为什么地球核心是高温的?
想要了解地球内核的发热原理还是得从地球的结构说起。
地球地质结构
如果我们可以像切水果一样把地球一分为二,那么就可以看见地球的内部是分圈层的。其实地壳是地球的最外层,类似水果的外皮。地壳的平均厚度约17千米,庭院里、公园里的地面是地球的最外层,类似水果的外皮。地壳的平均厚度约为17千米,庭院里、公园里的地面是地壳的最外层。如果从地面的土壤开始向下挖,最终会碰到岩石圈。陆地上,地壳的主要成分是花岗岩。而在海洋下面,地壳就薄多了,从海底开始,地壳层向下延伸约4.8千米,主要成分是另一种岩石 - 玄武岩。
在地壳下面是深厚的地幔层,它的厚度为2856千米。目前科学家也并不十分了解藏在地下深处的地幔层,只知道地幔的最外层可能主要是由一种叫作橄榄岩的岩石组成。科学家认为,地幔中至少有一部分是柔软的,因为在靠近地心一侧与地幔层相接的是液体熔岩。
最后,就是地球的中心,就是地核了。从地核最外层到地球最中心大约有3480千米的厚度。看起来,这里由于远离太阳应该会比南、北极地区更为寒冷。可事实上,地心附近温度极高,约为4000摄氏度,如此之高的温度使地核的外层呈液态状,主要是熔融状态的金属。
地核高温原因
地核的密度非常大。因为星球的大部分重量都在地核上,所以这里的物质被紧紧地挤压在一起。科学家们认为,巨大的压力使地球的内核成为了一个固态铁核。即使温度很高,但是巨大的压强使所有的铁分子都紧紧地压在了一起,宏观上维持着固体的状态。地球中央的固态金属球大约是月球体积的四分之三,被包裹在液态金属的海洋中,成为了星球中的星球。
那么地球深处的热量是从哪里来的呢?大部分热量是46亿年前地球形成时产生的 - 体积较小的物体撞在一起形成的地球就会放出热量。但有些地质学家却认为大部分热量来自于地球深处的天然放射能。
地球内部的放射性元素会释放粒子,比如电子,这些粒子与岩石层中的原子相互碰撞,将部分能量传递给岩石中的原子,岩石的温度就开始升高了。地球形成的初期,这些放射性元素使地球内部的岩石变得非常热,而岩石很容易保存热量,所以这些热量就被保留在地球内部了。几百年之后,地球内部的高温已经足以熔化岩石中的金属物质。后来,重金属又从较轻的金属中分离出来,沉入地心,形成了地核。
首先地球在形成时,尘埃,气体和碎石集聚形成行星,这些碎片的动能和势能被转化为热能。这一点你可以直观的观察陨石坠落的过程,动能和势能在摩擦和撞击中转化为热能。而这种热能被保存在地球内部,几十亿年也没能完全消散掉。
其次,地球内部存在一些天然的放射性元素,包括铀、钍、镭、钾(钾-40)、铷、铯。这些放射性元素在衰变过程中产生大量的热量,是地热的主要来源。