地球經歷了40多億年,內核溫度爲什麼不會變冷?

烏托邦少年


地球經歷了40多億年,內核溫度為什麼不會變冷?

首先要搞清楚地球內核的高溫是如何來的,然後再瞭解下為何可以經久不散,最後還要分析下是否有外在的補充來源,弄清楚這三點就知道地球內核為何還是那麼熱了!

地核的高溫超過6000度,卻是與生俱來的,來自於引力坍縮能,想必各位在初中時候即瞭解壓縮氣體能產生熱量,何況是岩石等固體物質了。不過各位也許不瞭解的時地球誕生之初連表面都是在極高的溫度控制之下。

誕生之初的地球,當然這些高溫可不全是來於自引力坍縮能,而是早期的隕石雨,巨大的撞擊甚至穿透地殼導致岩漿外漏,外來的撞擊熱能與內在的引力坍縮能至岩漿的高溫,雙重夾擊之下,那時候的地球就是一個地獄,但當時的高溫對於未來的發展可是起到了尤為重要的作用,高溫導致岩石中水汽全部蒸發到了空中,最後在漫長的歲月中冷卻下來時,這些水蒸氣化作雨水落下形成江河湖海,促進了生命的演化生成。

瞭解了來源之後,我們來看看地球的結構,如此厚度的地殼地幔就如一道保溫被,除了幾個火山口的縷縷青煙之外,其他再無外洩熱量的口子,因此地球的熱量散失極為緩慢,科學家估計需要5千萬年才會下降1度!

另一個熱量的來源是放射性物質的衰變,比如U在岩石中含量約只有幾個PPM,但架不住地球的巨大,並且地幔處的某些結構會促進放射性元素富集,而衰變是會產生熱量的,NASA的幾個飛出太陽系的探測器用的就是放射性衰變的核電池。

因此可能要再過幾十億年地核才會有些冷卻,但時間極為漫長,並且到現在為止仍然是一些猜測。當然23億年以後人類科技早已發展到不需要依託地球,或者可以依託銀河系內的任何宜居行星,地心是否冷卻與我們何干?


星辰大海路上的種花家


地球雖然有40多億年的歷史,但是其全壽命可以很長,至少在百億年以上,因為我們已經發現了年齡達到百億年的行星。行星的壽命很長程度上與恆星有關,如果恆星死亡,那麼行星系統也可能覆滅。科學家普遍認為地球的地核主要由鐵、鎳等元素構成,密度很大,其平均密度達到約10.7克/立方厘米。地核的溫度很高,約為7000℃左右。

一般認為地核熱量有三個主要來源:一是地球產生初期留下的熱量,由於地表降溫快,形成的岩石具有保溫作用,因此地核的熱量來不及散發;二是地球內部物質摩擦產生的熱量;三是放射性元素衰變所散發的熱量。不可置否的是太陽輻射確實給地球提供了熱量,但地核能長期保持高溫並不主要依賴太陽輻射。換一個角度來說,即使不停接受太陽輻射,地核也無法一直保持高溫,因為地球內部的物質無法一直保持流動的狀態。

由此看出,行星的內核也是有壽命的,一旦產生熱量的機制開始衰退,那麼內核就進入生命末期了。之所以40多億年還沒有冷卻,是因為地球本身的壽命不止40多億年,自然也不會冷卻。根據太陽系的演化歷史,在地球內核冷卻之前,地球可能就不復存在了,紅巨星階段將在30至40億年之後到來。宇宙中沒有永恆,只不過是時間太長,看似永恆而已,任何天體都有生命週期,更不用說有機界的物種了。


川陀太空


地球內部熱量的主體是當初地球形成時,各個組成地球的碎片的引力勢能轉變為熱能,聚集在地球上,當初的原始地球就是一個巨型熔岩球,比地獄可怕100倍。

但隨著地球表面溫度向太空熱輻射逐步冷卻,凝固成地殼,地表溫度降低,因此目前熱量主要集中在地球內部,數十億年來地球內核保持了灼熱狀態,據估計核心溫度在5000°c以上,主要還是原因有如下幾條:

1、地球內部有大量的放射性元素衰變放熱,也就是地球內部有持續的熱源,既然有持續的核能熱源,當然溫度就有保持的趨勢。

2、由於地球本身處於宇宙真空中,熱量的散失只有熱輻射一條路,這也是地球表面為何會凝固的主要原因,地表向太空輻射熱量,溫度降低凝固,但熱輻射的能量與地表溫度直接相關,以地球目前平均20°的溫度,熱輻射率很低,根本不足以將巨量的地球內熱散發出來。

3、但與之同時,太陽也在向地球輻射熱量,這在某種程度上也加熱了地球,直接的降低了地表熱輻射損失,客觀上實現保溫了。

4、最主要是的原因是,地球表面的材料是較輕的硅酸鹽,導熱率很低,也就是地殼像一層厚厚的保溫層,包裹地球內核,導致裡面的熱量出不來,就像給地球裹了一層棉被一樣,這才是地球內核溫度不降的主要原因。


楚楚夫


(1)來自行星形成和增生的熱量,尚未損失。

(2)摩擦加熱,由密度較大的堆芯材料下沉到行星中心所引起。

(3)放射性元素衰變產生的熱量。

熱量從地球上移出需要相當長的時間。這是通過在地球液體外核和固體地幔內的熱“對流”輸送和通過非對流邊界層(例如地球表面的板塊)的較慢“傳導”熱量而發生的。因此,地球的大部分原始熱量,從地球第一次形成和發展其核心時起,就被保留下來了。

通過簡單的吸積過程可以產生的熱量是很大的,它將小的物體聚集在一起形成原始地球。關鍵的問題是,這些能量中有多少被儲存到不斷增長的地球中,又有多少被重新輻射到了太空中。事實上,目前公認的關於月球是如何形成的觀點,涉及火星大小的物體與原始地球產生撞擊。當兩個如此大的物體碰撞時,會產生大量的熱量,其中相當多的熱量會被保留下來。這一小插曲可能在很大程度上融化了地球最外層幾千公里的地方。


此外,構成地球核心的緻密富鐵物質下降到內核將產生大量的熱量。第三個主要熱源的,放射性加熱是不確定的。在地球深處,放射性元素(主要是鉀、鈾和釷)的精確丰度鮮為人知。

它會冷卻下來嗎?

內核是一個熱的而密集的鐵球。它的半徑大約為1220公里。內核溫度約為6000攝氏度,壓力接近360萬大氣壓。

隨著整個地球慢慢冷卻,內核每年增長大約1毫米。當液體外核的碎片凝固或結晶時,內核就會生長。內核的生長是不均勻的。它以塊狀和叢生形式存在,並受地幔活動的影響。這種結晶過程非常緩慢,而地球內部不斷的放射性衰變使結晶的速度進一步放緩。科學家估計,內核要完全固化大約需要910億年。



但太陽將在75億年後變成紅色巨星,太陽將迅速開始失去質量。當它達到最大半徑時(現在半徑的256倍),它將下降到現在質量的67%。一旦進入太陽的大氣層,地球就會與氣體粒子相撞,地球就已經毀滅了。


如果你有其他見解,可以在下方評論哦,我相信你的評論可以一針見血。


趣味說


想要回答這個問題,我們需要了解地球的構造。



科學界通常認為,太陽系是46億年前從一片氣體塵埃雲中誕生的,其中一部分塵埃在引力作用下收縮成為地球。地球在最初形成時是熾熱熔融的狀態,此後因為原始熱量流失而逐漸冷卻。同時,地球內部鈾、釷、鉀等放射性同位素的衰變,持續產生出新的熱量。

這裡我們重點說一下地核

地核又稱鐵鎳核心,其物質組成以鐵、鎳為主,又分為內核和外核。內核的頂界面距地表約5100公里,約佔地核直徑的1/3,可能是固態的,其密度為10.5—15.5克/立方厘米。外核的頂界面距地表2900公里,可能是液態的,其密度為9—11克/立方厘米。推測外地核可能由液態鐵組成,內核被認為是由剛性很高的,在極高壓下結晶的固體鐵鎳合金組成。地核中心的壓力可達到350萬個大氣壓,溫度是6000攝氏度。一個國際研究小組最近報告說,他們通過對中微子的觀測發現,地球自身熱量大約有一半來自放射性物質衰變,另一半則是從地球剛形成時保存至今的原始熱量。

放射性元素的半衰期



鈾238,半衰期45億年(這個跟地球年齡相當)

釷232,半衰期140億年

鉀40,半衰期12億面

鉍209,半衰期12億年1.9e+19年(這個已經到了宇宙年齡的十億倍)

至今距地球已經形成已經過了46年,而人類文明史不會超過萬年。

地球內核溫度的降低是以億年為單位的,真到地球內核冷卻了,估計地球早就不存在了。


視窗影像


地核之外有近2000千米的保溫層,保溫效果是猜不到的,可以用傳熱學估算,對傳熱學不感興趣的可以直接跳過看結論。

準備數據:地球半徑6370千米,地核半徑3400千米,保溫層平均半徑4895千米,岩石導熱係數取平均值3w/(m*k),地球中心溫度6000℃。


計算地核通過地表的近似散熱功率(導熱係數×溫差×平均面積/保溫層厚度):Q=3×6000×3.14×4895000²/(6370000-3400000)=5×10∧11W。

地核的密度是10g/cm³,比熱容0.46KJ/(kg*k)。計算地核每年因為散熱下降的溫度(功率×時間/(地核體積×地核密度×比熱容)):T=365×24×3600×5×10∧11/(4/3×3.14×3400000³×10×1000×460)=0.000000002℃,一共有9個零。這是地核溫度一年的降溫量,可以繼續計算出,地表散熱讓地核溫度下降1℃需要五千萬年。


結論:地球的外殼是厚度為2970千米的保溫層,地核在這個厚實的保溫層中,即使沒有任何能量注入,大約五千萬年地核溫度才能下降1℃。結果很出乎意料,我重新檢查了一下過程,數量級不會有錯


飛魚科普


答:那是因為40多億年,對於地球內核冷卻來說,時間太短了,只不過相對於你來說很長而已;而且地球內部的物質,一直在衰變,衰變會釋放能量,維持著地球的溫度。




我們就按照最簡單的假設:把地球想象成一塊大石頭,內部溫度高達6000℃,但是地球半徑太大,高達6300千米,所以到了地表後,地表平均溫度只有14℃(標準值)。

但是我們的散熱溫度不能用地表的溫度,而是應該用地球外部大氣層的溫度,只有-50℃;另外,太空的溫度為3K。



然後地球這塊大石頭,按照熱輻射的方式損失熱量,給地球一個平均比熱容,且內部不在以其他方式產生熱量的話,根據簡單的熱力學知識,就可以計算冷卻時間啦。


類似的計算,大科學家開爾文做過,就是開爾文溫度那個開爾文爵士,100年前,他以“地球冷卻為現在的樣子”為模型,計算了地球的壽命,可以告訴你他計算的結果是2400萬年。



和地球實際年齡40多億年,相差十萬千里,因為二十世紀的科學家,還不知道“衰變”這一概念。


實際上,地球內部的熱能,一方面來源於地球早期的內能;另外一方面,來源於衰變物質衰變釋放的能量,而且這部分能量佔了絕大部分,使得地球表面的溫度,保持在適當數值,才有了地球幾十億年的生命史。



當然,只要地球損失的能量,比接受太陽的能量大,那麼這些能量總有耗散完的時候,但也是非常漫長的,需要數百億年的時間,比我們太陽的壽命還長!


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艾伯史密斯


看了各位大神的講解,基本都是把地媽剖開了來講內部構造,講放射性元素衰變,好像地媽能成現在這個樣子就是地媽自個兒的事,個人覺得地核能夠長期保持目前的狀態,必須從太陽系系統整體來考慮,多重潮汐力才是維持地球脈動的關鍵;




首先就是外圍幾個巨星交替揉捏地球,尤其是木老大的揉捏效果最大,有人說外圍巨星走得好慢,等他們揉捏一次要等好久……拜託……人家走得慢,我們地媽走得快好不,365天就繞日一週,不要說在銀河系,就是在太陽系也是投胎的節奏。以我們人類的凡胎肉眼看銀河,完全可以理解為靜止,可就是靜止的銀河把人馬座橢球矮星系扯散,形成一條環繞銀河系長長的恆星流。當然這個過程對於人類來說太過緩慢,自然這個力道也讓人無法理解;



其次就是奇葩的日地月關係,這個潮汐力就不用解釋了吧,搞得女人每個月都要不可理喻的週期性發作一下。個人覺得正是月球這顆碩大單衛星的存在,才使得地球沒有走火星之路。她給地媽的揉捏就週期短,出汗效果明顯,你能看到江河湖海的潮起潮落,她對地幔,尤其是對地核外液態層也同樣有影響力,這個影響力使地內能量流動、交換更具規律性和持續性;



當然太陽終究是神一樣的存在,地媽離祂太遠,月球就可能被木星扯走,地面也會被冰凍,基本的熱交換沒有了,就只有啃放射性元素的老本兒,最終一切都會變得孤寂……


看熱鬧不怕事大30


我們人類從開始文明到如今,對我們的家園(地球)仍然有著很多不解的迷惑。


地球大約誕生於46億年前,那時的初始地球地表處於熔融狀態,到處是火山噴發流出滾燙的岩漿,再加上隕石的撞擊,火山灰夾雜著濃濃的塵埃和有毒氣體飄在空中,根本就不能孕育生命的存在!

隨著時間的更迭,火山灰慢慢散盡和有毒氣體的消失,重物質逐漸下沉到地核,地球表面開始冷卻,大氣得到了淨化,水源變得了清澈,才逐漸適應了生命誕生的條件。

地球從誕生到如今始終是在逐漸的變冷的,據科學家研究分析表明,每個星系的恆星,都直接決定著它的行星的壽命,所以按照科學家的預測,太陽至少還要燃燒40多億年,那麼地球無可厚非的就得跟著太陽運轉40多億年。只要它在不停的運轉,必定會產生巨大的能量。

再有,沉積在地球內部的放射性化學元素,鈾235和釷232鉀_40等持續的衰變,就像一坐天然的核電站一樣,所釋放出的熱量足夠地核的溫度保持若干年。另外地球外面覆有厚厚的岩石做保護層,大大的阻礙了內核熱量的流逝。

當然了,這些核燃料早晚也會枯竭的,太陽輸送給地球的能量最終也是越來越有限,隨著若干年後地球運轉的減慢,內核的熱量肯定會越來越少,岩漿會慢慢的凝固,直至停止運轉變為一顆岩石星球。到那時,也許是幾十億年以後的事了!


田園書香


地球有可能是四十甚至幾百億面前外星人制造的一顆核反應站,經過時間的沉積逐漸吸收其它小行星,一層層積累,由於熱量使得反應站表面的土質開始反應,循環,產生了各種變化,最終產生人類這種小概率事件!古代有9個太陽,因為地球在銀河系是螺旋著並繞著銀河中心運動的,銀河系中像太陽這樣的恆星很多,為了抱住反應站,外星人派出后羿處理恆星,確保太陽系運動軌道安全。所以說宇宙很大,時間永恆,混沌年間出現的種族,由於先一步發展科技領先,我們口中的神在茫茫宇宙很寂寞呀!燃燈古佛使用核反應或者更好更安全科技點亮宇宙中的恆星,所以我們天空星星點點,製作像地球這樣有生命的反應站散步於宇宙,漸漸改變宇宙的面貌,神不再孤單!也許神到處察看像地球這樣的行星,幫助渺小生活進化給予他們指引,由於宇宙浩瀚,神也是不能隨叫隨到,所以人類要好好珍惜地球的美好,萬一神去了很遠的地方,地球在銀河系運轉保不準撞上像太陽這樣的恆星,人類那就嗚呼了!我想神不止一個,人類前途無量!


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