地球内核发热的原理是什么?

X黑暗圣堂M


我们站立在坚硬的地球表面,很难想象在地球的最深处,是一颗跟太阳表面一样火热的地心。

(地球内部结构)

地球:坚硬的外表,火热的心。

科学家通过地震仪测量发现,在地球的最中央,是一颗直径约2440公里的铁镍合金球,它的温度高达5430摄氏度,与太阳表面的温度相当。

这颗大铁球中不只有铁和镍,它还有许多其它的元素,包括一些金、银、铂等贵重金属和硅、氧、硫等一些比较轻的元素。

在地心的外层,是厚度达到2400公里的流动铁水,它的温度在2,730-4,230°C之间,其中主要也是铁和镍元素,也可能存在一些硫和氧。这一层流动的钢铁海洋非常重要,正是因为它的流动、地心与地壳转动的角速度差,才形成地球强大的磁场,保护了地球上亿万生命不受宇宙辐射的伤害。

从外地核炙热的钢铁海洋再往上,就是2900公里厚的地幔,地幔深处的温度大约有4000°C,而在靠近地表的有些地方也有大约200°C左右。虽然我们看到火山喷发出来的岩浆是熔融的浆糊状流体,但地质学家们认为炙热的地幔却几乎是硅酸盐固体,这是因为它的上方岩石巨大压力可以防止构成地幔的岩石融化。

地幔看起来坚固,但在地心热力的推动下,地幔的硅酸盐固体还是会进行缓慢的蠕动,热的部分被推到上方,冷却的部分慢慢地回到下方再次被加热,这就是地幔对流。

(地幔对流)

地幔对流推动上方的地壳发生位置改变,造成高山、峡谷、海沟、火山和地震。地幔对流也同时使地心的温度逐年下降,不过由于地壳的保温作用良好,地心的温度下降的很慢。地质学家们预测,大约还需要再过45亿年,地球核心的温度才会冷却下来,那时候地球就会失去磁场,变成一颗死亡行星。

地球的热从哪里来?

科学家们认为,地球内部的热量主要来自两个方面:一是地球内部放射性元素衰变产生了大约80%的热,二是地球在45亿年前形成的初期,通过对原行星盘物质的吸积作用积累了大约20%的热能。

(地球形成于太阳系的尘埃之中)

在地球形成的早期,它的内部堆积了大量的放射性元素,包括几百万年半衰期的放射性同位素(例如铝-26和铁-60),和长寿命放射性同位素(如钾-40,钍-232,铀-235和铀-238等),放射性元素在衰变的过程中会持续产生大量能量,这些能量转化为热能在地球内部蓄积。由于地球比火星等小的岩石行星积累了更多的放射性金属元素,导致地球内部的产生的热量更持久。

(地球内部)

相较之下,水星和火星没有持续的内部加热可见表面效应,它们在地质上已经“死了”。

同样的,在地球形成早期,由于大量宇宙尘埃在轨道上相互碰撞慢慢变成大石块,大石块再因万有引力渐渐聚集在一起,当它们越聚越多越来越大时,其内部巨大的压力和摩擦就会产生热能,因为地球吸引了足够多的岩石和尘埃,它变得很大,因为内部产生的热能也很多,加上数亿年放射性元素衰变产生的热能,使得早期的地球成为一颗到处翻滚着沸腾岩浆的巨大行星。

(原始地球)

今天的地球虽然经过几十亿年的热量散失,它的地壳已经冷却,地幔渐渐变成了固体,这反过来也减缓了内部的对流,从而避免地心的快速降温。

地球深处强大的热能是一种清洁的能源,通过向地壳深处打井再注入水,可以将水加热,再利用加热的水蒸汽推动汽轮机发电。目前世界上已经有国家利用干热岩发电,它比现有的许多发电技术都更加节能和环保。


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据估计,从地球内部传到地表的热流约为47万亿瓦。在炽热的地球核心,温度接近于太阳表面,达到了5500 ℃。那么,地核的热量来自于哪里呢?

地球内部的热量来源有两种,一种是地球形成之时残留下来的原始热,还有一种是位于地壳和地幔中的放射性元素衰变所释放出的放射性热。据估计,目前这两种热量来源产生的热量大致相当。

在大约45亿年前,太阳形成之后不久,环绕太阳运动的尘埃和气体云不断发生碰撞,它们在引力的作用下越变越大,最终形成了地球。由于持续遭受微行星的撞击,原始地球不断被加热,使其处于熔融的状态。数十亿年过去了,地球表面早已冷却下来,但核心区域仍然具有很高的温度。

另一方面,地球自身还会产生热量。地球内部存在不少的放射性元素,比如铀、钍,它们发生放射性衰变时将会产生热量。如果没有这种放射性衰变过程,地球上的火山和地震将会减少。

虽然地球现在一直在向外耗散热量,但由于地球自身产生的热量与损失热量几乎差不多,所以地球现在的冷却速度非常缓慢,地球的温度已经趋于稳定。

据估计,地球核心的温度可达5500 ℃。由于巨大的压力,地球内核是一个半径为1220公里的铁镍固体球。虽然外地核的温度较低(3700 ℃至5500 ℃),但由于压力较低,所以同样也是由铁和镍组成的外地核呈现为液态,厚度约为2200公里。由于这种特殊的结构,使得地球能够产生一个巨大的磁场,从而保护了地球上的生命。

另外,尽管地球内部会产生不少的热量,但与来自太阳的热量相比是微不足道的。据估计,地球从太阳那里接收到的热量是地球自身产生热量的3700倍。


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为何地球自诞生以来历经几十亿年之后的今天,仍然是一颗内心炽热表面温暖的星球?究其原因:

第一、地球在形成初期是一个高温气体球,

之后不断向外辐射散热,表面逐渐降温发生液化和固化,由外到内逐渐形成结构及性质各异的同心圈层。科学家们把这些同心圈层划分成三层,最外一层叫地壳,中间层叫地幔,中心部分叫地核,地核又分外核和内核。



由于地壳形成后,对内部圈层起着保温的作用,使地球散热速度减慢,也就是说,现有的地核热量有一部分是地球形成初期保存下来的原始热量。

第二、由于地核内部含有大量的放射性物质,这些放射性物质在衰变过程中释放出大量的能量,这些能量以热量的形式聚集在地核内部,形成地核热量。

第三,由于组成地核的物质多为重金属元素或同位素,在高温高压作用下,会发生各种化学反应,释放出大量热量,这些热量使地核热量获得一定程度的补充。

第四、由于地核内部各物质密度的差异,会造成密度大的物质不断向地核中心运移,这一过程重力要做功,重力势能转化成热能聚集在地核内部,也是地核热量的一部分来源。

第五、地球不断吸收来自太阳的辐射能,使地核散热速度减慢,一定程度上相当于为地核补充热量。

以上五点中第一、第二点是地核热量的主要来源,第三、四、五点的热量和原始的热量相比,虽然九牛一毛,但也不可忽略。


宝宝9310


答:地核热量主要来源于放射性物质衰变产生能量,其次是45亿年前地球形成时的余热。


地球结构主要分为三部分,最外层的地壳,平均厚度只有17公里;中间的地幔,厚度2900公里;内部的地核,半径3400公里,温度高达3000~6000℃。

地球核心温度是很高的,主要由铁和镍组成,物质呈可塑性固态;地幔主要由岩浆组成,当某处的地壳裂开时,岩浆就会喷发而出形成火山喷发。


地球有45.5亿年的历史,宇宙空间的温度低至-270℃,按理说地球经过这么长时间的冷却,内核温度应该很低了才对。

在上世纪初,大科学家开尔文爵士,就把地球想象成一个熔融火球冷却到现在的温度,以此计算地球的年龄大约是2000万~4亿年。

后来放射性元素的发现,人们才意识到开尔文的计算方式,忽略了地球内部放射性元素衰变时释放的能量。


实际上,地球内部的热量,有80%来源于放射性元素衰变时释放的能量,只有20%的热量是当初地球形成时残余的。

在地球形成之初,太阳系原始星云在引力作用下坍缩,在引力中心形成了太阳,一些残余物质形成了各大行星,地球就是在这样情况下形成的,星云塌缩的动能转化为地球内能,所以地球刚形成时表面温度是很高的,经过数亿年的冷却后,地球表面才诞生了生命。

在地球表面,背阳面地表热量会向宇宙空间中散失;在向阳面,地球接收到的太阳辐射又能补充热量,这也是地表平均温度能保持在15℃的主要原因。


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地球内核发热的原理是什么?

熟悉地球结构的朋友肯定都知道,地球有一个接近太阳表面温度的内核,从地表适合人类生存的温度开始到地球深达数千公里的内核,温度是逐渐上升的,当然随着温度的上升和压力的升高,对地球会从地壳的岩石层到软流层以及岩浆层等一系列的转变,但更多的朋友是也很好奇,地球内核并没有太阳一样的发热原理,那么它的发热能量来源是在哪里呢?

上图是地球内部圈层的详细结构以及压力与温度参数,如果各位有兴趣可以仔细研究下前苏联最深的那个科拉超深孔打到了哪个界面,是不是连最薄的地壳都还没打穿?不过我们今天不讨论那个到现在为止依然保持最深记录的科拉超深孔!而是地核超高温是哪里来的!

一、放射性物质衰变所产生热量

早期地球是含有比较高比例的放射性元素的,半衰期比较短的放射性元素比如铁-60(几百万年),也有超长寿命的放射性元素,比如铀-235(7亿年),铀-238(44.68亿年)!而这个衰变过程是会释放出大量热量,但厚厚的底层将这些热量彻底包裹在内,通过地表散失的非常有限,因此地核内部高温有很大一部分是放射性元素产生的!

二、来源是厚厚的地层所带来的强大压力

继承于早期星云的吸积,在地球逐渐坍缩过程中,压力增高导致了地球内核温度增高!在中学物理书中就有这个概念,气体在体积不变情况下,温度会随着压力增加而升高,两者之间的关系可以用:

PV=nRT

但岩石圈的压力与温度增加也许用这样简单解释似乎并不十分贴切,不过有一点是可以肯定的,即压力增加的结果会导致温度飙升,这是地核温度的另一个来源!当然还有一点也不容忽视,即早期地球的陨石雨!

这是地球行星形成初期清理其轨道所带来的副产品!

三、液态内核的内外层转动速度差所带来的加热

当然这是地球热了之后自转导致的马后炮,当然在现代地球中也应将这部分考虑在内!

当然这产生了一个副产品,地球磁场,如果没有液态金属内核,如果没有一个内外转动差的各层流动地层圈,也许地球正在走向火星,或者已经跟火星并无二致!

以上几个原因构成了地球内部热量的主要来源,当然也是我们地球上所有的火山以及绝大部分地震的来源,但请不要认为这都是坏事,另外还有地热这个清洁能源就是地球免费给予的,尽管地球会越来越冷,这跟人类利用这点热量和地球冷却速度的促进作用,似乎根本不足以挂齿,不过无论人类利用与否,在23亿年后地心将冷却到一个临界点,就是磁场可能会大幅萎缩,再也无法保护大气层,可能这不是一个好消息,但欣慰的是还有23亿年!


星辰大海路上的种花家


主要是核裂变释放能量所致,初中物理认为是压力造成的,是一个常识性的错误,不值一驳。

其实所有的星球都有核反应,有的是缓慢的核聚变,例如太阳,由于其存在高温高压的特殊环境,造成了相对均匀的核聚变反应,有的是缓慢的核裂变,例如:地球内部的重金属放射性元素,热量的累积,造成地球内部成液态状。

必须纠正一个错误观点:“压力产生热量”,这个错误的观点在普通老百姓中得到了广泛的认同,其实如果没有位移,单纯的压力不管有多大都是不可能产生热的!“压力大产生热量”是一个常识性的错误观点。


马友明79


地球内部的热量来源主要有两个方面,一个是地球内部放射性元素衰变释放出的热量,另一个是地球形成之初积累遗留下来的热量,这几乎构成了地球内部热量来源的全部。

放射性元素主要指一些原子序数较大的重元素以及一些较轻元素的同位素,这些元素会不受外界环境影响而自发衰变,并且释放出大量的能量。那些在地球形成之初就来到地球或者后续的重元素衰变形成的新的放射性元素,它们都会不断衰变。衰变其实和原子弹的原理比较接近但又不完全一样。我们都知道原子弹威力巨大,地球内部储量巨大的放射性元素能够释放出多少能量可想而知?正是这些能量不断加热地球内部,维持地球内部的高温环境。



此外,地球形成之初不断受到来自宇宙空间的各种"袭击",陨石撞击聚合形成地球的过程中,巨大的重力势能中有一部分转化成了热能,使得整个地球的温度都比较高。地球初步形成后,外表逐渐冷却,但地壳是热的不良导体,地球内部的热量根本无法在短时间内释放出来,甚至四十多亿年过去了,地球内部仍然有地球形成之初遗留下来的热量。这部分热量也成了维持地球内部温度的重要组成部分。


其实我们应该感谢地球内部的热量。如果地球内部没有这么多热量,就无法保持熔融状态,地球就会逐渐冷却,最后形成一个冰冷的岩石星球,而地磁场也将因为没有熔融态内部而失去,太阳风暴因而可以长驱直入,并带走地球大气,地球将成为另一个火星。因此,地球内部的热量实际上无形之中为地球建造了一个巨大的保护伞。

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张家小智儿


地球形成之前夕,其尘埃团的含铁质较高,自身坍缩时形成了较强磁场 ,并有慧尾扫过,吃进大量冰块,使该球体在形成期就拥有了相当的含水量。球体坍缩生热,生成了二氧化碳,二氧化硫,甲烷等气体,又与大量水蒸气共同形成大量混合云气,构成了原始大气环境。。与此同时,地球磁场保护了原始大气不被宇宙风吹散,形成了稳定的大气层。不时有陨石袭来,发热气化,使天空云层加厚,遮蔽了阳光,而地球在自身重力坍缩时发热,高热地心的热传导效应也造成了地表灼热。于是,高空冷气流与低空热气流发生冷热交换,水蒸气转化成无数水滴,倾泻而下,这是地球上的第一场雨☔。

这场雨非常大,在电闪雷鸣之中,持续下雨时间长达万年之久,于是,地表形成了大量的积水,无以名之,强名之曰海洋。这是一场酸雨,在酸雨的长期腐蚀下,高山峻岭变得低矮了许多,这使得地球看上去更加圆润了许多。

雨过天晴,不仅原野上是无机物,大海里也是无机物。此时的地球,在太空中看去是一枚褐色的球体。有机物的发生,尚有待回暖。

说来凑巧,地球回暖的奇迹竟然发生了,地球第三热源惊现了!地球有机物的发生需要温度,仅凭来自于地心的第一热源和来自于太阳的第二热源,尚欠火候。地球自从有了海洋,便有了潮汐,潮汐的惯性牵动,使地球的潮汐变形加剧,其加剧的程度刚刚好,即,这种变形使得岩层微微发热,从而使地表温度略有回升,于是产生了有机物,进而产生了厌氧菌。原始海洋里的厌氧菌以海水中的二氧化碳为食,其排泄物为氧气。原始海洋里的二氧化碳成分非常充裕,所以厌氧菌的排泄物非常多,海水中不断升起的一串串厌氧菌排泄物,就如同升起了一串串细小的珍珠,异常壮观,如此持续数亿年之久,直至改变了地球大气环境,出现了臭氧层。原本海洋和海滩藻类由于氧气缺乏,无法生成叶绿素,在含氧量不断改善的新的大气环境下,叶绿素得以生成,甚至改变了地球的外观色彩。

于是,远远望去,地球已然成为美丽的蓝色星球,海洋里发生着微生物的剧烈进化,原野上新气候条件下的植物大量生长。此时,乔灌草占领了陆地,使土壤含水量得以保持。保持水土,是植物的自然特性,大量水分从海水中分离出来,通过雨水补充了陆地。

于是,海水减少,潮汐作用减弱,地球第三热源动力不足,气候变得寒冷,成为地球进入第一个冰河期的原因之一。

【小结】地球第三热源,来自于地球潮汐变形运动,海水量的变化直接牵动影响该运动幅度并进而影响地表温度。陆地植被增多时,则陆地含水量增大,海水量减少,潮汐变形减弱,地表温度就会降低,反之温度升高。冰河期遏制了陆地植被发育,反而使海水量逐渐增多,于是地球变暖,冰河期结束,换句话说,即:地球变暖乃是陆地植被不足所致😊。


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地球作为太阳的行星,二十四小时都在接受太阳能的辐射,科学上称之谓熵增,熵增就是地球在不断增温过程中,科学家认为,地球的冰川期是地球形成期,霍金先生有个黑洞研究中的发现,星球受冷,必然会不断地收缩,会有我获得物质和能量,能量在这里指物质的万有吸力。收缩着的物质必然会产生外冷而内热的现象,星球的内核不断增温,增温会膨胀,而表面又受冷在收缩,内外向对到一定的程度发生爆炸,这就是科学上认为的地球造山运动。而地球生命,有科学家认为,早于地球造山运动之前就已经在冰川中诞生,本人认为,地球在造山运动结束以后,才有生命更为可信。而造山运功是否会产生地球大面积海洋,我无科学上的化学转化知识,不得而知,但相信生命起源于大海一说。生命在我看来不但已经是地球能量的最高表现形式,而且一切生命都是水做的,我相信地球之水才是地球生命之源。而造山运动中的能量喷发会不会转化出水来呢?科学家来证明吧。中国人还认为生命是水与气化合而成的,我并不反对。太阳辐射地球时,肯定会有炭气产生,这也正是地球能生植物的原因,植物只需要炭气而光合作用,它能将地球石头转化为地球生命物质,有机物。那种神奇几乎可以粉碎了石头,即已经被冷却了的岩浆。而动物生命离开氧气,无一可以生存,由此得证,动物由植物转化而来。因为植物在吸收炭气的同时,制造了动物得诞生的氧气,从而使某科植物也自动起来了,成为动物。这是大自然在冷热变化中让生物进化分化的造化。而植物一旦有动物,植物自我获得了供养动物的意义,而动物反过来使植物生长更茂盛,植物有了动物的有机物质反哺,生命形成了自我的循环本能。植物会供养动物,动物反过来至少会用粪便来反哺植物。而人的智力反展,完全有能力让地球一切动物都能够全心全意地去供养好地球一切植物,让地球充满了生命。生命也能得与天地同寿,可以永续进化,值得每一个人去期待,去探索,去发现,去为生命造福而决不是毁生害命,以至于相互残杀,相互蚕食,让生命生存在永无天日的苦难中,在大自然的怀抱中生存竞争,优胜劣汰。物竞天择,适者生存。生命是苦,无命不求自我解脱。佛门为生命离苦得乐,舍身忘死,为法忘躯。人信佛,不是毫无来由的,佛有佛理,佛理才是生命的真正科学,佛理才是人类的绝对真理。人只因愚痴而不得理解,终其一生,无得无知。


李198588733


月球今天的样子,可能就是我们地球将来的样子了。地球内部的能量终将会有耗尽的时候。同样的道理,太阳今天的样子,也许就是我们地球过去的模样?也许过去的地球也是一颗发热发光的“火球”,只是渐渐冷却下来,表面硬化了,但内部的热量暂时没有耗尽罢了。宇宙各星系中能量耗尽的“僵尸”星体应该是数不胜数,他们也将被一些能星巨大的星体所吸引并飞向他们,从而再次被“燃烧”,为新的星体增加能量。估计太阳系的九大行星最终都是会“奔向”太阳?成为太阳的能量来源之一。


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