随着深度的增加,地球内部是以什么样的 比率逐渐变热的呢?地 球中心的温度有多高?回答这些问题是很 重要的,因为这将有助于了 解地球是如何形成的,以及放射性物质在 地球内部是如何分布的.我 们也能依此很好地估计太阳系和其他星球 内部的温度,并对它们有更 多了解.
我们知道,当不断向地球深处挖掘时,温 度会不断升高.从矿山 以及温泉和火山的存在,我们可以得出这 样的结论.地球内部也必定 存在一个足够大的能量源来引发地震.
对地核温度的合理估计为4000～6000℃,但不幸的是目前还没有 一个肯定的结论.
然而我们对地球内部其他一些特征确实有 了一定的了解.数年来,科学家们一直在研究地球内部由地震所引 起的并以弯曲路径传播的震 动波.通过研究这些波的路径,我们可以 确定在不同深度地球密度的 增加情况.
在我们所能往下钻探的范围内,地球皆由 岩石组成,其密度并未 随深度出现明显的增加.明显大于岩石密 度的物质是金属,而最常见 的金属是铁.因此,地质学家们确信,地 球有一个被岩石“幔”所围 的铁“核”.
我们知道,某些地震波能够穿过固体物质 ,但不能通过液体.由 于这些波能够穿过地幔而不能穿过地核,所以地质学家们由此认为,地温随深度增加不断升高,地幔虽然可能 稍微变软了一些,但仍为固 态.铁核则为液态.
这并不令人惊讶.在通常条件下,岩石在 2000℃左右熔化,而铁 则在1500℃就开始熔化.显然,一个不能 使岩石熔化的温度却足以使 铁核熔化.
然而,仅仅这些还不能告诉我们在核-幔 边界处温度有多高.岩石 和铁的熔点随压力而增高,而压力随深度 也逐渐升高（当深层岩石随 火山喷发被抬升时,由于压力降底,其熔 点也变低.火山喷出的流体 状岩石称为“熔岩”）.
越向地核深入,压力会不断增加,铁的熔 点也会不断增高.事实 上,铁的熔点似乎比温度上升得要快.这 样,在地球最中心的75英里 范围内,铁核变为固态的“内核”.压力 已使铁的熔点变得非常高,以至于不断升高的温度也不能熔化内核.
如果我们知道岩石和铁的熔点是如何随压 力而升高的,我们就会 知道在地幔与地核的边界处能熔化铁而不 能熔化岩石的确切温度.我 们也会知道外核与内核边界处的温度,因 为它就是这个压力条件下铁 的熔点.岩石和铁的熔点以前仅能在远小 于地球深处压力的条件下测 定,所以很难估计深处温度.
1987年初,科学家发明了一种新技术,用 它可在短时间内形成非 常高的温度和压力,并可进行测量.用它 可测量出比以前能测量出的 压力高10～12倍条件下的熔点.用此技术 进行测定的结果表明,在地 幔和外核之间的压力条件下,铁的熔点为 4500℃；而在外核与内核之 间,铁在7300℃时才开始熔化.
当然,科学家们并不认为地核完全由铁组 成,应该还有其他元素,特别是硫.它们可使地核的熔点降低1000 ℃.因此,科学家们估计地 核外部边界的温度为3500℃,内核外部边 界的温度为6300℃,而地球 正中心的温度高达6600℃.
这比我们曾经想象的温度要高.现已证明 ,地球中心要比太阳表面温度高1000℃.