地心温度为什么如此之高?

如果我们可以像切水果一样把地球一分为二,我们就可以看见地球的内部是分圈层的。地壳是地球的最外层,类似水果的外皮。地壳的平均厚度约为17千米,庭院里、公园里的地面是地壳的最外层。如果从地面的土壤开始向下挖,最终会碰到岩石圈。陆地上,地壳的主要成分是花岗岩。在像美国科罗拉多大峡谷这样的地方,流水的冲刷已经把一部分地壳侵蚀掉,这里的花岗岩已经暴露在外了。而在海洋下面,地壳就薄了很多,从海底开始,地壳层向下延伸约4.8千米,主要成分是另一种岩石——玄武岩。

在地壳下面是深厚的地幔层,它的厚度约为2865千米。目前科学家也并不十分了解藏在地下深处的地幔层,只知道地幔的最外层可能主要是由一种叫作橄榄岩的岩石组成的。科学家认为,地幔中至少有一部分是柔软的,因为在靠近地心一侧与地幔层相接的是液体熔岩。

最后,地幔下面是地球的中心,也就是地核。从地核最外层到地球最中心大约有3480千米的厚度。看起来,这里由于远离太阳这个热源,似乎应该比南、北极地区更加寒冷。可是事实刚好相反,地心附近温度极高,平均约为4000℃以上,如此高的温度使地核的外层呈现液态,主要是熔融状态的金属。想象一个仓库,里面装满了熔化了的平底煎锅,这就与地心处的景象差不多了:混合了氧和硫的液态金属四处流淌。随着地球的自转,这个地下海洋也形成了自己的洋流。

地球形成后,其表面渐渐冷却,这使固体岩层得以形成。地球的核心部位由于压力和自然的放射性而一直保持着高温。需要大约几亿年的时间才能完全消耗掉这些热量。

百科研究室——地球的转动

地球不是静止地悬挂在空中,而是一刻不停地转动着,地球自转的平均时速为1600千米,同时地球还绕着太阳公转,其时速为10万千米。由于万有引力的作用,人们被牢牢吸在地球上,因此无法感知到地球的这种运动,但是人们可以在地球上观测到太阳的位置是不断变化的。正是地球的这种运动产生了昼夜更替和四季变化的现象。

知识点击

*地球绕太阳一周的路程是939886400千米。

*地球与太阳的距离大约为1.5亿千米。

这张卫星图片显示:在任何时候总有一半的地球表面是暴露在太阳下的。太阳的辐射能是地球主要的能量来源,为地球提供了充足的光和热,没有太阳就不会有地球上的生命存在。

白天和黑夜

地球绕太阳一周需要365天,而地球自转一周仅需1天。这样就使得地球上总有一面向着太阳而另一面背着太阳:向着太阳的一面是白天,背着太阳的一面是黑夜。由于地球绕着相对静止的太阳转动,因此世界各地都在进行着昼夜的更替,每个地方都有白天和黑夜。地球自西向东转动,由于相对运动的结果,人们看到的太阳是东升西落的。

神奇的地球

*地球自转一周的时间是24小时,极地地区的转动几乎为零,赤道的转动时速可达1600千米。

*地球绕太阳公转一周是1年,1年长365日5时48分46秒。而公历1年长365日,比地球公转周期短0.242日,故每4年增加1日,把这1日加在这一年2月的最后一天,这一年有366日,称为闰年。

地球绕太阳公转一周的时间叫作1年,1年为365.242天。由于地球公转的轨道不是正圆形而是椭圆形,因而地球与太阳的距离会有所改变。地球距太阳最近的点叫作近日点,出现在每年的1月3日;地球离太阳最远的点叫作远日点,出现在每年的7月4日。

24时区

24时区划分示意图

地球总是自西向东自转,因而东边总比西边先看到日出,东边的时间也总比西边的早。为了克服时间上的混乱,人们将全球划分为24个时区。每个时区正好是一小时。出国旅行的人,必须随时调整自己的手表,才能和当地时间相一致。凡向西走,每过一个时区,就要把表拨慢1小时;凡向东走,每过一个时区,就要把表拨快1小时。

四季的产生

由于地球自转轴不是垂直的,而是与地球绕太阳公转的黄道面有一个夹角,叫作地球自转倾角。太阳在地球绕其公转的一年中会直射地球的不同地方,相应地造成南北半球接受的太阳辐射不同,所以在这两个区域就会出现四季。当地球的北半球(赤道以北的区域)面向太阳时,北半球接受的太阳辐射增加,就逐渐进入夏季;此时南半球是背向太阳的,所受太阳辐射减少,就逐渐进入冬季。地球在绕太阳转动过程中,当两个半球都不能获得更多的太阳辐射时,就产生了春季和秋季。

地核的密度非常大。因为星球的大部分重量都压在地核上,所以这里的物质被紧紧地挤压在一起。

科学家们认为,巨大的压力使地球的内核成为一个固态铁核(也含有少量氧和硫)。即使温度很高,但是巨大的压强使所有的铁分子都紧紧地压在一起,宏观上维持着固体的状态。地球中央的固态金属球大约是月球体积的3/4,被包裹在液态金属的海洋中,成为星球中的星球。

地球深处的热量是哪来的呢?大部分热量是46亿年前地球形成时产生的——体积较小的物体撞在一起形成地球就会放出热量。但有些地质学家却认为大部分热量来自于地球深处的天然的放射能。

地球内部的放射性元素会释放粒子,比如电子,这些粒子与岩石层中的原子碰撞,将部分能量传递给岩石中的原子,岩石的温度就升高了。地球形成初期,这些放射性元素使地球内部的岩石变得非常热,而岩石很容易保存热量(可以想想夏天太阳下的石头有多烫),所以这些热量就被保留在地球内部了。几百年之后,地球内部的高温已经足以熔化岩石中的金属物质。后来,重金属又从较轻的金属中分离出来,沉入地心,形成了地核。