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为什么地下很热?如果地核冷却了,会发生什么?磁场将保不住了

信息来源:lengque.biz   时间: 2019-11-04  浏览次数:29

回到中世纪,矿工们发现,他们在地下挖的路越深,其空间就会变得越热。当然我们不知道矿工是如何解释这种现象的,但物理学家威廉·汤姆逊(开尔文勋爵)有如下理论:起初地球很热,后来慢慢冷却下来,就像把热土豆从烤箱里拿出来一样。

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基于这个想法,卡尔文认为,他能够通过地球的温度来计算出地球的年龄。想象一下,你从烤箱里面拿出两个土豆,然后把它们放进冰箱里:一个土豆放置一分钟,另一个放置20分钟。一分钟之后,第一个仍然感觉像是热土豆一样,而放置20分钟的土豆将慢慢冷却下来。为了去感觉第二个土豆的温度,你需要将你的手指伸到它的中心。基于这一点,你可以计算出土豆冷却下来所需要的时间,只知道它的表面温度。类似的事情卡尔文也做过,但他使用的不是土豆,而是使用了地球和科学方法。他测量了矿井中不同深度的温度,并将这些数据代入他的公式中,最后得出了地球的年龄约为2000万年,事实上,这与事实相差甚远。

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开尔文认为,我们的星球是由许多较小的“失败”行星形成的。在太阳系早期,由于天体间的碰撞,小物体释放了大量的热量,并结合相互间的摩擦,最终促使了行星的形成,特别是我们的地球。首先,根据科学家的说法,地球表面必须冷却下来,然后,其核心的高热量必须传递给上层。因此,最终,地球将不得不完全冷却下来。卡尔文的计算表明,地球的形成时间相对较短。今天,我们知道地球的年龄大约为45亿岁。而开尔文的计算结果之所以与今天的结果相差甚远,是因为当时科学家还不知道放射性现象,这种现象会在行星内部产生大量的热量,使太空物体保持加热状态。然而,来自放射性衰变所产生的热量在地幔和地壳中传播得很慢,以至于开尔文在他的计算中输入了这个参数,才得出了2000万这个结果,并保持不变。开尔文的主要错误就在于,他认为地球和热土豆一样,即:热量逐渐通过的一个固体球进行传导。地幔是地壳和地核之间一层很厚的地层,在这一层,大部分是坚硬的。越接近核心,温度就越高,以至于在这个地方的物质就变得柔软、易熔,像燃烧的蜡烛一样。与热蜡烛类似,炽热的核心触发了地幔中的对流区域,数百年来,这些热流几乎均匀地传递到整个地球形体。

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正是有了这种对流,所以大量的热量才从地核传递到地壳。由于这个原因,使火山获得了更多的能量,促使了岩石圈的板块移动,矿石被加热,以至于被加热到非常高的温度。对此,人们可能会联想到这样的场景,即:在地球处于早期阶段,根本没有时间去很快冷却下来。倘若地核冷却下来了,会发生什么呢?今天,地核的外层是液态的,因此,当地球自转时,则核心以略有差别的速度进行旋转。正是因为有了这种差异,才在层与层之间产生了电流,从而在地球周围产生磁场,而且这个磁场保护着我们免受致命的太阳辐射。换句话说,如果地核冷却了,那么磁场就会消失,进而太阳风会把大气吹走。所以,一段时间之后,地球表面将变成一个没有生命的大沙漠,这样的话,地球将几乎与今天的火星一样。

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