การไหลของความร้อนและโครงสร้างภายในของโลก
ความร้อนที่ระบายออกจากภายในโลกเป็นพลังงานขับเคลื่อนการพาความร้อน, ธรณีไดนาโม, และธรณีแปรสัณฐาน และการวัดการไหลของความร้อนนี้ควบคู่ไปกับข้อมูลแผ่นดินไหวและฟิสิกส์แร่ธาตุ เผยให้เห็นองค์ประกอบ โครงสร้าง และวิวัฒนาการของส่วนลึกของโลก
Definition
การไหลของความร้อนและโครงสร้างภายในของโลก คือการศึกษาเกี่ยวกับสถานะทางความร้อนภายในและงบประมาณพลังงานของโลก โดยบูรณาการการวัดการไหลของความร้อนบนพื้นผิว โครงสร้างแผ่นดินไหว และฟิสิกส์แร่ธาตุที่ความดันสูง เพื่อกำหนดองค์ประกอบ อุณหภูมิ และวิวัฒนาการของเปลือกโลก เนื้อโลก และแกนโลก
Scope
สาขาวิชานี้ครอบคลุมสถานะทางความร้อนของโลกและองค์ประกอบภายในของโลก: การไหลของความร้อนบนพื้นโลกและแหล่งกำเนิดจากกัมมันตภาพรังสี ความร้อนดั้งเดิม และความร้อนจากแกนโลก องค์ประกอบและโครงสร้างที่เป็นชั้นของเปลือกโลก เนื้อโลก และแกนโลก และฟิสิกส์แร่ธาตุที่เชื่อมโยงการวัดในห้องปฏิบัติการที่ความดันและอุณหภูมิสูงเข้ากับส่วนลึกของโลก นอกจากนี้ยังกล่าวถึงธรณีเทอร์ม รูปแบบการถ่ายเทความร้อน และวิวัฒนาการทางความร้อนระยะยาวของโลก โดยเน้นที่งบประมาณพลังงานและสถานะทางกายภาพของส่วนภายใน
Sub-topics
Core questions
- ความร้อนไหลออกจากโลกมากน้อยเพียงใด และมาจากไหน?
- องค์ประกอบและโครงสร้างทางกายภาพของเปลือกโลก เนื้อโลก และแกนโลกเป็นอย่างไร?
- การทดลองแร่ธาตุที่ความดันสูงจำกัดข้อมูลเกี่ยวกับส่วนลึกภายในได้อย่างไร?
- สถานะทางความร้อนของโลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยา?
Key concepts
- การไหลของความร้อนบนพื้นโลกและธรณีเทอร์ม
- แหล่งกำเนิดความร้อนจากกัมมันตภาพรังสี ความร้อนดั้งเดิม และความร้อนจากแกนโลก
- โครงสร้างเป็นชั้น: เปลือกโลก เนื้อโลก และแกนโลก
- ฟิสิกส์แร่ธาตุที่ความดันและอุณหภูมิสูง
- วิวัฒนาการทางความร้อนและการเย็นตัวของโลก
Key theories
- งบประมาณความร้อนของโลก
- การไหลของความร้อนบนพื้นผิวโลกโดยรวมมาจากกัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปที่มีอายุยืนยาว ควบคู่ไปกับการปลดปล่อยความร้อนดั้งเดิมและความร้อนจากแกนโลกอย่างช้าๆ และงบประมาณนี้กำหนดพลังงานที่มีอยู่เพื่อขับเคลื่อนการพาความร้อนของเนื้อโลก ธรณีแปรสัณฐาน และธรณีไดนาโม
- โครงสร้างภายในที่เป็นชั้น
- แผ่นดินไหววิทยา แรงโน้มถ่วง และฟิสิกส์แร่ธาตุร่วมกันยืนยันว่าโลกมีการแบ่งชั้นออกเป็นเปลือกโลกที่บาง เนื้อโลกที่เป็นซิลิเกตที่มีการแบ่งชั้นจากการเปลี่ยนเฟส และแกนโลกที่เป็นโลหะที่มีส่วนนอกเป็นของเหลวและส่วนในเป็นของแข็ง
Clinical relevance
ความร้อนภายในของโลกขับเคลื่อนการพาความร้อนที่เป็นสาเหตุของธรณีแปรสัณฐาน ภูเขาไฟระเบิด และสนามแม่เหล็กโลก สนับสนุนแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ และเป็นพื้นฐานของแบบจำลองว่าโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ มีวิวัฒนาการและคงสภาพที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยได้อย่างไร
History
การประมาณอายุของโลกโดยเคลวินในศตวรรษที่ 19 จากการเย็นตัวลง ซึ่งต่อมาถูกล้มล้างโดยการค้นพบกัมมันตภาพรังสี ได้เปิดการศึกษาเรื่องความร้อนบนพื้นโลก; แผ่นดินไหววิทยาในศตวรรษที่ 20 ได้กำหนดชั้นภายในของโลก เบิร์ชได้เชื่อมโยงความเร็วคลื่นแผ่นดินไหวเข้ากับองค์ประกอบ และการรวบรวมข้อมูลการไหลของความร้อนและฟิสิกส์แร่ธาตุสมัยใหม่ได้วัดปริมาณงบประมาณพลังงานของโลก
Key figures
- William Thomson (Lord Kelvin)
- Inge Lehmann
- Francis Birch
- Edward Bullard
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- turcotte2014
- stacey2008
Frequently asked questions
- ความร้อนภายในของโลกมาจากไหน?
- ส่วนใหญ่มาจากกัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปที่มีอายุยืนยาว เช่น ยูเรเนียม ทอเรียม และโพแทสเซียม โดยมีส่วนที่เหลือจำนวนมากเป็นความร้อนดั้งเดิมที่หลงเหลือจากการก่อตัวของโลก และความร้อนที่ปลดปล่อยออกมาเมื่อแกนโลกเย็นตัวลงอย่างช้าๆ และแกนโลกชั้นในแข็งตัว
- เราทราบได้อย่างไรว่าส่วนลึกของโลกประกอบด้วยอะไร หากเราไม่สามารถเก็บตัวอย่างได้?
- นักวิทยาศาสตร์รวมการวัดคลื่นไหวสะเทือนว่าคลื่นเดินทางผ่านส่วนภายในอย่างไร กับการทดลองในห้องปฏิบัติการที่สร้างความดันและอุณหภูมิมหาศาลที่ความลึกขึ้นมาใหม่ โดยจับคู่คุณสมบัติที่สังเกตได้กับแร่ธาตุและโลหะที่เป็นไปได้เพื่ออนุมานองค์ประกอบภายใน