Yer ısısı

Jeolojideki anlamıyla yer ısısı (jeotermal ısı) gezegenin içindeki ısı kaynaklarına değinir. Dünya'nın iç kısmında artan derinliğe göre sıcaklıktaki değişim oranıdır. Genel bir kural olarak, çok daha sıcak olan mantodan gelen ısı akışı nedeniyle kabuk sıcaklığı derinlikle birlikte artar; tektonik plaka sınırlarından uzakta, kıtasal kabukta yüzeye yakın derinlikte sıcaklık yaklaşık 25-30 °C/km (72-87 °F/mi) artar.^[1]

Jeo-termal Dünya'yı ifade eder, ancak kavram diğer gezegenlere de uygulanabilir. SI birimlerinde jeotermal gradyan °C/km,^[1] K/km,^[2] veya mK/m olarak ifade edilir.^[3] Bunların hepsi eşdeğerdir.

Güneş ışınları, Yer yüzeyine metrekare başına ortalama 1370 watt kadar enerji taşır. Bunun üçte birden biraz fazlası, çoğu atmosferden olmak üzere, yansıtılır. Geri kalan kısmı, atmosfer ve yer yüzeyinde soğurulduktan sonra yer kabuğu, okyanuslar, canlılar ve atmosferin değişik tabakalarının katıldığı karmaşık bir mekanizma ile yeniden kızılötesi ışınım şeklinde uzaya kaybedilir. Bu sistem içerisinde, yer yüzeyinin ortalama sıcaklığı 14^oC civarında sabit kalır. Yer kürenin derinliklerine inildikçe artan sıcaklıkların nedeni ise gezegenin içindeki bir ısı kaynağıdır. Sondaj çalışmaları yardımıyla çeşitli derinliklerde yapılan sıcaklık ölçümleri ile yer kabuğunu oluşturan kayaların ısı iletkenliği bir arada değerlendirildiğinde yerküre derinliklerinden gelen ısı akımının 0,05-0,1 watt/m² kadar olduğu hesaplanır. Güneşten aldıkları enerjinin kat kat fazlasını dışarı yayan gaz devleri ile karşılaştırıldığında çok küçük ölçekli olduğu anlaşılan bu ısı kaynağı, Yer'in güneşten aldığı enerjinin ancak 20.000'de biri düzeyinde olsa da gezegen merkezinde 5000^oC'yi aşan sıcaklıkların sürdürülmesini sağlayabilmektedir.

Isı kaynakları

Yer'in iç ısı kaynağının doğrudan gözlemlere dayanarak belirlenmesi mümkün olmasa da, eldeki verilerin birleştirilmesi sonucunda ortaya çıkan modeller, değişik mekanizmaların rollerinin belirlenmesine yardımcı olur. Dünya içindeki sıcaklık derinlikle birlikte artar. Tektonik plakaların kenarlarında 650 ila 1200 °C (1.200 ila 2.200 °F) arasındaki sıcaklıklarda yüksek derecede viskoz veya kısmen erimiş kaya bulunur ve bu da çevredeki jeotermal gradyanı artırır, ancak yalnızca dış çekirdeğin erimiş veya akışkan bir durumda olduğu varsayılır ve Dünya'nın iç çekirdek / dış çekirdek sınırındaki sıcaklığın, yaklaşık 3.500 kilometre (2.200 mil) derinlikte, 5650 ± 600 Kelvin olduğu tahmin edilmektedir.^[4]^[5] Dünya'nın ısı içeriği 10³¹ joule'dür.^[1]

Yer'in oluşması sırasında ortaya çıkan ısı

Güneş Sistemi'nin oluştuğu dönemde, birleşerek yerküreyi meydana getiren çok sayıda küçük parçanın beraberlerinde getirdiği enerjidir. Parçacıklar, çarpışarak yavaşlamaları ile açığa çıkan kinetik enerjileri yanı sıra, yeni oluşan gezegenin kütleçekim gücü etkisiyle merkezi etrafında yoğunlaşmaları sırasında açığa çıkan potansiyel enerji sayesinde, sıvılaşma sıcaklığının çok üzerinde bir sıcaklığa ulaşmışlar, içlerindeki daha ağır bileşenler gezegenin merkezine doğru çökerken, hafif bileşenler yüzeye yakın bölgelerde kalmıştır. Bu çökme sırasında olduğu gibi, gezegenin büyüdükçe artan çekim nedeniyle sıkışarak küçülmesi sonucunda da bir miktar daha potansiyel enerji açığa çıkmıştır. 4,6-3,8 milyar yıllar arasında yoğun bir şekilde süren kozmik çarpışmaların, bu dönem içinde aralıklarla yeni ısı taşınmasına neden olduğu sanılmaktadır. 'Fosil ısı' olarak da adlandırılabilecek bu ısı, yerkürenin katmanlarının erken dönemdeki farklılaşmalarında birinci derecede sorumlu görülmekle birlikte, hesaplamalar, bilinen kayıp hızı ile bugüne dek önemini büyük ölçüde yitirmiş olması gerektiğini ortaya koymaktadır.

İç çekirdeğin kristalizasyonu

Tam olarak kanıtlanmamış bir görüş, yer çekirdeğinin öncelikle homojen bir demir-nikel-oksijen-kükürt karışımı şeklinde ortaya çıktığını, sonradan bu sıvı ortam içinde demir ve nikelden oluşan iç çekirdeğin bir kristal gibi büyüyerek katı hale geçtiğini varsayar. Faz değiştirme sırasında ortaya çıkan ısı ve daha yoğun olan demirin derine doğru hareketi sırasında ortaya çıkan potansiyel enerji kuramsal olarak yerkürenin toplam enerjisine katkıda bulunmakla birlikte payının büyük olamayacağı sanılmaktadır.

Gel git etkileri

Ay ve Güneş'in çekim etkilerinin (gel git) Yer'in kendi çevresinde dönme düzeni üzerinde yaptığı değişiklikler iç gerilimler ve sürtünmelere neden olur. Jüpiter'in Galilei uydularının ısınmasında önemli rolü olan bu etkenin yerküre için birinci derecede bir ısı kaynağı olmadığı düşünülmektedir.

Radyoaktif bozunma

Günümüzde yerkürenin önde gelen iç ısı kaynağının, gezegen bileşiminde bulunan radyoaktif elementlerin parçalanmasından ortaya çıkan enerji olduğu düşünülür. Bunların önde gelenleri uranyum, toryum, potasyum, rubidyum ve radon izotoplarıdır (²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th, ⁴⁰K, ⁸⁷Rb, ²²²Rn). Potasyumun izotoplarından ⁴⁰K, Yer tarihinin erken dönemlerinde en önemli ısı kaynağı iken, yarı ömrünün kısa olması nedeniyle bugün payı azalmıştır.

Kaynakça

^ ^a ^b ^c Fridleifsson, Ingvar B.; Bertani, Ruggero; Huenges, Ernst; Lund, John W.; Ragnarsson, Arni; Rybach, Ladislaus (11 Şubat 2008). O. Hohmeyer and T. Trittin (Ed.). "The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change" (PDF). IPCC Scoping Meeting on Renewable Energy Sources, Proceedings. Luebeck, Germany. ss. 59–80. CiteSeerX 10.1.1.362.1202 $2. 12 Mart 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Kasım 2013.
^ Jones, M. Q. W. (July 2018). "Virgin rock temperatures and geothermal gradients in the Bushveld Complex". Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 118 (7). ss. 671–680. doi:10.17159/2411-9717/2018/v118n7a1 . ISSN 2225-6253. ^{[ölü/kırık bağlantı]}
^ Global Heat Flow Compilation Group (11 Nisan 2013). "Component parts of the World Heat Flow Data Collection". Pangaea (İngilizce). Global Heat Flow Compilation Group. doi:10.1594/PANGAEA.810104. 23 Eylül 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Eylül 2021.
^ Alfe, D.; M. J. Gillan; G. D. Price (1 Şubat 2003). "Thermodynamics from first principles: temperature and composition of Earth's core" (PDF). Mineralogical Magazine. 67 (1). ss. 113–123. Bibcode:2003MinM...67..113A. doi:10.1180/0026461026610089. 16 Mart 2007 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2007.
^ Steinle-Neumann, Gerd; Lars Stixrude; Ronald Cohen (5 Eylül 2001). "New Understanding of Earth's Inner Core". Carnegie Institution of Washington. 14 Aralık 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2007.

[IPCC-1] Fridleifsson, Ingvar B.; Bertani, Ruggero; Huenges, Ernst; Lund, John W.; Ragnarsson, Arni; Rybach, Ladislaus (11 Şubat 2008). O. Hohmeyer and T. Trittin (Ed.). "The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change" (PDF). IPCC Scoping Meeting on Renewable Energy Sources, Proceedings. Luebeck, Germany. ss. 59–80. CiteSeerX 10.1.1.362.1202 $2. 12 Mart 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Kasım 2013.

[2] Jones, M. Q. W. (July 2018). "Virgin rock temperatures and geothermal gradients in the Bushveld Complex". Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 118 (7). ss. 671–680. doi:10.17159/2411-9717/2018/v118n7a1 . ISSN 2225-6253. ^{[ölü/kırık bağlantı]}

[3] Global Heat Flow Compilation Group (11 Nisan 2013). "Component parts of the World Heat Flow Data Collection". Pangaea (İngilizce). Global Heat Flow Compilation Group. doi:10.1594/PANGAEA.810104. 23 Eylül 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Eylül 2021.

[Alfe2003-4] Alfe, D.; M. J. Gillan; G. D. Price (1 Şubat 2003). "Thermodynamics from first principles: temperature and composition of Earth's core" (PDF). Mineralogical Magazine. 67 (1). ss. 113–123. Bibcode:2003MinM...67..113A. doi:10.1180/0026461026610089. 16 Mart 2007 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2007.

[Gerd2001-5] Steinle-Neumann, Gerd; Lars Stixrude; Ronald Cohen (5 Eylül 2001). "New Understanding of Earth's Inner Core". Carnegie Institution of Washington. 14 Aralık 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Mart 2007.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]