地球內部溫度很高嗎?

好多牛牛


溫度很高,但不同地區的地溫梯度差異很大,地溫梯度大的地區,甚至可以利用地熱來發電。

最常見情況,隨著向地球深處鑽探,溫度逐漸緩和的升高,在大約100公里處達到1000攝氏度,平均來說每公里增加大約10攝氏度,溫度增加得相當均勻。比如南非的姆波尼格金礦,挖掘到了地下4350米,而其溫度也達到了大約57~66攝氏度。

圖示:姆波尼格金礦的剖面圖,橫著的線就是金礦的挖掘面。隨著對金礦礦脈的追逐,礦洞也越挖越深。


每公里增加大約10攝氏度是正常升溫。但在一些特殊的地方,地下的溫度迅速升高,比如在中洋脊岩漿直接向上湧出的地區。

圖示:中洋脊處的地殼溫度升高得很快


以及地球上存在的一些特殊的熱點區,在這裡地幔柱上湧,形成火山、溫泉等現象,地殼中的溫度也會迅速升高,不再遵循每公里升高大約10度,而是能迅速升高到數百度的高溫。這些地方地震火山頻發,常常形成地熱噴泉。

圖示:冰島的間歇性地熱噴泉


特殊地熱區,條件合適可以開展地熱發電,通過鑽井將水注入地下岩層,然後回收被加熱的高溫水蒸氣來發電,水蒸氣冷卻成水,再次注入地下,實現循環發電。

圖示:地熱發電廠


下圖總結了四種地熱梯度。

圖示:溫度和深度間的關係圖,有四種情況。

至於地球核心處的溫度,可能與太陽表面溫度相仿。

2013年的一則科學新聞稱,科學家認為地核中的溫度高達6000攝氏度,這意味著地球內部溫度與太陽表面溫度肩並肩,地球內部藏著一個小太陽。

此前,科學家認為地核溫度大約為5000攝氏度,但這個溫度並沒有充分考慮到地核深處的高壓狀態,但要如何模擬這種高壓狀態,此前科學家們沒有找到合適的辦法。直到2013年,法國CEA研究所的科學家發現,可以通過壓緊兩顆人造鑽石,從而產生巨大壓力,來模擬地核的壓力,最終他們得到了大約100萬個大氣壓,這相當於地核深處的壓力,而在這種情況下,要將微量的鐵熔化——用激光束提供熱量——需要高達六千攝氏度的高溫。這個新實驗揭示,地核的溫度可能高達六千攝氏度,而不是此前設想的五千攝氏度,這一溫度也讓地核溫度與太陽表面溫度肩並肩。



裸猿的故事


地球內部溫度相當高,核心處的溫度可以與太陽肩並肩。

地球內部的溫度相當高,通常來說越靠近地心溫度也就越高。據科學家測算,地核的溫度在4000~6800℃,太陽表面的溫度也才5500攝氏度左右,地核深處的溫度在6000攝氏度以上,可以說與太陽表面的溫度肩並肩。

鉿合金是目前已知熔點最高的物質,在標準大氣壓下,它的熔點高達4215攝氏度。理論上來講,地球核心處的溫度可以融化任何物質。不過由於地球核心處的壓力非常之大,物質的熔點也會隨之升高,地球核心處並不是液態物質,而是固態物質。

地球表面的溫度主要受太陽輻射影響,全球平均氣溫大約在15攝氏度左右。在深不見光的地下則主要受地熱影響,溫度會隨著深度的增加而逐漸升高。在地殼中每深入100米,溫度大約上升1攝氏度,越往深處,溫度上升的也就越快。

先了解一下地球的內部結構

地球在地質結構上主要分為三個圈層,從內到外依次為:地核、地幔、地殼。


地殼很薄,如果把地球比作一個雞蛋,地殼就相當於一個雞蛋殼。地殼平均厚度33公里,海洋區域較薄,陸地區域較厚。地殼上層由花崗岩(主要成分為硅鋁氧化物)構成,下層由玄武岩(主要成分為硅鎂氧化物)構成。

地幔可以分為上下兩個部分。上地幔主要由岩石圈及軟流層構成,軟流層則是岩漿的發源地。地幔主要是由熔融狀態的物質構成,厚度大約2900千米。

地核主要是由金屬構成的,外地核是液態金屬,內地核是固態金屬。地殼的厚度約有3470 千米,主要由鐵和鎳組成,地球上的磁場就是由此產生的。地核深處的壓力是地球表面大氣壓的上百萬倍。

地球內部的溫度為什麼那麼高?為什麼這麼長的時間還沒有冷卻?

地球自誕生起,年齡已經有45億年了。在地球誕生之初,地質結構非常不穩定,火山頻繁爆發、岩漿四溢,地球表面的溫度也非常之高。經過幾十億年的演變,地球表面溫度下降了很多,但內部溫度卻依然很高。

(如圖所示,地球形成之初岩漿四溢,環境極其惡劣)

科學家們發現,地球內部的溫度主要是由放射性元素衰變產生的。地球內部的高溫主要是鈾238 、鈾235 、釷232 和鉀40等地球內部的長壽命放射性元素衰變產生的熱能聚集而成的。此外地球外圈層也對熱量的散失起到了一定阻隔作用,就好比將滾燙的熱水放到了保溫瓶中。

(放射性元素在衰變的過程中會釋放出能量)



地球形成之初主要是由熔融狀態的物質構成的一個炙熱的球,隨著時間的推移,溫度逐漸下降。在此過程中,密度大的物質在重力的作用下會往地心移動,像各種放射性物質的密度往往都比較大,因此便聚集在地球內部了。密度小的物質(如岩石)浮在了地球表面,於是就形成了一個主要由岩石構成的地表。

在加熱和保溫的雙重作用下,這才使得40多億年後的地球內部仍然具有很高的溫度。

地熱的應用

地熱是來自地球內部的一種能量資源,是清潔及可再生的。地球上火山爆發時噴出的熔岩的溫度高達1200℃,因地熱形成的天然溫泉的溫度也在60℃以上,有的甚至高達100℃以上。由此可見,地熱能有很大的應用前景。

地熱通常直接用來採暖加溫、水產養殖、醫療洗浴等,在地熱豐富的地區還可以用來發電。在我國,西藏是地熱資源最豐富的地區。

(美麗的地熱湖)


分享到:


相關文章: