锋6188
为什么地球形成了几十亿年，地下还是熔岩，地心冷却过程要这么久吗？
地球内部的熔岩经过几十亿年了还没有冷却，是因为它一直在被加热，这种过程一直持续到现在，但不会永远持续下去。在讨论这个问题之前我们先来看看咱们地球的内部到底是怎样的。
你有想过地球的内部是怎样的吗？
你有没有想过，我们脚下每天踩着的是什么？地板？泥土？人行道？还是草地？虽然你可以这么说，但无论你现在站立什么位置，相对于地球来说都是冰山一角。
无论你是否承认，我们的脚下都有几千公里厚的土地，它由各种材料组成，包括土壤、岩石、水、火山、熔岩和固态铁。大多数人小时候都挖过个洞，也许是因为我们都对地底下未知的的东西很感兴趣。我们挖的洞可能主要由泥土组成，可能还有一些岩石，挖得越深，越难看到洞的底部，除非爬入洞中，否则你将很难再挖下去。很显然，通过这个例子使我们明白了一个道理，我们无法通过挖穿地球来研究地球的构造。
通过地震波来猜测地球的内部构造
那么我们如何才能知道地球内部的构造呢？现代科学家提出了一个巧妙的方法–利用地震波。地震波是地表以下发生板块运动而产生的一种波，通过测量地震波，科学家就可以了解有关地球的许多知识。通过观察地震波的形态我们就可以推算出地球的内部是由厚度不同的不同材料组成的，也就是分层的，因为地震波通过不同材质的速度不同。
总的来说，我们脚下踩着的第一层是地壳，地壳的下方是地幔，地幔是半固体，由运动的岩石和岩浆组成。地幔下面就是地球的核心，它由两部分组成，分别是一个液体的外地核和一个固态的内地核。内地核是由能承受巨大压力的铁和镍构成的，它承受的压力相当于地球表面大气压的900万倍。地核的温度极高，大约是5000℃，与太阳表面的温度差不多！
地球内部的温度变化
地球的内部温度随深度增加而增加，但是，如上图所示，该增长率不是线性的。在最高的100 km之内，温度梯度大约为15℃至30°C / km，随即在地幔中急剧下降，然后在内地核中缓慢增加。地壳底部的温度约为1000°C，地幔底部的温度约为3500°C，地核的温度约为5000°C。
上图显示了地幔上部500 km的温度曲线，与干燥的地幔岩石的融化曲线相比。在100至250 km的深度范围内，温度曲线非常接近干燥的地幔岩石的融化边界。因此，在这些深度处，地幔岩石处于融化与半融化的状态。
在某些情况下，如果存在多余的热量，并且温度线越过熔点线，地幔的这一区域将被称为低速带，也被称为软流圈，因为地震波在接近其熔点的岩石内会减慢。在250 km以下，温度保持在熔化线的左侧，这表明地幔正在对流，因此来自深处的热量被带到地表的速度会更加的快。
对流是板块构造的基本特征，地幔的对流是热量从地核传递到下地幔的产物。就像在热炉上的一锅汤中一样。
如上图，热源附近的材料变热并膨胀，使其比上面的材料轻。浮力使其上升，而较冷的材料从侧面流下。地幔之所以对流，是因为从下方传来的热不完全均匀，所以，只要有稳定的力，地幔就足以缓慢地流动（以每年几厘米的速度）。就像汤锅中的例子一样，一旦岩心冷却到没有足够的热量，地幔将不再对流，这种现象已经发生在像水星和火星这样的小行星上了。
那么熔岩究竟为什么经过了这么多年都没有冷却呢？
熔岩没有冷却是因为它一直在被加热，地球内部的热量有两个主要来源，每个来源贡献了大约50％的热量。其中之一是地球内部物质摩擦产生的热，以及重力使物质在地球内部重新分布时相互摩擦产生的热（例如，铁的下沉形成核）。 另一个来源是放射性物质，特别是主要存在于地幔中的铀U235、U238 、K40和Th232的自发放射性衰变。
如上图所示，这种方式产生的总热量随着时间的推移一直在减少（因为这些同位素已被消耗），现在大约还剩地球形成时的25％，这意味着地球内部正在逐渐变凉。即使是这样，地心的冷却也不会在旦夕之间完成，它需要极长的时间来把能量消耗完之后才可能实现。
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科普子期君
答：地球内部的热量主要有两个来源，一是45亿年前地球形成时残留的，二是地球内部的放射性元素衰变会释放大量能量，这些能量足够让地球在40多亿年间维持着高温。
地球表面的平均温度大约是14℃，地球核心温度高达5000度，在没有太阳光照射的太空，温度低至-270K；一百多年前，英国著名科学家开尔文，把地球想象成最初是一个巨大的熔岩，然后经过冷却后形成了如今的地球，他根据热力学传导定律，计算出地球年龄在2000万~4亿年间。
开尔文得到的地球年龄与实际相差了十多倍，现在我们知道地球年龄大约是45.5亿年，根据开尔文的地球冷却模型，45亿年足够让地球冷却到零下100摄氏度，然而事实并非如此。
主要的原因在于，地球内部的热量，有很大一部分来自于放射性物质的衰变，有些物质的半衰期非常长，能在数十亿年间给地球内部提供热能，比如铀-238的半衰期高达44.68亿年。
根据行星系的形成模型，太阳系形成于45亿年前，地球也是在那个时期形成的，太阳系原始星云坍缩形成了太阳，在太阳周围的物质聚集形成了行星，其中就包括我们的地球。
星云物质在坍缩过程中，引力势能转变为动能，然后一部分动能使得地球自转，另外一部分动能消耗为热能，所以地球刚形成时温度是很高的。
经过上亿年的冷却之后，地表温度低了很多，然后在地球的向阳面，太阳辐射使地球表面升温，在地球的背阳面，地球通过热辐射把热量释放到太空当中，总的来说地球热量的损失要比吸收的太阳辐射高，然后地球内部的热量补充到地面，使得地球表面的平均温度维持在0摄氏度左右，生命才得以生存和进化。
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艾伯史密斯
如今我们知道，地球内部的温度很高，地心大概有5000多度，地心和地壳之间还有很长的距离，这当中的结构也很复杂。可是这就带来一个问题，为什么地球都有45亿年的历史了，还没有完全凉透？需要多久才能凉透呢？
探索地球的内部
其实人类对于地球的了解远不如对于太阳的了解，一直以来，地球的结构就是历代学者们很头疼的问题，因为它是真的是一个很复杂的问题。比如：在牛顿时代，有个叫做哈雷的学者，是牛顿的迷弟，他曾经预测出一种彗星的周期，因此，这类彗星也被叫做哈雷彗星。
他就提出，地球应该是空心的，这也被称为地球空洞说。其实和他有类似想法的学者有很多。其实这完全就是纯粹的猜测，并没有什么过硬的证据。毕竟以几百年前的技术来看，想要探测到地球内部几乎是一件不可能的事情。
后来，到了上世纪，苏联和美国相继的挖坑，希望能够尽量挖得足够深。美国在挖到8000多米的时候就放弃了，而苏联人这挖到了12262米，这也被为
科拉超深钻孔。挖到这个程度时，温度已经很高很高，而且岩石层也加固。当时钻头十分昂贵，继续钻下去并不容易，于是就放弃了。
人类通过“挖坑”这个技术来探索地球结构也基本上就到这个程度，后来确实有比科拉超深钻孔更深的，但是也没有深多少。
那我们现在是如何探索地球内部的呢？
其实利用的叫做地震波 。所谓的地震波指的是从地震的源头向四周传播的振动，在地震的时候，地震源会产生辐射向周围的弹性波。科学家通过分析每次出现的地震波的特点，就可以逐渐描绘出地球的内部结构。这也是目前我们认识地球内部的主要方式之一。
可能你要说了，这个方法靠谱吗？
其实目前来看，还是比较靠谱的。许多人可能会觉得不是亲眼所见，就算不上靠谱。其实很多事情和破案很像，我们不可能出现在案发现场，那我们如何给凶手定罪？其实利用的就是搜集足够的证据来证明。地震波其实就是地球结构的证据。
地球的能量来源
知道了人类如何了解到地球结构的方式，我们继续来讲讲为什么地球不会凉透？其实和地球结构是息息相关的。不过，说这个问题前，我们得先搞清楚地球的能量从哪来？
具体来说是这样的，有20%的能量来自于地球形成之初，构成地球的物质的引力势能转化成的热能。这是由于当时的物质来自于四面八方，它们在引力坍缩下，向中心聚拢，这时，这些物质的引力势能就会在这个过程中转化成热能。
除了之外，从地球形成之后一直持续至今，一直在作为主力输出的是地球内部的放射性元素衰变所产生的热能，这部分占据的80%。（这里补充一句，其实潮汐力导致的摩擦也会产生热能，但这部分占比很小很小。）
放射性元素的衰变是在原子核层面上发生的反应。我们都知道，原子核是由质子和中子构成的。质子和中子能够被束缚在原子核内，是因为有核力的存在。
但是我们要知道的是，核力和引力是不同的，核力是有作用范围的，核子数多了就会不够稳定。原子核内的质子数核中子数，是由往最低能量状态发展的。所以，原子序数非常大的元素都会有向铁原子核的方向发展，原因也很简单，铁原子核是最稳定的。于是，它们就会发出射线，来让自己稳定下来。比如：α衰变。
这些射线会带走大量的能量，这也就能给外界提供热能。目前来看，地球内部主要提供能量的是铀、钍。
这些射线是带有大量的能量的，地球内核的能量主要就是来自于这些放射线元素的衰变。这样元素主要是铀和钍。
地球能量的散失
知道了地球能量的来源，我们再来看看地球能量是如何散失的。
实际上，地球向地面导热的效率是非常非常低的。我们可以来对比一下，太阳的辐射效率是每平米170瓦，而地球内部传导到地球表面的效率是每平米0.85瓦。两者相差200倍。所以和太阳比起来，地球内部对于地表温度的贡献简直是微乎其微。
那问题就来了，为什么地球内部传导热的速度这么慢？
这其实和地球的结构有关系，根据地震波的分析，我们如今所知道的是，地心位置其实存在着一个月球大小的铁球，是固态，而不是液态。可能你要说了，5000多度，铁早就成了液态咋还是固态？
这里其实是铁的一种特殊的形态，由于温度和压强（这里的压强是地球表面300多万倍的压强）的双重作用，这里的物质形成出了非常不同的晶体结构，所以才呈现出了固态。
而在铁球的外面，有一片中间地带。客观地说，如今我们还搞不清楚这部分是岩浆还是其他什么东西，而这片中间地带再往上，就是一层厚厚的岩石层，大概有2900公里那么厚。
地球内部传导热如此慢，很大程度上就是因为这部分岩石层实在太厚了，起到了非常好的保温作用，隔绝了地球内部的热能向上传递的路径。而且进一步分析可以发现，那部分中间层也起到了隔绝的作用。基于这些原因，地球其实很难完全凉透。即使是等到了太阳都变成一颗白矮星，只要地球没有被吞噬，地球内部就还是温度很高的状态。
钟铭聊科学
地球已经经历了四十五亿年，之所以这么长时间地心还是那么热。原因有以下几点。
地球的半径长达6371千米，如此巨大的半径，其地心压力也是非常巨大的，地心内部产生的压力，足以产生核反应，生成更多的热量。而我们现在知道1g物质发生核反应，放出的能量是非常巨大的。地球内心虽然每时每刻都在发生核反应，可是真正能达到核反应条件的，就地球内心一小部分范围可以达到这样的条件，所以每时每刻发生核反应消耗的物质并不是很多。
太阳源源不断的给地球提供更多的能量，还有一些宇宙物质也会被地球引力所俘获，所以，地球内部虽然源源不断的发生核反应消耗的物质，经历这么多年地球上的物质，还有质量并没有减少。
地球的地核是由地幔，地壳包裹着，就像一个保温瓶一样，严严实实的包裹着内心。虽然热量还是会通过火山爆发，地震，辐射的方式传导出来，这样始终让地球内部的温度维持在一个稳定的温度，不会太低，也不会太高。
麦小逸
一个直径将近一万四千千米，温度六千多度的大火球降到现在表面温度零下六七十度了，如果没有太阳晒着，还会更低，降得还不快吗？
地球与太阳系愿为一体 地球刚刚脱离太阳，形成时 也是一个几千度的行星，经过几十亿年的降温，地球吸收太阳能与释放地核热能已达到平衡。
不要说地核里面是几千度高温的液体外面有几千公里厚的保温层，再加上太阳每时每刻都在向地球上传来热量，现在经过几十亿年后，地球往宇宙中散发的热量和吸收太阳光的热量己经达成了一个能量平衡。否则，地球上升或下降个十来度，人类包括地球上的生物绝存在不了几百万年，早就灭绝了。
南极冰火
全球变暖只与地表有关，与像太阳表面一样热的地核相比，充其量只涉及外部极端20度的变化。
地球内核已经是固体了，但这是因为内核(液体)和地幔的上层压力极高。请注意，正是外核产生了地球磁场。
地球的核心将从不凝固/<font>。我的意思是永远不会。话虽如此，但只有一种可能发生，那就是如果地球碰巧被抛出轨道，成为一个流浪/<font>星球，那么它的核心可能有时间冷却。
地核变冷要比太阳耗尽核燃料并膨胀吞噬地球花费更长的时间。到那时，地球将会蒸发，因为它会螺旋离开轨道进入太阳。地核很快会变成炽热的气体。这将在大约40到50亿年后发生。
如果有机会地球成为流浪星球，在它自己的好时光里自由冷却，那将需要很长时间。/<font>
减缓地心冷却的主要因素是长寿命原子的放射性衰变，即铀- 238、铀- 235、钍- 232和钾- 40，它们的半衰期分别约为44.7亿年、7.04亿年、141亿年和12.8亿年。从这些同位素的半衰期以及与地球年龄的比较中，你可以看到通过放射性衰变产生的内部热量很可能在未来相当一段时间内保持在接近当前的水平。
地心核心温度可能是5000 K（开尔文），自45亿年前太阳系形成以来给出250 K的冷却温度。如果真的以这种速度冷却(每十亿年55度)，大约需要910亿年才能冷却到0开尔文。
军机处留级大学士
因为地球本身在发热！以下通过简单的逻辑可证明：
1、地表越往下温度受冬夏季节的影响越小，地下100左右的温度接近恒定，约为17度（中纬度地区）。
2、地心温度约为5000k。
3、温度传导肯定从高温传向低温部分。
4、由上可知地球在向外散发热量。
5、地球在相当长的时间保持地表温度恒定，证明地球内部有产热机制。
6、地球内部不具备核聚变的条件，所以只能靠元素的裂变产热。
人体科学实验室
（看了前期几篇文章，包括部分热门回答，真正原因似乎都说得不完全，有些是混淆了主次，而有些甚至有点胡编乱造。经大量查证参考，特撰此文，以探讨。)
地下熔岩和地心液态铁水不是一个概念，所处地层、物质构成和形成原因也不尽相同。而且，地下(地面以下，后同)也并不是都是液态或熔融态，也还有固态的地幔中层和内地核层。
但有一点是确定的——地下温度都很高，地下岩浆普遍在700℃~1,200℃，而地心普遍在3,000℃~6,000℃。
地球内部温度如此之高，且持续几十亿年之久，原因并不是地壳有多保温，散热慢以致还未冷却。而是由于压力、摩擦等一些列因素，导致内部能持续不断产生热量。
正是因为内部能自主生热，因而即使再过几十亿年，只要地球还在，其温度依然会如此之高。
地球内部高温原因之一——高压
我们都知道大气压随着高度的变化而变化，以外太空近似0帕为起点，高度越低压强越大，靠近地面空间约为一个标准大气压(101.3kPa)。
人为定义：气温0℃、纬度45°的海平面上，气压为1个标准大气压。这个效果相当于一个成人拇指指甲盖上顶着1.03kg水的感觉。同样的，往地下深度增加，压强也越大。到了地心外核区域，压强已达到136万个标准大气压，到了地心内核区域，则增加到360万个大气压。
瑞典皇家理工学院2017年2月发表的一项研究表示，常规环境中铁的晶体结构为体心立方晶格(如下图左)，每个铁原子与相邻8个原子接触。当温度超过1,538℃时，铁熔化失去晶体结构。但在地心360万个大气压环境中，即使温度达到6,000℃，铁还可以保持晶体结构，不过其排布形式为密排面心六方晶格(如下图右)，每个铁原子与相邻12个原子接触。
强大压力改变了物质晶体结构，原子外电子之间的距离缩短，彼此发生碰撞的几率大大提高。原子排列密集，体积减小，势能减小，势能转化为内能，产生高温。
当然，这种体积减小不会持续发生，也就是说仅靠这一个条件，还没法保持地心温度的居高不下。
地球内部高温原因之二——摩擦
地球围绕太阳公转，固态内核在液态外核环境中并不是始终保持地球正中心位置，受到太阳万有引力吸引，会始终偏向太阳的一侧。
内核与外核的搅拌摩擦，会产生大量的热，这是一个长期持久的过程。其实也不单单是内核与外核之间有这种摩擦，下地幔与外核之间的过渡层、上地幔与地壳之间的过渡层，由于物质密度不均匀均匀且存在液态或熔融态流体，这当中也广泛出现类似的摩擦生热。
虽然这一过程能持久生热，但单靠这一方式也不足以平衡地球热量的散发。
地球内部高温原因之三——放射性
放射物质钍、锕、铀、镭、钋、氡等，能自然衰变并产生大量的热，而这些物质又广泛分布在地壳及以下地层。
以铀为例，海水中铀含量约百万分之0.003，地壳中铀含量约百万分之2.5，而在地壳下一层(距地表20km)内，铀的净含量就约达1.3×10^14吨。地球铀储量比人们常见的银、汞含量还要高。1千克“铀-235”完全裂变释放的热量，相当于2,700吨媒完全燃烧释放的热量。
根据一篇2015年3月发表在英国《自然地球科学》杂志(网络版)上的研究，地球上仅铀和钍产生的热量，就相当于功率约为210亿千瓦的发电机持续供热效果。地下持续高温的54%热量，就来源于这些天然放射性物质的裂变。
地球内部高温原因之四——热平衡
上述是地下高温的主要来源，另外太阳能、温室效应等，也在一定程度调控了地球温度。
当然，地下也不是只进不出的热库，它通过火山、(火山)地震、热泉等方式，也向外释放所蓄积的能量。达到地表的热能，通过热辐射等形式释放到外太空。地球在几十亿年的进程中，基本达到一个动态热平衡。
虽然地热能量极少有效被人类直接利用，但如果失去地热，地磁场将减弱甚至消失，也会像火星一样失去大气层，而且单靠太阳能提供的热量，地球也会是一个冰冻星球，那么，地球生命也终将不复存在。
一周刊
地球作为一颗石质行星（相对于木星、土星等气态行星），它冷却的慢有这么几个原因：
散热方式
从地球内部到地面的总热量流量的估计为43至49太瓦（TW）（1太瓦特为10^12瓦）。最近的估计是47 TW，相当于91.6 mW/m^2的平均热通量，这个估算是基于超过38000次测量而得出的。虽然总量巨大，但单位面积的地热功率还是很小的，而人在静息状况下的热功率都达到近300W。
上图：地球内主要的热传输机制——地球的横截面显示了其主要层次划分及其对地球全部流向地表的内部热的大致贡献。
而对于悬浮在太空中的行星来说，其散热的方式只有一种，那就是热辐射，因为无法通过对流蒸发等方式快速散热，所以以长波红外辐射的形式将热量从地表辐射向外太空当中就是唯一的途径。但这些长波红外辐射中的一部分将会被大气截留，尤其是被云层和温室气体，所以辐射出去的部分并不多。地球目前的温度相对平衡，就说明这种辐射的量与地球接受到的热量以及地热的热量达到了某种平衡，否则要么地球的地表温度会不断上升或者不断下降。因此，这种散热方式的效率对于地壳下的岩浆来说是微乎其微的。就算所有的地热都散发出去，也不过只有91.6 毫瓦/每平米。而这还没有算地球每天从太阳吸收的热量（想想三伏天的情景），虽然太阳的热能对于保持地球内部“体温”来说没有什么实际的帮助。
上图：全球的长波辐射分布（1985年4月），单位瓦/平米。
表面积与体积的比
行星越大散热就越慢，这是由于表面积随着体积增大，与体积的比例越来越小（一个二次方与三次方的比），这跟动物体型越大就越能抗寒的道理一样。相比火星来说，地球就大得多了。火星的质量是地球的10.7%，体积是地球的15.1%，所以火星这几十亿年来内部的热已经散完了，成了一颗死星，地下基本没有岩浆活动了。而地球和金星质量和体积差不多，因而内部岩浆活动也仍然十分活跃。
内部液态物质的对流强度
因为地球内部的岩浆主要由硅铁质构成，而地核甚至基本上是铁镍质的。这些物质的密度大，流动性比气态行星内部那些冷凝的低密度元素构成的液体物质的流动性差多了，因此对流并不算强烈，几十亿年来对地核的散热效率相对较低。所以地球和金星都保持着一颗火红的芯。
上图：地球内部对流与地表的地理相互作用，似乎这种对流是十分受限的，而且是在极深的地下才比较活跃。地幔并不像我们想象的那样是岩浆的海洋。
上图：地球地下对流3D模拟模型，似乎地球内部向地表的对流只发生在某些柱子上，大部分液态的岩浆的对流被限制在很深的地下。
内部核反应释放的热量
地球的内热也不只是吃老本（地球的太初热量），地球地幔和地壳中元素的放射性衰变导会释放中微子和热能（放射性热）。有四种放射性同位素是造成大部分放射性热的原因，因为它们相对于其他放射性同位素丰度更高，分别是：铀-238，铀-235，钍-232和钾-40。据估计仅钾-40就贡献了40太瓦的地热功率。甚至在地表也能发现天然的核裂变反应堆。
上图：一处浅表的天然核反应堆遗迹
总结
所有上面的因素共同造成了地球散热缓慢的条件，因此地球能够保持青春到如今，否则就会像火星一样死气沉沉。
小宇堂
关于地心的热量，其实要追溯到地球形成伊始，宇宙中的星体理论上都是宇宙万物在相互碰撞、集结的过程中形成的，而在这过程中因为各种物质都是高速移动的，所以在集结碰撞时动能转化成了热能保存在了地球内部，并且随着地球壮大，热量越埋越深，最终在地心形成一股强大的能量体，也就是我们所说的地心热量。 
另外，在地球热量积累过程中，各种物质就像是在水中搅拌，质量重的物质在底部形成了地核，而相对较轻的物质在顶部，形成了地幔和地壳。质量重的物质其实主要就是一些放射性元素，比如钚、铀等，当这些元素集结在一起也会持续的放射出热量，且这些热量本身就处在地球最深处，热量释放得不到发散，就会集结成一股巨大能量。
虽然地球内部热量如此之高，但是想要冲出地幔层、地壳层的叠加也是非常困难的，地幔层厚度将近3000公里，热量冲出需要强大的冲击力，而地心热量的散发是360度发散，不会拧成一个尖锐的冲击点，所以地心热量散发有限，有限的热量散发基本局限在地幔层，即便少许冲出地幔，还有17公里厚的地壳层，相当于盖了两层被子，所以地心的冷却可以忽略不计。 
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