pengantar

Dibandingkan dengan ukuran dunia, kerak bumi adalah 1/200 jari-jarinya. Tetapi "film" ini adalah yang paling kompleks dalam struktur dan masih yang paling formasi misterius planet kita. Fitur utama dari kerak adalah bahwa ia berfungsi sebagai lapisan batas antara dunia dan sekitar kita. luar angkasa. Di zona transisi antara dua elemen alam semesta ini - kosmos dan substansi planet ini - proses fisika dan kimia yang paling kompleks terus-menerus terjadi, dan, yang luar biasa, jejak proses ini sebagian besar telah dilestarikan.

Tujuan utama dari pekerjaan tersebut adalah:

Pertimbangkan jenis utama kerak bumi dan komponennya;

Mendefinisikan struktur tektonik kerak bumi;

Pertimbangkan komposisi mineral kerak bumi dan batuan.

Struktur dan ketebalan kerak bumi

Gagasan pertama tentang keberadaan kerak bumi diungkapkan oleh fisikawan Inggris W. Gilbert pada tahun 1600. Mereka diminta untuk membagi bagian dalam bumi menjadi dua bagian yang tidak sama: kerak atau cangkang dan inti padat.

Perkembangan ide-ide ini terkandung dalam karya-karya L. Descartes, G. Leibniz, J. Buffon, M. V. Lomonosov dan banyak ilmuwan asing dan domestik lainnya. Pada awalnya, studi tentang kerak bumi difokuskan pada studi tentang kerak bumi benua. Oleh karena itu, model kerak pertama mencerminkan fitur struktural kerak tipe benua.

Istilah "kerak bumi" diperkenalkan pada tahun ilmu geografi Ahli geologi Austria E. Suess pada tahun 1881 (8) Selain istilah ini, lapisan ini memiliki nama lain - sial, terdiri dari huruf pertama dari elemen yang paling umum di sini - silikon (silisium, 26%) dan aluminium (aluminium, 7,45% ) .

Pada paruh pertama abad ke-20, studi tentang struktur lapisan tanah mulai dilakukan dengan menggunakan seismologi dan seismik. Menganalisis sifat gelombang seismik dari gempa bumi di Kroasia pada tahun 1909, ahli seismologi A. Mohorovicic, sebagaimana telah disebutkan, mengidentifikasi batas seismik yang terlacak dengan jelas pada kedalaman sekitar 50 km, yang ia definisikan sebagai satu-satunya kerak bumi ( permukaan Mohorovicic, Moho, atau M).

Pada tahun 1925, V. Konrad mencatat di atas batas Mohorovicich permukaan bagian lain di dalam kerak, yang juga menerima namanya - permukaan Konrad, atau permukaan K - batas antara lapisan "granit" dan "basal" adalah bagian Konrad.

Para ilmuwan mengusulkan untuk menyebut lapisan atas kerak dengan ketebalan sekitar 12 km "lapisan granit", dan lapisan bawah dengan ketebalan 25 km - "basal". Model dua lapisan pertama dari struktur kerak bumi muncul. Penelitian lebih lanjut memungkinkan untuk mengukur ketebalan kerak di daerah yang berbeda benua. Ditemukan bahwa di daerah dataran rendah adalah 35? 45 km, dan di pegunungan meningkat menjadi 50? 60 km ( kekuatan maksimum kerak - 75 km tercatat di Pamirs). Penebalan kerak bumi seperti itu disebut "akar gunung" oleh B. Gutenberg.

Juga ditetapkan bahwa lapisan granit memiliki kecepatan gelombang seismik 5 6 km / s, karakteristik granit, dan yang lebih rendah - 6? 7 km/s, tipikal untuk basal. Kerak bumi, yang terdiri dari lapisan granit dan basal, disebut kerak terkonsolidasi, di mana ada lapisan sedimen atas lainnya. Kekuatannya bervariasi dalam 0? 5–6 km (ketebalan maksimum lapisan sedimen mencapai 20 × 25 km).

Sebuah langkah baru dalam studi struktur kerak bumi benua dibuat sebagai hasil dari pengenalan sumber ledakan yang kuat dari gelombang seismik.

Pada tahun 1954 G.A. Gamburtsev mengembangkan metode deep seismic sounding (GSZ), yang memungkinkan untuk "mencerahkan" perut Bumi hingga kedalaman 100 km.

Studi seismik mulai dilakukan sesuai dengan profil khusus, yang memungkinkan para ilmuwan untuk memperoleh informasi berkelanjutan tentang struktur kerak bumi. Survei seismik dilakukan di zona pesisir laut dan samudera, dan di awal tahun 60-an, studi global dimulai dengan metode dasar lautan ini. Gagasan tentang keberadaan dua secara mendasar berbagai jenis kerak: benua dan samudera.

Bahan GSZ memungkinkan ahli geofisika Soviet (Yu.N.Godin, N.I.Pavlinkova, N.K.Bulin, dll.) untuk menyangkal gagasan tentang keberadaan permukaan Konrad yang berkelanjutan di mana-mana. Hal ini juga dikonfirmasi oleh pengeboran sumur super dalam Kola, yang tidak mengungkapkan dasar lapisan granit pada kedalaman yang ditunjukkan oleh ahli geofisika.

Ide-ide mulai berkembang tentang keberadaan beberapa antarmuka seperti permukaan Konrad, yang posisinya tidak ditentukan oleh perubahan komposisi batuan kristal, tetapi oleh tingkat metamorfisme yang berbeda. Pikiran diungkapkan bahwa dalam komposisi lapisan granit dan basal kerak bumi peran penting batu metamorf bermain (Yu.N. Godin, I.A. Rezanov, V.V. Belousov, dll.).

Peningkatan kecepatan gelombang seismik dijelaskan oleh peningkatan kebasaan batuan dan sebagian besar metamorfisme mereka. Dengan demikian, lapisan "granit" seharusnya tidak hanya mengandung granitoid, tetapi juga batuan metamorf (seperti gneis, sekis mika, dll.) yang muncul dari endapan sedimen primer. Lapisan itu mulai disebut granit-metamorfik, atau granit-gneiss. Itu dipahami sebagai satu set batuan beku dan sedimen-metamorf, komposisi dan keadaan fase yang menyebabkan parameter fisik dekat dengan granit atau granitoid yang tidak berubah, yaitu kerapatan orde 2,58? 2,64 g/cm dan kecepatan reservoir 5,5? 6,3 km/s.

Kehadiran batuan tahap metamorfosis dalam (granulit) diperbolehkan dalam komposisi lapisan "basal". Itu mulai disebut granulit-mafik, granulit-eklogitik, dan memahaminya sebagai kumpulan batuan beku dan bermetamorfosis dengan komposisi sedang, dasar atau serupa, yang memiliki parameter fisik: kepadatan 2,8? 3,1 g/cm, kecepatan reservoir 6,6? 7,4 km/s. Dilihat dari data eksperimen, fragmen (xenolith) batuan dalam dari pipa ledakan, lapisan ini dapat terdiri dari granulit, gabbroid, gneisses dasar, dan batuan mirip eklogit.

Istilah lapisan "granit" dan "basal" tetap beredar, tetapi mereka diberi tanda kutip, sehingga menekankan konvensionalitas komposisi dan nama mereka.

Tahap modern pengembangan gagasan tentang struktur kerak bumi benua dimulai pada tahun 80-an abad terakhir dan ditandai dengan penciptaan model tiga lapis kerak yang terkonsolidasi. Studi oleh sejumlah ilmuwan domestik (N.I. Pavlenkova, I.P. Kosminskaya) dan asing (S. Mueller) membuktikan bahwa dalam struktur kerak bumi benua, selain lapisan sedimen, perlu dibedakan, menurut paling sedikit, tiga, bukan dua, lapisan: atas, tengah dan bawah (Gbr. 1).

Lapisan atas, dengan kapasitas 8? 15 km, ditandai dengan peningkatan kecepatan gelombang seismik dengan kedalaman, struktur blok, adanya retakan dan patahan yang relatif banyak. Lapisan tunggal dengan kecepatan 6.1? 6,5 km/s didefinisikan sebagai batas K. Menurut beberapa ilmuwan, lapisan atas kerak terkonsolidasi sesuai dengan lapisan granit-metamorf dalam model dua lapisan kerak.

Lapisan kedua (tengah) hingga kedalaman 20 25 km (kadang-kadang hingga 30 km) ditandai dengan sedikit penurunan kecepatan gelombang elastis (sekitar 6,4 km/s), tidak adanya gradien kecepatan. Telapaknya menonjol sebagai batas K. Dipercayai bahwa lapisan kedua terdiri dari batuan jenis basal, sehingga dapat diidentifikasi dengan lapisan "basal" kerak.

Gambar 1

Lapisan ketiga (bawah), ditelusuri ke dasar kerak, berkecepatan tinggi (6,8 × 7,7 km/s). Hal ini ditandai dengan lapisan tipis dan peningkatan gradien kecepatan dengan kedalaman. Ini diwakili oleh batuan ultrabasa, sehingga tidak dapat dikaitkan dengan lapisan "basal" kerak. Ada saran bahwa lapisan bawah kerak adalah produk transformasi substansi mantel atas, semacam zona pelapukan mantel (N.I. Pavlenkova). PADA model klasik struktur kerak, lapisan tengah dan bawah membentuk lapisan granulit-mafik.

Struktur dan ketebalan kerak bumi di berbagai wilayah benua agak bervariasi. Dengan demikian, fitur struktural berikut adalah karakteristik kerak bumi, depresi platform yang dalam, dan foredeeps: ketebalan lapisan sedimen yang besar (sampai setengah ketebalan seluruh kerak); kerak konsolidasi yang lebih tipis dan berkecepatan lebih tinggi daripada di bagian lain dari platform; posisi permukaan M yang ditinggikan. Lapisan atas ("granit") dari kerak yang terkonsolidasi sering kali terjepit atau menipis tajam di dalamnya, dan ketebalan lapisan tengah juga berkurang secara signifikan.

Di negara kita, yang kaya akan hidrokarbon, energi panas bumi adalah jenis sumber daya eksotis yang, dalam keadaan saat ini, tidak mungkin bersaing dengan minyak dan gas. Namun demikian, bentuk energi alternatif ini dapat digunakan hampir di mana-mana dan cukup efisien.

Energi panas bumi adalah panas dari interior bumi. Ia diproduksi di kedalaman dan muncul ke permukaan bumi dalam berbagai bentuk dan intensitas yang berbeda.

Suhu lapisan atas tanah terutama tergantung pada faktor eksternal (eksogen) - sinar matahari dan suhu udara. Di musim panas dan siang hari, tanah memanas hingga kedalaman tertentu, dan di musim dingin dan malam hari menjadi dingin mengikuti perubahan suhu udara dan dengan beberapa penundaan, meningkat seiring kedalaman. Pengaruh fluktuasi harian suhu udara berakhir pada kedalaman dari beberapa hingga beberapa puluh sentimeter. Fluktuasi musiman menangkap lapisan tanah yang lebih dalam - hingga puluhan meter.

Pada kedalaman tertentu - dari puluhan hingga ratusan meter - suhu tanah dijaga konstan, sama dengan suhu udara tahunan rata-rata di dekat permukaan bumi. Ini mudah diverifikasi dengan turun ke gua yang cukup dalam.

Ketika suhu udara tahunan rata-rata di area tertentu di bawah nol, ini memanifestasikan dirinya sebagai permafrost (lebih tepatnya, permafrost). PADA Siberia Timur Ketebalan, yaitu ketebalan, tanah beku sepanjang tahun mencapai 200–300 m di beberapa tempat.

Dari kedalaman tertentu (sendiri untuk setiap titik di peta), aksi Matahari dan atmosfer melemah sedemikian rupa sehingga faktor endogen (internal) didahulukan dan interior bumi dipanaskan dari dalam, sehingga suhu mulai naik. naik dengan kedalaman.

Pemanasan lapisan dalam Bumi terutama dikaitkan dengan peluruhan unsur-unsur radioaktif yang terletak di sana, meskipun sumber panas lain juga dinamai, misalnya, proses fisikokimia, tektonik di lapisan dalam kerak dan mantel bumi. Tapi apapun penyebabnya, suhu batuan dan zat cair dan gas yang terkait meningkat dengan kedalaman. Penambang menghadapi fenomena ini - selalu panas di tambang yang dalam. Pada kedalaman 1 km, panas tiga puluh derajat - fenomena biasa, dan suhu lebih tinggi lebih dalam.

Aliran panas bagian dalam bumi, yang mencapai permukaan bumi, kecil - rata-rata, kekuatannya 0,03–0,05 W / m 2, atau sekitar 350 W h / m 2 per tahun. Di latar belakang aliran panas dari Matahari dan udara yang dipanaskan olehnya, ini adalah kuantitas yang tidak terlihat: Matahari memberi semua orang meter persegi permukaan bumi sekitar 4.000 kWh per tahun, yaitu 10.000 kali lebih banyak (tentu saja, ini rata-rata, dengan penyebaran besar antara garis lintang kutub dan khatulistiwa dan tergantung pada faktor iklim dan cuaca lainnya).

Tidak signifikannya aliran panas dari kedalaman ke permukaan di sebagian besar planet ini dikaitkan dengan konduktivitas termal yang rendah dari batuan dan fitur struktur geologi. Tetapi ada pengecualian - tempat-tempat di mana aliran panas tinggi. Ini adalah, pertama-tama, zona patahan tektonik, meningkat aktivitas seismik dan vulkanisme, di mana energi interior bumi menemukan jalan keluar. Zona seperti itu dicirikan oleh anomali termal litosfer, di sini aliran panas yang mencapai permukaan bumi bisa berkali-kali lipat dan bahkan urutan besarnya lebih kuat daripada yang "biasa". Sejumlah besar panas dibawa ke permukaan di zona ini oleh letusan gunung berapi dan mata air panas.

Daerah-daerah inilah yang paling menguntungkan untuk pengembangan energi panas bumi. Di wilayah Rusia, ini, pertama-tama, Kamchatka, Kepulauan Kuril dan Kaukasus.

Pada saat yang sama, pengembangan energi panas bumi dimungkinkan hampir di mana-mana, karena peningkatan suhu dengan kedalaman adalah fenomena di mana-mana, dan tugasnya adalah "mengekstraksi" panas dari perut, seperti halnya bahan baku mineral diekstraksi dari sana.

Rata-rata, suhu meningkat dengan kedalaman sebesar 2,5-3 ° C untuk setiap 100 m.Perbandingan perbedaan suhu antara dua titik yang terletak pada kedalaman yang berbeda dengan perbedaan kedalaman di antara mereka disebut gradien panas bumi.

Kebalikannya adalah langkah panas bumi, atau interval kedalaman di mana suhu naik 1°C.

Semakin tinggi gradien dan, karenanya, semakin rendah langkahnya, semakin dekat panas dari kedalaman Bumi mendekati permukaan dan semakin menjanjikan daerah ini untuk pengembangan energi panas bumi.

Di daerah yang berbeda, tergantung pada struktur geologi dan kondisi regional dan lokal lainnya, laju peningkatan suhu dengan kedalaman dapat bervariasi secara dramatis. Pada skala Bumi, fluktuasi nilai gradien dan langkah panas bumi mencapai 25 kali. Misalnya, di negara bagian Oregon (AS) gradiennya adalah 150°C per 1 km, dan dalam Afrika Selatan- 6°C per 1 km.

Pertanyaannya adalah, berapa suhu di kedalaman yang sangat dalam - 5, 10 km atau lebih? Jika tren terus berlanjut, suhu pada kedalaman 10 km akan rata-rata sekitar 250–300 °C. Ini sedikit banyak dikonfirmasi oleh pengamatan langsung di sumur ultra-dalam, meskipun gambarannya jauh lebih rumit daripada peningkatan suhu secara linier.

Sebagai contoh, pada sumur superdeep Kola yang dibor di Baltic Crystalline Shield, suhu berubah dengan laju 10°C/1 km hingga kedalaman 3 km, dan kemudian gradien panas bumi menjadi 2–2,5 kali lebih besar. Pada kedalaman 7 km telah tercatat suhu 120°C, pada 10 km - 180 °C, dan pada 12 km - 220 °C.

Contoh lain adalah sumur yang diletakkan di Kaspia Utara, di mana pada kedalaman 500 m suhu 42°C tercatat, pada 1,5 km - 70°C, pada 2 km - 80°C, pada 3 km - 108°C.

Diasumsikan gradien panas bumi menurun mulai dari kedalaman 20-30 km: pada kedalaman 100 km, perkiraan suhu sekitar 1300-1500 °C, pada kedalaman 400 km - 1600 °C, di Bumi. inti (kedalaman lebih dari 6000 km) - 4000–5000 ° C.

Pada kedalaman hingga 10–12 km, suhu diukur melalui sumur bor; di mana mereka tidak ada, itu ditentukan oleh tanda-tanda tidak langsung dengan cara yang sama seperti pada kedalaman yang lebih besar. Seperti tanda tidak langsung mungkin sifat dari perjalanan gelombang seismik atau suhu lava yang meletus.

Namun, untuk keperluan energi panas bumi, data suhu pada kedalaman lebih dari 10 km belum menjadi kepentingan praktis.

Ada banyak panas di kedalaman beberapa kilometer, tetapi bagaimana cara menaikkannya? Terkadang alam sendiri memecahkan masalah ini untuk kita dengan bantuan pendingin alami - dipanaskan air panas, muncul ke permukaan atau berbaring di kedalaman yang dapat diakses oleh kita. Dalam beberapa kasus, air di kedalaman dipanaskan hingga menjadi uap.

Tidak ada definisi ketat dari konsep "air panas". Sebagai aturan, mereka berarti air tanah panas dalam keadaan cair atau dalam bentuk uap, termasuk yang datang ke permukaan bumi dengan suhu di atas 20 ° C, yang biasanya lebih tinggi dari suhu udara.

Panas dari campuran air tanah, uap, uap-air adalah energi hidrotermal. Oleh karena itu, energi berdasarkan penggunaannya disebut hidrotermal.

Situasinya lebih rumit dengan produksi panas langsung dari batuan kering - energi petrotermal, terutama karena suhu yang cukup tinggi, biasanya, dimulai dari kedalaman beberapa kilometer.

Di wilayah Rusia, potensi energi petrotermal seratus kali lebih tinggi daripada energi hidrotermal - masing-masing 3.500 dan 35 triliun ton bahan bakar standar. Ini cukup alami - kehangatan kedalaman bumi ada di mana-mana, dan air panas ditemukan secara lokal. Namun, karena kesulitan teknis yang nyata, sebagian besar air panas saat ini digunakan untuk menghasilkan panas dan listrik.

Suhu air dari 20-30 hingga 100 °C cocok untuk pemanasan, suhu dari 150 °C ke atas - dan untuk pembangkit listrik di pembangkit listrik tenaga panas bumi.

Secara umum, sumber daya panas bumi di wilayah Rusia, dalam hal ton bahan bakar standar atau unit pengukuran energi lainnya, sekitar 10 kali lebih tinggi daripada cadangan bahan bakar fosil.

Secara teoritis, hanya energi panas bumi yang dapat sepenuhnya memenuhi kebutuhan energi negara. Praktis di saat ini di sebagian besar wilayahnya, ini tidak layak karena alasan teknis dan ekonomi.

Di dunia, penggunaan energi panas bumi paling sering dikaitkan dengan Islandia - sebuah negara yang terletak di ujung utara Punggungan Atlantik Tengah, di zona tektonik dan vulkanik yang sangat aktif. Mungkin semua orang ingat letusan kuat Gunung berapi Eyjafjallajokull ( Eyjafjallajokull) pada tahun 2010.

Berkat kekhususan geologis inilah Islandia memiliki cadangan energi panas bumi yang sangat besar, termasuk mata air panas yang muncul ke permukaan Bumi dan bahkan memancar dalam bentuk geyser.

Di Islandia, lebih dari 60% dari semua energi yang dikonsumsi saat ini diambil dari Bumi. Termasuk karena sumber panas bumi, 90% pemanas dan 30% pembangkit listrik disediakan. Kami menambahkan bahwa sisa listrik di negara ini dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga air, yaitu, juga menggunakan sumber energi terbarukan, berkat Islandia yang terlihat seperti standar lingkungan global.

"Penjinakan" energi panas bumi pada abad ke-20 membantu Islandia secara signifikan secara ekonomi. Sampai pertengahan abad terakhir, itu adalah negara yang sangat miskin, sekarang menempati urutan pertama di dunia dalam hal kapasitas terpasang dan produksi energi panas bumi per kapita, dan berada di sepuluh besar dalam hal kapasitas terpasang mutlak tenaga panas bumi. tanaman. Namun, populasinya hanya 300 ribu orang, yang menyederhanakan tugas beralih ke ramah lingkungan sumber bersih energi: kebutuhannya umumnya kecil.

Selain Islandia, pangsa energi panas bumi yang tinggi di neraca umum pembangkit listrik disediakan di Selandia Baru dan negara-negara pulau di Asia Tenggara (Filipina dan Indonesia), negara-negara Amerika Tengah dan Afrika Timur, yang wilayahnya juga ditandai dengan aktivitas seismik dan gunung berapi yang tinggi. Untuk negara-negara ini, pada tingkat perkembangan dan kebutuhan mereka saat ini, energi panas bumi memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pembangunan sosial-ekonomi.

Pemanfaatan energi panas bumi memiliki dampak yang sangat sejarah panjang. Salah satu yang pertama contoh terkenal- Italia, sebuah tempat di provinsi Tuscany, sekarang disebut Larderello, di mana, pada awal abad ke-19, air panas lokal, yang mengalir secara alami atau diambil dari sumur dangkal, digunakan untuk tujuan energi.

Air dari sumber bawah tanah, kaya boron, digunakan di sini untuk mendapatkan asam borat. Awalnya, asam ini diperoleh dengan penguapan dalam ketel besi, dan kayu bakar biasa diambil sebagai bahan bakar dari hutan terdekat, tetapi pada tahun 1827 Francesco Larderel menciptakan sistem yang bekerja pada panas air itu sendiri. Pada saat yang sama, energi uap air alami mulai digunakan untuk pengoperasian rig pengeboran, dan pada awal abad ke-20, untuk memanaskan rumah dan rumah kaca lokal. Di tempat yang sama, di Larderello, pada tahun 1904, uap air panas menjadi sumber energi untuk mendapatkan listrik.

Contoh Italia pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20 diikuti oleh beberapa negara lain. Misalnya, pada tahun 1892, air panas pertama kali digunakan untuk pemanasan lokal di Amerika Serikat (Boise, Idaho), pada tahun 1919 - di Jepang, pada tahun 1928 - di Islandia.

Di Amerika Serikat, pembangkit listrik tenaga air pertama muncul di California pada awal 1930-an, di Selandia Baru - pada tahun 1958, di Meksiko - pada tahun 1959, di Rusia (GeoPP biner pertama di dunia) - pada tahun 1965 .

Prinsip lama di sumber baru

Pembangkit listrik membutuhkan suhu sumber air yang lebih tinggi daripada pemanasan, lebih dari 150 °C. Prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas bumi (GeoES) mirip dengan prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas bumi (TPP) konvensional. Padahal, pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah jenis pembangkit listrik termal.

Di pembangkit listrik termal, sebagai aturan, batu bara, gas atau bahan bakar minyak bertindak sebagai sumber energi utama, dan uap air berfungsi sebagai fluida kerja. Bahan bakar, pembakaran, memanaskan air menjadi uap, yang memutar turbin uap, dan menghasilkan listrik.

Perbedaan antara GeoPP adalah bahwa sumber energi utama di sini adalah panas dari interior bumi dan badan kerja berupa uap masuk ke sudu-sudu turbin generator listrik dalam bentuk “siap” langsung dari sumur produksi.

Ada tiga skema utama pengoperasian GeoPP: langsung, menggunakan uap kering (panas bumi); tidak langsung, berdasarkan air hidrotermal, dan campuran, atau biner.

Penggunaan satu atau skema lain tergantung pada keadaan agregasi dan suhu pembawa energi.

Skema yang paling sederhana dan karena itu yang pertama adalah skema langsung, di mana uap yang berasal dari sumur dilewatkan langsung melalui turbin. GeoPP pertama di dunia di Larderello pada tahun 1904 juga dioperasikan dengan uap kering.

GeoPP dengan skema tidak langsung pekerjaan adalah yang paling umum hari ini. Mereka menggunakan air bawah tanah panas, yang dipompa di bawah tekanan tinggi ke evaporator, di mana sebagian diuapkan, dan uap yang dihasilkan memutar turbin. Dalam beberapa kasus, perangkat dan sirkuit tambahan diperlukan untuk memurnikan air dan uap panas bumi dari senyawa agresif.

Uap buang memasuki sumur injeksi atau digunakan untuk pemanasan ruangan - dalam hal ini, prinsipnya sama dengan selama pengoperasian CHP.

Pada GeoPP biner, air panas panas berinteraksi dengan cairan lain yang bertindak sebagai fluida kerja dengan titik didih yang lebih rendah. Kedua cairan dilewatkan melalui penukar panas, di mana air panas menguapkan cairan kerja, uap yang memutar turbin.

Sistem ini tertutup, yang memecahkan masalah emisi ke atmosfer. Selain itu, fluida kerja dengan titik didih yang relatif rendah memungkinkan penggunaan air panas yang tidak terlalu panas sebagai sumber energi utama.

Ketiga skema menggunakan sumber hidrotermal, tetapi energi petrotermal juga dapat digunakan untuk menghasilkan listrik.

Diagram sirkuit dalam hal ini juga cukup sederhana. Penting untuk mengebor dua sumur yang saling berhubungan - injeksi dan produksi. Air dipompa ke sumur injeksi. Pada kedalaman, memanas, kemudian air panas atau uap yang terbentuk sebagai hasil dari pemanasan yang kuat disuplai ke permukaan melalui sumur produksi. Selanjutnya, semuanya tergantung pada bagaimana energi petrotermal digunakan - untuk pemanasan atau untuk produksi listrik. Siklus tertutup dimungkinkan dengan pemompaan uap buang dan air kembali ke sumur injeksi atau metode pembuangan lainnya.

Kerugian dari sistem semacam itu jelas: untuk mendapatkan suhu fluida kerja yang cukup tinggi, perlu untuk mengebor sumur hingga kedalaman yang luar biasa. Dan ini adalah biaya yang serius dan risiko kehilangan panas yang signifikan ketika cairan bergerak ke atas. Oleh karena itu, sistem petrotermal masih kurang umum dibandingkan sistem hidrotermal, meskipun potensi energi petrotermal lebih tinggi.

Saat ini, pemimpin dalam penciptaan yang disebut sistem sirkulasi petrotermal (PCS) adalah Australia. Selain itu, arah energi panas bumi ini secara aktif berkembang di AS, Swiss, Inggris Raya, dan Jepang.

Hadiah dari Lord Kelvin

Penemuan pompa kalor pada tahun 1852 oleh fisikawan William Thompson (alias Lord Kelvin) memberi umat manusia peluang nyata untuk menggunakan panas tingkat rendah dari lapisan atas tanah. Sistem pompa panas, atau pengganda panas seperti yang disebut Thompson, didasarkan pada proses fisik perpindahan panas dari lingkungan ke pendingin. Sebenarnya, ia menggunakan prinsip yang sama seperti dalam sistem petrotermal. Perbedaannya terletak pada sumber panas, sehubungan dengan itu pertanyaan terminologis mungkin muncul: sejauh mana pompa panas dapat dianggap sebagai sistem panas bumi? Faktanya, di lapisan atas, hingga kedalaman puluhan atau ratusan meter, batuan dan cairan yang terkandung di dalamnya tidak memanas. kehangatan yang dalam bumi, melainkan matahari. Jadi, itu adalah matahari kasus ini- sumber panas utama, meskipun diambil, seperti dalam sistem panas bumi, dari tanah.

Pengoperasian pompa panas didasarkan pada penundaan pemanasan dan pendinginan tanah dibandingkan dengan atmosfer, akibatnya gradien suhu terbentuk antara permukaan dan lapisan yang lebih dalam, yang mempertahankan panas bahkan di musim dingin, mirip dengan yang terjadi di waduk. Tujuan utama dari pompa panas adalah pemanas ruangan. Sebenarnya, ini adalah "kulkas terbalik". Baik pompa panas dan lemari es berinteraksi dengan tiga komponen: lingkungan internal (dalam kasus pertama - ruang berpemanas, yang kedua - ruang lemari es yang didinginkan), lingkungan eksternal - sumber energi dan zat pendingin (refrigeran), yang juga merupakan pendingin yang memberikan perpindahan panas atau dingin.

Zat dengan titik didih rendah bertindak sebagai zat pendingin, yang memungkinkannya mengambil panas dari sumber yang bahkan memiliki suhu yang relatif rendah.

Di lemari es, refrigeran cair memasuki evaporator melalui throttle (pengatur tekanan), di mana, karena penurunan tekanan yang tajam, cairan menguap. Penguapan adalah proses endotermik yang membutuhkan panas untuk diserap dari luar. Akibatnya, panas diambil dari dinding bagian dalam evaporator, yang memberikan efek pendinginan di ruang lemari es. Lebih jauh dari evaporator, refrigeran tersedot ke kompresor, di mana ia kembali ke keadaan cair agregasi. Ini adalah proses sebaliknya, yang mengarah ke pelepasan panas yang diekstraksi selama lingkungan luar. Biasanya, itu dilemparkan ke dalam ruangan, dan dinding belakang kulkas relatif hangat.

Pompa kalor bekerja dengan cara yang hampir sama, dengan perbedaan panas diambil dari lingkungan luar dan masuk melalui evaporator ke dalam lingkungan internal- sistem pemanas ruangan.

Dalam pompa kalor nyata, air dipanaskan, melewati sirkuit eksternal yang diletakkan di tanah atau reservoir, kemudian memasuki evaporator.

Di evaporator, panas dipindahkan ke sirkuit internal yang diisi dengan zat pendingin dengan titik didih rendah, yang, melewati evaporator, berubah dari keadaan cair menjadi gas, mengambil panas.

Selanjutnya, refrigeran gas memasuki kompresor, di mana ia dikompresi ke tekanan tinggi dan suhu, dan memasuki kondensor, di mana pertukaran panas terjadi antara gas panas dan pendingin dari sistem pemanas.

Kompresor membutuhkan listrik untuk beroperasi, namun, rasio transformasi (rasio energi yang dikonsumsi dan diproduksi) dalam sistem modern cukup tinggi untuk memastikan efisiensinya.

Saat ini, pompa panas banyak digunakan untuk pemanas ruangan, terutama di negara-negara maju secara ekonomi.

Energi koreksi lingkungan

Energi panas bumi dianggap ramah lingkungan, yang umumnya benar. Pertama-tama, ia menggunakan sumber daya terbarukan dan praktis tidak ada habisnya. Energi panas bumi tidak memerlukan area yang luas, tidak seperti pembangkit listrik tenaga air besar atau ladang angin, dan tidak mencemari atmosfer, tidak seperti energi hidrokarbon. Rata-rata, GeoPP menempati 400 m 2 dalam hal 1 GW listrik yang dihasilkan. Angka yang sama untuk pembangkit listrik termal berbahan bakar batubara, misalnya, adalah 3.600 m 2. Manfaat lingkungan GeoPP juga termasuk konsumsi air yang rendah - 20 liter air tawar per 1 kW, sedangkan pembangkit listrik tenaga panas dan pembangkit listrik tenaga nuklir membutuhkan sekitar 1000 liter. Perhatikan bahwa ini adalah indikator lingkungan dari GeoPP "rata-rata".

Tapi tetap ada efek samping negatifnya. Di antara mereka, kebisingan paling sering dibedakan, polusi termal atmosfer dan kimia - air dan tanah, serta pembentukan limbah padat.

Sumber utama pencemaran kimia lingkungan adalah air panas itu sendiri (dengan suhu tinggi dan salinitas), seringkali mengandung sejumlah besar senyawa beracun, dan oleh karena itu ada masalah pembuangan air limbah dan zat berbahaya.

Efek negatif energi panas bumi dapat ditelusuri pada beberapa tahap, dimulai dengan pemboran sumur. Di sini, bahaya yang sama muncul seperti ketika mengebor sumur apa pun: perusakan tanah dan tutupan vegetasi, pencemaran tanah dan air tanah.

Pada tahap pengoperasian GeoPP, masalah pencemaran lingkungan tetap ada. Cairan termal - air dan uap - biasanya mengandung karbon dioksida (CO 2), belerang sulfida (H 2 S), amonia (NH 3), metana (CH 4), garam dapur(NaCl), boron (B), arsenik (As), merkuri (Hg). Ketika dilepaskan ke lingkungan, mereka menjadi sumber polusi. Selain itu, lingkungan kimia yang agresif dapat menyebabkan kerusakan korosi pada struktur GeoTPP.

Pada saat yang sama, emisi polutan di GeoPP rata-rata lebih rendah daripada di TPP. Misalnya, emisi karbon dioksida per kilowatt-jam listrik yang dihasilkan hingga 380 g di GeoPP, 1042 g di pembangkit listrik tenaga panas batubara, 906 g di bahan bakar minyak dan 453 g di pembangkit listrik termal berbahan bakar gas.

Timbul pertanyaan: apa yang harus dilakukan dengan air limbah? Dengan mineralisasi rendah, setelah pendinginan, dapat dibuang ke permukaan air. Cara lain adalah dengan memompanya kembali ke akuifer melalui sumur injeksi, yang merupakan praktik yang disukai dan dominan saat ini.

Ekstraksi air panas dari akuifer (serta memompa keluar air biasa) dapat menyebabkan penurunan tanah dan gerakan tanah, deformasi lain dari lapisan geologi, dan gempa mikro. Kemungkinan fenomena tersebut biasanya rendah, meskipun kasus individu telah dicatat (misalnya, di GeoPP di Staufen im Breisgau di Jerman).

Harus ditekankan bahwa sebagian besar GeoPP terletak di daerah yang relatif jarang penduduknya dan di negara-negara dunia ketiga, di mana persyaratan lingkungan kurang ketat daripada di negara maju. Selain itu, saat ini jumlah GeoPP dan kapasitasnya relatif kecil. Dengan pengembangan energi panas bumi yang lebih besar risiko lingkungan dapat tumbuh dan berkembang biak.

Berapakah energi bumi?

Biaya investasi untuk pembangunan sistem panas bumi sangat bervariasi. jangkauan luas- dari 200 hingga 5.000 dolar per 1 kW kapasitas terpasang, yaitu, opsi termurah sebanding dengan biaya membangun pembangkit listrik termal. Mereka bergantung, pertama-tama, pada kondisi terjadinya air panas, komposisinya, dan desain sistemnya. Pengeboran dalam, kreasi sistem tertutup dengan dua sumur, kebutuhan pengolahan air bisa melipatgandakan biayanya.

Misalnya, investasi dalam pembuatan sistem sirkulasi petrotermal (PTS) diperkirakan 1,6–4 ribu dolar per 1 kW kapasitas terpasang, yang melebihi biaya konstruksi. pembangkit listrik tenaga nuklir dan sebanding dengan biaya membangun pembangkit listrik tenaga angin dan surya.

Keuntungan ekonomi yang jelas dari GeoTPP adalah pembawa energi gratis. Sebagai perbandingan, dalam struktur biaya pembangkit listrik termal atau pembangkit listrik tenaga nuklir yang beroperasi, bahan bakar menyumbang 50–80% atau bahkan lebih, tergantung pada harga energi saat ini. Oleh karena itu, keuntungan lain dari sistem panas bumi: biaya operasi lebih stabil dan dapat diprediksi, karena tidak bergantung pada konjungtur eksternal harga energi. Secara umum, biaya operasi GeoTPP diperkirakan 2–10 sen (60 kopecks–3 rubel) per 1 kWh dari kapasitas yang dihasilkan.

Item pengeluaran terbesar kedua (dan sangat signifikan) setelah pembawa energi, sebagai suatu peraturan, upah personil pabrik, yang dapat bervariasi secara dramatis di seluruh negara dan wilayah.

Rata-rata, biaya 1 kWh energi panas bumi sebanding dengan biaya pembangkit listrik termal (dalam kondisi Rusia - sekitar 1 rubel / 1 kWh) dan sepuluh kali lebih tinggi daripada biaya pembangkit listrik di pembangkit listrik tenaga air (5-10 kopecks / 1 kWh).

Salah satu alasan tingginya biaya adalah, tidak seperti pembangkit listrik tenaga panas dan hidrolik, GeoTPP memiliki kapasitas yang relatif kecil. Selain itu, perlu untuk membandingkan sistem yang terletak di wilayah yang sama dan dalam kondisi yang sama. Jadi, misalnya, di Kamchatka, menurut para ahli, biaya listrik panas bumi 1 kWh 2-3 kali lebih murah daripada listrik yang diproduksi di pembangkit listrik tenaga panas lokal.

Indikator efisiensi ekonomi Pekerjaan sistem panas bumi tergantung, misalnya, pada apakah perlu membuang air limbah dan dengan cara apa hal ini dilakukan, apakah penggunaan gabungan sumber daya itu mungkin. Jadi, unsur kimia dan senyawa yang diekstraksi dari air panas dapat memberikan pendapatan tambahan. Ingat contoh Larderello: itu adalah produksi kimia yang utama di sana, dan penggunaan energi panas bumi pada awalnya bersifat tambahan.

Energi Panas Bumi Maju

Energi panas bumi berkembang agak berbeda dari angin dan matahari. Saat ini, sebagian besar tergantung pada sifat sumber daya itu sendiri, yang sangat berbeda menurut wilayah, dan konsentrasi tertinggi terkait dengan zona sempit anomali panas bumi, biasanya terkait dengan area patahan tektonik dan vulkanisme.

Selain itu, energi panas bumi secara teknologi kurang luas dibandingkan dengan angin dan terlebih lagi dengan energi matahari: sistem stasiun panas bumi cukup sederhana.

Dalam keseluruhan struktur produksi listrik dunia, komponen panas bumi menyumbang kurang dari 1%, tetapi di beberapa wilayah dan negara bagiannya mencapai 25–30%. Karena berhubungan dengan kondisi geologi sebagian besar kapasitas energi panas bumi terkonsentrasi di negara-negara dunia ketiga, di mana ada tiga kelompok industri dengan perkembangan terbesar - pulau-pulau di Asia Tenggara, Amerika Tengah dan Afrika Timur. Dua wilayah pertama adalah bagian dari "Sabuk Api Bumi" Pasifik, yang ketiga terkait dengan Rift Afrika Timur. Dengan kemungkinan terbesar, energi panas bumi akan terus berkembang di sabuk ini. Prospek yang lebih jauh adalah pengembangan energi petrotermal, menggunakan panas lapisan bumi yang terletak pada kedalaman beberapa kilometer. Ini adalah sumber daya yang hampir ada di mana-mana, tetapi ekstraksinya membutuhkan biaya tinggi, sehingga energi petrotermal berkembang terutama di negara-negara yang paling kuat secara ekonomi dan teknologi.

Secara umum, mengingat sumber daya panas bumi di mana-mana dan tingkat yang dapat diterima keamanan lingkungan, ada alasan untuk percaya bahwa energi panas bumi memiliki prospek pengembangan yang baik. Terutama dengan meningkatnya ancaman kekurangan operator energi tradisional dan kenaikan harga untuk mereka.

Dari Kamchatka ke Kaukasus

Di Rusia, pengembangan energi panas bumi memiliki sejarah yang cukup panjang, dan di sejumlah posisi kami termasuk di antara para pemimpin dunia, meskipun pangsa energi panas bumi dalam keseimbangan energi keseluruhan negara besar masih dapat diabaikan.

Perintis dan pusat pengembangan energi panas bumi di Rusia adalah dua wilayah - Kamchatka dan Kaukasus Utara, dan jika dalam kasus pertama kita berbicara terutama tentang industri tenaga listrik, maka yang kedua - tentang penggunaan energi panas dari air panas.

Di Kaukasus Utara - di Wilayah Krasnodar, Chechnya, Dagestan - panas air panas untuk keperluan energi digunakan bahkan sebelum Great Perang Patriotik. Pada 1980-an-1990-an, pengembangan energi panas bumi di wilayah tersebut, karena alasan yang jelas, terhenti dan belum pulih dari keadaan stagnan. Namun demikian, pasokan air panas bumi di Kaukasus Utara menyediakan panas untuk sekitar 500 ribu orang, dan, misalnya, kota Labinsk di Wilayah Krasnodar dengan populasi 60 ribu orang sepenuhnya dipanaskan oleh air panas bumi.

Di Kamchatka, sejarah energi panas bumi dikaitkan terutama dengan pembangunan GeoPP. Yang pertama, masih mengoperasikan stasiun Pauzhetskaya dan Paratunskaya, dibangun kembali pada tahun 1965-1967, sedangkan GeoPP Paratunskaya dengan kapasitas 600 kW menjadi stasiun pertama di dunia dengan siklus biner. Itu adalah pengembangan ilmuwan Soviet S. S. Kutateladze dan A. M. Rosenfeld dari Institut Fisika Termal Cabang Siberia dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, yang menerima pada tahun 1965 sertifikat hak cipta untuk mengekstraksi listrik dari air dengan suhu 70 ° C. Teknologi ini kemudian menjadi prototipe untuk lebih dari 400 GeoPP biner di dunia.

Kapasitas GeoPP Pauzhetskaya, yang ditugaskan pada tahun 1966, awalnya 5 MW dan kemudian meningkat menjadi 12 MW. Saat ini, pembangkit tersebut sedang dalam pembangunan blok biner, yang akan menambah kapasitasnya sebesar 2,5 MW lagi.

Pengembangan energi panas bumi di Uni Soviet dan Rusia terhambat oleh ketersediaan sumber energi tradisional - minyak, gas, batu bara, tetapi tidak pernah berhenti. Fasilitas pembangkit listrik tenaga panas bumi terbesar saat ini adalah GeoPP Verkhne-Mutnovskaya dengan total kapasitas 12 MW unit daya, ditugaskan pada tahun 1999, dan GeoPP Mutnovskaya dengan kapasitas 50 MW (2002).

Mutnovskaya dan Verkhne-Mutnovskaya GeoPP adalah objek unik tidak hanya untuk Rusia, tetapi juga dalam skala global. Stasiun-stasiun tersebut terletak di kaki gunung berapi Mutnovsky, pada ketinggian 800 meter di atas permukaan laut, dan beroperasi dalam kondisi ekstrem. kondisi iklim, di mana musim dingin adalah 9-10 bulan dalam setahun. Peralatan Mutnovsky GeoPPs, yang saat ini merupakan salah satu yang paling modern di dunia, sepenuhnya dibuat di perusahaan domestik teknik tenaga.

Saat ini, pangsa stasiun Mutnovsky dalam struktur keseluruhan konsumsi energi pusat energi Kamchatka Tengah adalah 40%. Peningkatan kapasitas direncanakan di tahun-tahun mendatang.

Secara terpisah, harus dikatakan tentang perkembangan petrotermal Rusia. Kami belum memiliki PDS besar, namun, ada teknologi canggih untuk pengeboran hingga kedalaman yang sangat dalam (sekitar 10 km), yang juga tidak memiliki analog di dunia. Pengembangan lebih lanjut mereka akan memungkinkan untuk secara drastis mengurangi biaya pembuatan sistem petrotermal. Pengembang teknologi dan proyek ini adalah N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Institut Geologi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia), A. S. Nekrasov (Lembaga Peramalan Ekonomi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia) dan spesialis dari Pabrik Turbin Kaluga. Saat ini, proyek sistem sirkulasi petrotermal di Rusia sedang dalam tahap percontohan.

Ada prospek energi panas bumi di Rusia, meskipun relatif jauh: saat ini, potensinya cukup besar dan posisi energi tradisional kuat. Pada saat yang sama, di sejumlah daerah terpencil di negara ini, penggunaan energi panas bumi menguntungkan secara ekonomi dan diminati bahkan sampai sekarang. Ini adalah wilayah dengan potensi geoenergi tinggi (Chukotka, Kamchatka, Kuriles - bagian Rusia"Sabuk Api Bumi" Pasifik, pegunungan Siberia Selatan dan Kaukasus) dan pada saat yang sama terpencil dan terputus dari pasokan energi terpusat.

Kemungkinan dalam beberapa dekade mendatang, energi panas bumi di negara kita akan berkembang justru di wilayah tersebut.

"Kami tidak tahu persis kapan magnetisme terestrial muncul, tetapi itu bisa terjadi segera setelah pembentukan mantel dan inti luar. Untuk menghidupkan geodinamo, diperlukan bidang benih eksternal, dan tidak harus yang kuat. Peran ini , misalnya, dapat diambil oleh medan magnet Matahari, atau medan arus yang dihasilkan di inti karena efek termoelektrik. Dalam analisis akhir, tidak terlalu penting, ada cukup sumber magnet. kehadiran bidang seperti itu dan bundaran arus cairan konduktif, peluncuran dinamo intraplanet menjadi tak terelakkan"

David Stevenson, profesor di California Psychological Institute - spesialis terbesar dalam magnet planet

Bumi adalah generator besar yang tidak ada habisnya energi listrik

Kembali di abad ke-16 dokter bahasa inggris dan fisikawan William Gilbert menyarankan bahwa bola dunia adalah magnet raksasa, dan ilmuwan Prancis terkenal André Marie Ampre (1775-1836), yang namanya diberikan untuk kuantitas fisik yang menentukan kekuatan arus listrik, berpendapat bahwa Planet kita adalah sebuah dinamo besar yang menghasilkan listrik. Pada saat yang sama, medan magnet bumi adalah turunan dari arus ini, yang mengalir di sekitar bumi dari barat ke timur, dan untuk alasan ini medan magnet bumi diarahkan dari selatan ke utara. Sudah pada awal abad ke-20, setelah sejumlah besar eksperimen praktis dilakukan oleh ilmuwan dan peneliti terkenal Nikola Tesla, asumsi W. Gilbert dan A. Ampre dikonfirmasi. Kami akan berbicara tentang beberapa eksperimen N. Tesla dan hasil praktisnya nanti, langsung di artikel ini.

Data menarik tentang besar, dalam ukuran, arus listrik yang mengalir di kedalaman perairan laut, dilansir dari karyanya "Go around the hollows" (majalah "Penemu dan Rasionalis" No. 11. 1980), kandidat ilmu teknik, penulis karya ilmiah di bidang teknik mesin, akustik, fisika logam, teknologi peralatan radio, penulis lebih dari 40 penemuan - Alftan Erminingelt Alexeyevich. Sebuah pertanyaan alami muncul: "Apa dinamo alami ini dan apakah mungkin untuk menggunakan energi yang tidak ada habisnya dari generator ini? arus listrik demi kepentingan manusia?" Tujuan artikel ini adalah untuk menemukan jawaban atas pertanyaan ini dan pertanyaan lain yang terkait dengan topik ini.

Bagian 1 Apa akar penyebab arus listrik di dalam bumi? Berapakah potensial medan listrik dan medan magnet di atas permukaan bumi, akibat aliran arus listrik di dalam Planet kita?

Struktur internal Bumi, perutnya, dan kerak bumi terbentuk selama miliaran tahun. Di bawah pengaruh medan gravitasinya sendiri, perutnya memanas, dan ini menyebabkan diferensiasi struktur internal perut Bumi dan cangkangnya - kerak bumi dalam hal keadaan agregat, komposisi kimia dan properti fisik, akibatnya perut Bumi dan ruang dekat Bumi memperoleh struktur berikut:

Inti Bumi, terletak di pusat bola bumi bagian dalam;
- Mantel;
- Kerak bumi;
- Hidrosfer;
- Suasana;
- Magnetosfer

Kerak bumi, mantel, dan bagian dalam inti bumi terdiri dari materi padat. Bagian luar inti bumi sebagian besar terdiri dari massa besi cair, dengan tambahan nikel, silikon, dan sejumlah kecil elemen lainnya. Jenis utama kerak bumi adalah benua dan samudera, di zona transisi dari daratan ke lautan, kerak perantara dikembangkan.

Inti Bumi adalah pusat, geosfer terdalam Planet. Jari-jari inti rata-rata sekitar 3,5 ribu kilometer. Inti itu sendiri terdiri dari bagian luar dan bagian dalam (sub-kernel). Suhu di tengah inti mencapai sekitar 5000 derajat Celcius, kepadatan sekitar 12,5 ton/m2, dan tekanan hingga 361 GPa. PADA tahun-tahun terakhir baru, informasi tambahan tentang inti Bumi muncul. Seperti yang ditetapkan oleh ilmuwan Paul Richards (Limonte-Doherty Earth Observatory) dan Xiaodong Song (University of Illinois), inti cair besi Planet, ketika berputar di sekitar poros bumi, menyalip rotasi seluruh dunia sebesar 0,25 -0,5 derajat per tahun. Diameter padat, bagian dalam nukleus (subnukleus) ditentukan. Ini adalah 2,414 ribu kilometer (majalah "Penemuan dan Hipotesis", November. 2005. Kyiv).

Saat ini, hipotesis utama berikut diajukan, yang menjelaskan terjadinya arus listrik di dalam lelehan kulit terluar inti bumi. Inti dari hipotesis ini adalah sebagai berikut: Rotasi Bumi di sekitar porosnya menyebabkan munculnya turbulensi di luar, cangkang cair inti, yang, pada gilirannya, menyebabkan munculnya arus listrik yang mengalir di dalam lelehan. besi. Saya pikir sebagai hipotesis, kita dapat membuat asumsi berikut. Karena bagian luar, bagian cair dari cangkang inti bumi bergerak konstan baik relatif terhadap sub-inti dan relatif terhadap bagian luar - Mantel Bumi, dan proses ini berlangsung dalam waktu yang sangat lama. periode panjang waktu, ada elektrolisis cair, bagian luar inti bumi. Sebagai hasil dari proses elektrolisis, gerakan terarah elektron bebas muncul, yang hadir dalam jumlah besar dalam massa cair besi, sebagai akibatnya arus listrik dengan besaran besar terbentuk di sirkuit tertutup bagian luar. inti, ternyata nilainya bisa diperkirakan tidak kurang dari ratusan juta ampere ke atas. Berputar garis kekuatan arus listrik, garis medan magnet terbentuk, bergeser relatif terhadap garis gaya arus listrik sebesar 90 derajat. Setelah melewati ketebalan Bumi yang sangat besar, kekuatan medan listrik dan magnet telah menurun secara signifikan. Dan jika kita berbicara secara khusus tentang intensitas garis gaya medan magnet bumi, maka pada kutub magnetnya kekuatan medan magnet bumi adalah 0,63 gauss.

Selain hipotesis di atas, saya berharap tepat untuk mengutip hasil penelitian para ilmuwan Prancis, seperti yang dijelaskan dalam artikel "Inti Bumi" oleh penulis Leonid Popov. Teks lengkap artikel diposting di Internet, dan saya hanya akan memberikan sebagian kecil dari teks yang ditentukan.

Sekelompok peneliti dari Universitas Joseph, Fourier dan Lyon berpendapat bahwa inti dalam Bumi terus mengkristal di barat dan mencair di timur. Seluruh massa inti dalam perlahan-lahan bergeser dari sisi barat ke timur. timur dengan laju 1,5 cm per tahun.Usia bagian dalam tubuh yang kokoh intinya diperkirakan 2-4 miliar tahun, sedangkan bumi 4,5 miliar tahun.

Proses solidifikasi dan pelelehan yang begitu kuat jelas tidak bisa tidak mempengaruhi aliran konvektif di inti luar. Ini berarti bahwa mereka mempengaruhi dinamo planet dan medan magnet bumi serta perilaku mantel dan pergerakan benua.

Bukankah ini kunci perbedaan antara kecepatan rotasi inti dan bagian planet lainnya dan bagaimana menjelaskan percepatan pergeseran kutub magnet?" (Internet, topik artikel "Inti Bumi) terus-menerus mencerna dirinya sendiri." Penulis Leonid Popov. 9 Agustus 2010)

Menurut persamaan James Maxwell (1831-1879), garis gaya arus listrik terbentuk di sekitar garis medan magnet, searah dengan arah pergerakan arus di dalam inti cair luar Planet. Akibatnya, baik di dalam "tubuh" Bumi dan di sekitar permukaan dekat Bumi, harus ada garis medan listrik, dan semakin jauh medan listrik (dan juga medan magnet) dari inti bumi, semakin rendah intensitasnya. dari garis kekuatannya. Jadi sebenarnya harus, dan ada konfirmasi nyata dari asumsi ini.

Mari kita buka "Buku Pegangan Fisika" oleh penulis A.S. Enokovich (Moscow. Prosveshchenie Publishing House, 1990) dan mengacu pada data yang diberikan pada Tabel 335 "Parameter Fisik Bumi". Bacaan:
- Kuat medan listrik
langsung di permukaan bumi - 130 volt / m;
- Pada ketinggian 0,5 km di permukaan bumi - 50 volt / m;
- Pada ketinggian 3 km di atas permukaan bumi - 30 volt / m;
- Pada ketinggian 12 km di atas permukaan bumi - 2,5 volt / m;

Berikut adalah nilai muatan listrik Bumi - 57-10 di liontin derajat keempat.

Ingat bahwa satu unit listrik 1 coulomb sama dengan jumlah listrik yang melewati bagian melintang pada arus 1 ampere selama 1 detik.

Praktis di semua sumber yang membawa informasi tentang medan magnet dan listrik Bumi, dicatat bahwa mereka bersifat berdenyut.

Bagian 2. Alasan terjadinya pulsasi medan gaya magnet dan listrik Planet.

Diketahui bahwa intensitas medan magnet bumi tidak konstan dan meningkat dengan garis lintang. Intensitas maksimum garis gaya medan magnet Bumi diamati di kutubnya, minimum - di ekuator Planet. Itu tidak tetap konstan pada siang hari di semua garis lintang Bumi. Pulsasi harian medan magnet disebabkan oleh sejumlah alasan: Perubahan siklik dalam aktivitas matahari; gerakan orbit Bumi mengelilingi Matahari; rotasi harian Bumi di sekitar porosnya sendiri; pengaruh pada massa cair inti luar Bumi dari gaya gravitasi (gaya gravitasi) planet lain di tata surya. Cukup jelas bahwa denyut intensitas garis gaya medan magnet, pada gilirannya, menyebabkan denyut medan listrik Planet. Bumi kita, selama rotasi orbit mengelilingi Matahari, dalam orbit yang hampir melingkar, mendekati planet lain dari tata surya yang mengorbit Matahari dalam orbitnya pada jarak minimum, kemudian menjauh darinya pada jarak maksimum. Mari kita pertimbangkan secara khusus bagaimana jarak minimum dan maksimum antara Bumi dan planet lain berubah. tata surya, saat mereka bergerak dalam orbitnya mengelilingi Matahari:

Jarak minimum antara Bumi dan Merkurius adalah 82x10 pangkat 9 m;
-Jarak maksimum antara keduanya adalah 217x10 derajat ke-9 m;
- Jarak minimum antara Bumi dan Venus adalah 38x10 pangkat 9 m;
-Jarak maksimum antara keduanya adalah 261x10 derajat ke-9 m;
- Jarak minimum antara Bumi dan Mars adalah 56x10 pangkat 9 m;
-Jarak maksimum di antara mereka adalah 400x10 hingga derajat 9 m;
- Jarak minimum antara Bumi dan Jupiter adalah 588x10 pangkat 9 m;
-Jarak maksimum di antara mereka adalah 967x10 derajat ke-9 m;
- Jarak minimum antara Bumi dan Saturnus adalah 1199x10 pangkat 9 m;
-Jarak maksimum di antara mereka adalah 1650x10 hingga derajat ke-9 m;
- Jarak minimum antara Bumi dan Uranus adalah 2568x10 pangkat 9 m;
-Jarak maksimum di antara mereka adalah 3153x10 derajat ke-9 m;
- Jarak minimum antara Bumi dan Neptunus adalah 4309x10 pangkat 9 m;
-Jarak maksimum antara mereka adalah 4682x10 derajat ke-9 m;
- Jarak minimum antara Bumi dan Bulan adalah 3,56x10 pangkat 8 m;
-Jarak maksimum antara mereka adalah 4,07x10 hingga derajat ke-8 m;
- Jarak minimum antara Bumi dan Matahari adalah 1,47x10 pangkat 11 m;
-Jarak maksimum di antara mereka adalah 1,5x10 hingga derajat ke-11 m;

Menggunakan rumus yang diketahui Newton dan menggantikannya dengan data jarak maksimum dan minimum antara planet-planet tata surya dan Bumi, data jarak minimum dan maksimum antara Bumi dan Bulan, Bumi dan Matahari, serta data referensi di massa planet-planet tata surya, Bulan dan Matahari dan data besaran konstanta gravitasi, kita tentukan nilai minimum dan nilai maksimum gaya gravitasi (gaya gravitasi) yang bekerja di Planet kita, dan akibatnya, pada inti cairnya, dengan gerakan orbit Bumi mengelilingi Matahari dan selama gerakan orbit Bulan mengelilingi Bumi:

Besarnya gaya gravitasi antara Merkurius dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum di antara mereka - 1,77x10 pangkat 15 kg;
- Sesuai jarak maksimum di antara mereka - 2,5x10 hingga derajat ke-14 kg;
- Besarnya gaya gravitasi antara Venus dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum antara mereka - 1,35x10 derajat ke-17 kg;
- Sesuai dengan jarak maksimum di antara mereka -2,86x10 hingga derajat ke-15 kg;
- Besarnya gaya gravitasi antara Mars dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum di antara mereka - 8,5x10 pangkat 15 kg;
- Sesuai dengan jarak maksimum di antara mereka - 1,66x10 hingga derajat ke-14 kg;
- Besarnya gaya gravitasi antara Jupiter dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum antara mereka - 2,23x10 pangkat 17 kg;
- Sesuai dengan jarak maksimum di antara mereka - 8,25x10 hingga derajat ke-16 kg; - Besarnya gaya gravitasi antara Saturnus dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum di antara mereka - 1,6x10 pangkat 16 kg;
- Sesuai dengan jarak maksimum di antara mereka - 8,48x10 hingga derajat ke-15 kg;
- Besarnya gaya gravitasi antara Uranus dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum di antara mereka - 5,31x10 hingga derajat ke-14 kg;
- Sesuai dengan jarak maksimum di antara mereka - 3,56x10 hingga derajat ke-16 kg;
- Besarnya gaya gravitasi antara Neptunus dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum di antara mereka - 2,27x10 hingga derajat ke-14 kg;
- Sesuai dengan jarak maksimum di antara mereka - 1,92x10 hingga derajat ke-14 kg;
- Besarnya gaya gravitasi antara Bulan dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum di antara mereka - 2,31x10 derajat ke-19 kg;
- Sesuai dengan jarak maksimum di antara mereka - 1,77x10 hingga derajat ke-19 kg;
- Besarnya gaya gravitasi antara Matahari dan Bumi, sesuai dengan jarak minimum antara mereka - 3,69x10 hingga derajat ke-21 kg;
- Sesuai dengan jarak maksimum di antara mereka - 3,44x10 hingga derajat ke-21 kg;

Orang dapat melihat seberapa besar gaya gravitasi yang bekerja di bagian luar, inti cair Bumi. Orang hanya bisa membayangkan bagaimana kekuatan yang mengganggu ini, bertindak secara bersamaan dengan sisi yang berbeda pada massa besi cair ini, buatlah itu menyusut atau menambah penampangnya dan, sebagai akibatnya, menyebabkan denyutan pada kekuatan medan listrik dan magnet Planet. Denyut ini bersifat periodik, spektrum frekuensinya terletak pada infrasonik dan sangat frekuensi rendah.

Juga, proses pembentukan pulsasi medan listrik dan magnet dipengaruhi, meskipun pada tingkat yang lebih rendah, oleh rotasi harian Bumi di sekitar porosnya sendiri. Memang, gaya gravitasi planet-planet, Bulan, Matahari, yang berada dalam periode tertentu hari ini dari samping permukaan depan Bumi, memiliki efek yang agak lebih mengganggu pada massa cair inti planet daripada pada periode waktu harian yang sama di sisi belakang (belakang) massa inti. Pada saat yang sama, bagian inti yang diarahkan ke Matahari (Bulan, planet) diperpanjang ke arah objek pengaruh yang mengganggu, dan sisi belakang (terbalik) dari massa besi cair, pada saat yang sama, dikompresi menuju sub-inti padat pusat Bumi, mengurangi penampangnya.

Bagian 3 Dapatkah medan listrik bumi digunakan untuk tujuan praktis?

Sebelum kita mendapatkan jawaban atas pertanyaan ini, mari kita coba melakukan eksperimen virtual mental, yang intinya adalah sebagai berikut. Kami akan menempatkannya di ketinggian 0,5 km. dari permukaan Bumi (secara mental, tentu saja) elektroda logam, yang perannya akan dimainkan oleh pelat logam datar dengan luas 1x1 m2. Mari kita arahkan pelat ini relatif terhadap garis gaya medan listrik bumi sedemikian rupa sehingga mereka menembus permukaannya, yaitu, permukaan pelat ini harus diatur tegak lurus terhadap garis gaya medan listrik yang diarahkan dari barat ke timur. Yang kedua, elektroda yang sama persis, akan kita tempatkan dengan cara yang sama langsung di permukaan bumi. Mari kita ukur perbedaan potensial listrik antara elektroda ini. Menurut data yang diberikan di atas dari Buku Pegangan Fisika, potensial listrik yang diukur ini harus 130v-50v=80 volt.

Mari kita lanjutkan eksperimen pemikiran, sedikit mengubah kondisi awal. Kami akan memasang elektroda logam, yang terletak langsung di permukaan bumi, di permukaannya dan dengan hati-hati membumikannya. Mari kita turunkan elektroda logam kedua ke dalam poros hingga kedalaman 0,5 km dan, seperti dalam kasus sebelumnya, mengarahkannya relatif terhadap garis gaya medan listrik bumi. Mari kita ukur lagi besarnya potensial listrik antara elektroda-elektroda ini. Kita harus melihat perbedaan yang signifikan dalam besaran potensial terukur dari medan listrik bumi. Dan semakin dalam, di dalam Bumi, kita akan menurunkan elektroda kedua, semakin tinggi nilai perbedaan potensial yang diukur dari medan listrik Planet. Dan jika kita dapat mengukur perbedaan potensial listrik antara inti cair terluar Bumi dan permukaannya, maka, tampaknya, perbedaan potensial ini, baik dalam tegangan maupun daya, seharusnya cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik seluruh penduduk bumi. planet kita.

Tapi semua yang kita bicarakan, sayangnya, masih dipertimbangkan di bidang virtual, eksperimen pemikiran. Dan sekarang mari kita beralih ke hasil eksperimen praktis yang dilakukan pada awal abad ke-20 oleh Nikola Tesla dan diterbitkan dalam karya-karyanya.

Di laboratoriumnya di Colorado Springs (AS), yang dibangun di area Wardenclyffe, N. Tesla mengorganisir eksperimen yang memungkinkan untuk mengirimkan informasi melalui ketebalan Bumi ke sisi yang berlawanan. Sebagai dasar untuk keberhasilan implementasi eksperimen yang direncanakan, N. Tesla mengusulkan untuk menggunakan potensi listrik Planet, karena dia yakin sedikit sebelumnya bahwa Bumi bermuatan listrik.

Untuk melaksanakan eksperimen yang direncanakan, menurut proposalnya, menara-antena dibangun, setinggi 60 meter, dengan belahan tembaga di atasnya. Hemisfer tembaga ini memainkan peran elektroda logam yang sama, yang kita bicarakan di atas. Fondasi menara yang dibangun berada di bawah tanah hingga kedalaman 40 meter, di mana permukaan bumi yang terkubur berperan sebagai elektroda kedua. Hasil eksperimen N. Tesla dijelaskan dalam artikelnya yang diterbitkan "Transmisi nirkabel energi listrik" (5 Maret 1904). Dia menulis: "Dimungkinkan tidak hanya untuk mengirim pesan telegraf tanpa kabel, tetapi juga untuk menyampaikan modulasi lemah suara manusia di seluruh dunia dan, terlebih lagi, untuk mengirimkan energi dalam jumlah tak terbatas melalui jarak berapa pun dan tanpa kehilangan"

Dan selanjutnya, dalam artikel yang sama: "Pada pertengahan Juni, sambil mempersiapkan pekerjaan lain, saya memasang salah satu trafo step-down saya dengan tujuan menentukan secara inovatif, secara eksperimental, potensial listrik bola dunia dan mempelajari fluktuasi periodik dan acaknya. Ini membentuk bagian rencana yang dibentuk dengan hati-hati sebelumnya. Perangkat yang sangat sensitif dan digerakkan secara otomatis yang mengendalikan perangkat perekam terhubung ke sirkuit sekunder, sedangkan primer terhubung ke permukaan bumi ... Ternyata bahwa Bumi, di secara harfiah dari kata ini, hidup dengan getaran listrik.

Bukti yang meyakinkan bahwa Bumi memang merupakan generator alami yang sangat besar dari energi listrik yang tak habis-habisnya dan energi ini memiliki sifat harmonis yang berdenyut. Dalam beberapa artikel tentang topik yang sedang dibahas, disarankan bahwa gempa bumi, ledakan di tambang dan di anjungan lepas pantai penghasil minyak, semua ini adalah hasil dari manifestasi listrik terestrial.

Di planet kita, sejumlah besar lubang formasi alam, meninggalkan jauh ke dalam Bumi, ada juga sejumlah besar tambang dalam di mana penelitian praktis dapat dilakukan untuk menentukan kemungkinan menggunakan energi listrik yang dihasilkan oleh generator alami Planet kita. Kita hanya bisa berharap bahwa studi semacam itu suatu hari nanti akan dilakukan.

Bagian 4. Apa yang terjadi pada medan listrik bumi ketika petir linier dilepaskan ke permukaannya?

Hasil eksperimen yang dilakukan oleh N. Tesla secara meyakinkan membuktikan bahwa Planet kita adalah generator alami energi listrik yang tidak ada habisnya. Selain itu, potensi maksimum energi ini terkandung di dalam cangkang logam cair dari inti luar Planet dan berkurang saat mendekati permukaannya dan di luar permukaan Bumi. Hasil eksperimen yang dilakukan oleh N.Tesla juga secara meyakinkan membuktikan bahwa medan listrik dan magnet bumi bersifat pulsasi periodik, dan spektrum frekuensi pulsasi terletak pada rentang frekuensi infrasonik dan sangat rendah. Dan ini berarti yang berikut - dengan bertindak pada medan listrik yang berdenyut di Bumi dengan bantuan sumber eksternal dari osilasi harmonik, yang frekuensinya mendekati atau sama dengan pulsa alami medan listrik Bumi, seseorang dapat mencapai fenomena resonansinya. . N. Tesla menulis: "Ketika mengurangi gelombang listrik ke jumlah yang tidak signifikan dan mencapai kondisi yang diperlukan resonansi, sirkuit (dibahas di atas) akan bekerja seperti pendulum besar, menyimpan energi dari pulsa eksitasi asli tanpa batas, dan konsekuensi dari memaparkan Bumi dan atmosfer konduktornya ke osilasi harmonik seragam radiasi, yang, sebagai pengujian dalam kondisi nyata menunjukkan, dapat berkembang sedemikian rupa sehingga mereka akan melampaui yang dicapai oleh manifestasi alami listrik statis "(Pasal" Transmisi nirkabel energi listrik "6 Maret 1904).

Dan apa resonansi dari getaran? "Resonansi adalah peningkatan tajam dalam amplitudo keadaan tunak getaran paksa ketika frekuensi pengaruh harmonik eksternal mendekati frekuensi salah satu osilasi alami sistem "(Soviet Encyclopedic Dictionary, ed. "Soviet Encyclopedia". Moscow. 1983)

Nikola Tesla, dalam eksperimennya, menggunakan pelepasan petir linier alami dan buatan, yang ia dan asistennya buat secara eksperimental di laboratoriumnya, sebagai sumber pengaruh eksternal untuk mencapai kondisi resonansi di dalam Bumi.
Apa itu petir linier dan bagaimana menggunakannya sebagai sumber luar osilasi harmonik yang mampu menciptakan resonansi osilasi di dalam Bumi?

Mari kita buka "Buku Pegangan Fisika", tabel 240. Parameter fisik petir:
- durasi (rata-rata) kilasan pelepasan petir, C - 0,2 detik.
(Catatan: Petir dirasakan oleh mata sebagai kilatan tunggal, pada kenyataannya itu adalah pelepasan yang terputus-putus, terdiri dari pulsa pelepasan terpisah, yang jumlahnya 2-3, tetapi dapat mencapai hingga 50).
- diameter (rata-rata) saluran petir, cm - 16.
- kekuatan arus petir (nilai tipikal), A - 2x10 hingga derajat ke-4.
- panjang rata-rata kilat (antara awan dan bumi), km - 2 - 3.
- beda potensial pada saat terjadi petir, V - sampai dengan 4x10 derajat ke-9.
- nomor pelepasan petir di atas Bumi dalam 1 detik - sekitar 100.
Dengan demikian, petir merupakan impuls listrik dengan daya besar dan durasi pendek. Spesialis yang bekerja di bidang teknologi pulsa dapat mengkonfirmasi fakta berikut - semakin pendek durasi pulsa (semakin pendek pulsa), semakin kaya spektrum frekuensi osilasi listrik harmonik yang membentuk pulsa ini. Oleh karena itu, petir, yang merupakan impuls energi listrik jangka pendek, mencakup sejumlah osilasi listrik harmonik yang terletak pada rentang frekuensi yang luas, termasuk frekuensi infra-rendah dan frekuensi sangat rendah. Dalam hal ini, daya pulsa maksimum didistribusikan secara tepat di wilayah frekuensi ini. Dan fakta ini berarti bahwa osilasi harmonik yang terjadi ketika pelepasan petir linier ke permukaan bumi dapat memberikan resonansi ketika berinteraksi dengan osilasi periodik (denyut) medan listrik bumi sendiri. Dalam artikel “Petir Terkendali” tertanggal 8 Maret 1904, N. Tesla menulis: “Penemuan gelombang berdiri terestrial menunjukkan bahwa meskipun ukurannya sangat besar (artinya ukuran Bumi), seluruh planet dapat mengalami getaran resonansi seperti garpu tala kecil, agar getaran listrik, yang diberikan sesuai dengan karakteristik dan dimensi fisiknya, melewatinya tanpa hambatan. Diketahui bahwa dalam percobaan mereka, untuk mencapai fenomena resonansi, N. Tesla dan asistennya menciptakan petir linier buatan (pelepasan percikan api) dengan panjang sedikit di atas 3 meter dengan durasi yang sangat singkat) dan potensial listrik lebih dari lima puluh juta volt.

Dan di sini muncul pertanyaan yang sangat menarik: "Bukankah meteorit Tunguska merupakan konsekuensi dari efek resonansi petir linier alami pada medan listrik bumi?" Masalah pengaruh petir linier buatan yang dibuat di laboratorium N. Tesla pada penampilan meteorit Tunguska tidak dipertimbangkan di sini, karena selama waktu yang terkait dengan peristiwa meteorit Tunguska, laboratorium N. Tesla tidak bekerja lebih lama.

Berikut adalah bagaimana mereka menggambarkan peristiwa yang terkait dengan apa yang disebut Meteorit Tunguska saksi dari peristiwa ini. Pada tanggal 17 Juni (30), 1908, sekitar pukul 7 pagi, sebuah bola api besar menyapu wilayah lembah Sungai Yenisei. Penerbangannya berakhir kekuatan besar ledakan yang terjadi pada ketinggian 7 sampai 10 km dari permukaan bumi. Kekuatan ledakan, seperti yang kemudian ditentukan oleh para ahli, kira-kira setara dengan kekuatan ledakan bom hidrogen dari 10 hingga 40 megaton setara TNT.

Mari kita beri perhatian khusus pada fakta bahwa peristiwa ini terjadi pada periode musim panas, yaitu, selama pembentukan badai petir musim panas yang sering, disertai dengan pelepasan petir. Dan kita tahu bahwa pelepasan petir linier di permukaan bumi yang dapat menyebabkan fenomena resonansi di dalam bola dunia, yang, pada gilirannya, dapat berkontribusi pada pembentukan bola petir dengan tenaga listrik yang sangat besar. Sebagai konfirmasi dari versi yang diungkapkan, dan tidak hanya oleh saya, mari kita beralih ke "Kamus Ensiklopedis": "bola petir adalah spheroid bercahaya dengan diameter 10 cm atau lebih, biasanya terbentuk setelah sambaran petir linier dan terdiri, tampaknya , dari plasma non-ekuilibrium." Tapi itu tidak semua. Mari kita beralih ke artikel N. Tesla "Percakapan dengan Planet" tertanggal 9 Februari 1901. Berikut adalah kutipan dari artikel ini: "Saya telah menunjukkan melalui tes yang menentukan kelayakan praktis mentransmisikan sinyal menggunakan sistem saya dari satu titik ke titik lain di dunia, tidak peduli seberapa jauh jaraknya, dan segera saya akan mengubah orang-orang yang tidak percaya. untuk keyakinan saya. Saya memiliki segala alasan untuk memberi selamat kepada diri sendiri atas kenyataan bahwa selama eksperimen ini, banyak di antaranya sangat halus dan berisiko, baik saya maupun asisten saya tidak mengalami cedera. fenomena yang tidak biasa. Karena beberapa gangguan osilasi, bola api nyata dapat melompat keluar dari jarak yang sangat jauh, dan jika seseorang berada di jalur atau dekat mereka, dia akan langsung dihancurkan.

Seperti yang bisa kita lihat, masih terlalu dini untuk mengesampingkan kemungkinan partisipasi bola petir dalam peristiwa yang dijelaskan di atas terkait dengan meteorit Tunguska. Badai petir musim panas yang sering terjadi pada saat ini sepanjang tahun, sambaran petir linier dapat menyebabkan petir bola, dan itu bisa terjadi jauh di luar lembah Sungai Yenisei dan kemudian, "bepergian" dengan kecepatan tinggi di sepanjang garis gaya medan listrik bumi, berakhir di daerah di mana peristiwa di atas terjadi.

Kesimpulan
Alami sumber energi Planet-planet menyusut tak terhindarkan. Ada pencarian aktif sumber alternatif energi, memungkinkan untuk datang menggantikan yang menghilang. Tampaknya sudah waktunya untuk melakukan penelitian mendalam, baik secara teoritis maupun praktis, dalam menentukan kemungkinan penggunaan potensi listrik dari generator alami energi listrik untuk kepentingan Manusia. Dan jika dipastikan bahwa kemungkinan seperti itu ada, dan, pada saat yang sama, generator bumi, sebagai akibat dari penggunaan energinya, tidak akan dirugikan, maka sangat mungkin bahwa medan listrik Planet-planet akan melayani manusia. sebagai salah satu sumber energi alternatif.

Kleschevich V.A. September-November 2011 (Kharkov)

Benua pada suatu waktu terbentuk dari massa kerak bumi, yang pada tingkat tertentu menonjol di atas permukaan air dalam bentuk daratan. Balok-balok kerak bumi ini telah membelah, bergerak, dan menghancurkan bagian-bagiannya selama lebih dari satu juta tahun untuk muncul dalam bentuk yang kita kenal sekarang.

Hari ini kita akan mempertimbangkan ketebalan kerak bumi terbesar dan terkecil dan fitur-fitur strukturnya.

Sedikit tentang planet kita

Pada awal pembentukan planet kita, banyak gunung berapi aktif di sini, ada tabrakan konstan dengan komet. Hanya setelah pemboman berhenti, permukaan panas planet ini membeku.
Artinya, para ilmuwan yakin bahwa pada awalnya planet kita adalah gurun tandus tanpa air dan tumbuh-tumbuhan. Dari mana begitu banyak air berasal masih menjadi misteri. Tetapi belum lama ini, cadangan air yang besar ditemukan di bawah tanah, mungkin merekalah yang menjadi dasar lautan kita.

Sayangnya, semua hipotesis tentang asal usul planet kita dan komposisinya lebih merupakan asumsi daripada fakta. Menurut pernyataan A. Wegener, pada awalnya Bumi diselimuti oleh lapisan tipis granit, yang pada zaman Paleozoikum menjelma menjadi daratan Pangea. Di era Mesozoikum, Pangea mulai terbelah menjadi beberapa bagian, benua yang terbentuk secara bertahap saling menjauh. Samudera Pasifik, kata Wegener, adalah sisa dari lautan primer, dan Atlantik dan India dianggap sebagai lautan sekunder.

kerak bumi

Komposisi kerak bumi praktis mirip dengan komposisi planet-planet tata surya kita - Venus, Mars, dll. Bagaimanapun, zat yang sama berfungsi sebagai dasar untuk semua planet di tata surya. Dan baru-baru ini, para ilmuwan yakin bahwa tabrakan Bumi dengan planet lain, yang disebut Thea, menyebabkan penggabungan dua benda langit, dan Bulan terbentuk dari pecahan yang pecah. Ini menjelaskan mengapa komposisi mineral bulan mirip dengan planet kita. Di bawah ini kami akan mempertimbangkan struktur kerak bumi - peta lapisannya di darat dan di lautan.

Kerak bumi hanya membentuk 1% dari massa bumi. Ini terutama terdiri dari silikon, besi, aluminium, oksigen, hidrogen, magnesium, kalsium dan natrium, dan 78 elemen lainnya. Diasumsikan bahwa, dibandingkan dengan mantel dan inti, kerak bumi adalah cangkang tipis dan rapuh, yang sebagian besar terdiri dari zat ringan. Zat berat, menurut ahli geologi, turun ke pusat planet, dan yang terberat terkonsentrasi di inti.

Struktur kerak bumi dan peta lapisannya ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

kerak benua

Kerak bumi memiliki 3 lapisan yang masing-masing menutupi lapisan sebelumnya dengan lapisan yang tidak rata. Sebagian besar permukaannya adalah dataran kontinental dan samudera. Benua juga dikelilingi oleh beting, yang, setelah tikungan curam, melewati lereng benua (area tepi bawah laut benua).
duniawi kerak benua dibagi menjadi lapisan:

1. Sedimen.
2. Granit.
3. Basal.

Lapisan sedimen ditutupi oleh batuan sedimen, metamorf dan beku. Ketebalan kerak benua adalah persentase terkecil.

Jenis kerak benua

Batuan sedimen adalah akumulasi yang meliputi lempung, karbonat, batuan volkanogenik, dan padatan lainnya. Ini adalah jenis sedimen yang terbentuk sebagai hasil dari kondisi alam yang sebelumnya ada di bumi. Ini memungkinkan para peneliti untuk menarik kesimpulan tentang sejarah planet kita.

Lapisan granit terdiri dari batuan beku dan batuan metamorf yang mirip dengan granit dalam sifat-sifatnya. Artinya, tidak hanya granit yang membentuk lapisan kedua kerak bumi, tetapi zat-zat ini sangat mirip komposisinya dan memiliki kekuatan yang kira-kira sama. Kecepatan gelombang longitudinalnya mencapai 5,5-6,5 km/s. Ini terdiri dari granit, sekis, gneisses, dll.

Lapisan basal terdiri dari zat-zat yang komposisinya mirip dengan basal. Ini lebih padat dibandingkan dengan lapisan granit. Mantel kental dari padatan mengalir di bawah lapisan basal. Secara konvensional, mantel dipisahkan dari kerak oleh apa yang disebut batas Mohorovichich, yang, pada kenyataannya, memisahkan lapisan komposisi kimia yang berbeda. Hal ini ditandai dengan peningkatan tajam dalam kecepatan gelombang seismik.
Artinya, lapisan kerak bumi yang relatif tipis merupakan penghalang rapuh yang memisahkan kita dari mantel merah-panas. Ketebalan mantel itu sendiri rata-rata 3.000 km. Bersama dengan mantel mereka bergerak dan lempeng tektonik, yang, sebagai bagian dari litosfer, merupakan bagian dari kerak bumi.

Di bawah ini kami mempertimbangkan ketebalan kerak benua. Jaraknya mencapai 35 km.

Ketebalan kerak benua

Ketebalan kerak bumi bervariasi dari 30 hingga 70 km. Dan jika di bawah dataran lapisannya hanya 30-40 km, maka di bawah sistem gunung mencapai 70 km. Di bawah Himalaya, ketebalan lapisan mencapai 75 km.

Ketebalan kerak benua adalah dari 5 hingga 80 km dan secara langsung tergantung pada usianya. Dengan demikian, platform kuno yang dingin (Eropa Timur, Siberia, Siberia Barat) memiliki ketebalan yang cukup tinggi - 40-45 km.

Selain itu, setiap lapisan memiliki ketebalan dan ketebalannya sendiri, yang dapat bervariasi di berbagai wilayah daratan.

Ketebalan kerak benua adalah:

1. Lapisan sedimen - 10-15 km.

2. Lapisan granit - 5-15 km.

3. Lapisan basal - 10-35 km.

Suhu kerak bumi

Suhu naik saat Anda masuk lebih dalam. Diyakini bahwa suhu inti mencapai 5.000 C, tetapi angka-angka ini tetap bersyarat, karena jenis dan komposisinya masih belum jelas bagi para ilmuwan. Saat Anda masuk lebih dalam ke kerak bumi, suhunya naik setiap 100 m, tetapi angkanya bervariasi tergantung pada komposisi elemen dan kedalamannya. Kerak samudera memiliki suhu yang lebih tinggi.

kerak samudera

Awalnya, menurut para ilmuwan, Bumi ditutupi persis dengan lapisan kerak samudera, yang ketebalan dan komposisinya agak berbeda dari lapisan benua. mungkin muncul dari lapisan mantel atas yang berbeda, yaitu komposisinya sangat dekat dengannya. Ketebalan kerak bumi tipe oseanik 5 kali lebih kecil dari ketebalan tipe kontinental. Pada saat yang sama, komposisinya di daerah laut dan samudera yang dalam dan dangkal berbeda tidak signifikan satu sama lain.

Lapisan kerak benua

Ketebalan kerak samudera adalah:

1. Lapisan air laut yang tebalnya 4 km.

2. Lapisan sedimen lepas. Ketebalannya 0,7 km.

3. Lapisan yang terdiri dari basal dengan batuan karbonat dan silika. Kekuatan rata-rata adalah 1,7 km. Itu tidak menonjol tajam dan ditandai dengan pemadatan lapisan sedimen. Versi strukturnya disebut sub-samudera.

4. Lapisan basal, tidak berbeda dengan kerak benua. Ketebalan kerak samudera di lapisan ini adalah 4,2 km.

Lapisan basal kerak samudera di zona subduksi (zona di mana satu lapisan kerak menyerap yang lain) berubah menjadi eklogit. Kepadatan mereka sangat tinggi sehingga mereka tenggelam jauh ke dalam kerak hingga kedalaman lebih dari 600 km, dan kemudian tenggelam ke dalam mantel yang lebih rendah.

Menimbang bahwa ketebalan terkecil dari kerak bumi diamati di bawah lautan dan hanya 5-10 km, para ilmuwan telah lama memupuk ide untuk mulai mengebor kerak di kedalaman lautan, yang akan memungkinkan kita untuk mempelajari lebih detail. struktur internal Bumi. Namun, lapisan kerak samudera sangat kuat, dan penelitian di kedalaman laut membuat tugas ini semakin sulit.

Kesimpulan

Kerak bumi mungkin merupakan satu-satunya lapisan yang telah dipelajari secara mendetail oleh umat manusia. Tapi apa yang ada di bawahnya masih mengkhawatirkan para ahli geologi. Kita hanya bisa berharap bahwa suatu hari kedalaman Bumi kita yang belum dijelajahi akan dieksplorasi.

MEREKA. Kapitonov

Panas nuklir bumi

panas bumi

Bumi adalah benda yang cukup panas dan merupakan sumber panas. Ini memanas terutama karena radiasi matahari yang diserapnya. Tetapi Bumi juga memiliki sumber panasnya sendiri yang sebanding dengan panas yang diterima dari Matahari. Diyakini bahwa energi Bumi sendiri ini memiliki asal usul sebagai berikut. Bumi muncul sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu setelah pembentukan Matahari dari piringan debu-gas protoplanet yang berputar di sekitarnya dan mengembun. Pada tahap awal pembentukannya, substansi bumi memanas karena kompresi gravitasi yang relatif lambat. peran besar dalam keseimbangan termal Bumi juga dimainkan oleh energi yang dilepaskan ketika benda-benda kosmik kecil jatuh di atasnya. Karena itu, Bumi muda itu cair. Mendingin, secara bertahap sampai pada kondisi saat ini dengan permukaan padat, yang sebagian besar ditutupi dengan lautan dan perairan laut. Ini sulit lapisan luar ditelepon kerak bumi dan rata-rata, di darat, ketebalannya sekitar 40 km, dan di bawah perairan samudera - 5-10 km. Lagi lapisan dalam Tanah yang disebut mantel juga terdiri dari padatan. Ini meluas hingga kedalaman hampir 3000 km dan berisi sebagian besar materi Bumi. Akhirnya, bagian terdalam dari Bumi adalah inti. Ini terdiri dari dua lapisan - eksternal dan internal. inti luar ini adalah lapisan besi cair dan nikel pada suhu 4500-6500 K dengan ketebalan 2000-2500 km. inti dengan radius 1000-1500 km adalah paduan besi-nikel padat yang dipanaskan hingga suhu 4000-5000 K dengan kepadatan sekitar 14 g / cm 3, yang muncul pada tekanan besar (hampir 4 juta bar).
Selain panas internal Bumi, yang diwarisi dari tahap panas paling awal pembentukannya, dan jumlahnya akan berkurang seiring waktu, ada lagi, jangka panjang, yang terkait dengan peluruhan radioaktif inti dengan setengah panjang yang panjang. kehidupan - pertama-tama, 232 Th, 235 U , 238 U dan 40 K. Energi yang dilepaskan dalam peluruhan ini - mereka menyumbang hampir 99% dari energi radioaktif bumi - terus-menerus mengisi kembali cadangan termal Bumi. Inti di atas terkandung dalam kerak dan mantel. Peluruhan mereka menyebabkan pemanasan lapisan luar dan dalam Bumi.
Bagian dari panas besar yang terkandung di dalam Bumi terus-menerus keluar ke permukaannya, seringkali dalam proses vulkanik skala besar. Aliran panas yang mengalir dari kedalaman bumi melalui permukaannya diketahui. Ini adalah (47±2)·10 12 watt, yang setara dengan panas yang dapat dihasilkan oleh 50 ribu pembangkit listrik tenaga nuklir (daya rata-rata satu pembangkit listrik tenaga nuklir adalah sekitar 109 watt). Timbul pertanyaan apakah energi radioaktif memainkan peran penting dalam total anggaran termal Bumi, dan jika demikian, peran apa? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini lama tetap tidak diketahui. Sekarang ada kesempatan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini. Peran kunci di sini milik neutrino (antineutrino), yang diproduksi dalam proses peluruhan radioaktif inti yang membentuk substansi bumi dan yang disebut geo-neutrino.

Geo-neutrino

Geo-neutrino adalah nama gabungan untuk neutrino atau antineutrino, yang dipancarkan sebagai akibat peluruhan beta dari inti yang terletak di bawah permukaan bumi. Jelas, karena kemampuan penetrasi yang belum pernah terjadi sebelumnya, pendaftaran ini (dan hanya mereka) oleh detektor neutrino berbasis darat dapat memberikan informasi objektif tentang proses peluruhan radioaktif yang terjadi jauh di dalam Bumi. Contoh peluruhan tersebut adalah peluruhan - peluruhan inti 228 Ra, yang merupakan hasil peluruhan inti 232 Th yang berumur panjang (lihat tabel):

Waktu paruh (T 1/2) dari inti 228 Ra adalah 5,75 tahun, dan energi yang dilepaskan sekitar 46 keV. Spektrum energi antineutrino kontinu dengan batas atas mendekati energi yang dilepaskan.
Peluruhan inti 232 Th, 235 U, 238 U adalah rantai peluruhan berurutan yang membentuk apa yang disebut seri radioaktif. Dalam rantai seperti itu, peluruhan diselingi dengan peluruhan , karena pada peluruhan inti akhir ternyata bergeser dari garis stabilitas ke daerah inti yang kelebihan muatan neutron. Setelah rantai peluruhan berturut-turut di akhir setiap baris, inti stabil terbentuk dengan jumlah proton dan neutron yang mendekati atau sama dengan bilangan ajaib (Z = 82,N= 126). Inti akhir tersebut adalah isotop stabil timbal atau bismut. Dengan demikian, peluruhan T 1/2 berakhir dengan pembentukan inti ajaib ganda 208 Pb, dan pada jalur 232 Th → 208 Pb, enam peluruhan terjadi, bergantian dengan empat peluruhan (dalam rantai 238 U → 206 Pb, delapan - dan enam - - meluruh; ada tujuh - dan empat meluruh dalam rantai 235 U → 207 Pb). Jadi, spektrum energi antineutrino dari setiap deret radioaktif merupakan superposisi spektrum parsial dari peluruhan individu yang menyusun deret ini. Spektrum antineutrino yang dihasilkan pada peluruhan 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K ditunjukkan pada Gambar. 1. Peluruhan 40 K adalah peluruhan tunggal (lihat tabel). energi terbesar(hingga 3,26 MeV) antineutrino mencapai peluruhan
214 Bi → 214 Po, yang merupakan penghubung dalam deret radioaktif 238 U. Energi total yang dilepaskan selama perjalanan semua mata rantai peluruhan dalam deret 232 Th → 208 Pb adalah 42,65 MeV. Untuk deret radioaktif 235 U dan 238 U, energi ini berturut-turut adalah 46,39 dan 51,69 MeV. Energi yang dilepaskan dalam peluruhan
40 K → 40 Ca adalah 1,31 MeV.

Karakteristik inti 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K

Inti	Bagikan dalam % dalam campuran isotop	Jumlah inti berhubungan. inti	T 1/2 miliar tahun	Tautan pertama membusuk
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

Perkiraan fluks geo-neutrino, dibuat berdasarkan peluruhan inti 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K yang terkandung dalam komposisi materi Bumi, menghasilkan nilai orde 106 cm -2 detik -1 . Dengan mendaftarkan geo-neutrino ini, seseorang dapat memperoleh informasi tentang peran panas radioaktif dalam keseimbangan panas total Bumi dan menguji gagasan kita tentang kandungan radioisotop berumur panjang dalam komposisi materi terestrial.

Beras. 1. Spektrum energi antineutrino dari peluruhan nuklir

232 Th, 235 U, 238 U, 40 K dinormalisasi menjadi satu peluruhan inti induk

Reaksi ini digunakan untuk mendaftarkan elektron antineutrino

P → e + + n, (1)

di mana partikel ini benar-benar ditemukan. Ambang batas untuk reaksi ini adalah 1,8 MeV. Oleh karena itu, hanya geo-neutrino yang terbentuk dalam rantai peluruhan mulai dari inti 232 Th dan 238 U yang dapat didaftarkan dalam reaksi di atas. Penampang melintang efektif dari reaksi yang dibahas sangat kecil: 10 -43 cm 2. Oleh karena itu, detektor neutrino dengan volume sensitif 1 m3 akan mencatat tidak lebih dari beberapa peristiwa per tahun. Jelas bahwa detektor neutrino diperlukan untuk memperbaiki fluks geo-neutrino secara andal. volume besar ditempatkan di laboratorium bawah tanah untuk perlindungan latar belakang yang maksimal. Ide untuk menggunakan detektor yang dirancang untuk mempelajari neutrino surya dan reaktor untuk pendaftaran geo-neutrino muncul pada tahun 1998. Saat ini, ada dua detektor neutrino volume besar menggunakan sintilator cair dan cocok untuk memecahkan masalah. Ini adalah detektor neutrino dari eksperimen KamLAND (Jepang, ) dan Borexino (Italia, ). Di bawah ini kami mempertimbangkan perangkat detektor Borexino dan hasil yang diperoleh pada detektor ini pada pendaftaran geo-neutrino.

Detektor Borexino dan registrasi geo-neutrino

Detektor neutrino Borexino terletak di Italia tengah di laboratorium bawah tanah di bawah pegunungan Gran Sasso, yang puncak gunungnya mencapai 2,9 km (Gbr. 2).

Beras. Gambar 2. Diagram lokasi laboratorium neutrino di bawah pegunungan Gran Sasso (Italia tengah)

Borexino adalah detektor masif tidak tersegmentasi yang media aktifnya adalah
280 ton sintilator cair organik. Itu mengisi bejana bola nilon dengan diameter 8,5 m (Gbr. 3). Sintilatornya adalah pseudocumene (C 9 H 12) dengan aditif PPO pengubah spektrum (1,5 g/l). Cahaya dari sintilator dikumpulkan oleh 2212 photomultiplier (PMT) delapan inci yang ditempatkan pada bola stainless steel (SSS).

Beras. 3. Skema perangkat detektor Borexino

Sebuah kapal nilon dengan pseudocumene adalah detektor internal yang bertugas untuk mendaftarkan neutrino (antineutrino). Detektor bagian dalam dikelilingi oleh dua zona penyangga konsentris yang melindunginya dari sinar gamma eksternal dan neutron. Zona bagian dalam diisi dengan media yang tidak gemerlap yang terdiri dari 900 ton pseudocumene dengan aditif dimetil ftalat untuk memadamkan kilau. Zona luar terletak di atas SNS dan merupakan detektor Cherenkov air yang mengandung 2000 ton air ultra murni dan memotong sinyal dari muon yang memasuki fasilitas dari luar. Untuk setiap interaksi yang terjadi di detektor internal, energi dan waktu ditentukan. Kalibrasi detektor menggunakan berbagai sumber radioaktif memungkinkan penentuan skala energi dan tingkat reproduktifitas sinyal cahaya dengan sangat akurat.
Borexino adalah detektor kemurnian radiasi yang sangat tinggi. Semua bahan dipilih secara ketat, dan sintilator dibersihkan untuk meminimalkan latar belakang internal. Karena kemurnian radiasinya yang tinggi, Borexino adalah detektor yang sangat baik untuk mendeteksi antineutrino.
Dalam reaksi (1), positron memberikan sinyal sesaat, yang setelah beberapa waktu diikuti oleh penangkapan neutron oleh inti hidrogen, yang mengarah pada munculnya -kuantum dengan energi 2,22 MeV, yang menciptakan sinyal tertunda relatif terhadap yang pertama. Di Borexino, waktu penangkapan neutron sekitar 260 s. Sinyal sesaat dan tertunda berkorelasi dalam ruang dan waktu, memberikan pengakuan yang akurat dari peristiwa yang disebabkan oleh e .
Ambang batas untuk reaksi (1) adalah 1,806 MeV dan, seperti dapat dilihat dari Gambar. 1, semua geo-neutrino dari peluruhan 40 K dan 235 U berada di bawah ambang batas ini, dan hanya sebagian dari geo-neutrino yang berasal dari peluruhan 232 Th dan 238 U yang dapat dideteksi.
Detektor Borexino pertama kali mendeteksi sinyal dari geo-neutrino pada tahun 2010 dan baru-baru ini menerbitkan hasil baru berdasarkan pengamatan selama 2056 hari dari Desember 2007 hingga Maret 2015. Di bawah ini kami menyajikan data yang diperoleh dan hasil diskusi mereka, berdasarkan artikel.
Dari hasil analisis data eksperimen, teridentifikasi 77 kandidat antineutrino elektron yang lolos semua kriteria seleksi. Latar belakang dari peristiwa simulasi e diperkirakan oleh . Jadi, rasio sinyal/latar belakang adalah 100.
Sumber latar belakang utama adalah antineutrino reaktor. Bagi Borexino, situasinya cukup menguntungkan, karena tidak ada reaktor nuklir di dekat laboratorium Gran Sasso. Selain itu, antineutrino reaktor lebih energik daripada geo-neutrino, yang memungkinkan untuk memisahkan antineutrino ini dari positron dengan kekuatan sinyal. Hasil analisis kontribusi geo-neutrino dan antineutrino reaktor terhadap jumlah total peristiwa yang tercatat dari e ditunjukkan pada Gambar. 4. Jumlah geo-neutrino terdaftar yang diberikan oleh analisis ini (area yang diarsir sesuai dengannya pada Gambar 4) sama dengan . Dalam spektrum geo-neutrino yang diekstraksi sebagai hasil analisis, dua kelompok terlihat - kurang energik, lebih intens dan lebih energik, kurang intens. Penulis studi yang dijelaskan mengaitkan kelompok-kelompok ini dengan peluruhan thorium dan uranium, masing-masing.
Dalam analisis yang sedang dibahas, kami menggunakan rasio massa thorium dan uranium dalam materi Bumi
m(Th)/m(U) = 3,9 (dalam tabel nilai ini adalah 3.8). Angka ini mencerminkan kandungan relatif dari unsur-unsur kimia ini dalam chondrites - kelompok meteorit yang paling umum (lebih dari 90% meteorit yang jatuh ke Bumi termasuk dalam kelompok ini). Diyakini bahwa komposisi chondrites, dengan pengecualian gas ringan (hidrogen dan helium), mengulangi komposisi tata surya dan cakram protoplanet tempat Bumi terbentuk.

Beras. Gambar 4. Spektrum keluaran cahaya dari positron dalam satuan jumlah fotoelektron untuk kejadian kandidat antineutrino (titik eksperimen). Daerah yang diarsir merupakan kontribusi geo-neutrino. Garis padat adalah kontribusi antineutrino reaktor.