Für Russland kann die Energie der Erdwärme zu einer konstanten, zuverlässigen Quelle für die Bereitstellung billiger und erschwinglicher Elektrizität und Wärme werden, indem neue hochwertige, umweltfreundliche Technologien für ihre Gewinnung und Lieferung an den Verbraucher verwendet werden. Das gilt im Moment ganz besonders

Begrenzte Ressourcen an fossilen Energierohstoffen

Die Nachfrage nach organischen Energierohstoffen ist in Industrie- und Industrieländern hoch Entwicklungsländer(USA, Japan, Staaten des vereinten Europas, China, Indien etc.). Gleichzeitig sind die eigenen Kohlenwasserstoffressourcen in diesen Ländern entweder unzureichend oder reserviert, und ein Land, beispielsweise die Vereinigten Staaten, kauft Energierohstoffe im Ausland oder erschließt Vorkommen in anderen Ländern.

In Russland, einem der reichsten Länder in Bezug auf Energieressourcen, wird der wirtschaftliche Bedarf an Energie noch immer durch die Möglichkeiten der Nutzung natürlicher Ressourcen gedeckt. Allerdings ist die Gewinnung von fossilen Kohlenwasserstoffen aus den Eingeweiden sehr hoch schnell. Wenn in den 1940er-1960er Jahren. Die wichtigsten Ölförderregionen waren das „Zweite Baku“ an der Wolga und der Cis-Ural, der dann ab den 1970er Jahren und bis heute ein solches Gebiet ist Westsibirien. Aber auch hier ist ein deutlicher Rückgang der Förderung fossiler Kohlenwasserstoffe zu verzeichnen. Die Ära des „trockenen“ cenomanischen Gases geht zu Ende. Ehemalige Stufe umfangreicher Produktionsentwicklung Erdgas zu einem Ende kommen. Seine Gewinnung aus solchen riesigen Lagerstätten wie Medvezhye, Urengoyskoye und Yamburgskoye betrug 84, 65 bzw. 50%. Auch der Anteil der erschließungsgünstigen Ölreserven nimmt mit der Zeit ab.

Aufgrund des aktiven Verbrauchs von Kohlenwasserstoffbrennstoffen wurden die Öl- und Erdgasreserven an Land erheblich reduziert. Jetzt konzentriert man sich auf ihre Hauptreserven Kontinentalplatte. Und obwohl RohstoffbasisÖl- und Gasindustrie reicht nach wie vor für die Öl- und Gasförderung in Russland aus benötigte Volumina, in naher Zukunft wird es von all in bereitgestellt mehr aufgrund der Entwicklung von Lagerstätten mit komplexen bergbaulichen und geologischen Bedingungen. Gleichzeitig werden die Kosten der Kohlenwasserstoffproduktion steigen.

Die meisten der nicht erneuerbaren Ressourcen, die dem Untergrund entnommen werden, werden als Brennstoff für verwendet Kraftwerke. Dies ist zunächst der Anteil an der Kraftstoffstruktur, der 64% beträgt.

In Russland werden 70 % des Stroms in thermischen Kraftwerken erzeugt. Energieunternehmen des Landes verbrennen jährlich etwa 500 Millionen Tonnen KWK. Tonnen, um Strom und Wärme zu gewinnen, während die Wärmeerzeugung drei- bis viermal mehr Kohlenwasserstoffbrennstoff verbraucht als die Stromerzeugung.

Die aus der Verbrennung dieser Mengen an Kohlenwasserstoff-Rohstoffen gewonnene Wärmemenge entspricht dem Verbrauch von Hunderten Tonnen Kernbrennstoff - der Unterschied ist enorm. Jedoch Kernenergie erfordert Vorkehrungen Umweltsicherheit(um eine Wiederholung von Tschernobyl zu verhindern) und es vor möglichen Terroranschlägen zu schützen, sowie die sichere und kostspielige Stilllegung veralteter und ausgedienter Atomkraftwerke. Die nachgewiesenen förderbaren Uranreserven in der Welt betragen etwa 3 Millionen 400 Tausend Tonnen, während im gesamten vorangegangenen Zeitraum (bis 2007) etwa 2 Millionen Tonnen abgebaut wurden.

RES als die Zukunft der globalen Energie

Aufgewachsen in letzte Jahrzehnte In der Welt wird das Interesse an alternativen erneuerbaren Energiequellen (RES) nicht nur durch die Erschöpfung der Kohlenwasserstoff-Brennstoffreserven verursacht, sondern auch durch die Notwendigkeit, diese zu lösen Umweltprobleme. Objektive Faktoren (fossile Brennstoff- und Uranreserven sowie Veränderungen in Umfeld verbunden mit der Nutzung traditioneller Feuer- und Kernenergie) und Energieentwicklungstrends deuten darauf hin, dass der Übergang zu neuen Methoden und Formen der Energieerzeugung unvermeidlich ist. Bereits in der ersten Hälfte des XXI Jahrhunderts. es wird eine vollständige oder fast vollständige Umstellung auf nicht-traditionelle Energiequellen geben.

Je früher ein Durchbruch in diese Richtung erzielt wird, desto weniger schmerzhaft wird es für die gesamte Gesellschaft und desto vorteilhafter für das Land, in dem es sich befindet entscheidende Schritte in die angegebene Richtung.

Die Weichen für den Übergang zu einer sinnvollen Kombination traditioneller und neuer Energiequellen hat die Weltwirtschaft bereits gestellt. Der weltweite Energieverbrauch im Jahr 2000 belief sich auf mehr als 18 Milliarden Tonnen Brennstoffäquivalent. Tonnen, und der Energieverbrauch bis 2025 könnte auf 30–38 Milliarden Tonnen Kraftstoffäquivalent steigen. Tonnen ist laut Prognosedaten bis 2050 ein Verbrauch in Höhe von 60 Milliarden Tonnen Kraftstoffäquivalent möglich. t. Ein charakteristischer Trend in der Entwicklung der Weltwirtschaft im Berichtszeitraum ist eine systematische Verringerung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe und eine entsprechende Zunahme der Verwendung nicht traditioneller Brennstoffe Energieressourcen. Die thermische Energie der Erde nimmt unter ihnen einen der ersten Plätze ein.

Derzeit hat das Energieministerium der Russischen Föderation ein Entwicklungsprogramm verabschiedet nicht-traditionelle Energie, darunter 30 Hauptprojekte die Verwendung von Wärmepumpenanlagen (HPU), deren Funktionsprinzip auf dem Verbrauch von Wärmeenergie mit niedrigem Potenzial der Erde basiert.

Niederpotenzielle Energie der Erdwärme und Wärmepumpen

Die Quellen der Energie mit niedrigem Potential der Erdwärme sind Sonnenstrahlung und Wärmestrahlung der erhitzten Eingeweide unseres Planeten. Die Nutzung dieser Energie ist derzeit einer der sich am dynamischsten entwickelnden Energiebereiche auf Basis erneuerbarer Energiequellen.

Die Wärme der Erde kann genutzt werden verschiedene Arten Gebäude und Bauwerke für Heizung, Warmwasserversorgung, Klimatisierung (Kühlung) sowie für Heizpfade in Winterzeit Jahr, Verhinderung von Vereisung, Beheizung von Feldern in Freiluftstadien usw. In englischer Sprache technische Literatur Anlagen, die die Erdwärme in Heizungs- und Klimaanlagen nutzen, werden als GHP – „geothermische Wärmepumpen“ (geothermische Wärmepumpen) bezeichnet. Klimaeigenschaften Länder Mittel- u Nordeuropa, die zusammen mit den USA und Kanada die Hauptgebiete für die Nutzung minderwertiger Wärme der Erde sind, bestimmen diese hauptsächlich für Heizzwecke; Luftkühlung sogar in Sommerzeit relativ selten erforderlich. Daher setzen, anders als in den USA, Wärmepumpen ein europäische Länder arbeiten hauptsächlich im Heizbetrieb. In den USA werden sie häufiger in Luftheizungssystemen in Kombination mit einer Lüftung eingesetzt, die sowohl das Heizen als auch das Kühlen der Außenluft ermöglicht. In europäischen Ländern werden Wärmepumpen üblicherweise in Warmwasserbereitungsanlagen eingesetzt. Da ihre Effizienz mit sinkender Temperaturdifferenz zwischen Verdampfer und Verflüssiger zunimmt, werden zur Beheizung von Gebäuden häufig Fußbodenheizungen eingesetzt, in denen ein Kühlmittel relativ niedriger Temperatur (35–40 °C) zirkuliert.

Arten von Systemen zur Nutzung von niederpotentialiger Energie der Erdwärme

BEIM Allgemeiner Fall Es gibt zwei Arten von Systemen zur Nutzung der niederpotentialen Energie der Erdwärme:

- offene Systeme: Als Quelle für Wärmeenergie mit niedrigem Potenzial wird Grundwasser verwendet, das direkt Wärmepumpen zugeführt wird;

– geschlossene Systeme: Wärmetauscher befinden sich im Bodenmassiv; wenn ein Kühlmittel mit niedrigerer Temperatur als das Erdreich durch sie zirkuliert, wird dem Erdreich Wärmeenergie „entzogen“ und an den Verdampfer der Wärmepumpe übertragen (oder wenn ein Kühlmittel mit einer höheren Temperatur im Verhältnis zum Erdreich verwendet wird, wird es gekühlt ).

Minuspunkte offene Systeme sind, dass die Brunnen gewartet werden müssen. Zudem ist der Einsatz solcher Systeme nicht in allen Bereichen möglich. Die wichtigsten Anforderungen an Boden und Grundwasser sind:

- ausreichende Wasserdurchlässigkeit des Bodens, wodurch die Wasserreserven wieder aufgefüllt werden können;

- gut chemische Zusammensetzung Grundwasser(z. B. niedriger Eisengehalt), um Kalk- und Korrosionsprobleme im Rohr zu vermeiden.

Geschlossene Systeme zur Nutzung der niederpotentialen Energie der Erdwärme

Geschlossene Systeme sind horizontal und vertikal (Abbildung 1).

Reis. 1. Schema einer geothermischen Wärmepumpenanlage mit: a - horizontal

und b - vertikale Erdwärmetauscher.

Horizontaler Erdwärmetauscher

In den Ländern des Westens und Zentraleuropa horizontale erdwärmetauscher sind in der regel separate rohre, die relativ dicht verlegt und in reihe oder parallel miteinander verbunden sind (abb. 2).

Reis. 2. Horizontale Erdwärmetauscher mit: a - sequentiell und

b - Parallelschaltung.

Um den Bereich des Standorts, an dem die Wärme entfernt wird, einzusparen, wurden verbesserte Arten von Wärmetauschern entwickelt, beispielsweise Wärmetauscher in Form einer Spirale (Abb. 3), die horizontal oder vertikal angeordnet sind. Diese Form von Wärmetauschern ist in den USA weit verbreitet.

2. Thermisches Regime der Erde

Die Erde ist ein kalter kosmischer Körper. Die Oberflächentemperatur hängt hauptsächlich von der Wärmezufuhr von außen ab. 95 % der Wärme der oberen Schicht der Erde ist extern (Solar-)Wärme und nur 5% Wärme intern , das aus den Eingeweiden der Erde stammt und mehrere Energiequellen umfasst. Im Erdinneren steigt die Temperatur mit der Tiefe von 1300 o C (im oberen Mantel) auf 3700 o C (in der Mitte des Erdkerns).

externe Hitze. Wärme kommt hauptsächlich von der Sonne an die Erdoberfläche. Jeder Quadratzentimeter der Oberfläche erhält innerhalb einer Minute etwa 2 Kalorien Wärme. Dieser Wert wird aufgerufen Solarkonstante und definiert gesamt Wärme, die von der Sonne auf die Erde kommt. Für ein Jahr sind es 2,26 10 21 Kalorien. Die Eindringtiefe der Sonnenwärme in die Eingeweide der Erde hängt hauptsächlich von der Wärmemenge ab, die pro Flächeneinheit fällt, und von der Wärmeleitfähigkeit. Felsen. Die maximale Tiefe, in die externe Wärme eindringt, beträgt 200 m in den Ozeanen und etwa 40 m an Land.

innere Wärme. Mit der Tiefe steigt die Temperatur, die in verschiedenen Gebieten sehr ungleichmäßig auftritt. Die Temperaturerhöhung folgt einem adiabatischen Gesetz und hängt von der Verdichtung des Stoffes unter Druck ab, wenn kein Wärmeaustausch mit der Umgebung möglich ist.

Die wichtigsten Wärmequellen im Erdinneren:

Beim radioaktiven Zerfall von Elementen freigesetzte Wärme.

Restwärme, die bei der Entstehung der Erde übrig geblieben ist.

Gravitationswärme, die bei der Kompression der Erde und der Verteilung der Materie in der Dichte freigesetzt wird.

Wärme, die durch chemische Reaktionen in den Tiefen der Erdkruste entsteht.

Wärme, die durch die Gezeitenreibung der Erde freigesetzt wird.

Es gibt 3 Temperaturzonen:

ICH- Variable Temperaturzone . Die Temperaturänderung wird durch das Klima der Region bestimmt. Tägliche Schwankungen sterben praktisch in einer Tiefe von etwa 1,5 m aus und jährliche Schwankungen in Tiefen von 20 ... 30 m. Ia - Gefrierzone.

II - Zone mit konstanter Temperatur befinden sich je nach Region in Tiefen von 15…40 m.

III - heiße Zone .

Das Temperaturregime von Gesteinen in den Eingeweiden der Erdkruste wird üblicherweise durch einen geothermischen Gradienten und eine geothermische Stufe ausgedrückt.

Die Höhe des Temperaturanstiegs pro 100 m Tiefe wird genannt geothermischer Gradient. In Afrika, am Witwatersrand-Feld, sind es 1,5 °C, in Japan (Echigo) - 2,9 °C, in Süd Australien- 10,9 °С, in Kasachstan (Samarinda) - 6,3 °С, bei Kola-Halbinsel- 0,65 °С.

Reis. 3. Temperaturzonen in Erdkruste: I - variable Temperaturzone, Iа - Gefrierzone; II - Zone konstanter Temperaturen; III - Zone des Temperaturanstiegs.

Die Tiefe, bei der die Temperatur um 1 Grad ansteigt, wird genannt geothermische Stufe. Die Zahlenwerte der geothermischen Stufe sind nicht nur in verschiedenen Breitengraden konstant, sondern auch in verschiedenen Tiefen desselben Punktes in der Region. Der Wert der geothermischen Stufe variiert zwischen 1,5 und 250 m. In Archangelsk sind es 10 m, in Moskau - 38,4 m und in Pjatigorsk - 1,5 m. Theoretisch beträgt der Durchschnittswert dieser Stufe 33 m.

In einem in Moskau bis zu einer Tiefe von 1.630 m gebohrten Bohrloch betrug die Temperatur im Bohrloch 41 °C, und in einer im Donbass bis zu einer Tiefe von 1.545 m gebohrten Mine betrug die Temperatur 56,3 °C. Die höchste Temperatur wurde in den USA in einem Bohrloch in 7136 m Tiefe gemessen, wo sie 224 °C entspricht. Die Temperaturzunahme mit der Tiefe sollte bei der Konstruktion von Strukturen berücksichtigt werden tief Berechnungen zufolge sollte die Temperatur in 400 km Tiefe 1400...1700 °C erreichen. Die höchsten Temperaturen (ca. 5000 °C) wurden im Erdkern gemessen.

Die Wärme der Erde. Wahrscheinliche Quellen innere Hitze

Geothermie- Wissenschaft, die das thermische Feld der Erde untersucht. Die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche beträgt allgemeiner Trend zu einer Abnahme. Vor drei Milliarden Jahren betrug die Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche 71 Grad, jetzt sind es 17 Grad. Wärmequellen (therm ) Die Felder der Erde sind interne und externe Prozesse. Die Wärme der Erde wird durch Sonnenstrahlung verursacht und entsteht im Inneren des Planeten. Die Werte des Wärmeeintrags aus beiden Quellen sind quantitativ extrem unterschiedlich und ihre Rolle im Leben des Planeten ist unterschiedlich. Die solare Erwärmung der Erde macht 99,5% der gesamten von ihrer Oberfläche aufgenommenen Wärmemenge aus, und der Anteil der internen Erwärmung macht 0,5% aus. Darüber hinaus ist der Zufluss von innerer Wärme auf der Erde sehr ungleichmäßig verteilt und konzentriert sich hauptsächlich auf Orte, an denen sich Vulkanismus manifestiert.

Externe Quelle ist Sonnenstrahlung . Halb Solarenergie von der Oberfläche, der Vegetation und der oberflächennahen Schicht der Erdkruste aufgenommen. Die andere Hälfte spiegelt sich in Weltraum. Sonnenstrahlung hält die Temperatur der Erdoberfläche bei durchschnittlich etwa 0 0 C. Die Sonne erwärmt die Oberflächenschicht der Erde bis zu einer durchschnittlichen Tiefe von 8 - 30 m, bei einer durchschnittlichen Tiefe von 25 m hört die Wirkung der Sonnenwärme auf und die Temperatur wird konstant (neutrale Schicht). Diese Tiefe ist minimal in Bereichen mit Seeklima und Maximum in der Arktis. Unterhalb dieser Grenze gibt es einen Gürtel mit konstanter Temperatur, der der durchschnittlichen Jahrestemperatur des Gebiets entspricht. So zum Beispiel in Moskau auf dem Territorium der Landwirtschaft. Akademie. Timiryazev, in einer Tiefe von 20 m ist die Temperatur seit 1882 konstant gleich 4,2 o C. In Paris, in einer Tiefe von 28 m, zeigt das Thermometer seit mehr als 100 Jahren konstant 11,83 o C. Die Schicht mit a Konstante Temperatur ist die tiefste, wo mehrjährige (ewiger Frost. Unterhalb des Gürtels konstanter Temperatur befindet sich die geothermische Zone, die durch die von der Erde selbst erzeugte Wärme gekennzeichnet ist.

Innere Quellen sind die Eingeweide der Erde. Die Erde strahlt in den Weltraum mehr Hitze als es von der Sonne empfängt. Zu den internen Quellen gehören Restwärme aus der Zeit, als der Planet geschmolzen war, die Wärme thermonuklearer Reaktionen, die im Erdinneren ablaufen, die Wärme der Gravitationskompression der Erde unter Einwirkung der Schwerkraft, die Wärme chemischer Reaktionen und Kristallisationsprozesse usw. (z. B. Gezeitenreibung). Die Darmwärme kommt hauptsächlich aus den Bewegungszonen. Die Zunahme der Temperatur mit der Tiefe ist mit der Existenz verbunden interne Quellen Hitze - Zerfall radioaktive Isotope– U, Th, K, Gravitationsdifferenzierung der Materie, Gezeitenreibung, exothermes Redox chemische Reaktionen, Metamorphose u Phasenübergänge. Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs mit der Tiefe wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt – Wärmeleitfähigkeit, Gesteinsdurchlässigkeit, Nähe zu Vulkankammern usw.

Unterhalb des Gürtels konstanter Temperaturen gibt es einen Temperaturanstieg, im Durchschnitt 1 ° pro 33 m ( geothermische Stufe) oder 3 o alle 100 m ( geothermischer Gradient). Diese Werte sind Indikatoren für das thermische Feld der Erde. Es ist klar, dass diese Werte durchschnittlich sind und im Wert variieren verschiedene Gebiete oder Gebiete der Erde. Geothermiestufe ein verschiedene Punkte Die Erde ist anders. Zum Beispiel in Moskau - 38,4 m, in Leningrad - 19,6, in Archangelsk - 10. Also beim Bohren Tiefbrunnen Auf der Halbinsel Kola in 12 km Tiefe wurde eine Temperatur von 150 Grad angenommen, in Wirklichkeit waren es etwa 220 Grad. Beim Bohren von Brunnen im nördlichen Kaspischen Meer in einer Tiefe von 3000 m wurde eine Temperatur von 150 Grad angenommen, es stellte sich jedoch heraus, dass sie 108 Grad betrug.

Es ist darauf hinzuweisen, dass klimatische Besonderheiten Das Gelände und die Jahresdurchschnittstemperatur haben keinen Einfluss auf die Änderung des Wertes der Erdwärmestufe, die Gründe liegen in folgenden:

1) in der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit der Gesteine, aus denen ein bestimmtes Gebiet besteht. Unter dem Maß der Wärmeleitfähigkeit versteht man die in 1 Sekunde übertragene Wärmemenge in Kalorien. Durch einen Abschnitt von 1 cm 2 mit einem Temperaturgradienten von 1 o C;

2) bei der Radioaktivität von Gesteinen gilt: je größer die Wärmeleitfähigkeit und Radioaktivität, desto niedriger die geothermische Stufe;

3) hinein verschiedene Bedingungen Vorkommen von Gesteinen und Alter der Störung ihres Vorkommens; Beobachtungen haben gezeigt, dass die Temperatur in den in Falten gesammelten Schichten schneller ansteigt, sie weisen häufig Verletzungen (Risse) auf, durch die der Wärmezugang aus der Tiefe erleichtert wird;

4) Charakter Grundwasser: Ströme von heißem Grundwasser warme Felsen, kalt - kühl;

5) Entfernung vom Ozean: In der Nähe des Ozeans ist der geothermische Schritt aufgrund der Abkühlung von Gesteinen durch eine Wassermasse größer und beim Kontakt geringer.

Die Kenntnis des spezifischen Werts der geothermischen Stufe ist von großer praktischer Bedeutung.

1. Dies ist wichtig beim Entwerfen von Minen. In einigen Fällen müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Temperatur in Tiefbauarbeiten künstlich zu senken (Temperatur - 50 ° C ist die Grenze für eine Person in trockener Luft und 40 ° C in feuchter Luft); in anderen wird es möglich sein, in großen Tiefen zu arbeiten.

2. Sehr wichtig hat eine Bewertung der Temperaturbedingungen während des Tunnelbaus in Berggebieten.

3. Die Untersuchung der geothermischen Verhältnisse im Erdinneren ermöglicht die Nutzung von Dampf und heißen Quellen, die an der Erdoberfläche entstehen. Erdwärme wird zum Beispiel in Italien, Island genutzt; in Russland wurde auf Kamtschatka ein industrielles Versuchskraftwerk mit Naturwärme gebaut.

Anhand von Daten zur Größe der geothermischen Stufe lassen sich einige Vermutungen über die Temperaturverhältnisse in den Tiefenzonen der Erde anstellen. Wenn akzeptieren Durchschnittswert Erdwärme über 33 m hinausgehen und davon ausgehen, dass der Temperaturanstieg mit der Tiefe gleichmäßig erfolgt, dann wird in 100 km Tiefe eine Temperatur von 3000 °C herrschen. Diese Temperatur übersteigt also die Schmelzpunkte aller auf der Erde bekannten Substanzen sollten in dieser Tiefe geschmolzene Massen sein. Aber aufgrund des enormen Drucks von 31.000 atm. Überhitzte Massen haben nicht die Eigenschaften von Flüssigkeiten, sondern sind mit den Eigenschaften eines Festkörpers ausgestattet.

Mit der Tiefe muss die geothermische Stufe offenbar deutlich zunehmen. Wenn wir davon ausgehen, dass sich die Stufe nicht mit der Tiefe ändert, sollte die Temperatur im Erdmittelpunkt etwa 200.000 Grad betragen und nach Berechnungen 5000 - 10.000 Grad nicht überschreiten.

Die Hauptquellen der Wärmeenergie der Erde sind [ , ]:

• Wärmegravitationsdifferenzierung;
• radiogene Wärme;
• Hitze der Gezeitenreibung;
• Akkretionswärme;
• Reibungswärme, die aufgrund der unterschiedlichen Drehung des inneren Kerns relativ zum äußeren Kern, des äußeren Kerns relativ zum Mantel und einzelner Schichten innerhalb des äußeren Kerns freigesetzt wird.

Bisher wurden nur die ersten vier Quellen quantifiziert. In unserem Land gehört das Hauptverdienst dazu O.G. Sorochtin und S.A. Uschakow. Die folgenden Daten basieren hauptsächlich auf Berechnungen dieser Wissenschaftler.

Wärme der Gravitationsdifferenzierung der Erde

Eine der wichtigsten Gesetzmäßigkeiten in der Entwicklung der Erde ist Differenzierung seine Substanz, die bis heute andauert. Diese Differenzierung führte zur Bildung Kern und Kruste, Änderung in der Zusammensetzung der primären Roben, während die Aufteilung einer zunächst homogenen Substanz in Fraktionen unterschiedliche Dichte begleitet von der Freigabe Wärmeenergie, und die maximale Wärmefreisetzung tritt während der Trennung auf irdische Materie auf der dichter und schwerer Kern und Rest Feuerzeug Silikat-Schale Erdmantel. Derzeit entsteht der Großteil dieser Wärme an der Grenze Mantel - Kern.

Gravder Erde für die gesamte Zeit seines Bestehens stach hervor - 1,46 * 10 38 erg (1,46 * 10 31 J). Energie gegeben zum größten Teil geht zuerst in kinetische Energie Konvektionsströme der Mantelsubstanz und dann hinein herzlich; ein anderer Teil davon wird für zusätzliche ausgegeben Verdichtung des Erdinneren, die durch die Konzentration dichter Phasen im zentralen Teil der Erde entstehen. Aus 1,46*10 38 erg Energie der Gravitationsdifferenzierung der Erde ging an ihre zusätzliche Kompression 0,23*10 38 erg (0,23*10 31 J) und in Form von freigesetzter Wärme 1,23*10 38 erg (1,23*10 31 J). Die Größe dieser thermischen Komponente übersteigt die Gesamtfreisetzung aller anderen Energiearten in der Erde erheblich. Verteilung rechtzeitig Gesamtwert und die Freisetzungsrate der thermischen Komponente Gravitationsenergie spiegelt sich in Abb. 3.6 .

Reis. 3.6.

Modernes Niveau Wärmeentwicklung bei der gravitativen Differenzierung der Erde - 3*10 20 erg/s (3*10 13W), was vom Wert der Moderne herrührt Wärmefluss Durchgang durch die Oberfläche des Planeten in ( 4.2-4.3) * 10 20 erg / s ((4,2-4,3)*10 13W), ist ~ 70% .

radiogene Wärme

Verursacht durch den radioaktiven Zerfall instabil Isotope. Die energieintensivsten und langlebigsten ( mit Halbwertszeit entsprechend dem Alter der Erde) sind Isotope 238 u, 235 u, 232th und 40K. Die meisten von ihnen konzentrieren sich auf kontinentale Kruste . Modernes Generationsniveau radiogene Wärme:

• des amerikanischen Geophysikers V. Vakye - 1,14*10 20 erg/s (1,14*10 13W) ,
• laut russischen Geophysikern O.G. Sorochtin und S.A. Uschakow - 1,26*10 20 erg/s(1,26*10 13W) .

Vom Wert des modernen Wärmeflusses sind das ~ 27-30 %.

Von der totalen Hitze radioaktiver Zerfall in 1,26*10 20 erg/s (1,26*10 13W) in der Erdkruste sticht hervor - 0,91*10 20 erg/s, und im Mantel - 0,35*10 20 erg/s. Daraus folgt, dass der Anteil der radiogenen Mantelwärme 10% des gesamten modernen Wärmeverlusts der Erde nicht überschreitet und nicht die Hauptenergiequelle für aktive tektono-magmatische Prozesse sein kann, deren Tiefe 2900 km erreichen kann ; und die in der Kruste freigesetzte radiogene Wärme geht relativ schnell verloren Erdoberfläche und nimmt praktisch nicht an der Erwärmung der tiefen Eingeweide des Planeten teil.

In vergangenen Erdepochen muss die im Erdmantel freigesetzte Menge an radiogener Wärme höher gewesen sein. Seine Schätzungen zum Zeitpunkt der Entstehung der Erde ( Vor 4,6 Milliarden Jahren) geben - 6,95*10 20 erg/s. Seitdem nimmt die Freisetzungsrate radiogener Energie stetig ab (Abb. 3.7 ).

Denn die ganze Zeit auf der Erde stach hervor ~4,27*10 37 erg(4,27*10 30 J) die thermische Energie des radioaktiven Zerfalls, die fast dreimal niedriger ist als der Gesamtwert der Gravitationsdifferenzierungswärme.

Hitze der Gezeitenreibung

Es fällt auf Gravitationswechselwirkung Erde zuerst mit dem Mond als nächstem Major Raumkörper. Dank gegenseitig Erdanziehungskraft Gezeitendeformationen treten in ihren Körpern auf - Schwellung oder Buckel. Die Gezeitenberge der Planeten beeinflussen durch ihre zusätzliche Anziehungskraft ihre Bewegung. Die Anziehungskraft beider Erdhügel erzeugt also ein Kräftepaar, das sowohl auf die Erde selbst als auch auf den Mond wirkt. Allerdings ist der Einfluss der nahen, dem Mond zugewandten Schwellung etwas stärker als der der fernen. Auf Grund von Winkelgeschwindigkeit Drehung moderne Erde (7,27*10 –5 s –1) übersteigt Umlaufgeschwindigkeit die Bewegungen des Mondes 2,66*10 –6 s –1) und die Substanz der Planeten nicht ideal elastisch ist, dann werden die Gezeitenberge der Erde durch ihre Vorwärtsrotation gleichsam mitgerissen und sind der Bewegung des Mondes merklich voraus. Dies führt dazu, dass die maximalen Gezeiten der Erde immer etwas später als der Moment an ihrer Oberfläche auftreten Höhepunkt Mond, und ein zusätzliches Kraftmoment wirkt auf die Erde und den Mond (Abb. 3.8 ) .

Absolute Werte Die Kräfte der Gezeitenwechselwirkung im Erde-Mond-System sind jetzt relativ gering und die durch sie verursachten Gezeitendeformationen der Lithosphäre können nur einige zehn Zentimeter erreichen, aber sie führen zu einer allmählichen Verlangsamung der Erdrotation und umgekehrt zu einer Beschleunigung orbitale Bewegung der Mond und seine Entfernung von der Erde. Kinetische Energie die Bewegung der Erdhügel wird zu Wärmeenergie, wegen innere Reibung Stoffe in Höckern.

Derzeit ist die Geschwindigkeit der Freisetzung von Gezeitenenergie durch G. McDonald ist ~0,25*10 20 erg/s (0,25*10 13W), während sein Hauptteil (ca. 2/3) vermutlich ist zerstreut(verteilt) in der Hydrosphäre. Daher wird der Anteil der Gezeitenenergie durch die Wechselwirkung der Erde mit dem Mond verursacht und dissipiert feste Erde(hauptsächlich in der Asthenosphäre), nicht überschreitet 2 % Gesamtwärmeenergie, die in seinen Tiefen erzeugt wird; und der Anteil der Sonnenfluten nicht überschreitet 20 % vor dem Einfluss der Mondfluten. Daher spielen feste Spülungen in der Ernährung mittlerweile fast keine Rolle mehr. tektonische Prozesse Energie, kann aber in einigen Fällen als " löst aus, wie Erdbeben.

Die Menge der Gezeitenenergie steht in direktem Zusammenhang mit der Entfernung zwischen ihnen Weltraumobjekte. Und wenn die Entfernung zwischen der Erde und der Sonne nicht davon ausgeht bedeutsame Änderungen auf einer geologischen Zeitskala, dann ist im Erde-Mond-System dieser Parameter Variable. Unabhängig von den Vorstellungen darüber geben fast alle Forscher zu, dass in den frühen Stadien der Entwicklung der Erde die Entfernung zum Mond deutlich geringer war als die moderne, während sie im Verlauf der Planetenentwicklung nach Ansicht der meisten Wissenschaftler allmählich zunimmt , und gem Yu.N. Avsyuku dieser Abstand erfährt langfristige Veränderungen in Form von Zyklen "Ankunft - Abreise" des Mondes. Dies impliziert, dass in vergangenen geologischen Epochen die Rolle der Gezeitenwärme im Allgemeinen thermisches Gleichgewicht Das Land war wichtiger. Im Allgemeinen hat es sich während der gesamten Zeit der Entwicklung der Erde hervorgetan ~3,3*10 37 erg (3,3*10 30 J) Gezeitenwärmeenergie (diese unterliegt der sukzessiven Entfernung des Mondes von der Erde). Die zeitliche Änderung der Freisetzungsrate dieser Wärme ist in Abb. 3.10 .

Dabei wurde mehr als die Hälfte der gesamten Gezeitenenergie freigesetzt katarchee (hella)) - vor 4,6-4,0 Milliarden Jahren, und zu dieser Zeit konnte sich die Erde nur aufgrund dieser Energie zusätzlich um ~ 500 0 С erwärmen. energieintensiv endogene Prozesse .

Akkretionswärme

Das ist die Wärme, die die Erde seit ihrer Entstehung gespeichert hat. Im Gange Akkretionen, die aufgrund der Kollision mehrere zehn Millionen Jahre andauerte Planetesimale Die Erde hat eine erhebliche Erwärmung erfahren. Gleichzeitig besteht kein Konsens über das Ausmaß dieser Erwärmung. Derzeit neigen Forscher zu der Annahme, dass die Erde während des Akkretionsprozesses eine, wenn auch nicht vollständige, dann erhebliche teilweise Schmelze erlebte, die zur anfänglichen Differenzierung der Proto-Erde in einen schweren Eisenkern und einen leichten Silikatmantel führte zur Formation "magma ozean" auf seiner Oberfläche oder in geringen Tiefen. Obwohl schon vor den 1990er Jahren das Modell relativ kalt war primäre Erde, das sich aufgrund der oben genannten Prozesse allmählich erwärmte, begleitet von der Freisetzung einer erheblichen Menge an Wärmeenergie.

Eine genaue Abschätzung der primären Akkretionswärme und ihres bis heute erhaltenen Anteils ist mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Von O.G. Sorochtin und S.A. Uschakow, die Anhänger einer relativ kalten Primärerde sind, beträgt der Wert der in Wärme umgewandelten Akkretionsenergie - 20,13*10 38 erg (20,13*10 31 J). Diese Energie würde ohne Wärmeverlust ausreichen vollständige Verdunstung irdische Materie, weil Temperatur ansteigen könnte 30 000 0 C. Aber der Akkretionsprozess war relativ lang, und die Energie planetesimaler Einschläge wurde nur in den oberflächennahen Schichten der wachsenden Erde freigesetzt und ging schnell durch Wärmestrahlung verloren, sodass die anfängliche Erwärmung des Planeten nicht groß war. Das Ausmaß davon Wärmestrahlung, die parallel zur Bildung (Akkretion) der Erde verlaufen, schätzen diese Autoren 19,4*10 38 erg (19,4*10 31 J) .

In der aktuellen Energiebilanz der Erde spielt Akkretionswärme vermutlich eine untergeordnete Rolle.

SIE. Kapitonov

Kernwärme der Erde

Erdwärme

Die Erde ist ein ziemlich stark erhitzter Körper und eine Wärmequelle. Es erwärmt sich vor allem durch die absorbierte Sonnenstrahlung. Aber die Erde hat auch ihre eigene thermische Ressource, die mit der von der Sonne empfangenen Wärme vergleichbar ist. Es wird angenommen, dass diese eigene Energie der Erde folgenden Ursprung hat. Die Erde entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren nach der Bildung der Sonne aus einer protoplanetaren Gas-Staub-Scheibe, die sich um sie drehte und kondensierte. Die Erdsubstanz wurde bereits in einem frühen Stadium ihrer Entstehung durch relativ langsame gravitative Verdichtung aufgeheizt. Eine wichtige Rolle im Wärmehaushalt der Erde spielte auch die Energie, die beim Fall kleiner kosmischer Körper auf sie freigesetzt wurde. Daher wurde die junge Erde geschmolzen. Beim Abkühlen erreichte es allmählich seinen jetzigen Zustand mit einer festen Oberfläche, von der ein erheblicher Teil mit ozeanischem und bedeckt ist Meerwasser. So schwer äußere Schicht namens der Erdkruste und im Durchschnitt beträgt seine Dicke auf Grundstücken etwa 40 km und weniger Ozeanwasser- 5-10 km. Mehr tiefe Schicht Das Land rief Mantel, besteht auch aus feste Materie. Er erstreckt sich bis in eine Tiefe von fast 3000 km und enthält den Großteil der Materie der Erde. Schließlich ist der innerste Teil der Erde sein Ader. Es besteht aus zwei Schichten - extern und intern. äußerer Kern Dies ist eine Schicht aus geschmolzenem Eisen und Nickel mit einer Temperatur von 4500-6500 K und einer Dicke von 2000-2500 km. innerer Kern mit einem Radius von 1000-1500 km ist eine auf eine Temperatur von 4000-5000 K erhitzte feste Eisen-Nickel-Legierung mit einer Dichte von etwa 14 g / cm 3, die bei einem enormen Druck (fast 4 Millionen bar) entstand.
Neben der inneren Wärme der Erde, die von der frühesten heißen Phase ihrer Entstehung geerbt wird und deren Menge mit der Zeit abnehmen sollte, gibt es eine weitere, langfristige, mit dem radioaktiven Zerfall von Kernen mit einer langen Halbzeit verbundene Leben - vor allem 232 Th, 235 U , 238 U und 40 K. Die bei diesen Zerfällen freigesetzte Energie - sie machen fast 99 % der radioaktiven Energie der Erde aus - füllt die Wärmereserven der Erde ständig auf. Die obigen Kerne sind in der Kruste und im Mantel enthalten. Ihr Zerfall führt zu einer Erwärmung sowohl der äußeren als auch der inneren Erdschichten.
Ein Teil der enormen Hitze, die im Inneren der Erde enthalten ist, tritt ständig an die Oberfläche, oft in sehr großen vulkanischen Prozessen. Der Wärmestrom, der aus der Tiefe der Erde durch ihre Oberfläche fließt, ist bekannt. Sie beträgt (47±2)·10 12 Watt, was der Wärme entspricht, die von 50.000 Kernkraftwerken erzeugt werden kann (die durchschnittliche Leistung eines Kernkraftwerks beträgt etwa 10 9 Watt). Es stellt sich die Frage, ob überhaupt essentielle Rolle radioaktive Energie im gesamten thermischen Haushalt der Erde, und wenn sie spielt, welche Art dann? Die Antwort auf diese Fragen lange Zeit blieb unbekannt. Jetzt gibt es Möglichkeiten, diese Fragen zu beantworten. Die Schlüsselrolle kommt dabei den Neutrinos (Antineutrinos) zu, die bei den Prozessen des radioaktiven Zerfalls von Kernen entstehen, aus denen die Materie der Erde besteht und die sog Geo-Neutrino.

Geo-Neutrino

Geo-Neutrino ist die Sammelbezeichnung für Neutrinos oder Antineutrinos, die beim Beta-Zerfall von unter der Erdoberfläche befindlichen Kernen emittiert werden. Aufgrund der beispiellosen Durchdringungsfähigkeit kann die Registrierung dieser (und nur dieser) durch bodengestützte Neutrinodetektoren offensichtlich objektive Informationen über die Prozesse des radioaktiven Zerfalls liefern, die tief im Inneren der Erde stattfinden. Ein Beispiel für einen solchen Zerfall ist der β-Zerfall des 228 Ra-Kerns, der das Produkt des α-Zerfalls des langlebigen 232 Th-Kerns ist (siehe Tabelle):

Die Halbwertszeit (T 1/2) des 228 Ra-Kerns beträgt 5,75 Jahre und die freigesetzte Energie beträgt etwa 46 keV. Das Energiespektrum von Antineutrinos ist kontinuierlich mit einer Obergrenze nahe der freigesetzten Energie.
Die Zerfälle von 232 Th-, 235 U-, 238 U-Kernen sind Ketten aufeinanderfolgender Zerfälle, die die sogenannten Kerne bilden radioaktive Reihe. In solchen Ketten sind α-Zerfälle mit β − -Zerfällen durchsetzt, da sich bei α-Zerfällen herausstellt, dass die Endkerne von der β-Stabilitätslinie in den Bereich der mit Neutronen überladenen Kerne verschoben sind. Nach einer Kette aufeinanderfolgender Zerfälle am Ende jeder Reihe werden stabile Kerne mit einer Anzahl von Protonen und Neutronen gebildet, die nahe oder gleich magischen Zahlen sind (Z = 82,N= 126). Solche Endkerne sind stabile Isotope von Blei oder Wismut. Somit endet der Zerfall von T 1/2 mit der Bildung des doppelt magischen Kerns 208 Pb, und auf dem Weg 232 Th → 208 Pb treten sechs α-Zerfälle im Wechsel mit vier β-Zerfällen auf (in der Kette 238 U → 206 Pb, acht α- und sechs β – -Zerfälle; in der 235 U → 207 Pb-Kette gibt es sieben α- und vier β − -Zerfälle). Somit ist das Energiespektrum von Antineutrinos aus jeder radioaktiven Serie eine Überlagerung von Teilspektren von einzelnen β − -Zerfällen, aus denen diese Serie besteht. Die Spektren von Antineutrinos, die bei 232 Th-, 235 U-, 238 U- und 40 K-Zerfällen erzeugt werden, sind in den Fig. 1 und 2 gezeigt. 1. Der 40 K-Zerfall ist ein einzelner β − -Zerfall (siehe Tabelle). die größte Energie(bis 3,26 MeV) erreichen Antineutrinos im Zerfall
214 Bi → 214 Po, ein Glied in der radioaktiven Reihe 238 U. Die Gesamtenergie, die während des Durchgangs aller Zerfallsglieder in der Reihe 232 Th → 208 Pb freigesetzt wird, beträgt 42,65 MeV. Für die radioaktiven Serien 235 U und 238 U betragen diese Energien 46,39 bzw. 51,69 MeV. Beim Zerfall freigesetzte Energie
40 K → 40 Ca ist 1,31 MeV.

Eigenschaften von 232 Th-, 235 U-, 238 U-, 40 K-Kernen

Kern	Anteil in % in einer Mischung Isotope	Zahl der Kerne betrifft. Si-Kerne	T 1/2 Milliarden Jahre	Erste Verbindungen Verfall
232th	100	0.0335	14.0
235 u	0.7204	6,48 10 -5	0.704
238 u	99.2742	0.00893	4.47
40K	0.0117	0.440	1.25

Die Abschätzung des Geo-Neutrino-Flusses, die auf der Grundlage des Zerfalls der in der Zusammensetzung der Erdmaterie enthaltenen Kerne 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K vorgenommen wird, führt zu einem Wert in der Größenordnung von 10 6 cm -2 Sek. -1 . Durch die Registrierung dieser Geo-Neutrinos kann man Informationen über die Rolle der radioaktiven Wärme im gesamten Wärmehaushalt der Erde gewinnen und unsere Vorstellungen über den Gehalt langlebiger Radioisotope in der Zusammensetzung der terrestrischen Materie testen.

Reis. 1. Energiespektren von Antineutrinos aus Kernzerfall

232 Th, 235 U, 238 U, 40 K normalisiert auf einen Zerfall des Mutterkerns

Die Reaktion wird genutzt, um Elektron-Antineutrinos zu registrieren

P → e + + n, (1)

in der dieses Teilchen tatsächlich entdeckt wurde. Die Schwelle für diese Reaktion liegt bei 1,8 MeV. Daher können in der obigen Reaktion nur Geoneutrinos registriert werden, die in Zerfallsketten ausgehend von 232 Th- und 238 U-Kernen gebildet werden. Der Wirkungsquerschnitt der diskutierten Reaktion ist extrem klein: σ ≈ 10 -43 cm². Daraus folgt, dass ein Neutrino-Detektor mit einem sensitiven Volumen von 1 m 3 nur wenige Ereignisse pro Jahr registriert. Es ist offensichtlich, dass Neutrino-Detektoren benötigt werden, um Geo-Neutrino-Flüsse zuverlässig zu fixieren. großes Volumen Untergebracht in unterirdischen Labors für maximalen Hintergrundschutz. Die Idee, Detektoren zur Untersuchung von Sonnen- und Reaktorneutrinos zur Registrierung von Geoneutrinos zu verwenden, entstand 1998. Derzeit gibt es zwei großvolumige Neutrinodetektoren, die einen Flüssigszintillator verwenden und zur Lösung des Problems geeignet sind. Dies sind die Neutrino-Detektoren der KamLAND-Experimente (Japan, ) und Borexino (Italien, ). Im Folgenden betrachten wir das Gerät des Borexino-Detektors und die mit diesem Detektor erzielten Ergebnisse zur Registrierung von Geoneutrinos.

Borexino-Detektor und Registrierung von Geo-Neutrinos

Der Neutrino-Detektor Borexino befindet sich in Mittelitalien in einem unterirdischen Labor unter dem Gran-Sasso-Gebirge, dessen Gipfel 2,9 km erreichen (Abb. 2).

Reis. Abb. 2. Lageplan des Neutrino-Labors unter dem Gran-Sasso-Gebirge (Mittelitalien)

Borexino ist ein nicht segmentierter massiver Detektor, dessen aktives Medium ist
280 Tonnen organischer flüssiger Szintillator. Es füllte ein kugelförmiges Gefäß aus Nylon mit einem Durchmesser von 8,5 m (Abb. 3). Der Szintillator war Pseudocumol (C 9 H 12) mit einem spektrumverschiebenden PPO-Zusatz (1,5 g/l). Das Licht des Szintillators wird von 2212 Acht-Zoll-Photomultipliern (PMTs) gesammelt, die auf einer Edelstahlkugel (SSS) platziert sind.

Reis. 3. Schema des Geräts des Borexino-Detektors

Ein Nylongefäß mit Pseudocumol ist ein interner Detektor, dessen Aufgabe es ist, Neutrinos (Antineutrinos) zu registrieren. Der innere Detektor ist von zwei konzentrischen Pufferzonen umgeben, die ihn vor externen Gammastrahlen und Neutronen schützen. Die innere Zone ist mit einem nicht-szintillierenden Medium gefüllt, das aus 900 Tonnen Pseudocumol mit Dimethylphthalatzusätzen besteht, um Szintillationen zu löschen. Die äußere Zone befindet sich oben auf dem SNS und ist ein Wasser-Cherenkov-Detektor, der 2000 Tonnen ultrareines Wasser enthält und Signale von Myonen abschneidet, die von außen in die Anlage eindringen. Für jede im internen Detektor auftretende Wechselwirkung werden Energie und Zeit bestimmt. Die Kalibrierung des Detektors mit verschiedenen radioaktiven Quellen ermöglichte es, seine Energieskala und den Grad der Reproduzierbarkeit des Lichtsignals sehr genau zu bestimmen.
Borexino ist ein Detektor mit sehr hoher Strahlungsreinheit. Alle Materialien wurden streng ausgewählt, und der Szintillator wurde gereinigt, um den internen Hintergrund zu minimieren. Aufgrund seiner hohen Strahlungsreinheit ist Borexino ein ausgezeichneter Detektor zum Nachweis von Antineutrinos.
In Reaktion (1) gibt das Positron ein sofortiges Signal, dem nach einiger Zeit der Einfang eines Neutrons durch einen Wasserstoffkern folgt, was zum Auftreten eines γ-Quants mit einer Energie von 2,22 MeV führt, das a erzeugt Signal gegenüber dem ersten verzögert. Bei Borexino beträgt die Neutroneneinfangzeit etwa 260 μs. Die unverzögerten und verzögerten Signale sind räumlich und zeitlich korreliert, was eine genaue Erkennung des Ereignisses ermöglicht, das z.
Die Schwelle für Reaktion (1) liegt bei 1,806 MeV und, wie aus Abb. 1 liegen alle Geoneutrinos aus den Zerfällen von 40 K und 235 U unterhalb dieser Schwelle, und nur ein Teil der Geoneutrinos, die aus den Zerfällen von 232 Th und 238 U stammen, kann nachgewiesen werden.
Der Borexino-Detektor hat 2010 erstmals Signale von Geoneutrinos nachgewiesen und kürzlich neue Ergebnisse veröffentlicht, die auf Beobachtungen über 2056 Tage von Dezember 2007 bis März 2015 basieren. Nachfolgend präsentieren wir die erhaltenen Daten und die Ergebnisse ihrer Diskussion auf der Grundlage eines Artikels.
Als Ergebnis der Analyse experimenteller Daten wurden 77 Kandidaten für Elektron-Antineutrinos identifiziert, die alle Auswahlkriterien erfüllten. Der Hintergrund von Ereignissen, die e simulieren, wurde geschätzt durch . Somit war das Signal/Hintergrund-Verhältnis ≈100.
Die Haupthintergrundquelle waren Reaktor-Antineutrinos. Für Borexino war die Situation recht günstig, da es in der Nähe des Gran Sasso-Labors keine Kernreaktoren gibt. Außerdem sind Reaktor-Antineutrinos energiereicher als Geoneutrinos, wodurch es möglich wurde, diese Antineutrinos anhand der Signalstärke vom Positron zu trennen. Die Ergebnisse der Analyse der Beiträge von Geo-Neutrinos und Reaktor-Antineutrinos zur Gesamtzahl der registrierten Ereignisse von e sind in den Abb. 2 und 3 dargestellt. 4. Die Anzahl registrierter Geo-Neutrinos, die sich aus dieser Analyse ergibt (der schraffierte Bereich entspricht ihnen in Abb. 4), ist gleich . Im Spektrum der als Ergebnis der Analyse extrahierten Geoneutrinos sind zwei Gruppen sichtbar - weniger energetisch, intensiver und energetischer, weniger intensiv. Die Autoren der beschriebenen Studie bringen diese Gruppen mit den Zerfällen von Thorium bzw. Uran in Verbindung.
In der diskutierten Analyse haben wir das Verhältnis der Massen von Thorium und Uran in der Materie der Erde verwendet
m(Th)/m(U) = 3,9 (in der Tabelle ist dieser Wert ≈3,8). Diese Zahl spiegelt den relativen Gehalt dieser chemischen Elemente in Chondriten wider - der häufigsten Gruppe von Meteoriten (mehr als 90 % der auf die Erde gefallenen Meteoriten gehören zu dieser Gruppe). Es wird angenommen, dass die Zusammensetzung von Chondriten mit Ausnahme von leichten Gasen (Wasserstoff und Helium) die Zusammensetzung des Sonnensystems und der protoplanetaren Scheibe, aus der die Erde gebildet wurde, wiederholt.

Reis. Abb. 4. Spektrum der Lichtabgabe von Positronen in Einheiten der Anzahl von Photoelektronen für Antineutrino-Kandidatenereignisse (Experimentalpunkte). Der schattierte Bereich ist der Beitrag von Geoneutrinos. Die durchgezogene Linie ist der Beitrag der Reaktor-Antineutrinos.