早在中世紀,礦工們就發現了一個奇怪的現象:挖得越深,礦井里就越熱。
這似乎在暗示我們,腳下這塊冰冷的大地深處,其實是一個巨大的熱源。
到了19世紀,著名的物理學家開爾文勛爵(Lord Kelvin)——就是那個發明了絕對溫標(K)的大神——決定用物理學來解釋這個現象,并順便計算一下地球的年齡。
![]()
他的理論聽起來非常完美:地球就像是一個剛從宇宙烤箱里拿出來的烤土豆。
“烤土豆”理論
開爾文認為,地球誕生之初是一團熔融的火球,然后隨著時間推移,熱量慢慢從表面散發,地球就開始冷卻。
這個過程可以類比生活中的場景:把兩個剛烤好的土豆放進冰箱——
- 一個只放了1分鐘:摸起來表面還是燙的。
- 一個放了30分鐘:表面涼了,甚至皮下幾厘米都涼了,只有最中心還有點余溫。
因此,開爾文提出:只要測量地表以下的“溫度梯度”(即深度每增加單位距離,溫度升高的數值),再結合巖石的熱傳導率等物理參數,就能通過熱傳導公式推算出地球從“熔融火球”冷卻到當前狀態的時間——也就是地球的年齡。
開爾文收集了礦井里的溫度數據,代入他精妙的熱傳導公式,得出了結論:地球的年齡大約是2000萬年。
錯得離譜
如今我們通過放射性定年法明確知道,地球的真實年齡約為45.7億年。開爾文算出的2000萬年,簡直錯到了姥姥家。
為什么一個如此偉大的物理學家會犯這么低級的錯誤?
教科書上通常會說:開爾文的時代(19世紀)尚未發現放射性衰變現象。
確實,地球內部有大量的放射性元素(如鈾-238、釷-232、鉀-40等),它們在衰變過程中會持續釋放熱量——這相當于給地球裝了一個“內置加熱器”,這確實能讓地球冷卻得慢一些。
但是,即使將放射性產熱納入計算,開爾文的模型得出的年齡依然不會超過10億年,遠小于45.7億年。
地球不是土豆
開爾文的錯誤在于,他將地球視為一個均勻的剛性固體(就像冷卻后的土豆),熱量只能靠 傳導一點點往外挪。
但真實的地球內部并非如此。地球的地幔(位于地殼與地核之間,厚度約2900公里)在高溫高壓環境下,呈現出“塑性”特征——既不是完全僵硬的固體,也不是流動的液體,更像是被加熱的蠟燭油或柔軟的橡皮泥,能在漫長地質時間里發生緩慢流動。
這種塑性特征催生了一種高效得多的傳熱方式——地幔對流:
- 靠近地核的地幔物質被加熱,密度降低,緩慢向上浮升;
- 到達地殼底部后,熱量散失,密度增大,再緩慢下沉回地幔深處。
這種類似“濃湯攪拌”的循環運動,能將地核深處的熱量以遠超熱傳導的效率輸送到地表下方,相當于給地球搭建了一套“中央供暖系統”。
![]()
但實際上,地球的地幔(地殼和地核中間那層厚厚的巖石)并不是完全僵硬的。
像蠟燭一樣的地球
正是這種“地幔對流”,源源不斷地把深處的熱量輸送到地殼底部,加熱了礦井,驅動了板塊運動,甚至引發了火山噴發。
這就好比你以為土豆涼了,但其實土豆內部有一個攪拌機在不斷把熱泥翻上來。
所以,當我們往下挖時感受到的那個高溫,并不是因為地球還很“年輕”(剛出爐),而是因為地球內部有一套高效的“暖氣輸送系統”,讓它即使過了45億年,依然維持著一副“剛出爐”的假象。
![]()
開爾文的故事告訴我們,即使是最聰明的大腦,如果建立在錯誤模型之上(把流動的地球當成死硬的土豆),也會得出荒謬的結論。
地球不只是一個旋轉的石頭,它是一顆活著的、流動的、熱氣騰騰的行星。下次當你覺得腳下的土地冰冷堅硬時,記得在它深處,正涌動著如蠟燭油般溫暖而緩慢的巖石河流。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.