地热，地球的体温

在疫情时期，我们进出人群密集的地方时，总会被一只测温枪拦去了前路，滴一声，就能准确获取我们的体温。有着正常的体温，意味着我们的身体正常产热，不用被拉去检查了。那么地球有体温吗？地球的体温正常吗？今天我们来聊聊地球的体温。

首先大家应该都已经对地球有着基本的了解了，包括分层与板块构造等。那基本上的规律就是，越往地球深处，地球各层温度也应当是越大的。比如地壳深部温度可达 1000℃，到地幔深部可能达到 1000-2000℃，最热的就是我们的地核，地核中心甚至高达 5000℃及以上。

当然，我们平常测人的体温也不太可能测内部器官的体温，基本上只测皮肤上的温度。对于地球，我们直接测量其内部的温度可能性实在太小，我们能做的，或者我们需要的就是浅层的地温，也就是地壳部分的。就算是测量浅层的地温，我们能够针对稍深部的直接测量手段也是少之又少。目前直接测量地温，只有钻探地温测量井这一条路，由于目前资金、技术手段等限制，世界上最深的一口井也只打到了约 12km 左右（前苏联的科拉超深钻孔）。因此稍深部的地温直接测量也是做不到的，但是我们能够通过浅层的地温测量计算地温梯度，这样可以推测深部的温度。但是浅层的地温梯度受限的因素很多，时间影响、气候影响等等，想要实现在世界范围内同时测量可能性等同无，因此选择合适的参数代表地温特性显得非常重要，这个参数就是地热流值（Heat Flux）。

大地热流值定义为单位时间内通过地球表面单位面积的热流值。这个参数消除了时间的影响，是目前最能表征地球表面温度的参数，其公式如下：

q = - 100 Kr （dT/dz）

其中 Kr 为岩石导热率，dT / dz 是地温梯度，因此热流值包含了该地的岩石热性特征。利用各地的获取的地温梯度等数据，再结合各地的地质岩性等情况，能够计算各地的热流值，由此合成了地热的数据集。众多科学家研究者利用这些数据集进行了全球的表面地热特征模拟，这就像是在给地球测体温。我们可以看到 2010 年 Davies 给出的全球的地温特征结果，热源的分布基本上在新生的洋壳，也就是板块边界。不过由于海洋数据以及两极数据的稀疏性，估计的误差也会偏大。

全球热流值分布图（Davies et al.,2010）

偶尔地球也会长青春痘或者发烧，比如火山爆发等。有时，我们会去泡天然温泉，你有想过温泉到底是咋回事吗？其实，这就是地热异常导致的。这是我们今天要聊的第二个话题，地热能。

2020 年，双碳提出后，利用可再生能源替代传统能源成为了社会的共识。这其中，地热能作为主要的可再生能源之一，具有低成本、可持续利用和环保的特性，越来越受到社会的关注。