Тепловое поле Тепловое поле Земли формируется за счет различных источников тепла, его переноса и перераспределения. Источниками тепла служат внутренние глубинные тепловые процессы и солнечная энергия. Перенос и перераспределение тепла в земной коре осуществляется молекулярной теплопроводностью горных пород, конвекцией и излучением. На глубинах свыше 10 км наибольшую роль в теплопереносе играют излучение нагретого вещества недр и конвекция. Измеряемыми параметрами теплового поля Земли являются температура горных пород, изменение ее с глубиной и тепловой поток.

Непосредственные геотермические наблюдения и косвенные данные (выход горячих подземных источников, или так называемых термальных вод, жидкие излияния раскаленных лав вулканов и др.) позволяют выделить в земной толще три характерных термических зоны. Они различаются по источникам генерации и, как следствие, изменениями температуры во времени и по глубине.

Верхняя, приповерхностная, тонкая (в среднем до 30 м) зона земной коры имеет температуру, определяемую солнечной радиацией. Это гелиометрическая, или деятельная зона, испытывающая сезонные колебания температуры. Ниже располагается еще более тонкая нейтральная данного места. Всю нижележащую толщу земной коры, а также мантию и земное ядро занимает геотермическая зона, температура которой определяется внутренними тепловыми источниками Земли, теплопроводностью пород и нарастает с глубиной. Гелиометрическая или деятельная, зона. Поступление солнечной радиации на земную поверхность имеет ярко выраженный суточный, сезонный, годовой и многовековой ход, что приводит к соответствующим циклическим изменениям температуры воздуха и поверхности Земли. Поэтому температура почвы и подстилающим горных пород также изменяется в течение суток, сезонов года и в многолетнем периоде. Чем больше период цикличности средних температур воздуха, тем на большую глубину в земную кору они проникают. В зависимости от глубины проникновения амплитуды колебаний суточной или годовой температуры в гелиометрической зоне выделяют два слоя – слой суточных и слой годовых колебаний температуры. Слой суточных колебаний температуры – это поверхностный слой земной коры до глубины 1,0–1,5 м, где ход температуры практически соответствует суточному ходу солнечной радиации и излучения земной поверхности. Перенос тепла вглубь осуществляется за счет молекулярной теплопроводности пород и конвекции воздуха, паров воды и инфильтрующихся осадков. Теория и практика изучения теплового поля Земли показывает, что при изменении температуры воздуха температура горных пород меняется с некоторым запаздыванием. При этом на поверхности почвы наблюдается один максимум (около 13 ч) и один минимум (перед восходом солнца) температуры. Наибольших значений амплитуда суточных колебаний температуры достигает на поверхности почвы. С глубиной амплитуда уменьшается, и, кроме того, происходит сдвиг в сторону более поздних сроков времени наступления максимума и минимума (табл. 7). Связано это с тем, что большая часть тепла поглощается верхними слоями почвы, и поэтому поток солнечного тепла вглубь ослабевает.