我们都吃过白煮蛋。把刚煮熟的蛋捞出後,浸在冷水中去壳,再放置一會才可以吃。不然一口咬下去,你會感覺蛋内部還很烫。如果我們能剥開地球這個「超大鸡蛋」的地壳,就會發現里面也非常炎熱。
地球内部温度有多高呢?雖然我們無法直達地球内部進行測量,但可以通過熱傳導和對流等原理進行間接推算。地球外部地壳主要由固體岩石組成,熱量以傳導为主;而地壳下方的地幔等是一种可流动的状态,熱量傳递以對流为主。地球科學家通過這些數據计算出,从地球表面到地心,温度從約10℃一路上升到4500℃。具体來說,在地表附近,由于太陽輻射熱量影響,温度會有昼夜变化、季節变化和多年周期变化,这一表層称为变温层。在其下界面附近,約地表下 20~30 米的深度带,温度常年保持不變,等于或略高于當地的年均氣溫,稱為常温层。从常温带往下至岩石圈下界,基本每增加 30 米深度,温度就會升高 1℃,到岩石圈下界也就是近 200 千米深处时,温度能升到 1000℃以上,接近岩石的熔點。在地核与地幔边界,温度約為 3700℃。在地核内外核界面,温度約為 4300℃。
冬天我們在室外晒太陽,會感覺全身暖洋洋的,這個熱量來自太陽輻射。對地球來說,太陽輻射只能讓地球表面變得 “暖洋洋”,無法影響地球内部。探求地球内部高温的热量来源,需要從地球形成以來的悠久历史中寻找原因。地球科學家發現,地球早期類似小天體相互碰撞拼合形成原始地球的過程會產生大量熱量,因此早期地球從表面到内部温度都非常高,整個地球呈現一種熔融状態。之后地球逐渐冷却,形成了地壳、地幔、地核的分層結構,雖然至今已經冷却了 46 億年,但仍有許多熱量儲存在地球内部。除了早期地球的热源存留,地球内部還存在大量放射性同位素,這些放射性同位素持續衰變,也會不斷释放热量。在第二次世界大戰中,美國只用兩颗原子弹就摧毀了日本的兩座城市,而原子弹的核心物质就是放射性同位素。在地球形成以來的整個歷史中,地球内部放射性同位素也释放出了非常巨大的熱量。此外,地球内部物质的運動和物相轉變等也是熱量來源之一。
既然地下如此之熱,为何不善加利用為人类服务呢?地球科學家早已经想到了這一點。地球内部的热量可以通過對流和伝導傳送到地表的浅部,或以火山爆發的形式散發到大氣中,或以温泉等形式出现在地表。目前,针对地下熱能的開發利用主要是围绕地下熱水展开的,包括中國在内的許多國家已經開始利用地下熱能發電。比如,西藏羊八井以丰富的地熱資源而闻名,羊八井地熱發電站也是中國最大的地熱發電站。

