为什么地热能对地表温度不重要?

Question

我相信地下的温度梯度高达每公里30°C。因此，地球表面以下1公里的地方非常温暖。然而，人们通常认为地热能对地球表面温度的影响微不足道。这怎么可能呢?

Answer 1

要挖透一公里厚的岩石才能达到那种非常温暖的条件，其实是很困难的。

这里的关键量是热通量。问题的关键在于:

地热热流只是太阳热流的百分之一的一小部分。

太阳热流平衡项在每平方米几十到几百瓦的数量级上源：

地球表面从太阳吸收156 W/m²的能量(全球平均)，并向大气释放55 W/m²的长波能量。大气吸收84 W/m²，向太空发射185 W/m²的长波辐射。

以上数据来自Barry and Chorley, 2003[¹]。Kiehl和Trenberth在1997年论文[²]中的描述更为复杂，但可以用下图部分概括:

特别要注意的是，他们列出了:

342 W/m²(341 W/m²)撞击地球大气层的平均功率。

198 W/m²(184 W/m²)撞击地球表面的平均功率。

地球表面吸收的平均功率为168w /m²(161w /m²)。

括号中的数字来自Trenberth等人2009年的论文[³]。

相比之下，地热热流的测量单位是几十毫瓦每平方米:

热量不断地从地球内部的热源流向地表。来自地球的总热量损失估计为44.2 TW (4.42 × 10¹³瓦)。[^]大陆地壳的平均热流为65mw /m²，海洋地壳的平均热流为101 mW/m²。[^]这平均为0.087瓦/平方米(地球吸收的太阳能的0.03%[])，但更集中在岩石圈较薄的地区，例如沿洋中脊(新的海洋岩石圈就是在那里形成的)和地幔柱附近。[]

引用参考文献

1. R. G. Barry和R. J. Chorley (2003)，大气、天气和气候劳特利奇，伦敦，2003年。

2. J. T. Kiehl和Kevin E. Trenberth(1997)，“地球的年度全球平均能源预算”，公牛。阿米尔。流星。Soc。78, 197 - 208。

3. K. E. Trenberth, J. T. Fasullo和J. Kiehl(2009)，“地球的全球能源预算”，公牛。阿米尔。流星。Soc。90, 311 - 323。

4. 波拉克，亨利·N·等人。(1993)“来自地球内部的热流:全球数据集的分析”，地球物理学综述，31， 3，第273页。存档于2011-08-11在时光倒流机。rg01249 doi: 10.1029/93

5. “气候与地球能源预算”。美国国家航空航天局。2009-01-14。

6. 理查兹，文学硕士;邓肯，r.a.;Courtillot, v.e.(1989)。“洪水玄武岩和热点轨迹:羽状头和尾”。科学246(4926): 103 - 107。Bibcode: 1989年sci……246 . . 103 r。doi: 10.1126 / science.246.4926.103．PMID 17837768。S2CID 9147772。