私たちは皆、ゆで卵を食べたことがあります。新しくゆでた卵を冷水に浸してから剥くと、すぐに食べることができます。そうしないと、一口食べると、まだ卵の中が熱いと感じるでしょう。もし地球という「超巨大な卵」の地殻を剥くことができたら、その中も非常に熱いことがわかります。
地球の内部温度はどのくらいでしょうか？地球の内部に直接測定するのは難しいものの、熱の伝導や対流などの間接的な方法で地球の内部温度を推定することができます。地球の外側の岩石圏は主に固体岩石で構成され、熱は主に伝導によって伝わります。一方、岩石圏の下にあるマントルなどは流動状態にあり、熱は主に対流によって伝わります。地球科学者によれば、地球表面から地心，温度は約10℃から4500℃まで上昇すると計算されています。具体的には、地表近くでは、太陽の放射熱の影響によって温度が昼夜、季節、長年の周期で変化し、この表層は変温層と呼ばれています。その下界近く、地表から約20～30メートルの深さまでの帯では、温度は一年中ほぼ一定で、現地の年平均気温とほぼ同じで、この層は等温層と呼ばれています。等温層から岩石圏の下界までの深さごとに30メートルずつ温度が上昇し、岩石圏の下界、つまり約200キロメートルの深さまでは、温度が1000℃以上に上昇し、岩石の融点に近づきます。地殻とマントルの境界では、温度は約3700℃です。地殻と核の境界では、温度は約4300℃です。
冬に私たちが屋外で日光浴をすると、体が暖かくなるのは太陽の放射熱からです。しかし、太陽の放射熱は地球の表面だけを「暖かく」することができ、地球の内部には影響を与えることはできません。地球内部の高温の熱源を探すには、地球の形成から現在までの長い歴史をたどる必要があります。地球科学者は、地球が形成された初期に、様々な小天体が衝突して合体して原始地球を形成する過程で大量の熱が発生し、そのため地球の表面から内部まで温度が非常に高く、地球全体が熔融状態になっていたことを発見しました。その後、地球は徐々に冷却され、地殻、マントル、核といった階層構造が形成されました。46億年が経過しても、地球の内部にはまだ多くの熱が蓄えられています。初期の地球熱源に加えて、地球内部には多くの放射性同位体が存在し、これらの放射性同位体は放射崩壊によって熱を放出し続けています。第二次世界大戦では、アメリカはわずか2発の原子爆弾で日本の2都市を破壊しましたが、原子爆弾の核心物質は放射性同位体でした。地球の形成から現在までの長い歴史の中で、地球内部の放射性同位体も非常に大きな熱を放出しています。また、地球内部の物質の運動や相変化なども熱源の一つです。
そこで、地下が非常に熱いなら、それを人間のために利用できないのでしょうか？地球科学者は長い間このことを考えてきました。地球内部の熱は、対流や伝導によって地表の浅部に伝わり、火山の噴火によって大気中に放出され、地熱水によって地表に現れるなど、さまざまな形で地球に影響を与えています。現在、地下熱エネルギーの開発利用は、主に地下熱水に焦点を当てて行われており、中国をはじめ多くの国が地熱発電に取り組んでいます。例えば、西藏の羊八井は豊富な地熱資源で有名で、羊八井地熱発電所は中国最大の地熱発電所でもあります。