揭秘地下热能的神秘来源

行者无疆1982 2024-10-16 18:25:59

恐怕大家都知道,地球里头是热的。在天寒地冻的日子里,当你走进几百米深的矿井,你会发现,那里气温很高,采煤的矿工只穿单衣作业。据有关资料讲,地下温度增加速率是,每下降100米温度升高3℃。

火山喷发又一次显示了地下高温的状况。在一片隆隆的爆炸声中,炽热的岩浆、通红的火山岩屑一起自地下喷涌而出,成为地球上最壮观的自然奇观。最普通的要算地下温泉的出露,在我国西藏和云南都有不少沸腾的热泉,如果你把一只鸡蛋放在热泉水里,不一会儿,就变成熟的了。

但是,地下热能来自何方,却是一个直到今天还没有被人们完全认识的问题。

最早有人想象,地下热能可能是地下的煤燃烧造成的。不过这种说法很快就被否定了。因为,有人计算过,即使把地球上所有的煤全部烧光,也只有现在地球内部热量的一亿七千万分之一。

德国哲学家康德用他提出的星云说解释地球热能的起源。他认为,地球原本是由一团炽热的星云凝结形成的。地球形成后,温度下降,岩浆表层冷却,形成坚硬的地壳,但在地壳下面仍然是熔融的岩浆。由于地壳的隔热,地下一直处在高温状态。

这种说法同样受到不少科学家的反对。他们认为,即使地球内部的热来自星云,那么星云的热又从何而来?康德假说找不到答案。再说,人们已经发现,即使星云是炽热的,但按照康德的说法,由星云到地球的形成过程十分漫长。也就是说,当炽热的星云在还没有形成行星之前,它的热量早就丧失殆尽。

后来人们又提出,地球内部的热能来自放射性同位素的衰变。直到今天,这个假说依然是解释地球热源最主要的理论。

上面已经提到,放射性同位素是一类能够自行分裂的物质,这类物质在分裂过程中,能够不断释放出能量。比如,原子量为238的铀,在衰变过程中,一方面放射出叫“γ”的射线,一方面生成新物质铅和氦,与此同时,释放出大量的热能。虽然我们知道,地球中的放射性同位素与常规元素的比例不是很高,但数量还是极大的。有人估计,如果把地球内部的所有放射性同位素衰变所产生的能量全加在一起,那么它的总能量简直就是个天文数字!

科学家对陆地上不同地区的热流值(即单位面积地表向空间散失的热能值)的测定结果,又从另一个方面印证了同位素衰变说的合理性。他们对不少地区的热流值进行测定,经过对比发现,在一些年代较新的岩石地区,热流值比较高,而在古老陆区,热流值就比较低。这个现象可以说明,随着时间的推进,形成岩石较早的地区,因为放射性同位素不停衰变,热能已经大量消耗,热流值必然较低;而在岩石较新的地区,则因为放射性同位素消耗不多,表现为较高的热流值。

与放射性同位素说相抗衡的还有地下高压生热说。这些科学家认为,造成地下高温的原因可能并非来自放射性同位素,而是强大的地下压力,就像你用打气筒给自行车打气的时候,气筒会发热一样。人们已经大致估计到,地下存在着超乎寻常的压力。如果以地表大气压为单位衡量,到了地壳底部,其压力可能是大气压力的1万倍。而到了6000多千米以下的地核,其压力可能超过300万个大气压。可以想象一下,地下深处的物质在如此巨大的压力下,难道不会释放出巨大的热能吗?

不管同位素放射说也好,还是地下压力说也好,都比较合理地解释了地下高温产生的原因。但是,它们同样都不过是一种假说而已。因为,人们现在还无法到几千千米的地下实地进行观察,进而得出确凿无误的结论。

从直观的自然现象到科学理论的逐步深入,反映了人类对自然现象探索的不懈追求。康德的星云假说虽然富有想象力,但在科学证据面前显得力不从心。放射性同位素衰变理论以其合理的解释和实验数据支持,成为目前最被广泛接受的假说。然而,地下高压生热说也提供了另一种视角,提醒我们自然界的复杂性远超我们的想象。尽管我们对地球内部的热能有了一些理解,但真正的答案可能还需要更深入的探索和研究。这不仅是对科学探索精神的肯定,也是对未来研究的期待。

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行者无疆1982

简介:随笔杂谈