Какая температура в центре Земли?

Под землей жарко! Свидетельство тому — потоки расплавленной породы, регулярно вырывающиеся из вулканов, с температурой около 1 000 °C. Конечно, если учесть, что температура земной коры повышается примерно на 30 °C с каждым километром, это неудивительно. Но какова температура в центре Земли?

Чем глубже в землю, тем выше температура. Еще в древности человек сделал это наблюдение, в частности, когда были прорыты первые подземные шахты. Эту мысль подтверждает и лава, вытекающая из вулканов во время извержений. Так что не зря различные религии помещали ад и его пламя в центр Земли!

Источник тепла в центре Земли

Именно здесь Земля производит большую часть своего тепла, которое затем излучает наружу. Горные породы не являются абсолютно теплоизолирующими и обладают определенной степенью теплопроводности, что позволяет передавать тепло через все оболочки Земли к поверхности. Средний создаваемый тепловой поток составляет 70-80 мВт/м2.

Увеличение температуры с глубиной описывается так называемым геотермическим градиентом. Для литосферы (земной коры и верхней мантии) этот градиент очень силен и составляет в среднем 10-30 °C на километр. Однако в вулканических областях он может быть гораздо выше.

Какова температура на глубине 6 371 км?

Чтобы получить представление о температуре в центре Земли, можно подумать, что достаточно экстраполировать геотермический градиент на глубину 6 371 км, что соответствует радиусу Земли. Но все не так просто. Если это сделать, то получится температура 190 000 °C, что является отклонением! Такая температура означала бы, что центр Земли находится в состоянии плазмы! Однако многочисленными сейсмическими исследованиями доказано, что внутреннее ядро твердое. Поэтому его температура должна быть значительно ниже этого значения.

Лабораторные эксперименты показали, что температура в центре Земли составляет около 5500 °С. Это очень далеко от 190 000°С. Чем же можно объяснить такую разницу?

Достаточно слабым геотермическим градиентом в мантии

Просто потому, что геотермический градиент (очень сильный), наблюдаемый в земной коре, не распространяется на другие слои Земли. В мантии и ядре градиент гораздо слабее — около 0,3-0,5 °C на километр. Следует отметить, что фактически существует вторая зона, где геотермический градиент очень силен. Это граница раздела мантии и внешнего ядра. Такие области, где температура очень быстро растет с глубиной, называются термическими пограничными слоями. Они расположены у основания и вершины конвективных ячеек, движущих мантию Земли.

Таким образом, мы видим, что тепло Земли передается через ее оболочки по-разному. Если в литосфере оно передается путем теплопроводности, то в мантии доминирующим механизмом является конвекция. Этот механизм стремится к однородности температуры и, следовательно, ограничивает геотермический градиент в мантии, которая является самой большой оболочкой Земли. Это объясняет, почему температура в центре Земли гораздо ниже, чем мы могли бы предположить на первый взгляд.