بررسی و مقایسة همرفت گوشتۀ زمین با فرض‌های مختلف برای چشمه‌های گرمایشی درون زمین

Abstract

بخشی از پدیده‌های سطحی زمین بر اثر فعالیت‌های همرفتی گوشته رخ می‌دهد. ویژگی سلول‌های همرفتی، به توزیع منابع حرارتی درون زمین وابسته است. در این مطالعه با شبیه‌سازی، ویژگی‌های سلول‌های همرفتی (با فرض تک‌لایه‌بودن همرفتی گوشته) در سه مدل گرمایش از پایین‌ترین عمق گوشته که به هسته وصل است، توزیع منابع حرارتی در سرتاسر گوشته و توزیع منابع حرارتی در 150 کیلومتری پایین گوشته، با فرض ثابت‌بودن گرانروی و ظرفیت گرمایی ویژه بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که هرچه منابع حرارتی توزیع گسترده‌تری در گوشته داشته باشند، پهنای سلول‌های همرفتی بیشتر خواهد بود. در مدل گرمایش از پایین‌ترین عمق گوشته که به هسته وصل است (انفصال گوتنبرگ) و مدل توزیع منابع حرارتی در150 کیلومتر پایین گوشته، سرعت بالارفتن مواد با سرعت فرورانش آن‌ها به‌طور تقریبی برابر است. در مدل توزیع منابع حرارتی در سرتاسر گوشته، پهنه‌ای که مواد به سمت بالا حرکت می‌کند، از پهنة فرورانش خیلی وسیع‌تر است و این باعث می‌شود که سرعت بالاآمدن از سرعت فرورانش کمتر باشد. در حالتی که تمام منابع حرارتی در 150 کیلومتر پایین گوشته تمرکز داشته باشند به دلیل ایجاد حرارت زیاد، دما در این ناحیه در مقایسه با دو مدل دیگر بیشتر است. همچنین سرعت جریان همرفتی در این مدل از دو مدل دیگر بیشتر است. بنابراین، ابعاد و تعداد سلول‌های همرفتی این مدل‌ها و مقایسة آن‌ها با مقیاس‌های مشاهدة زمین (اندازة صفحه‌ها)، نشان می‌دهد که دو مدل گرمایش از درون مطابقت بهتری با مشاهدات دارند.