书城科普小学生最想知道的100个为什么:科学的秘密
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第65章 为什么地球核心的温度那么高?

科学家们对于藏在下面的地幔并不十分了解,不过它上层的部分好像主要由一种名叫橄榄岩的岩石组成。橄榄岩中包括多种物质,比如橄榄石、辉石和石榴石(它是一种红色的石头,经常被用来制作首饰)。科学家说到,地幔的一小部分是非常柔软的。这可能是因为熔化的液体岩石围绕在固体岩石的颗粒上。

最后,在地幔的底下是地球的心脏——地核,通往最中心处又向下延伸了2,000英里。地核沐浴不到温暖的阳光,你也许认为它可能比北极和南极还要冷。其实,它是非常炎热的,至少有4,000到6,000华氏度。地核由于过热,它的外层是熔化的金属构成的液体。要想知道地核的外层是什么样的,你可以想象一下,一个装满了熔化的铁煎锅的仓库:极热的液态铁,混合着一些氧和硫磺。这些液体随着地球的旋转而流动。

地核的密度非常大。那里所处的巨大压力,几乎位居所有星球的首位。而地核中的物质,也是被紧紧地挤压在一起。

因为这种压力是如此巨大,科学家认为地球内核是一个固体铁球(还有一些氧和硫磺),镶嵌在这颗星球的中心。虽然这里的温度像熔炉一样高,但超大的压力让铁分子紧紧地挤在一起,使得这个金属球不至于熔化掉。被金属的海洋围绕的这颗球,它的大小差不多是月亮的四分之三,就像是藏在星球内部的另一个星球。

地球内部的热量是从哪里来的呢?其中一大部分是来自46亿年前,宇宙中那些小的天体在形成地球时,碰撞到一起发生爆炸。不过地质学家们认为,大多数热量是来自于地球深处的自然放射能。

地球内部的放射性元素散发出诸如电子的微粒。这些微粒与岩层中的原子发生碰撞后,将自身的一些能量转移到岩石的原子中,于是岩石就被加热了。

在地球还相当年轻的时候,那些放射性元素让地球内部的岩石变得非常热。而岩石则可以保持住这些热量(想一下暴晒在阳光下的岩石是多么炙热)。于是所有的热量就都被保存在地球的内部了。

数百万年过去了,地球内部变得极其炎热,以至于岩石中的铁熔化了。重金属铁从那些较轻的金属中分离出来,沉入地球的中心,形成了地核。

探索脚下的世界

关于地球的秘密有好几种不同的探索方式。其中最明显的是:

科学家们挖掘地下,收集岩石的标本。到目前为止,他们只能在地壳中挖出一条5英里的隧道,甚至还不能碰到地幔。现在还没有一种挖掘机器能够承受那巨大的压力,更别说那几千华氏度的高温了。

另外一个办法是利用测震仪,它可用来测量地震时使大地摇晃的冲击波。测震仪可以检测到以各种方式穿越地球的不同深度的波。冲击波穿过炎热的液体岩石或金属时,与它们穿过固体金属时的显现方式是不一样的。根据波的形状的不同,科学家可以判断出地球内部的层次是怎样的。

最后,科学家们还试图在自己的实验室里复制出地球的中心。把岩石加热到非常高的温度,再用机器来挤压它们,以此来观察岩石是怎样变化的。

在我们头顶上空12英里到30英里的地方,漂浮着一层臭氧。它是氧气的一种形式。空气中大多数的氧气分子都是由两个氧原子组成的,它们连在一起形成O2。但是臭氧(O3)含有三个氧原子。

阳光能够制造臭氧。阳光中的紫外线(UV)穿透大气层,使普通的两个原子的氧气分离。被解放出来的单个氧原子擅自组成了接近O2的一种分子——O3。

臭氧层是非常稀薄的。如果把所有的臭氧分子压扁成一个固体层,平铺到18英里的空间上,那么它的厚度只有大概八分之一英寸。

地面附近的空气中同样漂着一部分臭氧。当汽车尾气和工厂的废气喷到空气中时,其中的化学物质与阳光发生反应,也能产生臭氧。