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为什么地核会这么热?
查字典地理网 来源|2020-09-16 发表|教学分类:地理科普

地理学习

学习资料

北京时间9月3日消息,地核位于地球的最内部,具有极高的温度,并且是自从地球诞生以来就一直如此。而且,这一炽热的内核正是我们能够在这个星球上生存的原因!听起来似乎有些奇怪,但的确如此——地核对于我们的生存至关重要。

在深入到地球的最深处之前,让我们试着多了解一点地球各个层次的结构。

分层的地球

尽管人类的科技发展已经可以拍下黑洞的图像,但要揭开我们自己星球的神秘面纱却并非易事。不过,通过对火山爆发带来的岩石进行分析,以及对地震波(地震、火山爆发或其他扰动在地球内部产生的波)的研究,科学家对地球的内部结构已经有了相当程度的了解。

地球并不是一个均匀的固体,而是分成了许多层。地球是在大约46亿年前太阳系诞生时形成的。最初,它只是一个气体星球,但随着气体相互作用,不同密度的物质开始分离,地球逐渐变成了今天的样子——一颗内部类似洋葱的巨大岩石行星。

地球的分层结构。简而言之,地核的高温是由于储存的原始热量以及放射性衰变造成的

地球的分层结构。简而言之,地核的高温是由于储存的原始热量以及放射性衰变造成的

地球的最外层是地壳。这是我们生活的地方,我们在此建造房屋、种植树木,进行各种各样的生产活动。与其他层相比,地壳非常薄。海洋地壳的平均厚度约8千米,主要由玄武岩和陆壳组成;大陆地壳的平均厚度约32千米,主要由花岗岩组成。

地壳的下一层叫做地幔。这一层的厚度约为2900千米。上地幔坚硬而易碎,下地幔则像半熔融的岩石一样流动。地幔的上层与地壳结合在一起,称为岩石圈,而半熔融层则称为软流圈,岩石圈就在软流圈上方滑动。

地幔再往下就是地核,地核分为两个部分——外核和内核。外核主要由铁和镍组成,完全呈液态。它的温度非常高,外侧约4400摄氏度,向内不断增加,在接近内核处达到约6100摄氏度。外核大约有2300千米厚。

穿过外核,我们就到达了地球最热的部分——内核。内核的温度高得难以想象,从5000到7200摄氏度不等。最令人惊讶的是,即使在如此高的温度下,内核仍然完全是固体的,厚度大约有1200千米。

地球各个构造层的剖面图

地球各个构造层的剖面图

为什么地核会这么热?

对于生活在地壳上的人类来说,很难想象地核的温度会比太阳表面的温度还要高。真正的问题也随之而来,46亿年前的地球是如何产生如此多热量的?据研究,造成地核如此灼热的原因主要有两个。

首先,这源于地球形成时的吸积过程。当太阳系形成时,地球也开始绕着太阳运行。在强大的引力作用下,一些陨石和其他物体聚集在一起,形成了巨大的行星。每当这种吸积过程发生时,就会产生巨大的热量。

地球是通过吸积过程形成的

地球是通过吸积过程形成的

行星形成过程结束后,物质开始根据密度分成不同的层。密度最大的物质沉淀在地核中,这一沉淀过程也会产生大量热量。时至今日,地球的这些原始热量仍然存在于地核中,因为地球在形成的时候无法将其迅速驱散,而现在这些热量已经稳定下来。热量只能通过地壳消散,但由于板块构造如同毯子一样,而地幔又不是一个特别好的热输送器,因此这些热量就会在地核停留很长一段时间。

地核高温的第二个主要原因是放射性元素(比如铀)的衰变。放射性衰变导致了子同位素的形成,而这是一个放热过程。从放射性衰变得到的热量与原始热量之间存在微小的区别。有研究认为,原始热量主要集中在地核,而放射性衰变释放的热量在地球的其他层都有分布。

地核的温度甚至比太阳的表面温度还高

地核的温度甚至比太阳的表面温度还高

那么,地核真的对我们有如此重要吗?

地核的重要性

我们还无法直接观测地核,但通过分析来自其他行星核心的铁陨石,以及对地球物理化学性质的研究,可以推测地核也是由铁和镍组成。虽然地核的温度堪比太阳,但对于维持地球上的生命至关重要。外核是液态的,因此一直在流动。这种运动所产生的对流便是地球磁场形成的原因。这个磁场反过来又保护了地球生命免受太阳耀斑的影响,维持了适宜居住的大气层。另一方面,内核有助于磁场的稳定。

外核的对流,以及外核产生的热量会使其上方的构造发生运动,特别是地幔。这种运动有助于板块移动,从而导致大陆移动和新的陆地地块产生。

结论

地核不仅对人类,而且对包括动植物在内的所有生物的生存都至关重要。如果地核温度降低,影响其固体或液体的状态,那么生命可能就将无法生存或茁壮成长。这就是地核所起到的重要的平衡作用。(任天)

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