地球拥有三层结构 , 即地壳、地幔与地核 , 除了我们能够直接接触到的地壳部分之外 , 地幔和地核都是十分炽热的 。
宇宙是近乎于真空的 , 也就是说它是一个接近于绝对零度的寒冷空间 , 平均温度约为-270.15摄氏度 , 任凭多么热的东西 , 只要放置在宇宙之中 , 它就会慢慢走向冷却 , 而我们的地球已经40多亿岁了 , 它怎么还没凉呢?要弄清地球怎么还没凉 , 先要知道地球是怎么热起来的 。
在太阳系的绝大多数物质凝聚成为太阳之后 , 剩余的一些边角料开始在太阳的引力作用之下围绕太阳运行 , 早期太阳系的物质密度还是相对较高的 , 所以这些边角料在运动的过程中就免不了磕磕碰碰 , 不打不相识 , 磕磕碰碰最终使它们粘合在了一起 。 在引力的作用之下 , 物质凝聚坍缩 , 最终形成了一个个的星体 , 大星体兼并小星体 , 才最终形成了现在的太阳系 。
在星体凝聚坍缩的过程中 , 因引力势能的转化 , 星体的温度逐渐升高 , 所以最初诞生的星体都是一个个小火球 , 地球就是其中之一 。
地球这个小火球虽然温度很高 , 可终因质量有限 , 而不能诱发氢核聚变 , 所以只能成为一颗行星 。 既然无法产生聚变反应 , 身处于如此寒冷的宇宙之中 , 自然就是要慢慢变凉的 , 而位于最外层的地壳自然是凉得最快的 。
不过地球的冷却过程似乎只到了地壳就终止了 , 40多亿年过去了 , 地球依旧保持着一颗火热的心 , 这是为什么呢?地球内部之所以过了40多亿年还没有变凉 , 原因就在四个字之上 , 即“开源节流” 。 先来说说节流吧 , 所谓节流就是指地球的保温作用 。
地球的第一道保温层就是地球的大气层 。
地球在向外散热的同时 , 也在吸收着太阳的热量 , 而太阳的热是一种短波辐射 , 而地球向外散热主要以红外辐射为主 , 而地球大气对于太阳的短波辐射吸收有限 , 这便于太阳热量可以直达地表 , 反而大气对于红外辐射有较强的吸收能力 , 地球散发的热量被大气吸收之后 , 大部分又会再次被放回地表 , 所以地球大气的保温作用还是非常明显的 。
地球的第二道保温层就是地壳本身 。 地球形成之后 , 密度大的物质向中心沉降 , 密度小的物质上浮于地表 , 这就形成了一个以硅镁层及硅铝层为主的地壳 , 而这种以矿物质为主的地壳就是地球天然的保温外壳 。 当然 , 只是节流是不够的 , 因为无论如何节流 , 温度还是要逐渐丧失的 , 而地球内部至今仍能保持6000摄氏度左右的高温 , 还与“开源”有关 。
地球最初的热度来自于坍缩过程中的势能转化 , 但这只是一部分 , 并不是全部 , 还有很重要的一部分来自于放射性元素的衰变 。
人们最初确定地球年龄的时候 , 用的就是放射性元素衰变法 。 美国化学家博尔特伍德认为 , 放射性元素铀会经过一系列衰变最终变为铅 , 所以只需要知道整个衰变过程中的元素半衰期 , 再根据陨铁中的铅铀比例和现在地球岩石中的铅铀比例 , 就可以计算出地球年龄了 , 根据该方法 , 最终测定的地球年龄约为45亿岁 。
地球内部存在着大量以铀238为代表的放射性元素 , 这些放射性元素在衰变的过程中会释放出巨大的能量 , 这些能量就成为了地球热量的源泉 。 一方面地球拥有很好的保温效果 , 另一方面又有持续的热量供应 , 所以即便过了40多亿年 , 仍然保有一颗炽热的心 。
地球虽然有热量供应 , 但并不是源源不断的 , 因为地球内部的放射性元素是有限的 , 终有一日它们会全部衰变完 , 到时地球可就真凉了 。
以铀238为例 , 它的半衰期为44亿年 , 所以地球上的铀238已经消耗过半了 , 根据粗略的计算 , 地球内部来自于放射性元素的供热大概还可以持续20亿年左右 , 而在此之后 , 地球就真的要变凉了 。 更可悲的是 , 地球如果凉了 , 我们也就凉了 。
【地球质量|地球已经45亿岁了,怎么还没凉?它凉了可就麻烦了】地球之所以能够孕育生命 , 磁场是一个基础条件 , 虽然地球磁场是如何产生的 , 至今还有很多疑问 , 但有一点是肯定的 , 那就是地球磁场和内部的熔融物质流动有关 , 而地球内部一旦冷却 , 熔融物质则会全部固化 , 磁场自然也就消失了 , 没有了磁场 , 地球生命也就失去了保护罩 。
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