Pourquoi l'intérieur de la Terre est-il si chaud ?

L'article « Pourquoi l'intérieur de la Terre est-il si chaud ? » introduit le sujet en utilisant l'exemple d'un œuf à la coque, et présente la répartition des températures à différentes profondeurs à l'intérieur de la Terre, les sources de chaleur à haute température à l'intérieur de la Terre, ainsi que l'état actuel de l'exploitation de l'énergie géothermique et des exemples connexes.

Pourquoi l'intérieur de la Terre est-il si chaud ?

Nous avons tous mangé des œufs bouillis. Après avoir sorti les œufs fraîchement bouillis et les avoir trempés dans de l'eau froide, il faut les écaler avant de pouvoir les manger. Sinon, si vous les mangez d'une traite, vous sentirez qu'ils sont encore très chauds à l'intérieur. Si nous pouvions écaler la croûte de la Terre, ce « super œuf », nous découvririons qu'il est également très chaud à l'intérieur.

Quelle est la température à l'intérieur de la Terre ? Bien que nous ne puissions pas mesurer directement la température à l'intérieur de la Terre, nous pouvons la calculer indirectement à l'aide de principes tels que la conduction et la convection de la chaleur. La croûte terrestre, qui est principalement composée de roches solides, transmet la chaleur principalement par conduction, tandis que la manteau, située sous la croûte, est un état fluide qui transmet la chaleur principalement par convection. Les scientifiques ont calculé que la température à la surface de la Terre jusqu'au noyau augmente progressivement, passant d'environ 10 °C à 4500 °C. Plus précisément, près de la surface, en raison de l'effet du rayonnement solaire, la température varie selon les saisons et les années. Cette couche est appelée la zone à température variable. Près de l'interface inférieure, à une profondeur de 20 à 30 mètres environ, la température reste constante tout au long de l'année et est égale ou légèrement supérieure à la température moyenne annuelle locale, cette zone étant appelée la zone à température constante. De là jusqu'à la limite inférieure de la croûte, la température augmente d'environ 1 °C tous les 30 mètres de profondeur, atteignant plus de 1000 °C près de la limite inférieure de la croûte, soit environ 200 kilomètres de profondeur. À la frontière entre le noyau et la manteau, la température est d'environ 3700 °C. À l'interface entre le noyau interne et externe, la température est d'environ 4300 °C.

En hiver, lorsque nous prenons le soleil à l'extérieur, nous nous sentons tout chauds. Cette chaleur provient du rayonnement solaire. Pour la Terre, le rayonnement solaire ne peut que rendre la surface de la Terre « chaude », sans affecter son intérieur. Pour comprendre la source de la chaleur à l'intérieur de la Terre, nous devons examiner son histoire depuis sa formation. Les scientifiques ont découvert que, au début de la formation de la Terre, le processus de collision et de fusion de petits corps célestes pour former la Terre primitive a produit une quantité importante de chaleur. Par conséquent, la température de la Terre, de sa surface à son intérieur, était très élevée au début, et toute la Terre était dans un état fondu. Par la suite, la Terre s'est progressivement refroidie, formant une structure en couches comprenant une croûte, une manteau et un noyau. Bien qu'elle se soit refroidie pendant 4,6 milliards d'années, une grande quantité de chaleur reste stockée à l'intérieur de la Terre. Outre les sources de chaleur primitives, il existe de nombreux isotopes radioactifs à l'intérieur de la Terre, qui continuent de se désintégrer et libèrent de la chaleur. Pendant la Seconde Guerre mondiale, les États-Unis ont détruit deux villes japonaises avec seulement deux bombes atomiques, dont le noyau était constitué d'isotopes radioactifs. Tout au long de l'histoire de la Terre, les isotopes radioactifs ont également libéré une quantité considérable de chaleur. De plus, le mouvement et la transformation des matières à l'intérieur de la Terre sont également des sources de chaleur.

Puisque le sous-sol est si chaud, pourquoi ne pas l'utiliser pour servir l'humanité ? Les scientifiques de la Terre y ont déjà pensé. La chaleur de l'intérieur de la Terre peut être transférée à la surface par convection et conduction, ou être dissipée dans l'atmosphère sous forme d'éruption volcanique, ou encore apparaître à la surface sous forme de sources d'eau chaude. Actuellement, le développement et l'utilisation de l'énergie géothermique se concentrent principalement sur l'eau géothermale, et de nombreux pays, dont la Chine, ont déjà commencé à utiliser l'énergie géothermale pour produire de l'électricité. Par exemple, Yangbajing au Tibet est célèbre pour ses ressources géothermiques abondantes, et la centrale géothermique de Yangbajing est la plus grande centrale géothermique de Chine.