天然“大鍋爐”
我們生活在地球上,腳下是“堅如磐石”的大地,可大地之下又是什麼呢?
最簡單的想法是地下統統是堅硬的岩石,整個地球就是一個大石球。不過也有人猜想地球的內部是空蕩蕩的,隻要挖個洞,人就能鑽到地下去——法國儒勒·凡爾納的科學幻想小說《地心遊記》曾引起很多少年朋友的興趣。
還有的人認為地底下充滿著水,水流進一個叫做“歸墟”
的無底深淵中去。
當然。這些想法都是簡單幼稚的,並沒有什麼科學根據。
地球上每年要發生上百萬次大大小小的地震,不過其中隻有一二十次是破壞性的。強烈的地震會給人類帶來可怕的災難。
還有火山爆發,這種現象比較少見。地球上現在已知有552座活火山,其中68個在海底,它們一旦發起脾氣來,就會把大量熔融赤熱的岩漿噴出地麵,釀成毀滅性的悲劇。
從地下流出溫度超過20攝氏度的泉水——溫泉,這是相當普通的事情。世界上許多國家和地區都有不同類型的溫泉:有的流出熱水;有的噴出熱蒸汽;有的噴出的熱水、熱蒸汽有幾米、幾十米甚至幾百米高。
地震、火山、溫泉等自然現象說明了什麼呢?它說明地球內部並不是一個平靜的世界,而是一個蘊藏著巨量熱能的“大熱庫”。
現代科學告訴我們,地球大體上是個巨大的實心球體,半徑大約6370公裏。地球的內部構造可以比喻作一個半生不熟的雞蛋,分成3層:最外層叫“地殼”,相當於雞蛋的蛋殼,厚度10~50公裏;地殼下麵的一層叫地幔,相當於蛋清,物質具有固態的特征,約有2900公裏厚;地球最裏頭相當於雞蛋蛋黃的部分叫“地核”,地核半徑3500公裏左右,主要成分是鐵、鎳一類的金屬。
越往地球內部,溫度越高,壓力越大。比方說,離地麵25~50公裏深處的溫度是200~1000攝氏度,100公裏深處的溫度是1500攝氏度,2900公裏處為2700攝氏度以上,地核中心溫度高達6000攝氏度。壓力的變化更加驚人,32公裏深處的壓力為9~108帕,980公裏深處的壓力為38~109帕,地核中心的壓力則達到大約 36~1010帕。
不難想象,高溫高壓的地球內部蘊藏著多麼驚人巨大的能量,而地震、火山、溫泉等自然現象,不過是地球內部能量的某些“即興表演”罷了。
1960年 5月 22日,智利發生一次 85級的大地震,地麵到處出現大裂縫,13萬平方公裏的土地沉陷了2米,海裏湧起八九米高的巨浪,有幾千萬立方米的泥石流滾進湖裏。這次地震釋放出來的能量,相當於爆炸10萬顆普通原子彈!
1883年,印度尼西亞巽他海峽的克拉卡托火山爆發,使海島的 2/3遭到毀滅, 20立方公裏的岩石被拋向空中,火山灰上升到27公裏高處,散落在77萬平方公裏的範圍內,爆炸聲幾千公裏以外都能聽見。
太平洋沿岸阿拉斯加的卡特邁火山區有一個“萬煙穀”,方圓24平方公裏,分布著幾萬個噴孔,每秒鍾噴出97~645攝氏度的熱水和熱蒸汽23萬立方米,1年內從地球內部帶出的熱量相當於燃燒600萬噸標準煤。
曆史上,人們早就在采礦和鑽探的實踐過程中發現,往地下越深,岩石的溫度越高。平均來說,大約每深入100米,溫度要升高3攝氏度。
當然嘍,這裏所說的“增溫率”是平均數,實際上各地的差別很大。另外,每100米增溫3攝氏度是對地球的淺部來說的,到了深部,溫度隨深度增加而增加的程度——增溫率就沒有那麼高了。
地下的溫度為什麼這樣高?地球經過漫長歲月的變遷,內部怎麼還能保持這麼多的熱量呢?
說法不完全一致。
前麵我們不是提到過放射性元素嗎?放射性元素會不斷地放出射線,放出能量,並在這個過程中衰變成為別的元素。地球內部有很多這樣的放射性元素,估計它們每年至少可以產生20934億億焦的熱量,由於處在封閉、隔絕的環境裏,熱量散發不出去,日積月累,就使地球內部成了一個碩大無比的“熱庫”。
人們把地球內部的熱能叫做地熱能。
地熱能有多少?有很多很多嗎?
一點兒也不錯。有人估計,如果把地球上的全部煤炭資源所含有的熱量算作100,那麼石油是3,目前技術上可利用的核燃料是15,而地球內部儲存的地熱能竟高達170億!