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内容摘要: 由于物质存在着热辐射,可以把物质的每一点都看成是一个热源,许多点在散热的时候,由于中心的热量不易散出,使得球体物质有热量内传特征,即地球内部的热量是由地表传入的。 关键词: 地热、热量内传、热辐射。 地热是地下热的简称,指蕴藏于地下的热能,它是地球内部普遍存在的一种现象。通常从地表向下平均每深 100米,温度就上升3 ℃。把地温增高 1℃ 所需深度,叫做地热增温率。地热增温率的平均值是33米。 地下热的能源和太阳辐射没有直接联系,它主要来源于岩石中铀、钍、钾等放射性元素蜕变而产生的热能。 ( 参考文献1 ) 上面这是人们现在对地热的认识,这种认识对不对,请看下面的内容。 根据分析推算,地幔的温度大约在 1500~3000℃之间,压力为50万~ 150万个大气压,地核的温度在5540℃左右,压力大约为 350万个大气压。由于各种化学反应在2000℃以上一般是吸热的,因此,地热应主要来自核能。但根据对陨石成份的分析研究,地球内部的成份应以铁、镍核素为主,各种放射性核素的丰度非常低。与地球基本上是在同一个时期形成的月球岩石中各种放射性核素的丰度同样非常低,并不含有可将其自身加热至熔融状态的放射性核素及它们的衰变产物,人们在不同的时间和地点发现的陨石中也并不含有可将其自身加热至熔融状态的放射性核素及它们的衰变产物。陨石汇聚形成地球的碰撞作用可以产生大量热能,但从地球表面发现的陨石状况来看,碰撞作用产生的热能一般达不到将整个大陨石加热至熔融状态的程度,其中大部分的热能会很快散失掉,能够最终传递到大陨石内部并长期保留下来的热能很少。在陨石没有长期处于熔融状态的情况下,铀、钍等放射性核素也不可能富集成矿,形成一个天然核反应堆,快速向外释放核能。此外,自然界中含铀最高的天然铀矿也都没有成为高温天然热源,甚至人类从天然铀矿提炼出的百分之百的纯铀金属,也没有发现其温度能快速地升高。因此,我们确实有理由怀疑仅仅依赖铀、钍、铷 -87、钾-40等这类释放核能速度极慢的放射性核素是否具有如此巨大的功率释放热能,并在几十亿年的时间里维持地球内部的熔融状态。 构成地球的核素全部来自宇宙中的恒星,这些核素在凝聚成较大的陨石以及陨石汇聚形成地球以前,已经在宇宙中经历了非常漫长的岁月,其中的各种短周期放射性核素所具有的核能在这一漫长的岁月中会释放出来并散失掉。地球从开始形成到现在有大约 45亿年的历史并不等于构成地球的核素有大约45亿年的历史,即使地球在开始演化的初期拥有大量的各种短周期放射性核素,由于地球从开始演化到初具形状,也要经历一个漫长的岁月,在这一漫长的岁月中释放出来的核能会全部散发到太空中去,不可能以热的形式储存在地球的内部,因此,那种认定地球具有可把其内部加热至很高温度的大量放射性核素的观点只不过是一种未被证实的假设。 地球在几十亿年的漫长岁月里能够维持其内部较强的热运动,其能量的来源不大可能仅限于放射性核素。据分析,地球上的放射性核素主要集中在地壳的下部到地幔的上部,如果地热确实是仅来源于放射性核素,地热的总储量就不该如此巨大。 (参考文献 2) 从上面的分析看出,地热不可能仅仅是靠核反应释放出来的,也许根本就不发生核反应,那么地下如此多的热量从何而来。 我们作这样一个设想,在冬天,为了让一个很大的大厅变得温暖,我们用八个电热器来加热,我们可以把这八个电热器一字排开,放在大厅的中间,这样会使大厅受热均匀。如果我们把这八个电热器距离较近地放成圆圈,如下图。那么就会出现圆圈中间温度高,外围温度低的现象。
让我们再作一个设想,把许多电热器以球面的形式进行分布,这时你会发现,中心的温度会很高。 刚才用的是电热器,电热器是会散热的,可是你知道不知道,任何物体都在散热,这叫热辐射,也就是说任何一个物体都可以看成是一个散热器,由此可以推出,任何一个球体,热量都会向内传递,会使得球体中心的温度升高。这个现象我们可以叫做球体物质热量内传现象。 如果我们承认热辐射的存在,那我们就不得不承认热量内传这一事实。 也许你会说,我们没有发现球体内外温度不同这一现象,这是因为我们平时说的球体都是小球体,它的温度内外相差很小,小到了我们难以发现的程度。在文章的开头我们已经知道,从地表向下每下降 33米温度升高1 度,以此推算,一个半径为3.3 米的球,中心的温度应比外面的温度高0.1 度。 由于热量内传的存在,使得球体越向中心温度越高,这就是地热的来源,即地热其实也是由太阳提供的。 虽然我不敢说地热都是由地表传入的,但我敢肯定地说,这是地热的主要来源。 参考文献: 1、 http://www.jswxyx.com/book/books/FangDIURL/001/html/ggggg1012766/60000025_401.htm 2 、 http://www.yifoo.cn/write/science/2006/0608/113399.html
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