Temperatura skał najszybciej rośnie w najpłytszej, przypowierzchniowej warstwie skorupy ziemskiejskorupa ziemskaskorupy ziemskiej, do głębokości ok. 20 km (przeciętnie 30°C na 1 km). Głębiej wzrost ten następuje zdecydowanie wolniej. Różnymi metodami obliczono, że na głębokości 15 km panuje temperatura ok. 450°C, a na głębokości 120 km – ok. 1200°C. Gdyby temperatura Ziemi na całej długości jej promienia rosła tak samo szybko, jak w strefie przypowierzchniowej, to we wnętrzu Ziemi przekraczałaby 200 tys.°C. Tymczasem, według aktualnych hipotez badawczych, wynosi ona od 5 do 8 tys.°C.

R3Jnb46TBg8Sz

Wykres liniowy przedstawiający zmiany temperatury we wnętrzu Ziemi. Pionowa oś to strzałka skierowana w dół. Przedstawia głębokość w kilometrach od zera kilometrów na górze osi, do 6370 kilometrów na dole osi. Pozioma linia to temperatura w stopniach Celsjusza. Kwadrat wytyczony osiami został podzielony na warstwy poziome, przez które biegnie linia wykresu. Pierwsza od góry warstwa jest najcieńsza, oznaczona na szaro - to skorupa ziemska, sięga do wysokości ok. 70 kilometrów. Temperatura osiąga tu do 1000 stopni Celsjusza. Następnie jest zaznaczona na brązowo warstwa płaszcza górnego, sięgająca do głębokości ok. 400 kilometrów. Temperatura osiąga tu do ok. 2000 stopni Celsjusza. Później oznaczona kolorem zielonym została warstwa płaszcza dolnego, sięgająca do głębokości ok. 2890 km. Temperatura osiąga tu przy swej dolnej granicy ok. 4500 stopni Celsjusza. Następnie znajduje się szeroka warstwa zaznaczona na beżowo - jądro zewnętrzne. Sięga do głębokości ponad 5000 km, a temperatura osiąga tu do ponad 5500 stopni Celsjusza. Ostatnia warstwa to zaznaczona na pomarańczowo warstwa jądra wewnętrznego, sięgająca do głębokości 6370 kilometrów. Temperatura osiąga tu aż 6000 stopni Celsjusza.

Tempo wzrostu temperatury w skorupie ziemskiej określa stopień geotermicznystopień geotermicznystopień geotermiczny. Jest to mierzona pionowo w głąb Ziemi odległość w metrach, która odpowiada wzrostowi temperatury skał o 1°C. Stopień geotermiczny zależy od rodzaju skał, ich przewodnictwa cieplnego, uwodnienia i zachodzących w nich procesów chemicznych, a także od bliskości ognisk magmowych. W kopalniach węgla, dzięki wyższej temperaturze, która panuje wskutek stałych procesów chemicznych (egzotermicznych), stopień geotermiczny jest mniejszy.

Stopień geotermiczny zmienia się w granicach od kilku do stu kilkudziesięciu metrów – przeciętnie dla Ziemi wynosi on 33 m. Bardzo małą wartością stopnia geotermicznego charakteryzują się np. czeskie kopalnie węgla brunatnego – 5,2 m, a bardzo dużą kopalnie złota w RPA – ponad 109 m. W Europie średnia wartość stopnia geotermicznego wynosi ok. 33 m, w Polsce to ponad 47 m, a na Półwyspie Kolskim w Rosji osiąga ponad 120 m.

To, że temperatura wzrasta wraz z głębokością, ma ogromne znaczenie praktyczne. Jeżeli temperatury w kopalniach osiągają wartości wyższe niż temperatura ciała człowieka, praca tam jest bardzo trudna. Od szybkości wzrostu temperatury zależy możliwość eksploatacji niżej położonych pokładów. Człowiek nie może pracować w miejscu, w którym temperatura osiąga powyżej 40–45°C, ponieważ jest to niebezpieczne dla jego zdrowia i życia.

Stopień geotermiczny wpływa na temperaturę skał, a także wód podziemnych. Energia cieplna skał, wody i gruntu pod powierzchnią Ziemi jest zaliczana do odnawialnych źródeł energii i nazywana energią geotermalną (geotermiczną, geotermią). To dzięki energii cieplnej wnętrza naszej planety woda na dużych głębokościach osiąga wysoką temperaturę, dlatego m.in na jej powierzchnię wypływają gorące źródła, które mogą być wykorzystywane przez ludzi w lecznictwie (gorące wody wypełniają baseny w ośrodkach uzdrowiskowych i rekreacyjnych), do kąpieli, ogrzewania budynków mieszkalnych, a nawet produkcji energii elektrycznej. Wody geotermalne są także wydobywane za pomocą głębokich odwiertów.

Zasadniczy problem związany z wykorzystaniem wód geotermalnych stanowi ich temperatura (pożądana jest temperatura powyżej 40°C), a przede wszystkim ich ilość. Z tego powodu w Polsce są wykorzystywane w małym stopniu, głównie na Podhalu. Należy zaznaczyć, że ciągle trwają poszukiwania tych wód (o odpowiedniej temperaturze i ilości) – geolodzy twierdzą, że w naszym kraju istnieją bogate zasoby energii geotermalnej, które mogą zaspokoić nawet 30% zapotrzebowania na energię cieplną.

Wskutek różnicy temperatur między głębszymi warstwami skorupy ziemskiej a jej powierzchnią następuje przepływ ciepła skierowany ku powierzchni. Ponieważ skały są złymi przewodnikami ciepła, tempo przepływu jest z reguły powolne, natomiast wyraźnie wzrasta, jeżeli w głębi Ziemi występują prądy konwekcyjne. Na ogół przepływ ciepła przez skorupę ziemską jest bardziej intensywny w obszarach górskich, a przede wszystkim wulkanicznych. Dno oceaniczne charakteryzuje się zbliżoną do powierzchni lądu wielkością przepływu ciepła – najniższe wartości występują w głębokich rowach oceanicznychrów oceanicznyrowach oceanicznych.

Ważnym źródłem ciepła jest również rozpad substancji promieniotwórczych. Pierwiastki promieniotwórcze (w bardzo małych ilościach) rozsiane są niemal we wszystkich skałach skorupy ziemskiej. Ich rozpad wyzwala znaczne ilości energii cieplnej. Ilość substancji promieniotwórczych jest największa w skałach kwaśnych (np. w granitach), mniejsza w zasadowych (np. w bazaltach), w meteorytach jest natomiast znikoma.

Podsumowując:

• w pobliżu ognisk magmowych, gorących źródeł czy młodych gór fałdowych wartości stopnia geotermicznego są niższe;

• na obszarach starych tarcztarcza kontynentalnatarcz i platform kontynentalnychplatforma kontynentalnaplatform kontynentalnych wartości stopnia geotermicznego są wyższe.

Słownik