Почему холодно в пещерах и на дне океанов?

[mikenewman]

Для простоты, возмем океан, Мексиканский залив.
Верхний слой воды имеет постоянную температуру ок 30 град С.
Внизу, под слоем земной коры находится лава, с температурой ок 1000 град.
Толща воды, на глубине, вблизи дна имеет температуру ок 0 град С.
(Глубинные слои абсолютно ни с чем не перемешиваются, там даже одно время хотели захоранивать ядерные отходы)
Получается, что к глубинным слоям воды идет постоянный поток энергии
сверху и снизу, но ее температура не меняется и остается ок 0.
Вопрос куда девается эта энергия?
Аналогично с глубокой пещерой. Какова там должна быть температура? Логично предположить - что средняя годовая температура поверхности над пещерой. Но это не так! Там, в пещере холодно и иногда лежит лед, даже если сверху пустыня Сахара.

[NB1]

Ответа на этот вопрос не знаю. Но попробую потеоретезировать.
1. Не думаю, что везде ближе ко дну так уж холоднее.
2. Явления теплопереноса носят не только вертикальный, но и горизонтальный характер, причем горизонтально работает не только теплопроводность, но и такие явления, как, например, течения. Да и горячие подземные слои находятся, исключая сейсмические районы, на глубинах в многие сотни км.
3. На поверхности не так уж и тепло в среднем. Даже возле экватора ночами идут большие теплопотери и поверхность остывает очень сильно

Тот же вопрос наоборот - зимой промерзает все в России на 1-1.5 метра. А глубже - стабильные 4-8 град тепла. Тепловая нерцирнность большая, а теплопроводность невысокая. Столетия нужны, чтоб поменялось при столь небольших градиентах температуры.

Ну а вообще вопрос геофизикам - не думаю, что он ими не изучался.

[mikenewman]

Тот же вопрос наоборот - зимой промерзает все в России на 1-1.5 метра. А глубже - стабильные 4-8 град тепла. Тепловая нерцирнность большая, а теплопроводность невысокая.

Как раз здесь все понятно: температура на глубине - есть среднегодовое осреднение температуры самого верхнего слоя почвы.
Поэтому в тундре - вечная мерзлота, т.к. средняя температура сверху ниже нуля. А в остальной части России, где осредненная годовая температура 3-4 град, на глубине она именно такая.
Вопрос - а почему ниже, в пещерах существенно холоднее?

[krek]

Аналогично с глубокой пещерой. Какова там должна быть температура? Логично предположить - что средняя годовая температура поверхности над пещерой. Но это не так! Там, в пещере холодно и иногда лежит лед, даже если сверху пустыня Сахара.

Вы не могли бы привести факты, подтверждающие этот тезис?
Т.к. он у меня противоречит тому, что можно найти с помощью гугла
Например, так
http://www.speleogenesis.info/spotlights/krubera.php
4) The temperature measurements have been carried out through the cave to study temperature gradients. The air temperature rises through the cave from 2.1 grad C at –90m to 7.7 grad C at –2080m, giving the overall gradient of 0.28 grad C/100m.

[mikenewman]

Да, с пещерами немного запутанно,
например, вот ледяная пещера в New Mexico
http://www.icecaves.com/
Но можно предположить, что там протекают водяные потоки,
которые охлаждаются где-нибудь в близлежащих горах.
Давайте отбросим пещеры и обсудим океан - здесь парадокс
просматривается более рельефно.
Например, факт - средняя температура
атмосферы Земли 288К = 15 град С, а на глубине океанов около 0.
Получается, что океан подогревается снизу
и сверху и остается холодным.
Хотя логично предположить, что средняя температура океана должна
равняться средней температуре воздуха и быть даже выше, за счет подогрева от мантии Земли.

[krek]

Да, с пещерами немного запутанно,
например, вот ледяная пещера в New Mexico
http://www.icecaves.com/
Но можно предположить, что там протекают водяные потоки,
которые охлаждаются где-нибудь в близлежащих горах.

Спасибо за ссылку. Познавательная пещера

Например, факт - средняя температура
атмосферы Земли 288К = 15 град С, а на глубине океанов около 0.
Получается, что океан подогревается снизу
и сверху и остается холодным.
Хотя логично предположить, что средняя температура океана должна
равняться средней температуре воздуха и быть даже выше, за счет подогрева от мантии Земли.

Я тоже неспециалист, но могу немного поспекулировать
Средняя температура атмосферы Земли +15 С - допустим. Однако, это вовсе не означает, что средняя температура океана должна быть также равна +15С
Мне кажется, что теплоёмкость океана будет сильно больше теплоёмкости атмосферы, так что, если нормировать с учётом того, что 90% океана - это так называемый deep ocean, лежащий ниже термоклины и имеющий очень низкую температуру (2-3 С), то число будет несколько иным. Надо внимательно изучить, откуда эти +15 градусов взяты, чтобы корректно ими оперировать
Далее, безусловно, геотермальные источники греют воду - температура воды около Чёрного курильщика порядка + 400С. Вопрос опять же в правильных усреднениях - много ли таких Чёрных Курильщиков, чтобы эффект был заметным и сильно отличным от погрешности его измерения, сезонных климатических вариаций и т.д.?

Да, и про перемешивание тут совершенно верно заметили - оно не только вертикальное, но и горизонтальное. Холодная вода на глубинах в р-не экватора, на самом деле "утонувшая" тяжёлая солёная вода "приехавшая" из холодных широт (её температура, кстати, от широты уже практически не зависит)

[mikenewman]

теплоёмкость океана будет сильно больше теплоёмкости атмосферы,

Теплоемкость влияет только на скорость выравнивания температур, но никак на саму равновесную величину этой температуры.
Итак имеем: две среды на планете Земля Океан и Атмосфера. Температура Океана в среднем, грубо, 0 по цельсию, атмосферы - +15.
Значит из Атмосферы в Океан постоянно идет поток энергии из-за разницы температур, плюс Океан греется и снизу. Вопрос: а куда девается эта энергия? потому, как, если бы она никуда не девалась, то за миллионы лет система давно бы пришла в равновесие и средние температуры сравнялись бы.

[KP580BE51]

Для простоты, возмем океан, Мексиканский залив.
Верхний слой воды имеет постоянную температуру ок 30 град С.
Внизу, под слоем земной коры находится лава, с температурой ок 1000 град.
Толща воды, на глубине, вблизи дна имеет температуру ок 0 град С.

ИМХО, холодная вода идет в низ. Вот и все. За долгое время она может притечь даже из полярных регионов. Вообще, в любых водоемах внизу холоднее.

[Dmitry67]

Интересный вопрос. И я вообще запутался. Почему холодная вода (0) не всплывает ? Она ведь легче чем вода +4C. При +4C вода иммеет максимум плотности

Или это меняется изза давления или солености?

[NB1]

Почему холодная вода (0) не всплывает ? Она ведь легче чем вода +4C. При +4C вода иммеет максимум плотности

Ну это то, как раз, очевидно. Для образования конвекции, как в воздухе, нужны
1. низкая плотность и вязкость среды
2. Существенная разница плотностей. 10% маловато даже для воздуха
3. Наличие существенных нерегулярностей в температуре по горизонтали, чтоб мог образоваться "прорыв". В тяжелых и крупных придонных слоях такое вряд ли возможно. Это как если Вы на полый облицовочный кирпич поставите тяжелый силикатный. Конструкция, конечно, менее устойчивая, чем наоборот, но все же весьма устойчива.

[KP580BE51]

Вы на полый облицовочный кирпич поставите тяжелый силикатный. Конструкция, конечно, менее устойчивая, чем наоборот, но все же весьма устойчива.

Все проще.

http://www.windows.ucar.edu/cgi-bin/tou ... /temp.html

[krek]

теплоёмкость океана будет сильно больше теплоёмкости атмосферы,

Теплоемкость влияет только на скорость выравнивания температур, но никак на саму равновесную величину этой температуры.

Я хотел только уточнить, равновесной температурой чего число +15 является. Из Вашего поста я понял - температура атмосферы, не включая океаны. С учётом океанов, она легко может быть равной температуре глубинных слоёв этих самых океанов.

Значит из Атмосферы в Океан постоянно идет поток энергии из-за разницы температур, плюс Океан греется и снизу.

Так, всё же интересно узнать, насколько сильно он греется, прежде, чем озаботиться потерей энергии. Грубо говоря - можно опустить в океан кипетильник и горевать, что глубинные слои так и остались холодными

Вопрос: а куда девается эта энергия? потому, как, если бы она никуда не девалась, то за миллионы лет система давно бы пришла в равновесие и средние температуры сравнялись бы.

Мне кажется, что система не приходит в равновесие ровно по тем же причинам, по каким на полюсах постоянно лежат шапки льда и снега.
Если вопрос об энергии вообще, то она излучается в космос. Если бы не парниковый эффект - средняя температура атмосферы была бы равна -18 градусов.

[sergeika]

А в действительно глубоких пещерах не холодно. И в шахтах не холодно, в глубоких шахтах жарко, независимо от того мороз наверху или жара. Там без вентиляции трудно, люди одеты легко. Тепло из центра Земли медленно, но просачивается. Ваши холодные пещеры просто имеют хорошее сообщение с поверхностью и там застаивается тяжелый холодный воздух, если закрыть вход, ледяная пещера, я думаю, растает за несколько лет.

И глубокие воды не так уж неподвижны, есть глубоководные течения. Но главное, система не замкнута, в смысле, если бы вырезать теплонепроницаемыми стенами вертикальную призму в океане, то никуда бы температура не делась - медленно поползла бы вверх. Сверху тепло, снизу тепло подводится - куда ей деваться? А так нагретая вода переместится вверх, а ее место займет вода остывшая, может быть, сотни лет назад на полюсе. А на поверхности нагретую воду пассатные течения погонят остывать на север. И охлаждение воды теплообменом с поверхности эффективнее ее нагрева. Охлажденная вода тонет и на поверхности с атмосферой контактирует теплая, а при нагреве теплая вода собирается у поверхности затрудняет теплообмен или, вообще, его блокирует, если температуры атмосферы и поверхности воды становятся близки.

Я, правда, тоже не специалист, руководствуюсь техническим образованием и здравым смыслом.

[DmitryYun]

Есть предположение что вся земля остывает за счет инфракрасного излучения
а на дне океана мне кажется этот эффект ощутимее, до лавы по моему там 80 км - солидное расстояние, до поверхности тоже км 10 и если конвекции нет то и теплообмен хуже

[sergeika]

Есть предположение что вся земля остывает за счет инфракрасного излучения

Ну, это, скорее, факт. Любое тело теряет энергию через излучение. Другое дело, что Земля и получает немало от солнца. И, главное, все находится в равновесии - тепло подводимое снизу, приток энергии от солнца и потери на излучение энергии в пространство. Есть и другие компоненты в энергетическом уравнении, но они менее значимы. То есть, если солнечная радиация ослабнет, то упадет температура на поверхности и, вследствие этого, снизится излучение энергии в пространство - равновесие установится на новом уровне. Сейчас Земля не остывает, скорее наоборот. Парниковый эффект мешает излучению энергии в пространство, но, поскольку, закон сохранения энергии обойти нельзя, равновесие устанавливается на другом уровне - температура поверхности повышается, но энергия излученная сквозь шубу из углекислого газа все равно будет равна энергии, получаемой от солнца и от тепловыделения в ядре Земли.

Вопрос был в том, почему воздух над значительной частью мирового океана теплый, снизу тепловая радиация ядра, а вода в глубине такая малоподвижная и холодная. Я думаю, виновата конвекция - тонкая пленка нагретой воды у поверхности не перемешивается с гигантскими обьемами "глубокой" холодной воды, солнечная радиация проникает лишь на несколько десятков метров, от силы. Вода, нагретая теплом, поступающим из ядра Земли (а его, этого тепла относительно немного) уходит наверх, а ее место потихоньку занимает вода, остывшая в высоких широтах.

[KP580BE51]

Тепло из центра Земли медленно, но просачивается.

Есть теоритя что тепло исходит не от расплавленного ядра земли, от огня, горящего в Аду.

[sergeika]

Есть теоритя что тепло исходит не от расплавленного ядра земли, от огня, горящего в Аду.

О, этой теории уже тысячи лет. Очень хорошая теория - все обьясняет и не надо заморачиваться с радоактивным распадом. Единственный минус - все еще отсутствует экспериментальное подтверждение. Свидетельства "очевидцев" не выдерживают проверки на достоверность информации. Например, Данте, якобы, путешествовал в Ад, и оставил потомкам журнал наблюдений, но, по показаниям современников, никуда он в указаное время не спускался, а сидел дома и что-то писал, прихлебывая кьянти.

Если же насчет Ада все правда, мой первый вопрос - чем топят? Если расходуют ископаемые углеводороды, то я категорически против - нам самим скоро будет не хватать. Хотя тогда они его жгут давно и должны были уже прикончить все запасы. Неужели освоили термояд!?

[KP580BE51]

Есть теоритя что тепло исходит не от расплавленного ядра земли, от огня, горящего в Аду.

О, этой теории уже тысячи лет. Очень хорошая теория - все обьясняет и не надо заморачиваться с радоактивным распадом.

Мне она тоже нравится по этому поводу.

Единственный минус - все еще отсутствует экспериментальное подтверждение. Свидетельства "очевидцев" не выдерживают проверки на достоверность информации. Например, Данте, якобы, путешествовал в Ад, и оставил потомкам журнал наблюдений, но, по показаниям современников, никуда он в указаное время не спускался, а сидел дома и что-то писал, прихлебывая кьянти.

Есть еще куча других свидетелй.

Если же насчет Ада все правда, мой первый вопрос - чем топят?

Его ничем не топят. Его таким Бог сделал.

Если расходуют ископаемые углеводороды, то я категорически против - нам самим скоро будет не хватать. Хотя тогда они его жгут давно и должны были уже прикончить все запасы. Неужели освоили термояд!?

На все воля божья.

(Плохой из меня проповедник. )

[vm__]

(Плохой из меня проповедник. )

Эт точно! Как бы не пришлось в аду самому все детали процесса лично изучать

[KP580BE51]

(Плохой из меня проповедник. )

Эт точно! Как бы не пришлось в аду самому все детали процесса лично изучать

Время привыкнуть будет....

[Zhek]

... Ваши холодные пещеры просто имеют хорошее сообщение с поверхностью и там застаивается тяжелый холодный воздух, если закрыть вход, ледяная пещера, я думаю, растает за несколько лет.
....

Физик из меня неважный, но был я как то в Ледяной пещере в городе Кунгуре и, помню, там на входе была толстенная дверь. Получаеться наоборот дверь помогает не пускать теплый воздух?

[vm__]

(Плохой из меня проповедник. )

Эт точно! Как бы не пришлось в аду самому все детали процесса лично изучать

Время привыкнуть будет....

Хотел было предложить свое стандартное - мол, ерунда по сравнению с Вечностью - а вроде бы и не подходит

[KP580BE51]

Хотел было предложить свое стандартное - мол, ерунда по сравнению с Вечностью - а вроде бы и не подходит

Как-то мне пришла в голову идея, (это я богохульствую?) в обещм собрать водородную бомбу с дистанционным взрывателем, крестить, (сейчас попы все что угодно крестят что мерседесы что ракеты...) и сразу бомбу разобрать. Таким образом по идее она должна попасть в рай. А я, если завещаю поместить в свой гроб пульт дистанционного управления, после сталобыть смерти обретету относительную свободу передвижения.

[vm__]

...завещаю поместить в свой гроб пульт дистанционного управления...

Так его тоже надо разобрать, чтобы он попал "куда следует"?

[KP580BE51]

...завещаю поместить в свой гроб пульт дистанционного управления...

Так его тоже надо разобрать, чтобы он попал "куда следует"?

Сделать два, закрыть паролем, один освятить, другой проклясть.