地球内部の熱の熱源は何ですか。

質問

その熱源は今も熱を発生し続けているのですか。
地球の中心部では核融合反応もしくは核分裂反応が起こっていると考えられますか。
またその熱は地球表面から発散し失われているのですか。
地球内部の総熱量は計算されていますか。
地球内部の総熱量と総発散量の関係を示す熱方程式はありますか。
それを基に地球内部の熱は時間とともにどのように変化するのか分かっていますか。

回答No.5

kamobedanjoh · ベストアンサー

地熱の大部分は、地球誕生時の小天体衝突の残留熱と、重力による収縮熱、それに放射性元素の自然崩壊熱です。
ウランが崩壊するとラジウムやラドンに変質しながら熱を発生し、最終的には放射能を失って鉛に変わります。放射性元素はウランの他にも多数存在します。
収縮熱と崩壊熱は今でも発生し続けています。
核融合反応が起きていたら、地球も太陽程に熱くなりますから、核融合は起きていません。
核分裂が起きれば、現在程度の自然放射能では治まりませんから、これも起きていません。
地球内部にはマントル対流が存在し、プレート移動や火山活動を誘発して、それらの熱エネルギーが地表から大気中へ、そして宇宙へと放出されます。
地球内部の総熱量がどれ程有るのかは承知していませんが、地震波観測などから、地中の深さと温度の関係は計算されています。地球の中心付近、内核と呼ばれる部分は鉄とニッケルの固体で、その外側に外核と呼ばれる部分があり、そこは流体化した鉄とニッケルで出来ていると推定されています。そのあたりの温度は太陽表面に近く、3000℃を超えているようです。
外角の外側にはマントルがあり、中心部の熱を対流で地表へと運んでいます。対流はしていても、マントルは硬い岩石で出来ています。
マントル物質が冷却されて、地表近くで海洋底プレートと、大陸プレートを形成しています。
火山活動に示される熱源であるマグマは、マントルの熱がプレートに伝わって、更に熱化学反応を起こすことで発生します。プレートは、地殻とも呼ばれます。プレート移動のために使用されたエネルギーも、やがて大気中に放出されます。
地殻から海水中を経て、または直接大気中に運ばれる熱量を「地殻熱流量」と言い、直接測定する方法もありますが、現在は衛星からの観測が行われています。
マントル活動の未来予測（シミュレーション）なども行われていますから、何らかの方程式は存在するはずですが、まだお目に掛かっていません。予測の範囲も千年から万年単位と云った極めて荒いものです。
詳しくは地球物理の「地球の内部構造」や「惑星地球の進化」等について学んで下さい。

お礼

ありがとうございます。

回答No.7

manno1966

> この太陽から受ける大量の放射熱は地球内部に蓄えられると考えるべきではないしょうか。
無い。

地球も赤外線等でエネルギーを放射しているので、外に出て行っている。
太陽光が地面に当たって地面と空気を温めるが、夜になると太陽光がなくなってエネルギーの放出の方が上回るので地面と空気の温度が下がりますよね。

> 例えば金属球を赤外線ヒータにさらすと、赤外線ヒータの放射熱は熱伝導によって金属球内部に伝わりそこに蓄えられるのではありませんか。]

地面のプレートは数キロから数十キロの厚さがありますが、基本的に太陽から受ける熱は地下数十センチ、大きく考えても数メートル程度までしか影響しません。

回答No.6

ORUKA1951

＞つまり恒星は核融合、惑星は核分裂（天然放射性元素の崩壊熱を含むとして）が熱源ってことですね。
　核分裂に崩壊は含めないです。
　核崩壊とは、
α崩壊--ヘリウム原子核を失う
β崩壊--中性子が陽子と電子に分裂
γ崩壊--より安定な核に
　などで、膨大なエネルギーを出しますが、大きな原子量をもつ核種に分裂する核分裂とは分けます。
　自然核分裂を起こすような不安定な重元素はトウの昔に失われていて今の発熱は崩壊熱だと考えてよいでしょう。Wikiには地熱の45%～85%と書かれていますね。

回答No.4

jusimatsu

ちたまが出来たときの「アッチッチ」がまだ冷めてないってのもあります。
40億年以上経つのにまだ冷え切ってないんだから、すごいよねー。

回答No.3

ORUKA1951

圧倒な主体は、天然放射性元素の崩壊熱です。核融合はさすがにありませんが、核分裂とも違います。不安定な天然放射性元素が崩壊して他の核種に変化する時に放出される熱です。それ以外に、
・かって落下した隕石や小惑星が地球に衝突したことによる残熱や均一化に伴うもの
・鉄・ニッケルな゛密度の大きい元素が沈み込む摩擦熱
・地磁気によるジュール熱
　などが挙げられています。
　熱自体はマントルの対流で表面に移動し、放射によって宇宙に拡散していきます。もちろん太陽からの放射もありますから、差し引きでは？？？？です。
　⇒地熱 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%86%B1 )

お礼

＞圧倒な主体は、天然放射性元素の崩壊熱です。核融合はさすがにありません・・・

太陽のような恒星と地球のような惑星の違いは、結局熱源の違いと言えそうですね。
つまり恒星は核融合、惑星は核分裂（天然放射性元素の崩壊熱を含むとして）が熱源ってことですね。
一度天文学カテにても訊いてみようと思ってます。

＞　⇒地熱 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%86%B1 )

リンク先を見たところ、地球が「発生している総地熱量は約35テラワットと推定され、地球が太陽から放射で受け取るエネルギーの約1/2500とされている」とありました。

つまり地球内部の熱源は、太陽から受ける放射熱に比べると微々たるものということですね。
この太陽から受ける大量の放射熱は地球内部に蓄えられると考えるべきではないしょうか。
例えば金属球を赤外線ヒータにさらすと、赤外線ヒータの放射熱は熱伝導によって金属球内部に伝わりそこに蓄えられるのではありませんか。
それと同じことが地球にも起こるのではないでしょうか。

回答No.2

noname#225485

地球自身の重力による圧力では？
物質は高圧になれば高温になります。
しかし核融合を起こせる程の圧力ではないです。

回答No.1

trajaa

まぁ、核分裂と言えば核分裂の一種
崩壊熱によるものと言われている

>その熱は地球表面から発散し失われているのですか
一番簡単なのが火山の噴火、地核の熱がマントルを加熱し、マントルの熱がマグマや火山性ガスとなって火山から噴出する
噴出物の持つ熱は、大気中に放出される