地球是人類的家園，科學家通過測定放射性核素的衰變情況，發現地球大約有46億歲了。雖然經過了46億個年頭，地球依舊保持著旺盛的生命力。
地球表面70%被液態水覆蓋，剝開水圈，地球外面這層薄如蛋殼的巖石質外殼，被稱為地殼。火山爆發時噴出的熔巖就來自地殼之下，溫度高達900~1400攝氏度。越深入地球內部，溫度越高。科學家綜合各方面的數據，發現地核的溫度大約在4000～6000攝氏度左右。要知道，太陽表面的溫度也才5500攝氏度左右。
地球誕生了這麼久，經過長時間的冷卻，為什麼內部溫度還這麼高？這得從地球內部的情況說起。
了解地球內部：地震波代替X光給地球做CT
地球是一個巖石行星，半徑高達6371千米。要想了解地球內部的情況，確實很困難，但並非沒有辦法。
前蘇聯科學家曾經往地下鑽了一個12263米的深孔，這就是著名的科拉超深鑽孔。該鑽孔位於毗鄰挪威的科拉半島，純粹是為了科研目的而進行的鑽探任務。目前世界上最深的鑽探深度是位於俄羅斯庫頁島的一處油井，鑽探深度達12345米。
上圖為科拉超深井SG-3鑽孔遺址。
地球上時常有火山噴發，從地球深處流出的熔巖也能讓我們了解地球內部的部分情況。除了火山噴發，地球上每天都會發生大大小小的地震，通過研究地震也能了解地球內部的情況。
CT是醫院中常見的一項檢查，CT的中文名叫做計算機斷層掃描。利用x光掃描人體，由於人體不同組織器官對x光的吸收和透過程度不同，於是就可以建立人體的內部結構圖像，同時也能發現身體中哪些部位出現病變。發生地震時，會產生地震波，利用地震波代替x光，地震波遇到不同地層結構時傳播狀況會發生變化，這樣科學家們就能了解到地球內部的情況，這就好比給地球做CT。
如上圖所示，地震波在地下不同深度區域的傳播速度不同。
地震波是一種機械波，機械波可以分為橫波和縱波，它們在不同材質中的傳播特性不同。比如，地震波在傳播過程中，橫波就不能穿透外地核。再根據其它實驗數據，就能大致摸清地球內部的情況，包括地層結構，及不同圈層的密度、壓力、物質種類和物相等數據。
上圖為地球內部不同圈層的主要數據。
通過長期的研究，科學家給地球分了三個同心球層，從內到外依次為：地殼、地幔和地核。地殼與地幔之間由莫霍面分開，地幔與地核之間由古登堡面分開，這些都是根據地震波的傳播情況來劃分的。地殼很薄，上地幔上部有一個軟流層，整個地殼就仿佛漂浮在上面。地震通常發生在地殼之中，巖漿則來源於軟流層。
地幔和地核屬於地球內部圈層，地核主要由金屬鐵和鎳構成，外地核是液態金屬，內地核則是固態金屬。地殼與地幔的交界地帶，溫度大約在1000攝氏度左右；地幔與地核的交界地帶，溫度大約在4000攝氏度左右；內地核的溫度則與太陽表面的溫度相當，核心處的溫度可能高達6800攝氏度。地球內部溫度雖然隨著深度的增加而增加，但並不是呈線性增長。
地球內部有源源不斷的熱源
地球表面平均溫度大約15攝氏度，主要受太陽輻射影響。而在不見天日的地下，高溫則來源於地下熱源，並且溫度會隨著深度的增加而增加。
地球內部的熱量有三個來源：
1，地球誕生之初的殘餘熱量。
地球是由巖石碎片在引力的作用下形成的，這些巖石碎片不斷的碰撞並聚集，動能轉變為內能。因此，在地球誕生之初，不僅內部，整個地球表面也都處於熔融狀態。經過長時間的冷卻，地表的熱量以輻射的方式散發到太空中，地球表面才逐漸冷卻變硬，然後才有了海洋和生命。目前，這部分熱能僅佔很少一部分。
2，地球內部放射性元素衰變後產生的熱量。
地球誕生之初，大量放射性元素沉積到地球內部，現在主要是鈾-238、鈾-235、釷-232和鉀-40等放射性元素。這些放射性元素衰變後會釋放熱量，然後聚集在地球內部。旅行者號探測器就是利用放射性元素衰變產生的能量供電，一塊電池就可以使用好幾十年。鈾238的半衰期為44.7億年，釷232的半衰期為141億年，這些放射性元素都能源源不斷地給地球提供熱能。
3，太陽月亮等天體的潮汐力導致的摩擦生熱。
天體之間存在引力，而太陽和月亮的引力能夠使地球發生形變，當它們之間相互運動時，地球內部的物質會發生相對運動，摩擦能夠生熱，這也能為地球內部提供熱能。
木衛二就是一個很好的例子，木衛二主要由冰構成，木星及其衛星的潮汐力產生的熱能使得木衛二的冰層下面存在液態海洋。
正是有這三種熱源，即使地球不斷由內向外散熱，內部依然能夠保持高溫，而且地球外層巖石也足夠保溫。
散熱速度慢是地球內部能夠長期保持高溫的另一原因
即便是滾燙的熱油，長時間不加熱，隨著熱量的流失也會冷卻。如果把熱油放進保溫瓶中，則可以減緩油的降溫速度。
地球內部這麼熱，除了熱源，還與散熱速度有關。地球內部處於高溫高壓狀態，動輒上千攝氏度，而地球表面的溫度卻很低，這說明地球外層起到了一個很好的保溫作用。同時，太陽的輻射熱量也很難從地表傳遞到地球內部。
熱量傳遞的方式有三種，分為熱對流、熱傳導、熱輻射。熱對流主要發生在流體中，熱傳導主要發生在固體中，熱輻射則是無接觸的電磁輻射傳熱。地球懸浮在太空中，而太空幾乎是真空，那麼地球向外界傳遞熱量的主要方式就是熱輻射。此外，地球內部的熱傳遞也很緩慢；雖然地球內部存在液態物質，但是在高壓之下，熱對流也十分緩慢。
上圖就展示了地球內部向地表的傳熱情況。
地球內部本身就有熱源，再加上地球外部圈層的保溫作用，基本達到了一個熱平衡狀態，使地球內部在幾十億年之後仍然能夠保持較高的溫度。
地球核心處的溫度為什麼與太陽表面的溫度相當？
太陽是一個大火球，更準確來說是一個等離子體。太陽核心處的溫度高達1500萬攝氏度，而太陽表面溫度約為5500攝氏度。等離子體簡單來說就是離子化的氣體，給氣態物質繼續加熱升溫，就會發生電離，繼而產生等離子體。我們看到的閃電就是等離子體。
地球核心處的溫度高達6000攝氏度，這足夠融化目前已知的所有物質。內地核依然能夠保持固態，能夠達到這麼高的溫度，都是超高壓的傑作。
在標準大氣壓下，如果把氣態氧氣壓縮成液氧，它的溫度將會降至零下183攝氏度以下；繼續加壓，液氧將會變成固態氧，溫度也會變得更低。而在絕熱條件下，也就是沒有與外界進行熱交換的情況下，給液體加壓，液體不僅會變為固態，溫度還會升高。內燃機在壓縮衝程時就用了這個原理進行點火。
地球內部就好似一個絕熱體系，隨著壓力的增加，溫度變得越來越高，也就很好理解了。地核主要由鐵和鎳構成，它們的熔點和沸點本來就高。在6000攝氏度的高溫條件下，由於是超高壓環境，物質依然保持固態也就不奇怪了。此時，物質的密度必然很高。
如果地球內部完全冷卻，生命將不復存在
短期來看，發熱與散熱平衡，地球內部依然保持恆溫狀態；但是長期來看，從地球誕生那一刻，降溫就是地球內部溫度變化的長期趨勢。忽略太陽的影響，再過數十億年，地球內部的溫度必然比現在低。
如果地球內部逐漸冷卻，地殼運動將會變緩，火山將會逐漸變成死火山，這意味著火山和地震爆發的頻率將會降低。隨著外地核冷卻，地球磁場也將會變弱。在太陽風的吹拂下，地球大氣層會越來越薄、直至消失，地球上的水也會緩慢流失到太空中去，這將會威脅到地球上的生命。
如圖所示，地球磁場能夠屏蔽太陽風。
火星就是一個很好的例子。火星質量僅為地球質量的14%，但是很多方面跟地球很像。NASA的好幾個火星探測車已經在火星上探索了20來年，發現火星上曾經也存在大量的液態水和濃厚的大氣。火星由於內部熱量散失的較快，又沒有太多熱源補充，導致內核冷卻、磁場變弱。太陽系最大的火山「奧林匹斯山」就位於火星，如今已是死火山。在太陽風的作用下，火星上很大一部分水和大氣都逃逸到太空中去了。當然，這和火星質量太小也有關係，火星引力的束縛力度比較弱。
現階段來看，就算50多億年後太陽衰老變成白矮星，地球內部也不會完全冷卻，完全沒必要擔憂。
熱愛科學的朋友，歡迎關注我。