年12月1日起实施。

我国一些矿井主要采取冰和水制冷降温系统,加大送风量,增大巷道断面,加大通风巷道的修护力度,减少通风阻力,保证充足的风量等措施,以降低工作面的温度。虽然地热对矿井生产有害,但它也是一种可以利用的廉价资源。地热开发和利用越来越受到相关部门的重视。

大陆地热资源分布很不均匀,中生代褶皱带(相当于环太平洋带)和新生代喜马拉雅褶皱带(相当于地中海喜马拉雅带)是两条著名的地热带,也是世界著名的地震、火山活动带。地热流值或地温梯度高于平均值的地方称地热异常区,常有温泉、热泉、沸泉或喷气孔,有时还会形成热水湖。所有这些可以直接或间接被人们利用。

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