Энергия ядра Земли

Земное ядро раскалено до температуры 4000-5000 *С. Об этом можно судить по тому, что на расстоянии примерно 1500 км от ядра температура ок. 1500-1800 *С, а под материковой корой - "всего" 600-700 *С. Магма обычно поднимается из земной мантии по каналам и трещинам в земной коре. Кроме того, очаги (скопления) жидкой магмы могут быть и в самой коре даже на расстоянии 5-6 км от ее поверхности. Наиболее наглядный пример - под Везувием, самым известным и самым коварным вулканом на юге Италии. Предполагают, что одно из первых извержений Везувия случилось за 800 лет до н. э.. Известно, что извержение, произошедшее в 79 году до н. э., сопровождалось грозой и ливнем, потоки воды которого, смешивались с пеплом, залили город Геркуланум, город Стабия погиб под раскаленной лавой, а жители города Помпеи оказались заживо засыпаны восьмиметровым слоем пепла. Извержения Везувия повторялись многократно, в частности в 1944 году вулкан залил лавой и разрушил город Себастьяно. Проснулся он и в 2004 году, к счастью не принеся человеческих жертв.
Сведения об извержениях вулканов есть у Гераклита, Аристотеля и др. мыслителей древности. Особенно яркие извержения в описании есть у Страбона и Плиния Младшего. Древнеримский географ и историк Страбон описал в своей 17-томной "Географии" (возможно, по устным преданиям) извержение вулкана Санторин за тысячу лет до н. э.. Взрыв был настолько сильным, что за мгновения в воздух взлетела высокая гора. В современном измерении эту мощность можно сравнить с единовременным взрывом 200 тыс. атомных бомб. От цветущей доисторической цивилизации остался небольшой о. Тира в Эгейском море и ныне действующий небольшой вулкан под тем же названием.
При катастрофическом извержении вулкана Этна (о. Сицилия) в 1669 году был частично уничтожен город Катании. Погибли 100 тыс. ее граждан.
В 1815 году произошло катастрофическое извержение - взрыв вулкана Тамбора (Индонезия). Оно как саблей "срезало" полтора километра горы и выбросило 100 тыс. м кубических скальных пород. Пепел и газы поднялись на 80 км, затмив солнце на огромной территории. По мнению некоторых исследователей, выделившаяся энергия соизмерима (как у Санторина) со взрывом 200 тыс. атомных бомб.
Печальный след в истории оставило извержение вулкана Кракатау (также в Индонезии) в 1883 году. За короткое время из его жерла вылетело около 19 км кубических пепла. Его частицы дважды облетели Землю, закрыв солнце на огромной территории в 800 тыс. км квадратных. Но самое страшное - в океане образовалась 20-метровая волна, погубившая около 40 тыс. человек.
Всего лишь за несколько секунд вулкан Монтань-Пеле (остров Мартиника, Вест-Индия) в 1902 году засыпал камнями и пеплом город Сен-Пьер. Бедствие завершило огромное облако ядовитых газов, унесших 29 тыс. жизней. Недра продолжают буйствовать и в наши дни. Осенью 2003 году неожиданные землетрясения случились в ранее сейсмически спокойных районах Сибири. В горных районах Алтая три разрушительных толчка силой 8-9 баллов смели с лица земли школы, больницы, жилые дома, а вышедшая из недр вода образовала крупное озеро.
Неподалеку от привычного к таким природным катаклизмам острова Хоккайдо (Япония) произошло мощнейшее за ряд лет морское землетрясение. Возникшее цунами, к счастью с невысокой волной, разрушило рыбачьи лодки и повредило стоящие вблизи берега автомобили.
Вообще-то запасов тепла в земной коре на глубине, доступной для практического использования, в 5 тыс. раз больше, чем могло бы дать сжигание всех известных запасов угля, нефти, газа и др. горючих материалов. Даже если простудить планету всего на 1 *С, то изъятой энергии хватит на тысячи лет!
В гористом районе Лос-Аламоса (США) пробурили две скважины на глубину 4 тыс. метров. По одной из них закачали в недра несколько тыс. кубометров воды. От раскаленных скальных пород она нагрелась до 180 *С. Затем, нагревая через эту скважину новые порции воды, получили горячую воду с паром, поднимающуюся на поверхность по второй трубе.
Но пока подземное тепло в основном используют в тех местах, где природа сама дает горячую воду и пар, применимые в выработке электроэнергии. Мощность всех электростанций, работающих за счет внутренней энергии планеты, едва превышает 250 МВт. Но ведь и первая в мире атомная электростанция, построенная в нашей стране в 1954 году, имела мощность 5 МВт. Например, мощности в 1 МВт достаточно для обеспечения всех энергетических потребностей тысячи человек. Но земное тепло, называемое геотермальным, не менее необходимо для отопления зданий, теплиц и выполнения многих технологических процессов на производстве и в сельском хозяйстве.
Начиная с 1988 года половина жилых домов, ряд промышленных и сельскохозяйственных объектов в Кизляре (Дагестан) обогреваются и снабжаются подземным теплом. В ряде районов Северного Кавказа на подземном тепле в теплицах выращивают зелень и овощи.

 

В геофизике есть раздел - геотермия, который изучает тепловое состояние Земли. Одним из практически важных результатов исследований явилось установление зависимости температуры земных недр от глубины. Температура повышается на 1*С через каждые 33,4 м. Следовательно, кипяток под нашей столицей залегает на глубине 3340 метров. Величина геотермической ступени (глубина, соответствующая изменению температуры на 1*С) в большинстве мест планеты находится в интервале от 5 до 150 метров. Однако в Сибири, в зоне вечномерзлых грунтов, значение ступени превышает 177 метров, а в районе Йеллоустонского парка (США) составляет всего 0,6 метров! Это самая меньшая на Земле геотермальная ступень.
В одной из алмазных шахт Южной Африки температура скальных пород на глубине 3581 метр достигает 55 *С. Разделив глубину шахты на изменение температуры, получаем число 65,1 метр, деленный на *С. Следовательно, температура недр в этом районе повышается на 1 *С через каждые 65,1 метр. В подмосковных недрах температура растет вдвое быстрее.
Установлено, что на большей части территории России на глубине 4-6 км недра раскалены до 180-200*С , а массивы с температурой до 100-150 *С встречаются почти повсеместно. Кроме того, на глубине до 3,5 км встречаются моря и текут реки с температурой воды 200*С (под давлением). Пробурив в этих местах скважину, что для современной техники не проблема, можно получать фонтаны пара и горячей воды.
По рассчетам специалистов, в центре Земли температура достигает 3000-5000 *С, приближаясь к температуре поверхности Солнца. Если следовать теории образования Земли из раскаленного сгустка солнечной материи, то остается удивляться тому, что планета, остывая в течение миллиардов лет, сохранила такой высокий потенциал внутренней энергии. Но мы обсуждаем только возобновляемые источники энергии. А если Земля остывает, значит, тепло ее не восстанавливается. Но пока, очевидно, Земля потеряет значительную внутреннюю энергию. Судя по тому, что даже на внешне "мертвых" планетах случаются вулканические извержения, космические объекты до абсолютного нуля никогда не остывают.
Есть другая теория. Суть ее в том, что Земля образовалась из холодного пылевого облака путем аккреции (приращения, слипания) твердых и газообразных частиц. А поскольку при гравитационном сжатии выделяется энергия, планета постепенно разогревается. Эту оригинальную теорию впервые обосновал академик О. Ю. Шмидт.
Конечно, Земля непрерывно тратит часть внутренней энергии на излучение в космическое пространство. Но эти потери с лихвой восполняет солнечное излучение, распад радиоактивных элементов, фазовые преобразования, окисление и горение органических веществ, а также процессы разрыва и смещения горных пород. Но эта энергия, как известно, проявляется в виде землетрясений.
Но не только это. Пожалуй, самый страшный урок человеческой доверчивости к потухшим горам преподнес вулкан Руис. Его высота 5398 м, находится он в Колумбии, в 150 км к северо-западу от ее столицы - города Богота. Последний раз Руис извергался в 1595 году. С тех пор почти в течение пятисот лет он не подавал никаких признаков жизни, и его давным-давно считали если не потухшим, то спящим. Однако в 1985 году вулкан внезапно проснулся, и из кратера Аренас начался выброс пепла.
На следующий день один за другим произошло несколько вулканических взрывов. Мощность самого сильного, по оценкам специалистов, составила около десяти мегатонн.(Атомная бомба, сброшенная на японский город Хиросиму, имела мощность всего 0,02 мегатонны. ) В небо на высоту 8 км поднялся столб пепла и обломков горной породы. Начавшееся извержение вызвало мгновенное таяние обширных ледников и вечных снегов, лежащих на вершине вулкана. По склонам Руиса вниз устремились образовавшиеся селевые потоки из камней, воды и льда. К ночи гигантские лавы из кипящей грязи, скальных обломков и пепла докатились до города Армеро, который находился примерно в 40 км от долины. В Армеро и окрестностях в деревнях проживало около 50 000 человек. Позднее в 23 часа грязекаменный поток толщиной более 5 м накрыл город. Двадцать тысяч человек почти мгновенно нашли свою смерть в бушующем месиве грязи. По словам чудом уцелевших жителей, это была страшная ночь. Сумел спастись только тот, кто, услышав приближающийся грохот, сразу выбежал из дома и успел добежать до ближайших холмов. Оттуда люди и наблюдали, как ревущая грязь пожирала дома, школы, церкви, театр. Положение усугублялось темнотой и невыносимым жаром от горячего падающего пепла.
По мнению специалистов, причиной такого грозного извержения вулкана Руис стало резкое повышение давления на глубине от 50 до 100 км. Оно является следствием того, что гигантская Тихоокеанская плита толщиной около 100 км пододвигается под континентальный шельф западного побережья Южной Америки. В результате трения, возникающего в недрах Земли, выделяется избыточное тепло, образуются и устремляются вверх газы.
Очевидно, тепловой баланс Земли регулируют рассеянные в земной коре тяжелые радиоактивные элементы - уран, торий и другие, которые, как известно, распадаются с выделением огромного количества тепла. Если же учитывать большой период (до миллиардов лет) их активности, этот источник энергии можно считать практически вечным.
Почему же мы до сих пор не сгорели?
Причин для беспокойства нет: земные недра за 100 млн лет нагрелись всего на несколько градусов. Кроме того, согласно нерушимым законам термодинамики, часть тепла, поднимающегося из недр к поверхности, планета постоянно теряет.
Но что если земные недра так нагреты, почему не тают ледники в Антарктиде, Гренландии, Исландии и других районах планеты? Оказывается, на каждый квадратный метр земной поверхности приходится мощность всего в среднем 0,06 Вт. В целом же это огромная величина - в десятки раз превышающая мощность всех электростанций мира. Однако в сравнении с энергией, поступающей от Солнца, она ничтожна - в 4000 раз меньше. А холод в вечномерзлотных почвах и в ледниках настолько велик,что слабый нагрев, во всяком случае в обозримом будущем, изменить их состояние не сможет. Он так же существенно не влияет на климат и погоду. Наверно, поэтому температура почвы под нашими ногами не постоянная, а зависит от времени года. Точнее, от солнечного тепла, причем влияние солнца распространяется вглубь примерно на 20-25 м! Но глубже...

 

Примером энергетического воздействия ЭМП на био объект является гипертермия - полезное использование ЭМП для лечения. В онкологических клиниках используют СВЧ -гипертермию. Сфокусированное излучение на одной частоте локального нагрева опухоли до 42-45*С, что является дополнительным лечебным фактором наряду с химиотерапией. Вредны для организма интенсивные ЭМП в любом диапазоне частот с плотностью мощности , превышающей десятки милливатт на 1 см в квадрате облучаемой площади.