地球内部のエネルギーの源

質問

すいません。全くの素人です。
　かねがね疑問に思っていたんですが、地球の内部は高熱であることは図鑑などを見て知っているのですが、その熱のもとはなんなのでしょうか？

　また、どうしていつまでもその熱を維持できるのでしょうか？
　昔から熱いままなのか、それとも常に熱を作り出しているのでしょうか？
　専門の方にはおそらく常識的な内容で恐縮ですが、よろしくお願いします。

回答No.3

poor_Quark · ベストアンサー

地球内部のエネルギーは原始太陽系の惑星の生成過程で蓄積されたものと考えられています。そのおおもとは、その後地球を生成することになる物質群のもつ運動エネルギーや位置エネルギーの総和です。その値は10の30乗カロリーのオーダーといわれており、放射性物質のエネルギーより桁違いに多い値だったと記憶しています。

　熱という形で蓄えられたエネルギーは徐々に外部に放出されます。地球の中心にある高温金属の液体核に接する部分でその熱はマントル対流を引き起こし徐々にエネルギーを外部に運んでいきます。結果として大陸は移動し、山が作られ運動エネルギーや位置エネルギーとして消費されることになります。また対流するマントル上部の地殻プレートの摩擦熱が岩石を溶かしそのマグマから赤外線という形で直接熱が宇宙空間に放出されます。

　一方液体金属核の中では自転や対流のために大きな電流が発生します。この電流が地球の上空に独特な地場を形成し、太陽から到達する高エネルギーの荷電粒子の軌道を変え地球への到達を防いでいます。この過程でもエネルギーが失われます。こうして地球内部のエネルギーは一方通行で外部に移動します。

　このように地球内部のエネルギーは少しずつしか外部に運ばれない仕組みが存在しており、地表に比較的緩やかな環境の変化を引き起こし、生命の進化のための条件となっていたりします。

　そのエネルギーが失われ、地球が完全に冷えてしまうと、大陸移動や造山活動がとまり、高エネルギーの粒子や電磁波が地表に到達すると気体分子は加速により第一宇宙速度を突破し、長い時間を経て徐々に大気や水が宇宙空間に逃げるようになり、薄い大気しか残らなくなるはずです。自転は止まり、常に太陽に同じ面を向けて公転するようになります。水や大気が極めて少なくなるので、浸食が起こらなくなり、天体衝突の後のクレーターが何億年にわたって刻まれ、月面のような風景になると思います。

　さて地球の生成過程で集約されたエネルギーのおおもとは何かというと、かつてこの付近にあった恒星が最期に爆発したときに生成された物質の持つエネルギーです。かなり重い元素も生成されていますので太陽の10倍程度の恒星があったのではないかと考えられています。この程度の大きさの恒星は太陽よりもずっと寿命が短く聞くところによると一千万年ほどの活動であったらしいです。
http://contest.thinkquest.jp/tqj1998/10049/sinka.html
http://www.s-yamaga.jp/nanimono/uchu/busshitsu-1.htm

　結局先代の太陽の超新星爆発によって解放されたエネルギーが巡り巡って地球の内部に蓄積され、徐々に放出される絶妙の仕組みのおかげで人間は進化を遂げ現に生きているということではないでしょうか。エネルギーがなくなると地球は「死んだ星」になります。それがいつなのかはわかりませんが、少なくとも人類の文明や種としての寿命を終えるまでは大丈夫でしょう。あくまでも個人的な意見です。

お礼

大変ご丁寧に教えていただきましてありがとうございました。
　地球が出来た頃の熱がまだ冷え切ってないと、前のお二方に教えていただいたのですが、さらに丁寧に説明をしていただいたので、これはとてもよくわかりました。
　ありがとうございました。助かります。

回答No.2

noname#108554

勝手にNo.1さんの補足

>●地球ができた頃の熱がまだ冷え切っていない。

ケルビン卿の研究が有名です。
地球を球形として、熱伝導方程式の解をフーリエ級数で書いたみたいです。

>●地球は太陽の回りを回ってますが、地球自身もくるくる回ってます。

潮汐力ですが、この影響は太陽よりも
月からのもののほうが大きいようです。
潮汐力は、距離の3乗に反比例します。
ちょっと気の利いた力学の教科書には出てます。

お礼

教えていただきまして、ありがとうございました。
　No.1の方のご説明に補足していただいたわけですが、私のレベルが低いので、理解するのが難しいようです。

　とにかく、地球が出来た時の頃の熱がまだ冷え切っていないと理解しておきます。ありがとうございました。

回答No.1

myeyesonly

こんにちは。
今考えられている理屈は大きく次の3つだろうと思います。

●放射性元素が崩壊して別の物質に変わる時、大量の熱を出します。
原子炉の使用済燃料をプールに入れて水の中で冷やしてるのと同じ理屈ですね。
何万年、何十万年という単位で熱が出続けます。

●地球ができた頃の熱がまだ冷え切っていない。

●地球は太陽の回りを回ってますが、地球自身もくるくる回ってます。
そうすると太陽を回る時に働く遠心力で、若干、地球が外側に膨らみますが(微々たる量ですが)その膨らむ場所が地球自身が回る事で変化します。
つまり常に地球が変形させられているという事で、地球全体ではかなりなエネルギーになるでしょう。

お礼

教えていただきましてありがとうございました。
　しかしながら、私の能力の限界があり、理解するのは少し難しいようです。
　ただ、2番目の理屈は理解できましたので、これで納得しております。
　お手数を取らせましてすみませんでした。