地球經歷了40多億年,內核溫度爲什麼不會變冷?

烏托邦少年

地球雖然有40多億年的歷史,但是其全壽命可以很長,至少在百億年以上,因為我們已經發現了年齡達到百億年的行星。行星的壽命很長程度上與恆星有關,如果恆星死亡,那麼行星系統也可能覆滅。科學家普遍認為地球的地核主要由鐵、鎳等元素構成,密度很大,其平均密度達到約10.7克/立方厘米。地核的溫度很高,約為7000℃左右。

由此看出,行星的內核也是有壽命的,一旦產生熱量的機制開始衰退,那麼內核就進入生命末期了。之所以40多億年還沒有冷卻,是因為地球本身的壽命不止40多億年,自然也不會冷卻。根據太陽系的演化歷史,在地球內核冷卻之前,地球可能就不復存在了,紅巨星階段將在30至40億年之後到來。宇宙中沒有永恆,只不過是時間太長,看似永恆而已,任何天體都有生命週期,更不用說有機界的物種了。


川陀太空

地球內部熱量的主體是當初地球形成時,各個組成地球的碎片的引力勢能轉變為熱能,聚集在地球上,當初的原始地球就是一個巨型熔岩球,比地獄可怕100倍。

但隨著地球表面溫度向太空熱輻射逐步冷卻,凝固成地殼,地表溫度降低,因此目前熱量主要集中在地球內部,數十億年來地球內核保持了灼熱狀態,據估計核心溫度在5000°c以上,主要還是原因有如下幾條:

1、地球內部有大量的放射性元素衰變放熱,也就是地球內部有持續的熱源,既然有持續的核能熱源,當然溫度就有保持的趨勢。

2、由於地球本身處於宇宙真空中,熱量的散失只有熱輻射一條路,這也是地球表面為何會凝固的主要原因,地表向太空輻射熱量,溫度降低凝固,但熱輻射的能量與地表溫度直接相關,以地球目前平均20°的溫度,熱輻射率很低,根本不足以將巨量的地球內熱散發出來。

3、但與之同時,太陽也在向地球輻射熱量,這在某種程度上也加熱了地球,直接的降低了地表熱輻射損失,客觀上實現保溫了。

4、最主要是的原因是,地球表面的材料是較輕的硅酸鹽,導熱率很低,也就是地殼像一層厚厚的保溫層,包裹地球內核,導致裡面的熱量出不來,就像給地球裹了一層棉被一樣,這才是地球內核溫度不降的主要原因。


楚楚夫

想要回答這個問題,我們需要了解地球的構造。



科學界通常認為,太陽系是46億年前從一片氣體塵埃雲中誕生的,其中一部分塵埃在引力作用下收縮成為地球。地球在最初形成時是熾熱熔融的狀態,此後因為原始熱量流失而逐漸冷卻。同時,地球內部鈾、釷、鉀等放射性同位素的衰變,持續產生出新的熱量。

這裡我們重點說一下地核

地核又稱鐵鎳核心,其物質組成以鐵、鎳為主,又分為內核和外核。內核的頂界面距地表約5100公里,約佔地核直徑的1/3,可能是固態的,其密度為10.5—15.5克/立方厘米。外核的頂界面距地表2900公里,可能是液態的,其密度為9—11克/立方厘米。推測外地核可能由液態鐵組成,內核被認為是由剛性很高的,在極高壓下結晶的固體鐵鎳合金組成。地核中心的壓力可達到350萬個大氣壓,溫度是6000攝氏度。一個國際研究小組最近報告說,他們通過對中微子的觀測發現,地球自身熱量大約有一半來自放射性物質衰變,另一半則是從地球剛形成時保存至今的原始熱量。

放射性元素的半衰期



鈾238,半衰期45億年(這個跟地球年齡相當)

釷232,半衰期140億年

鉀40,半衰期12億面

鉍209,半衰期12億年1.9e+19年(這個已經到了宇宙年齡的十億倍)

至今距地球已經形成已經過了46年,而人類文明史不會超過萬年。

地球內核溫度的降低是以億年為單位的,真到地球內核冷卻了,估計地球早就不存在了。


視窗影像

地核之外有近2000千米的保溫層,保溫效果是猜不到的,可以用傳熱學估算,對傳熱學不感興趣的可以直接跳過看結論。

準備數據:地球半徑6370千米,地核半徑3400千米,保溫層平均半徑4895千米,岩石導熱係數取平均值3w/(m*k),地球中心溫度6000℃。


計算地核通過地表的近似散熱功率(導熱係數×溫差×平均面積/保溫層厚度):Q=3×6000×3.14×4895000²/(6370000-3400000)=5×10∧11W。

地核的密度是10g/cm³,比熱容0.46KJ/(kg*k)。計算地核每年因為散熱下降的溫度(功率×時間/(地核體積×地核密度×比熱容)):T=365×24×3600×5×10∧11/(4/3×3.14×3400000³×10×1000×460)=0.000000002℃,一共有9個零。這是地核溫度一年的降溫量,可以繼續計算出,地表散熱讓地核溫度下降1℃需要五千萬年。


結論:地球的外殼是厚度為2970千米的保溫層,地核在這個厚實的保溫層中,即使沒有任何能量注入,大約五千萬年地核溫度才能下降1℃。結果很出乎意料,我重新檢查了一下過程,數量級不會有錯


飛魚科普

(1)來自行星形成和增生的熱量,尚未損失。

(2)摩擦加熱,由密度較大的堆芯材料下沉到行星中心所引起。

(3)放射性元素衰變產生的熱量。

熱量從地球上移出需要相當長的時間。這是通過在地球液體外核和固體地幔內的熱“對流”輸送和通過非對流邊界層(例如地球表面的板塊)的較慢“傳導”熱量而發生的。因此,地球的大部分原始熱量,從地球第一次形成和發展其核心時起,就被保留下來了。

通過簡單的吸積過程可以產生的熱量是很大的,它將小的物體聚集在一起形成原始地球。關鍵的問題是,這些能量中有多少被儲存到不斷增長的地球中,又有多少被重新輻射到了太空中。事實上,目前公認的關於月球是如何形成的觀點,涉及火星大小的物體與原始地球產生撞擊。當兩個如此大的物體碰撞時,會產生大量的熱量,其中相當多的熱量會被保留下來。這一小插曲可能在很大程度上融化了地球最外層幾千公里的地方。


此外,構成地球核心的緻密富鐵物質下降到內核將產生大量的熱量。第三個主要熱源的,放射性加熱是不確定的。在地球深處,放射性元素(主要是鉀、鈾和釷)的精確丰度鮮為人知。

它會冷卻下來嗎?

內核是一個熱的而密集的鐵球。它的半徑大約為1220公里。內核溫度約為6000攝氏度,壓力接近360萬大氣壓。

隨著整個地球慢慢冷卻,內核每年增長大約1毫米。當液體外核的碎片凝固或結晶時,內核就會生長。內核的生長是不均勻的。它以塊狀和叢生形式存在,並受地幔活動的影響。這種結晶過程非常緩慢,而地球內部不斷的放射性衰變使結晶的速度進一步放緩。科學家估計,內核要完全固化大約需要910億年。



但太陽將在75億年後變成紅色巨星,太陽將迅速開始失去質量。當它達到最大半徑時(現在半徑的256倍),它將下降到現在質量的67%。一旦進入太陽的大氣層,地球就會與氣體粒子相撞,地球就已經毀滅了。



趣味說

看了各位大神的講解,基本都是把地媽剖開了來講內部構造,講放射性元素衰變,好像地媽能成現在這個樣子就是地媽自個兒的事,個人覺得地核能夠長期保持目前的狀態,必須從太陽系系統整體來考慮,

多重潮汐力才是維持地球脈動的關鍵;




首先就是外圍幾個巨星交替揉捏地球,尤其是木老大的揉捏效果最大,有人說外圍巨星走得好慢,等他們揉捏一次要等好久……拜託……人家走得慢,我們地媽走得快好不,365天就繞日一週,不要說在銀河系,就是在太陽系也是投胎的節奏。以我們人類的凡胎肉眼看銀河,完全可以理解為靜止,可就是靜止的銀河把人馬座橢球矮星系扯散,形成一條環繞銀河系長長的恆星流。當然這個過程對於人類來說太過緩慢,自然這個力道也讓人無法理解;



其次就是奇葩的日地月關係,這個潮汐力就不用解釋了吧,搞得女人每個月都要不可理喻的週期性發作一下。個人覺得正是月球這顆碩大單衛星的存在,才使得地球沒有走火星之路。她給地媽的揉捏就週期短,出汗效果明顯,你能看到江河湖海的潮起潮落,她對地幔,尤其是對地核外液態層也同樣有影響力,這個影響力使地內能量流動、交換更具規律性和持續性;



當然太陽終究是神一樣的存在,地媽離祂太遠,月球就可能被木星扯走,地面也會被冰凍,基本的熱交換沒有了,就只有啃放射性元素的老本兒,最終一切都會變得孤寂……


看熱鬧不怕事大30

我們人類從開始文明到如今,對我們的家園(地球)仍然有著很多不解的迷惑。


地球大約誕生於46億年前,那時的初始地球地表處於熔融狀態,到處是火山噴發流出滾燙的岩漿,再加上隕石的撞擊,火山灰夾雜著濃濃的塵埃和有毒氣體飄在空中,根本就不能孕育生命的存在!

隨著時間的更迭,火山灰慢慢散盡和有毒氣體的消失,重物質逐漸下沉到地核,地球表面開始冷卻,大氣得到了淨化,水源變得了清澈,才逐漸適應了生命誕生的條件。

地球從誕生到如今始終是在逐漸的變冷的,據科學家研究分析表明,每個星系的恆星,都直接決定著它的行星的壽命,所以按照科學家的預測,太陽至少還要燃燒40多億年,那麼地球無可厚非的就得跟著太陽運轉40多億年。只要它在不停的運轉,必定會產生巨大的能量。

再有,沉積在地球內部的放射性化學元素,鈾235和釷232鉀_40等持續的衰變,就像一坐天然的核電站一樣,所釋放出的熱量足夠地核的溫度保持若干年。另外地球外面覆有厚厚的岩石做保護層,大大的阻礙了內核熱量的流逝。

當然了,這些核燃料早晚也會枯竭的,太陽輸送給地球的能量最終也是越來越有限,隨著若干年後地球運轉的減慢,內核的熱量肯定會越來越少,岩漿會慢慢的凝固,直至停止運轉變為一顆岩石星球。到那時,也許是幾十億年以後的事了!


田園書香

答:那是因為40多億年,對於地球內核冷卻來說,時間太短了,只不過相對於你來說很長而已;而且地球內部的物質,一直在衰變,衰變會釋放能量,維持著地球的溫度。




我們就按照最簡單的假設:把地球想象成一塊大石頭,內部溫度高達6000℃,但是地球半徑太大,高達6300千米,所以到了地表後,地表平均溫度只有14℃(標準值)。

但是我們的散熱溫度不能用地表的溫度,而是應該用地球外部大氣層的溫度,只有-50℃;另外,太空的溫度為3K。



然後地球這塊大石頭,按照熱輻射的方式損失熱量,給地球一個平均比熱容,且內部不在以其他方式產生熱量的話,根據簡單的熱力學知識,就可以計算冷卻時間啦。


類似的計算,大科學家開爾文做過,就是開爾文溫度那個開爾文爵士,100年前,他以“地球冷卻為現在的樣子”為模型,計算了地球的壽命,可以告訴你他計算的結果是2400萬年。



和地球實際年齡40多億年,相差十萬千里,因為二十世紀的科學家,還不知道“衰變”這一概念。




當然,只要地球損失的能量,比接受太陽的能量大,那麼這些能量總有耗散完的時候,但也是非常漫長的,需要數百億年的時間,比我們太陽的壽命還長!



艾伯史密斯

心的溫度也是史前文明在保持狀態,在設置地球的範圍之內,也安排了一些的內熱出口,就是調解局部的劇烈溫度的效應,當然,她們已經適合了很高的溫度的情況下,比如太陽周邊,又比如說海底之下,或許很多人火山噴發的狀況,這都是一種特殊的安排,為了保持地球的總體性的穩定,就產生了一些類似的效果(比如百姓家中蓋房子,沒有煙筒那還是房子嗎?這是應該要理解的)。地心是空心的,而且是巨大的能量庫,史前文明的高科技都在地心,比如它們的飛行器,瞬間離開和瞬間顯形,這都離不開地心的磁引力互動作用,這就是高科技,不光如此,月球,包括了九大恆星,和它的周邊衛星,都有一些控制的渠道,都是瞬間完成過程的標誌,人們還在迷糊著,金字塔是什麼樣的座標?埋沒海底又是什麼樣座標?難道說瞬間發生的事情瞬間消失的過程人們就不會理解這個問題,當然,這也是一個複雜的問題,沒有地心盈利的互動,就不會有這種效果的反作用力和反物質能量都是客觀的存在。希望我們國家科研專家對地心學充研。謝謝!


AAAET

地球是一個有著生命體的星球,對於地球整體來看它分三個地心。我們知道的是一個大地心,地球是圓的應該是一個地心。我和大人到過南極進入了南極地心,發現了草原,稱它為小達賴.。後來又到過北極,又發現了地下森林。大小動物,鳥🐦都是白色的紅眼睛,稱它為北極地下森林達賴,(南極,北極都有標本保留至今)也進入了北極地心。在前蘇聯和美國的幫助下,從澳大利亞的海域又進入了我們認知的地心(那是一次驚心動魄的,地心考查。從澳大利亞進入海底隨道到巴西海域且用了46個小時,美國潛艇退伍的官兵們,現在公開稱為穿越時空。從澳洲到巴西在地球表面海域,航道行駛最快也得二十二天。)。從這三個地心,大人們通過美國的一位油畫大師共同畫了兩付油畫,一付在美國博物館,一付在中國故宮博物館。從這兩付畫就可以看到地球是什麼樣子的,也可以看到地球的內部的高溫是怎樣不停的平橫溫度,也可以看到海洋的海水是通過十三個海底隨道,來回流動的。也可以知到地球的氣流,怎樣的形成和流通得過程。也可以證明一切太陽系的星球排列分部,都是生命體的組合體。所以在運動中的星球內核,不可能降低溫度而變冷的…


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