מפל גאותרמי
מונח בגאופיזיקה / ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
מפל גאותרמי או מפל החום הוא קצב שינוי הטמפרטורה ככל שמעמיקים לתוך כדור הארץ. ככלל, טמפרטורת קרום כדור הארץ עולה עם העומק עקב זרימת החום ממעטפת כדור הארץ החמה הרבה יותר. הרחק מגבולות הלוח הטקטוני, הטמפרטורה עולה בכ-30°C–25°C לכל קילומטר עומק קרוב לפני השטח ברוב אזורי העולם.[1] עם זאת, במקרים מסוימים הטמפרטורה עשויה דווקא לרדת ככל שמעמיקים, במיוחד בסמוך לפני השטח, תופעה המכונה מפל גאותרמי הפוך או שלילי. למען הדיוק, המונח גאו-תרמי מתייחס בהכרח לכדור הארץ, אך ניתן ליישם את המושג על כוכבי לכת אחרים. המונח עומק גאותרמי הוא המושג המשלים המתאר את ההבדל בעומק שבו קרום כדור הארץ מתחמם בקלווין אחד, בממוצע כ-33 מטרים.
החום הפנימי של כדור הארץ (אנ') מקורו בשילוב של חום שיורי מהצטברות פלנטרית (אנ'), חום המופק מתהליכים רדיואקטיביים, חום סמוי מהתגבשות הליבה, ואולי חום ממקורות אחרים. האיזוטופים העיקריים המייצרים חום בכדור הארץ הם אשלגן-40, אורניום-238, אורניום-235 ותוריום-232.[2] במרכז כדור הארץ הטמפרטורה עשויה להיות עד 7,000 קלווין (6,370°C) והלחץ יכול להגיע ל-360 GPa.[3] מכיוון שחלק ניכר מהחום נוצר מהתפרקות רדיואקטיבית, סבורים מדענים כי בתחילת ההיסטוריה של כדור הארץ, לפני שהתכלו האיזוטופים עם מחצית חיים קצרה, הייצור של החום בכדור הארץ היה גבוה בהרבה. ייצור החום היה כפול מזה של היום לפני כשלושה מיליארד שנה, וכתוצאה מכך היו מפלי טמפרטורה גדולים יותר בכדור הארץ, קצבים גבוהים יותר של זרמי הערבול וטקטוניקת הלוחות, מה שאפשר ייצור של סלעי יסוד כגון קומטיט שאינם נוצרים יותר.
החלק העליון של המפל הגאותרמי מושפע מטמפרטורת האטמוספירה. השכבות העליונות של כוכב הלכת המוצק נמצאות בטמפרטורה המיוצרת על ידי מזג האוויר המקומי, ומתקרבות לטמפרטורה הממוצעת השנתית (MATT) בעומק רדוד.[4][5][6] זהו העומק המשמש עבור משאבות חום גאותרמיות (אנ').[7] מאות המטרים העליונים משקפים את שינויי האקלים בעבר.[8] בירידה נוספת לעומק, החום עולה בהתמדה ככל שמקורות החום הפנימיים מתחילים להיות הגורם הדומיננטי.