2014年8月3日星期日

地心有多热?

图片摘自时光网

电影〈地心毁灭〉(The Core, 2003)中,地球核心突然停止转动,导致电磁场磁力消减,世界各地接二连三发生离奇灾难。经过全球科学家讨论后,发现唯一的解决方法,就是在地球中心引爆核子炸弹,令地核磁场重新推动。为了避过今次灾难,最年轻的太空人冒着生命危险,驾驶人类第一艘「潜地艇」,与一群科学家深入地核拯救地球。

问题在於地心的温度究竟有多高?

首先让我们稍微了解地球的每一层:

图片摘自维基百科
地球的表层是地壳(qiào)。地球、月球、水星、金星和火星的地壳大部分都是由岩石组成的,而地球的地壳平均厚度大约17公里。地壳的质量只占全地球大约0.2%,可以分为大陆地壳和海洋地壳两种。

地壳下面就是地幔,厚度大约2900公里,占了地球体积83%,以及地球质量的68%。地幔主要也是岩石组成。

地幔下面的地球核心有内外二层:内核心是固态铁,外核心是液态铁。整个地核的半径大约3470公里。科学家分析地震波,可以判断液态核心与固态核心的厚度,但是无法知道温度。科学家估计,外核心的压力高达130万大气压,温度在摄氏4,000度以上。内核心由於温度、压力更大,因此铁是固态。根据一个流行的理论,地球内外核心的温度差异导致的热运动,加上地球自转,形成产生地球磁场的发电机。

一个法国科学研究团队发现地心的温度高达摄氏6,000度,比过去估计的高出1,000度。

估计地球核心的温度,是在实验室测量铁在各种压力下的熔点。这个实验遇到的难题不少,因为科学家必须谨慎控制温度、压力,不让铁在高压高温时发生化学变化,还要准确判断铁在高温及高压情况下熔化的跡象,都非常困难。

这个法国科学研究团队测量到铁在220万大气压下的熔点是摄氏4,800度,然后以外插法(一种数学算法)算出330万大气压下的熔点,那正是液态核与固态核交界处的压力。结果是摄氏6,000 ± 500度,比20年前一个德国科学家团队算出的数值高出摄氏1,000度。

若要制造电影〈地心毁灭〉中的「潜地艇」,这艘「潜地艇」的外壳必须能够抵抗摄氏6500度的高温(比太阳表面的温度 —— 摄氏5500度还要高),还要能抵抗330万大气压的压力。这,现实中有可能制造这么一艘「潜地艇」吗?到底要用什么材料制造呢?

文章摘自:
1. http://scitechvista.most.gov.tw/zh-tw/Feature/C/0/14/10/1/1241.htm

本文摘录原文后经过增删与改动,与文章相关的参考资料请看原文。
参考资料:
1. http://zh.wikipedia.org/wiki/地殼
2. http://zh.wikipedia.org/wiki/地幔
3. http://zh.wikipedia.org/wiki/地核
4. http://movie.mtime.com/10477
5. http://zh.wikipedia.org/wiki/太阳

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