геосфера. ответы экз энергетика геосферы. Дисцеплина Энергетика геосферы. Экзаменационный билет 1
 Скачать 1.44 Mb.
|
Экзаменационный билет № 5Энергетический потенциал литосферы. Третья физическая составляющая Земли – «твердь», или то, что окружают атмосфера и гидросфера. Исторически литосфера формировалась на протяжении 4.6 миллиардов лет, получив нынешнее состояние. Радиус Земли R=6378 км. Поверхность Земли S=5,1·108 км2 . Объем Земли V=1,08·1012 км3 . Масса Земли G=5,97·1021 тонн. Средняя плотность 5500 кг/м3 . Температура (средняя) от +15ºС на поверхности, до +4000ºС в ядре. Поверхность суши составляет 29,2% (148,9 млн км2 ). В том числе: Леса – 40,41 млн км2 , Ледники – 14 млн км2 , Пахота 14,6 млн км2 Энергетика Литосферы складывается из энергии недр, энергии гравитации, энергии Солнца и энергии космических частиц. Главный энергетический источник Литосферы – тепло недр. Как было показано выше, в центре Земли находится ядро, плотность которого, под действием гравитации достигает 18000 кг/м3 , или в три раза плотнее железа. Температура в ядре достигает 4000ºС, Ближайший к Земле слой, – слой D, находится на высоте порядка 70 км и имеет температуру 220ºК, с концентрацией электронов до 150 электронов на см3 . Слой Е имеет температуру 270 ºК, с концентрацией электронов 4.103 – 3.105 и находится на расстоянии 110 км от Земли. Слой F1 находится на расстоянии 180 км и имеет температуру порядка 800-1500 ºК. с концентрацией электронов 5.105 . Магнитосфера Земли создала радиационный пояс Земли, на расстоянии 20-30 км где захватываются и удерживаются электроны с энергией до 1 млн электрон-вольт и протоны с энергией до 750 млн электрон-вольт. Солнечные световые, корпускулярные, электронные и протонные потоки воздействуют на ионосферу таким образом, что возникают радиационные пояса и генерируются токи не только в жидком ядре, но и в ионосфере. Ионосфера, магнитосфера – все это производные Литосферы, точнее ядра Земли. Так сложилось, что под действием гравитации ядро Земли получило уникальные свойства, Давления, достаточного для начала ядерных превращений еще не достигнуто, хотя в ядре вещество уплотнено до такой степени, что атомы остались без своих электронных оболочек. Взаимосвязь энергообеспечения и уровня жизни. Неравномерность по странам мира. Истощение запасов природного топлива стало причиной возникновения жесточайшей конкурентной борьбы в экономической, политической и геополитической сферах. Гигантские топливные корпорации занимаются разделом топливно-энергетических ресурсов и переделом сфер влияния в этой отрасли, что влечет постоянные колебания цен на мировом рынке газа, угля и нефти. Нестабильность ситуации серьезно усугубляет энергетическую проблему человечества. Во времена дешевого топлива во многих странах мира сформировалась очень ресурсоемкая экономика. Прежде всего такое явление наблюдалось в государствах, богатых минеральными ресурсами. Возглавляли этот список Советский Союз, США, Канада, Китай и Австралия. При этом В СССР объем потребления условного топлива был в несколько раз больше, чем в Америке. В соответствии с количественными критериями по уровню экономического развития выделяются три подсистемы стран в мировом хозяйстве: мировой хозяйство экономика I. Экономически развитые страны постиндустриального развития с высокой долей занятости в сфере социальных и деловых услуг. II. Страны со средним уровнем развития, находящиеся на стадии индустриального развития. III. Развивающиеся страны или страны "третьего мира" с высоким уровнем дифференциации внутри самой подсистемы. Чем обусловлено такое развитие экономики? Для объяснения этого рассмотрим следующие моменты неравномерности: а) во времени - в развитии общественного производства есть годы, когда рост общих объемов производства происходит очень быстро, и годы, - когда медленнее, а иногда этот процесс сопровождается спадом производства; б) неравномерность развития отдельных отраслей и производств - это различные показатели развития внутри- и межотраслевой структур; в) территориальная неравномерность - по регионам. Кризис как главное звено цикла является толчком дальнейшего развития экономики. Это связано с тем, что во время кризиса экономика находится в состоянии болезни, на фазе оживления появляются новые более прогрессивные отрасли, новый бизнес, изыскиваются все возможные методы разрешения этой проблемы и экономика начинает набирать темпы. Экзаменационный билет № 6Проблема исчерпания запасов органического топлива. Рост темпов энергопроизводства. Главным фактором роста энергопроизводства являются рост численности населения и прогресс качества жизни, который тесно связан с потреблением энергии на душу населения. Сейчас на каждого жителя Земли приходится около 2 кВт энергии в день, в то время как признанная норма качества жизни человека характеризуется мощностью 10 кВт-ч, что достигнуто лишь в немногих развитых странах. В среднем в промышленно развитых странах потребление электроэнергии на душу населения в 14 раз выше, чем в развивающихся странах. Следует отметить, что даже среди промышленно развитых стран потребление электроэнергии сильно различается. Например, Норвегия потребляет на душу населения в год 25тыс, кВт ч, Швеция - 1бтыс,, Франция - б тыс., Италия - 3 тыс., а Бангладеш -- всего 46 кВтч. Если бы какая-нибудь высокоразвитая страна захотела, чтобы ее жители были обеспечены продуктами питания так же как жители США, то она должна была бы тратить на сельское хозяйство 80 % своего энергетического бюджета, что очевидно невозможно. Таким образом, уже ни одна страна мира не сможет обеспечить себя продуктами питания, как жители США. Такая ситуация сложилась из-за того, что США тратит энергии в 40 раз больше, чем любая другая высокоразвитая страна мира. Многие специалисты энергетики считают, что единственный способ преодоления кризиса -- это масштабное использование возобновляемых источников энергии: солнечной, ветровой, океанической, или как их еще называют нетрадиционных. Страны Европейского союза (ЕС) планируют увеличить использование нетрадиционных источников энергии до 8 % в общем объеме энергопотребления. Таблица 2.1. Удельные мощности нетрадиционных возобновляемых источников энергии
Повышение уровня благосостояния человека на Земле требует постоянного увеличения потребляемой энергии. В тоже время, резкое увеличение производства энергии за последнее время стремительно ухудшает экологическую обстановку на Земле, - тем самым снижая уровень благосостояния. На лицо явное противоречие этих двух тенденций друг другу. Структура и основные параметры литосферы. Формирование Литосферы проходило в несколько периодов. I – й период, 2.5-3 млрд лет происходило формирование земной тверди и тектонические преобразования. II – й период – 1.5 млрд лет, геологические преобразования, при которых превалировала не тектоническая деятельность Литосферы, а формирование поверхности Земли при взаимодействии вначале только физико-энергетических процессов трех физических сред, а затем, с возникновением Биосферы, и через посредство биосферы. Масса Земли найдена из экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести. Для массы Земли получено значение 5,976 ·1024 кг. Поток тепла из недр, различных в разных участках поверхности Земли, в среднем близок к 1,6 .106. кал /см 2. сек , что соответствует суммарному выходу энергии 2028 эрг. в год.. Поскольку тепло может передаваться только от более нагретого к менее нагретому веществу, температура вещества в недрах Земли должна быть выше, чем температура на её поверхности. Действительно, согласно измерениям, проведённым в шахтах и буровых скважинах температура повышается приблизительно на 20 - 50 º на каждый километр глубины. На основе всего комплекса современных научных данных построена модель внутреннего строения Земли.  Твёрдую оболочку Земли называют литосфера. Её можно сравнить со скорлупой, охватывающей всю поверхность Земли. Но эта «скорлупа» как бы растрескалась на части состоит из нескольких крупных литосферных плит, медленно перемещающихся одна относительно другой. По их границам концентрируется подавляющее число землетрясений. Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из оксидов кремния и алюминия, оксидов железа и щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину:35-65 км. на континентах и 6-8 км. подо дном океана. Верхний слой земной коры состоит из осадочных пород, нижний из базальтов. Между ними находится слой гранитов, характерный только для континентальной коры. Под корой расположена так называемая мантия, имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. На глубине 120-250 км. под материками и 60-400 км. под океанами залегает слой мантии, называемый астеносферой . Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. Более толстые участки земной коры, а так же участки, состоящие из менее плотных пород, поднимаются по отношению к другим участкам коры. то же время дополнительная нагрузка на участок коры, например, вследствие накопления толстого слоя материковых льдов, как это происходит в Антарктиде, приводит к постепенному погружению участка .Такое явление называется изостатическим выравнивание. Ниже астеносферы, начиная с глубины около 410 км. «упаковка» атомов в кристаллах минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2920 км. Здесь начинается земное ядро, или, точнее говоря, внешнее ядро, так как в его центре находится ещё одно - внутреннее ядро, радиус которого 1250 км. Внешнее ядро, очевидно, находится в жидком состоянии, поскольку поперечные волны, не распространяющиеся в жидкости, через него не проходят. С существованием жидкого внешнего ядра связывают происхождение магнитного поля Земли. Внутреннее ядро, по-видимому ,твёрдое. У нижней границы мантии давление достигает 130ГПа, температура там не выше 5000К. В центре Земли температура, возможно поднимается выше 10 000 К (по некоторым другим источникам до 4000К). |