地核为什么和太阳一样热?还能不断地产生磁场,能量来自哪里?

很难想象我们地球的核心有一个和太阳表面温度相当的“小太阳”,温度大约是6000K,自地球形成以来至今已经45亿年的历史了,它依然没有完全冷却;

地球上的板块漂移、地震、火山活动、地热、磁场都是高温液态核心存在的证据,说明了地球现在还很活跃,正值壮年,而一颗已经“死亡”的星球,也就是核心完全冷却的星球,并没有以上的现象(www.ql365.cn)。

例如月球、水星、火星,它们已经停止了所有的地质运动,也已经没有一个活跃的火山,当然它们也都没有了磁场。

那么为什么地球的内核还没有冷却呢?它的能量来自于哪里?

原始能量的来源

45亿年前的太阳系还是一个原始的行星盘,里面没有任何的天体,但其中包含着丰富的元素,涵盖整个元素周期表,当然这些元素已经在气体云中形成了各种化学分子,这些都是上一代恒星死亡后留些的物质。

在引力的作用下,那些密度更高的地方就会聚集越来越多的物质形成“星子”,可以理解为天体的胚胎,很显然太阳是吸引物质最多、最快的天体,它的质量占到了整个太阳系质量的99.8%。

当太阳在足够的温度和压力下点燃核聚变以后,辐射压力也就是太阳风会将大量的轻元素吹离自己,在内太阳系则会保留下更多的重元素,外太阳则会留下大量的氢和氦。

所以在内太阳就形成了一些岩石天体,这些天体的外层只有少量的大气,例如金星、地球和火星,水星由于质量太小,且离太阳太近,它的引力留不住轻飘飘的大气。

而在行星形成的时候,大量的物质团块会以非常高的速度向一块聚集、碰撞,这个过程就会释放出大量的引力势能,并且转化为热量。

因此地球刚形成的时候,完全就是一颗熔岩的世界,那时不仅地核是熔融的液态,就连地表都是布满高温岩浆。

这就是地核最初热量的来源,来自于引力势能的释放。

当一些尘埃落定以后,经过数亿年的时间,太阳系就不再是那个最开始尘土飞扬的混乱模样,而是形成了一个各大天体绕自己轨道稳定运行的行星系统。

地球就开始进入了冷却的阶段,冷却当然是由外到内地进行,而且非常缓慢,因为只能通过热辐射的方式向太空辐射热量。

直到今天,地球的核心依旧保留着非常高的温度。

那未来地球会彻底冷却吗?

其实地球核心的能量除了最初形成时留下的以外,一直以来地球还有源源不断的能量供应,就是核心深处的重元素衰变产生的热量。

我们知道在引力的作用下,重元素会沉降氢元素会上升,所以在地球的内部蕴含着大量的重元素,理论上只要比铅重的元素都会在有限的时间内发生衰变,直到变成铅。

所以在45亿年间,地球核心一直经历着元素的衰变,这种缓慢的核反应一直给地球核心提供着能量。

但是这种能量的输入非常小,远没有地球向外空辐射的热量多,因此地球还是在持续的冷却,未来地球也会像月球、火星一样变成一颗死亡的星球的。

但是这个时间尺度非常长,可能需要几百亿年的时间,总之等到太阳死亡地球都不会彻底冷却的,所以我们不需要担心。

而且可以肯定的是,像是在地球深海当中,那些依靠地热生活的生物,太阳死亡对它们来说无关紧要,虽说导致地球已经被冰封,但它们依旧可以畅游在地球寒冷、黑暗的深海底部。

我们没有钻透地球,如何知道地球的结构?如何知道地球有一个液态核心?

说实在的,人类虽然生活在地球上,但是对地球内部的了解非常少,因为我们无法下到地下去看,原因是地球直径太大了,我们无法钻穿地球。

人类最深的钻孔一万多米,相对于地球12742公里的直径来说,就像是擦破了地球的一层皮而已,我们根本看不到地底的真实世界。

我们能够了解地球结构的办法只有通过地震波间接的探测。

地震波分为P波和S波,也就是纵波和横波,纵波是压缩波,震荡的方向跟波传播的方向一致;横波就像是在水面中扩散的涟漪一样,震荡的方向跟波传播的方向垂直。

等地球一点发生地震的时候,这两种波会从一个点向四周传播,S波无法通过液态外核,会被彻底地吸收掉,而P波在液态外核中传播的时候会发生折射,通过从地球各处测量地震波,我们就能够知道地球中心有一个熔融的液态核心,也能知道他的大小。

除了有液态外核以外,地球内部还有一个固态内核,主要的成分跟外核一样都是铁,而且温度也跟外核的温度不相上下,甚至更高一些,它成为固态是因为内核压力比外核大了很多,导致铁的相位发生改变,需要更高的温度才能保持熔融的状态。

所以地球核心是从内向外逐渐变为固态的,由于固态比液态密度大,体积就会更小,因此当更多的外核变为固态的时候,地球核心就会收缩,进而引发整个地球板块的沉降,引起地震。

由于水星已经彻底的冷却,我们也能在水星上看见这样的大裂痕,说白了,地球核心的冷却是引发地震的根本原因。

地球磁场是怎么来的?

地球磁场的来源需要两个因素同时存在,熔融的地核以及星球的自转,例如火星有自转但没有熔融的地核,所以它就没有磁场;金星有熔融的地核,但是它的自转太慢了,所以也没有像地球这样强的磁场。

地球熔融的外核可以电离很多原子,在引力的作用下带正电原子核和带负电的电子就会分层,在地核形成带电粒子层,而地球的自转就会这些带电粒子提供了运动,因此就产生电流,所以我们常说地球就是一台发电机。

有点电流那当然就有了磁场,毕竟电磁是相互共生的关系。

所以总结起来就是,地球的最初能能量来自于形成时期的引力势能释放,现在还没有冷却是因为地球直径够大,具有一定保存热量的能力,而且宇宙中的热量损失只能通过热辐射的方式进行;

因此这就大大降低了地球冷却的速度,而磁场的产生不仅依赖于熔融的地核,当然它也会消耗地球自转的动能。

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