地球內(nèi)部不斷有熱量向外溢出，如火山、溫泉。它們像一扇扇窗口，從中可以窺測地球深處的熱狀態(tài)和熱性質(zhì)。如果你去過礦井，就會發(fā)現(xiàn)，每向下100m，溫度可提高2℃～3℃。這表明，地球內(nèi)部是熱的，越深溫度越高；但并非按上述變化率增加。
如何系統(tǒng)地研究地球內(nèi)部熱狀呢？內(nèi)部的溫度分布如何？為此，首先需進(jìn)行全球性的地面熱流測量。所謂地面熱流密度，是指每秒鐘通過每平方厘米面積向外散發(fā)的熱流量。這種測量需要在深井內(nèi)進(jìn)行，通過測定溫度，并利用巖石的熱導(dǎo)率，可以計(jì)算出熱流大小。目前，根據(jù)全球已有一萬多個(gè)測點(diǎn)數(shù)據(jù)，可算出地球每年向外流出的總熱量，大約為1021J。這數(shù)值雖然比起地面每年接收的太陽輻射總熱量（1024～1025J）要小很多。但這是一項(xiàng)不可忽視的地球熱現(xiàn)象。
什么原因造成熱流向外溢出呢？這涉及熱源問題。目前對熱源的認(rèn)識還不統(tǒng)一，但主要集中在以下三個(gè)方面：第一，放射性熱。地球內(nèi)部有許多放射性元素，其放射性衰變可用來測定巖石和地球年齡；其伴隨的放射性熱為地球提供熱源。有人用球粒隕石中的放射性含量比例計(jì)算熱產(chǎn)量，所得每年熱產(chǎn)量與上面所得每年熱流值相近。第二，勢能轉(zhuǎn)換熱。這種熱量是從地球形成時(shí)，由于物質(zhì)聚集作用，將熱能轉(zhuǎn)換為動能，然后通過撞擊又轉(zhuǎn)換為熱能實(shí)現(xiàn)的。地球的分層伴隨重物質(zhì)流向地心，輕物質(zhì)浮向地表，同樣也會將勢能量絕癥轉(zhuǎn)換為熱能。顯然，這部分是難以估計(jì)的。第三，自轉(zhuǎn)速度變慢帶來的動能轉(zhuǎn)換熱。據(jù)估計(jì)，這部分貢獻(xiàn)很小�？偟目磥恚孛鏌崃鞯臒嵩�，主要來自富集地球上層的放射性熱，其次是地球中下層的原始熱（即勢能轉(zhuǎn)換熱和動能轉(zhuǎn)換熱）。
目前認(rèn)為，熱源所提供的熱量從深部輸送至地表，主要有兩種方式：一是熱傳導(dǎo)，一是熱對流。熱傳導(dǎo)機(jī)制較復(fù)雜，包括聲子、光子、激子等多種激發(fā)傳熱形式。熱對流是一項(xiàng)十分有效的攜帶熱量方式。物體內(nèi)有溫差，物質(zhì)就可從高溫處流向低溫處，熱能也隨之遷移。這種對流需兩個(gè)條件：物體的流動性和溫度差異。顯然，地球內(nèi)部具備這些條件。其中地幔低速層和液態(tài)外核，是發(fā)生熱對流的最理想的場所。
知道了熱源和傳熱方式，則可利用熱傳導(dǎo)方程計(jì)算地球內(nèi)部的溫度分布。此外，可采用速度與物質(zhì)熔點(diǎn)關(guān)系、電導(dǎo)率與溫度關(guān)系、巖石組成與溫度關(guān)系問題等間接方式，對地球內(nèi)部溫度加以估計(jì)。從整個(gè)變化趨勢看，溫度隨深度而增加，在地殼內(nèi)部大約從幾十度到幾百度。一般在20～30km以下已超過使巖石失去磁性的溫度（居里點(diǎn)）；在幔核邊界約4000℃；而到地心不超過5000。因此，地球是一個(gè)熾熱球體。人們生活的大地，不過是這個(gè)熾熱球體已經(jīng)或正在冷卻、凝固的表層。然而，由于源源不斷的地球內(nèi)部熱量向上傳輸，又造成地球表層的運(yùn)動變化，使地球至今充滿活力。
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