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地球内部:高温下的热血沸腾

来源:科普中国-科学原理一点通 2017-07-13     

  捞出刚煮熟的鸡蛋在冷水中浸过后,剥去外壳,还得再放一会儿才能吃,否则一口咬下去,你会觉得鸡蛋里面还很烫。如果我们能剥开地球这个“超级大鸡蛋”的地壳,就会发现它里面也是非常的热。

  地球内部到底有多热

  尽管我们无法深入地球内部直接测量,但通过热量的传导和对流原则等一些间接方法,可以推算出地球内部的温度情况。地球外层的岩石圈主要是固态岩石,其热量以传导为主;而岩石圈以下的地幔等是一种可流动的状态,热量传递以对流为主。科学家由此计算出从地球表面到地心,温度从10℃左右一直上升到4500℃。具体来说,在地表附近,由于太阳辐射热量的影响,温度会有昼夜变化、季节变化和多年周期的变化,这一表层称为变温层。在其下界面附近,大约是地表往下20~30米的深度带,温度常年保持不变,等于或略高于当地年平均气温,称为常温层。从常温带往下至岩石圈的下界,基本是深度每增加30米,温度升高1℃,到岩石圈的下界也就是近200千米深处时,温度能上升到1000℃以上,接近岩石的熔点。在地核与地幔边界,温度约为3700℃。在地核的内外核界面上,温度约为4300℃。

地球内部温度分布

  地球内部高温来自哪儿

  冬天我们在室外晒太阳,觉得浑身暖洋洋的,这热量就来源于太阳的辐射。对地球而言,太阳的辐射也只能造成地球表面“暖洋洋”,无法影响到地球内部。探求地球内部高温的热量来源,需要从地球形成至今的历史长河中来找寻原因。科学家发现,地球形成早期,各类小天体相互撞击拼合形成原始地球过程会产生大量的热量,因此早期地球从表面到内部的温度都非常高,整个地球呈现一种熔融的状态。之后地球逐渐冷却,形成了地壳、地幔、地核的分层结构,尽管至今已经冷却了46亿年,但还是有许多的热量储存在地球的内部。除了早期地球热源存留,在地球内部存在着大量的放射性同位素,这些放射性同位素持续衰变,衰变的时候会产生大量的热量,约占大陆地区地表热流的一半。另外,地球内部物质的运动和物质相互转变等,也会释放出一部分热量。

  地热让人热血沸腾

  地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能,地热能与煤炭、石油和天然气等传统能源相比,具有洁净、高效、投资少、见效快和可持续利用的优点。以地热能替代传统能源,能更好地改善人们的生活质量,具有良好的经济效益和社会效益。既然如此,何不好好用来为人类服务?科学家早就想到了这一点。

 

冰岛地热发电站

  目前,地下热水被广泛地用于工业、农业、医疗、发电、采暖、旅游业等。地下热水在工业方面用于纺织、印染、缫丝、造纸、酿造、制革、蒸馏、干燥、制盐、木材加工、制冷等工艺流程。地下热水在农业方面用于育秧、农作物良种培育、土壤加温、孵化、养鱼以及培植水生生物等。地下热水中常常含有某些特殊化学元素,如硅、氟、铁、硼、锂、碘、砷以及铀、镭等放射性物质,此外还含有较多的气体成分,如二氧化碳、氮、硫化氢、甲烷和放射性氡等。由于地下热水中的这些特殊成分对人体具有生理上的影响,有良好的医疗作用,因此,被广泛应用于各种疾病的防治。

[责任编辑:科普云]

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