既然地心溫度高達6000度,為什麼不會熔化?

2020-12-05 火星科普
地球核心

在地球的中心,地核可分為兩部分,外核是液態的鐵水,它包裹著冥王星大小的固體鐵球內核,這是一個困擾了幾代科學家的謎題。雖然地球最中心的溫度最高可達6000度,比太陽表面還要熱一些,但那裡卻是固態的,這怎麼可能呢?

在地心的固體鐵塊中,原子排列在晶體結構中。這些結構看起來不同,構成取決於溫度和壓強。在正常的溫度和大氣壓力下,鐵呈現為體心立方堆積結構,經典的立方體形狀有八個頂點和一個中心點,每個點包含一個鐵原子。然而,在極高的壓力下,鐵的結構變成了六方密堆積結構,每個點都被另外12個點包圍,這是金屬晶體的最密堆積方式。

鐵的晶體結構

地球核心的壓力極其高,達到了地球表面大氣壓的350萬倍。很多科學家認為,在這種高壓下,鐵晶體會在那裡形成六方密堆積結構,體心立方堆積結構在這種環境下根本不可能存在。但在2017年2月發表的一項研究中,瑞典斯德哥爾摩皇家理工學院的科學家對收集到的地球內部的數據進行了分析,得出了一個驚人的結論。

研究人員使用一臺大型超級計算機分析了大量數據,結果發現,地球固態核心的鐵呈現為體心立方堆積結構,這要歸功於不可能的極端條件。在正常的溫度下,這種體心立方堆積結構是不穩定的,它的原子「平面」很容易滑出結構成為液態。但在地核的極端環境中,原子移動得極其快,極其接近,以至於它們無處可去。就像在擁擠的地鐵車廂裡的乘客一樣,他們只是換了位置,但保持了原來的形狀。

地核

該研究合著者Anatoly Belonoshko表示,這些平面的滑動有點像洗牌中的紙牌。即使牌被放在不同的位置,但仍然是一副牌。同樣地,體心立方堆積的鐵保留了它的立方結構。

這能完美地解釋了為什麼地球的核心是固態的,也解釋了為什麼地震波在地球兩極之間傳播的速度要比赤道快。鐵原子在某個立方體結構中的運動方式相當於給鐵增加了「紋理」,就像木頭有紋理一樣,這能給它一個優先的方向。了解關於地球內部的構成,可以幫助我們對未來地球可能發生的重大事情做出準確的預測。

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    比如地球地心的秘密。地球地核分為兩個部分,外面是熔融狀態的鐵水,而內部卻是固體的鐵質內核。在6000攝氏度的高溫下,地心內部的鐵為什麼沒有融化,依然能保持固態呢?這個問題曾經困擾了好幾代科學家。現在依然沒有人能給出準確答案。有一個可能的解釋,就是地球內部的高壓引起的。
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    相比起地球表面,地球的內部溫度可謂是非常恐怖,最高溫可達到6000攝氏度(與太陽相當),是名副其實的地獄。問題來了:既然地球內部溫度如此之高,為什麼我們所處的地表卻非常安全?首先,要從地球的內部構造說起。
  • 地心的溫度究竟有多少度
    學者覺得,地幔也有一些不那麼硬的成分,靠近地心的地幔是處於流動的熔巖狀態。地球最裡面的地核是地球的中心。地核的半徑大概是3200千米。地心接受的太陽能非常少,好像溫度應低於兩極地區。但是實際上正好相反,地心周圍極熱,大概是2200-3300攝氏度,因此地核的外層為被熔化的金屬。地核體積相對其質量來說較小。
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    冰的熔點是0℃,水的沸點是100℃,地心溫度能夠達到6000℃,液氮的溫度可低至零下196℃。看到這裡,有些小夥伴就會問,為什麼最低溫度只有零下兩百多攝氏度,而最高溫度能夠達到幾千甚至上萬攝氏度?從理論上來講,宇宙中的最低溫度是絕對零度。絕對零度也就是零開氏度(0K),它是熱力學溫度中的最低值,約等於零下273.15攝氏度。當物體處於絕對零度時,它內部的分子處於完全靜止的狀態,此時物體的動能和勢能皆為零。
  • 金屬熔化很常見,但沒聽說木材能熔化,為什麼木材不能熔化?
    金屬和巖石都能熔化,木材能熔化嗎?您可能一生中至少曾經考慮過一次,對嗎?您可能現在也已經知道答案了:不能熔化,為什麼不能熔化呢?如果南極冰山由於大氣溫度升高而融化(全球正在變暖),為什麼燃燒的亞馬遜雨林不能熔化而是變成塵土和灰呢?
  • 為啥地球形成40多億年,地下還有大量巖漿,地心溫度永不消失?
    自從地球誕生這個核心就在不斷地釋放熱量,火山中的炙熱熔巖就是來自於地球的內部,為什麼地球的內部可以一直燃燒數十億年呢? 地球的內部核心一般被稱為「地核」或者「地心」,整個地心的半徑大約是3480千米,這裡的溫度高達6000度,雖然和太陽沒法比,也比地表的溫度高上太多,在這樣的高溫環境下,生物是無法生存的
  • 美軍上將拜爾德去過地心?日誌描述詳細,蘇聯一項實驗驗證了真假
    筆者-小文在教科書中,地球的內部是一片熾熱並且充滿了巖漿、金屬以及熔融物質的世界,地核的溫度高達6000度,比太陽表面的溫度還要高。而我們都知道,諸如《地心歷險記》這一類科幻片的內容都是虛構的,但充滿好奇心的人類卻忍不住幻想,除了太空、地面以及海洋外,在地球的內部,會不會存在著另一個新的世界呢?美國海軍上將拜爾德留下的飛行日誌曾引起了不少人的關注,在日記中,拜爾德在1947年2月19日率領了一隻部隊從地球的北極出發,卻無意中進入到了地心世界。
  • 地球可能正在一顆超新星爆炸的碎片中裸奔,溫度高達6000度
    這可能也正是我們地球目前正在經歷的事情,來自澳大利亞國立大學核物理學家安東·沃納(Anton Wallner)帶領的一組科學家發現,地球可能正在一顆超新星爆炸後留下的,溫度高達6000度的巨大星際雲中裸奔,經受著超新星「碎片」的轟擊。
  • 宇宙最高溫度達到1.4億億億億度,為什麼最低溫卻只有-273度?
    太陽表面溫度高達6000攝氏度不管是400℃還是600℃,它們與太陽的溫度相比弱爆了,根據科學家分析太陽表面溫度可達6000攝氏度,內部溫度更是達到驚人的1500攝氏度, 目前地球上熔點最高的物質是鉿合金,在標準大氣壓之下它的熔點為4200℃,比太陽表面溫度還要低1800℃,因此理論上將太陽可以把地球給全部融化掉,我們本以為太陽內部的溫度已經高到無法現象
  • 太陽表面接近6000度,地球都曬熱了,為何太空溫度是絕對零度
    太陽的核聚變反應使得太陽的溫度極高,太陽的表面溫度高達6000度,內核溫度高達1500萬度。可問題來了,為什麼地球可以被太陽曬熱了,可為什麼太空的溫度卻接近絕對零度?,溫度高的時候就很熱,溫度低的時候就很冷。
  • 地心內地核中。
    6000攝氏度,與太陽表面溫度相當。 資料連結——《地核溫度高達6000攝氏度 與太陽表面溫度相當》) 作者:wanghui 來源:中國日報網2013-04-28
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  • 為什麼溫度可以高達幾億度,卻只能低到負273.15度?
    自從宇宙誕生以來,溫度便也隨之產生了。在浩瀚無垠的宇宙中,無數的恆星內部無時無刻不在發生著劇變,散發出無盡的光和熱,這也就是在宇宙初期溫度的來源。當人類還處在茹毛飲血的原始社會時,陽光就是我們獲取溫暖的唯一來源。而萬物生長靠太陽,如果說水是萬物之母,那麼太陽就是萬物之父。
  • 地球核心溫度修正為6000攝氏度 接近太陽表溫
    中新網4月27日電 據新加坡《聯合早報》27日報導,歐洲科學界利用最新技術,測出接近地球核心的溫度是6000攝氏度,接近太陽表面溫度。這個溫度比20年前測得的溫度高出1000度。科學家解釋說,出現如此大的溫差,並非因為地球的鐵核變熱,而是因為1993年的測量方法不夠準確。
  • 地球大氣層中有高達1000度的高溫層,太空飛行器經過時為何沒被燒毀?
    ,地面的溫度已經很熱,段裡說越往大氣層的高處氣溫會越低,但是當到達地球上空100~800公裡的時候,那裡的溫度卻高達1000℃左右,是不是難以置信?在我們的地球上,有兩個地方溫度比較高,一個是地球的內部,從地表向下,溫度會越來越高,地心位置的溫度接近6000℃,比太陽的表面溫度還高,是地球上溫度最高的地方,而在地表之外,由於地表可以受到陽光的熱量輻射,所以地表的溫度也較高
  • 磁鐵在450度時就消磁了,地核溫度高達6千度,為何還有磁場?
    溫度其實就是指物體內部微觀粒子熱運動的激烈程度,當我們把磁鐵放在火上烤的時候,磁鐵內部原子的熱運動就會隨著溫度的升高而越來越激烈,「微磁」的方向也會跟著改變,當溫度升高到一個臨界值的時候,這些「微磁」就會變得非常混亂,這會導致它們的磁場相互抵消,從而不再對外表現出磁性。這個臨界值被稱為「居裡溫度」,根據測定,我們常見的磁鐵(鐵氧體磁鐵)的「居裡溫度」為450度(攝氏度,下同)。
  • 把10萬億桶水倒在地心上,能不能把地心澆滅?網友:你先挖好入口
    我們都知道一般星球中溫度最高的部分就是這個星球的星核,通常來說這是整個星球密度最大的部分。而地心是地球整個部分當中溫度最高的質量中心。關於地球地心的說法,一直眾說紛紜。目前為止,大部分科學家認為地心是一個由鐵和鎳元素組成的分內外兩層的球狀液態和固態混合物質,溫度高達4000到6000攝氏度。
  • 地心深處天然鑽石儲量驚人,是技術太落後還是其它原因不開採?
    人們都知道天然鑽石不僅是財富的象徵也是世界上最昂貴的物質之一,然而來自麻省理工大學、哈佛大學等研究所的研究人員用地震設備偵測地殼運動頻率的時候,在地下200英裡處的克拉通底部遇到聲波出現異常的波動,根據聲波異常的頻率測試出可能是遇到了一種含有1%至2%鑽石成分的固態巨石,在地殼這個位置已經到達熔巖層,通常碳元素在這種高溫高壓環境下結構排列會非常緊密從而形成天然鑽石,這個發現意味著碳元素以鑽石形態出現在地心並不罕見
  • 地球地核處的溫度與太陽表面相當,為什麼會有這麼高的溫度?
    ●地球內部溫度相當高,核心處的溫度可以與太陽肩並肩。地球內部的溫度相當高,通常來說越靠近地心溫度也就越高。據科學家測算,地核的溫度在4000~6800℃,太陽表面的溫度也才5500攝氏度左右,地核深處的溫度在6000攝氏度以上,可以說與太陽表面的溫度肩並肩。鉿合金是目前已知熔點最高的物質,在標準大氣壓下,它的熔點高達4215攝氏度。理論上來講,地球核心處的溫度可以融化任何物質。