为什么地球形成了几十亿年，地下还是熔岩，地心冷却过程要这么久吗？
如今我们知道，地球内部的温度很高，地心大概有5000多度，地心和地壳之间还有很长的距离，这当中的结构也很复杂。可是这就带来一个问题，为什么地球都有45亿年的 历史 了，还没有完全凉透？需要多久才能凉透呢？
探索 地球的内部
其实人类对于地球的了解远不如对于太阳的了解，一直以来，地球的结构就是历代学者们很头疼的问题，因为它是真的是一个很复杂的问题。比如：在牛顿时代，有个叫做哈雷的学者，是牛顿的迷弟，他曾经预测出一种彗星的周期，因此，这类彗星也被叫做哈雷彗星。
他就提出，地球应该是空心的，这也被称为 地球空洞说 。其实和他有类似想法的学者有很多。其实这完全就是纯粹的猜测，并没有什么过硬的证据。毕竟以几百年前的技术来看，想要探测到地球内部几乎是一件不可能的事情。
后来，到了上世纪，苏联和美国相继的挖坑，希望能够尽量挖得足够深。美国在挖到8000多米的时候就放弃了，而苏联人这挖到了12262米，这也被为 科拉超深钻孔 。挖到这个程度时，温度已经很高很高，而且岩石层也加固。当时钻头十分昂贵，继续钻下去并不容易，于是就放弃了。
人类通过“挖坑”这个技术来 探索 地球结构也基本上就到这个程度，后来确实有比科拉超深钻孔更深的，但是也没有深多少。
那我们现在是如何 探索 地球内部的呢？
其实利用的叫做 地震波 。所谓的地震波指的是从地震的源头向四周传播的振动，在地震的时候，地震源会产生辐射向周围的弹性波。科学家通过分析每次出现的地震波的特点，就可以逐渐描绘出地球的内部结构。这也是目前我们认识地球内部的主要方式之一。
可能你要说了，这个方法靠谱吗？
其实目前来看，还是比较靠谱的。许多人可能会觉得不是亲眼所见，就算不上靠谱。其实很多事情和破案很像，我们不可能出现在案发现场，那我们如何给凶手定罪？其实利用的就是搜集足够的证据来证明。地震波其实就是地球结构的证据。
地球的能量来源
知道了人类如何了解到地球结构的方式，我们继续来讲讲为什么地球不会凉透？其实和地球结构是息息相关的。不过，说这个问题前，我们得先搞清楚地球的能量从哪来？
具体来说是这样的，有20%的能量来自于地球形成之初，构成地球的物质的引力势能转化成的热能。这是由于当时的物质来自于四面八方，它们在引力坍缩下，向中心聚拢，这时，这些物质的引力势能就会在这个过程中转化成热能。
除了之外，从地球形成之后一直持续至今，一直在作为主力输出的是地球内部的放射性元素衰变所产生的热能，这部分占据的80%。（这里补充一句，其实潮汐力导致的摩擦也会产生热能，但这部分占比很小很小。）
放射性元素的衰变是在原子核层面上发生的反应。我们都知道，原子核是由质子和中子构成的。质子和中子能够被束缚在原子核内，是因为有核力的存在。
但是我们要知道的是，核力和引力是不同的，核力是有作用范围的，核子数多了就会不够稳定。原子核内的质子数核中子数，是由往最低能量状态发展的。所以，原子序数非常大的元素都会有向铁原子核的方向发展，原因也很简单，铁原子核是最稳定的。于是，它们就会发出射线，来让自己稳定下来。比如：α衰变。
这些射线会带走大量的能量，这也就能给外界提供热能。目前来看，地球内部主要提供能量的是 铀 、 钍 。
这些 射线是带有大量的能量的，地球内核的能量主要就是来自于这些放射线元素的衰变 。这样元素主要是铀和钍。
地球能量的散失
知道了地球能量的来源，我们再来看看地球能量是如何散失的。
实际上，地球向地面导热的效率是非常非常低的。我们可以来对比一下，太阳的辐射效率是 每平米170瓦 ，而地球内部传导到地球表面的效率是 每平米0.85瓦 。两者相差200倍。所以和太阳比起来，地球内部对于地表温度的贡献简直是微乎其微。
那问题就来了，为什么地球内部传导热的速度这么慢？
这其实和地球的结构有关系，根据地震波的分析，我们如今所知道的是，地心位置其实存在着一个月球大小的铁球，是固态，而不是液态。可能你要说了，5000多度，铁早就成了液态咋还是固态？
这里其实是铁的一种特殊的形态，由于温度和压强（这里的压强是地球表面300多万倍的压强）的双重作用，这里的物质形成出了非常不同的晶体结构，所以才呈现出了固态。
而在铁球的外面，有一片中间地带。客观地说，如今我们还搞不清楚这部分是岩浆还是其他什么东西，而这片中间地带再往上，就是一层厚厚的岩石层，大概有2900公里那么厚。
地球内部传导热如此慢，很大程度上就是因为这部分岩石层实在太厚了，起到了非常好的保温作用，隔绝了地球内部的热能向上传递的路径。而且进一步分析可以发现，那部分中间层也起到了隔绝的作用。基于这些原因，地球其实很难完全凉透。即使是等到了太阳都变成一颗白矮星，只要地球没有被吞噬，地球内部就还是温度很高的状态。
全球变暖只与地表有关，与像太阳表面一样热的地核相比，充其量只涉及外部极端20度的变化。
地球内核已经是固体了，但这是因为内核(液体)和地幔的上层压力极高。请注意，正是外核产生了地球磁场。
地球的核心将从不凝固 。我的意思是永远不会。话虽如此，但只有一种可能发生，那就是如果地球碰巧被抛出轨道，成为一个流浪 星球，那么它的核心可能有时间冷却。
地核变冷要比太阳耗尽核燃料并膨胀吞噬地球花费更长的时间。到那时，地球将会蒸发，因为它会螺旋离开轨道进入太阳。地核很快会变成炽热的气体。这将在大约40到50亿年后发生。
如果有机会地球成为流浪星球，在它自己的好时光里自由冷却，那将需要很长时间。
减缓地心冷却的主要因素是长寿命原子的放射性衰变，即铀- 238、铀- 235、钍- 232和钾- 40，它们的半衰期分别约为44.7亿年、7.04亿年、141亿年和12.8亿年。从这些同位素的半衰期以及与地球年龄的比较中，你可以看到通过放射性衰变产生的内部热量很可能在未来相当一段时间内保持在接近当前的水平。
地心核心温度可能是5000 K（开尔文），自45亿年前太阳系形成以来给出250 K的冷却温度。如果真的以这种速度冷却(每十亿年55度)，大约需要910亿年才能冷却到0开尔文。
为什么地球形成了几十亿年，地下还是熔岩，地心冷却过程要这么久吗？
通过科学家们的研究和判断，我们所在的太阳系形成于大约46亿年前，其中的绝对核心太阳要比系内的其它行星诞生得稍早一些。而太阳系内的各种星体，如果追溯其来源话，科学家们分析在此区域内原本笼罩着众多星云物质，这些星云物质应该是上一任大质量恒星在生命晚期发生超新星爆发释放出来的，在随后漫长的时间内在引力扰动的影响下，发生着缓慢的气体、尘埃物质的聚集，在相互碰撞和因引力发生的坍缩共同作用下，使得聚集的核心区质量越来越大、温度越来越高，其中规模最大的核心在吸引巨量的星际物质之后，其内核的温度达到了氢的核聚变水平，于是逐渐演化为太阳。
在形成太阳之后，由于内部的核聚变产生向外的巨大辐射压力，从而在一定程度上阻止了周围较远处星云物质的进一步向内聚集，这些星云物质在距离太阳较远的轨道上，在太阳引力和聚集物质角动量守恒的共同作用下，开始围绕着太阳核心进行公转，在公转的过程中，由于初始期物质密度较高，相互之间发生碰撞的几率很大，同时这些太阳吸收之后剩余的边边角角，也会因相互之间的引力发生聚集，从而在距离太阳不同距离处逐渐组成了若干小的核心，以这些核心为起点，从而把游离的星云物质缓慢地聚集在一起，然后形成了不同的行星或者围绕行星运行的卫星。
拿地球来说，在其形成过程中，由于物质的聚集摩擦、碰撞，以及星云物质向地球原始核心坍缩过程中引力势能的转化，从而内部温度也不断提升，但是由于太阳吸收了太阳系内绝大多数的星云物质，剩余的边角料即使全部聚合到一块，也不可能达到氢核聚变的程度，因此地球和其它行星一样，在初始期内核的温度虽然越来越高，但始终无法达到那个核聚变的水平，所以，所有行星的整体温度，在行星形成以后都是呈缓慢下降趋势的，地球也不例外。
在地球形成之初，整体温度非常高，即使表面也密布着呈熔融状态的岩浆，在这样一种几乎是流体状态的情况下，地球组成物质因密度不同，其所受到地球核心的重力也会产生差异，于是密度大的元素逐渐向地球深处缓慢沉降，密度小的元素就会留在地球的外层，这样就慢慢形成了具有明显分层状态的结构。现在普遍认为的地球内部分为三个圈层，即地核、地幔和地壳，这三种结构就是原始地球冷却之后形成的。
地球在形成之后，在以热辐射为主要热量传递方式的作用下，其接收到的太阳辐射能量远远小于通过大气层向外散失的热量，因此，留在最外层的物质最先冷却，形成了以密度较小的硅镁层或者硅铝层为主要矿物为主的地壳，对内部起到了一个较好的保温效果，地壳这一层也是地球圈层中厚度最薄的，每深入100米，温度会升高1-2.5摄氏度。
在地壳之下是地幔，其中上地幔温度在1000-3000摄氏度，主要成分也是硅镁和硅镁矿物，不过其状态已经不是严格意义上的固态了，而是呈现一定的流体特性；下地幔的温度较高，可以达到3000-4000摄氏度，主要成分铁、镍的硫化物，存在形式也是呈现柔软的流体性质。等到地下3000公里以下，则是地球的外地核，主要成分为液态金属，温度在4000-5500摄氏度，科学家们判断，这些液态金属的流动是地球磁场产生的根源；在外地核以下就是地球温度最高的部分-内地核，其温度达到6000摄氏度左右，压力也非常巨大，可以达到上百万个标准大气压，其成分主要是以铁、镍等金属以固态形式存在。
在地球形成之后的46亿年里，内核的组成物质除了地核和地壳之外，其余都是以可以流动的黏稠流体形式存在为主，之所以温度维持这么长时间，主要取决于内、外两个大方面的原因。从内部来看，刚才提到了两个方面的原因，一个是地球形成之时所吸聚物质本身所具有的能量转化，另一个是地壳固态的结构，使得内部热对流有了一个相对封闭的系统，在一定程度上减缓了热量通过地壳的散失。此外，地球在形成时吸聚了大量重物质，由于密度较大逐渐沉积到地核深处，而这些重元素多具有放射性，比如铀235、铀238、钾40、钍232等等，这些物质在衰变的过程中，会释放大量的能量，而且有些放射性物质的半衰期还相当长，从而可以为地球内部提供相对稳定的热量来源。
从外部来看，地球的大气层也充当了保护的角色，相对于太阳辐射来说，从地球向外释放的能量，主要以波长较长的红外辐射为主，而大气层对红外辐射的吸收能力要比来自太阳的短波辐射高得多， 这样来自太阳的能量大部分为直达地球为地球增温，同时从地面反射以及从地球内部释放的热量，也在大气层的吸收下大部分被返回地面，从而使得热量的散失效率大大降低。所以，相对于几乎没有大气存在的月球、火星，地球对于温度的调节机制非常明显，温差也不至于太大，起到了很好的保护效果。
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