科拉钻孔变得如此热的官方原因是什么?

Question

科拉钻头“只”到达了地幔的三分之一，所以它最深的地方仍然更接近地表，而不是地幔。为什么钻井工人在如此深的地方能经历180°C，这些热量从何而来?从逻辑上讲，我认为越深入地壳，温度就会越低(直到地幔的一半，我猜温度又开始上升)，而不是越热。

Answer 1

不幸的是，你对地下温度的直觉是不正确的。

地下室和地窖确实为储存易腐物品提供了更凉爽的条件，因为近地表的岩石可以隔绝表面的热量。

但是越深，温度就越高。在地球表面附近，地壳内部，远离构造边界，温度上升的速度，由于地温梯度为25-30°C/km。地温梯度随深度增大而增大。

大部分热量是由于天然放射性元素的衰变，主要是在地幔内。

热量不断地从地球内部的热源流向地表。地球总热量损失估计为44.2太瓦。

Answer 2

目前这里最流行的答案完全没有提到你的假设是不可能的，因为它违反热力学定律，所以我将提供我自己的答案。

对于提问者，你的假设是地下会有一个最低温度，地表和地球深处会更温暖。然而，这种“热三明治”不可能存在，因为它违反了一些关于能量传递(热力学)的基本原理。

如你所知，当较热的物质接触较冷的物质时，热量会从较热的物质传导到较冷的物质。这符合热力学第二定律。因此，“热量三明治”中较冷的部分会立即开始升温，因为它吸收了来自上下两层的热量。它不会与其他层“处于热平衡”，最终它会消失。所以，你认为三明治里有一层暂时的低温层，还是你认为它自地球形成以来就一直存在?我向你保证，根据热传导物理学，在地球存在的40亿5亿年里，地球内部的任何冷层早就变暖了。所以，你的假设只有在这个层是最近才放在那里的时候才对。你有什么办法可以在根本不存在地下层的地方建造一个很酷的地下层吗?

形成冷层(或从地球起源就存在)的唯一方法是，它能否以某种方式将热能转化为另一种形式的能量。因此，从三明治外层(从上面和下面)进来的热量必须不断地转换成另一种形式的能量(例如化学变化或物质相态的变化)。从技术上讲，这一过程并不违反能量守恒定律，它仍然是热能的“汇”。它会让你的酷层持续下去。然而……

在你认为的冷层存在的地方，基本上没有这么大的热沉。所以，除非你知道有一个地下冷却系统，否则你自己对冷却层的假设只是一个没有可靠物理基础的假设。你有什么理由认为地球上有一个地下冷层吗?也许你在想，在一个温暖的春夏，挖掘机可以挖到地下，露出一些凉爽的土壤。如果是这样的话，这些温度变化每天和季节都在变化，但它们不会在土壤下100英尺的地下岩石中表现出来。

地球上每一个暴露在外的地方温度都在波动，这是事实。所以，在微观尺度上，当表面变暖时，严格来说下面有一层较冷的层。然而，这一层是暂时的，不会那么深。由于光辐射(加热)、红外辐射(日落后)造成的热量损失、露水或霜的蒸发或凝结，或传导到任何接触表面的空气或水中，表面的温度会迅速变化。(FWIW，对流不是这样一种表面传热机制，因为它只能在物质的流动相内传递热量，而不能在固定的土壤界面上传递热量。)

还有一种机制影响土壤甚至某些岩石的温度，那就是由于土壤或岩石内液体流动而产生的热能(正或负)的传输。例如，流入地下河流的冷雨水可以冷却它所流经的岩石。不过，总的来说，一旦你深入到大约10-50英尺深的地方，地球表面的温度通常会随着时间的推移而缓慢变化，这取决于你所处的位置以及有多少水渗透进来。该深度以下的温度分布保持稳定，越深入温度越高。

顺便提一下，地球内部如此温暖的原因是，自从形成以来，经过了40亿5亿年的冷却，地球中的铀正在衰变。原子衰变释放热量。原子能的释放机制基本上与核裂变反应堆相同，但反应要慢得多。由于地核的铀含量极低，这意味着地核不会通过裂变产生热量。然而，地球的核心保持温暖，因为它没有地方失去它的热量。(从技术上讲，在核心有几个相对非常小的热源和热源，但我不会在这里提出它们。)

这是一个土壤和岩石温度如何在一个地点变化的图表:

(来源:https://www.builditsolar.com/Projects/Cooling/EarthTemperatures.htm）