地球の内部が熱い理由をわかりやすく、教えてください。中１の息子に聞かれたのですが答えられませんでした。

いくつか理由はありますが、主要な熱源は天然ウラン等の放射性物質の崩壊です。

地球の中心核は主に鉄で出来ていますが、各種重金属も相当量含まれています。当然ウラ二ウム等の放射性物質もあり、それらが自然崩壊していく際に発生するエネルギーが、地球の中心核の熱源になっています。

マグマがあるから。

どうして マグマがあるのかというと 地球が誕生するとき、星と星がぶつかってそのエネルギーで マグマが できた。

地球の表面は 冷えたけど、内部は まだ熱いまま。

地球は、とても小さい惑星どうしが衝突して、くっつくことを繰り返して次第に大きくなってできたと考えられている。衝突した時の大きなエネルギーが熱になり、誕生当時は、表面が溶けるくらい高温だった。

ホカホカの肉まんを想像してみましょう。しばらくすると表面は食べごろに冷めるのに、中身はアツアツです。今の地球はそういう状態で、表面は住みごろで中はアツアツです。

中１の息子さんなら、こちらのサイトはどうでしょうか。

参考になれば幸いです。

放射性元素の崩壊熱

回答2,3はケルヴィン卿の過ちを繰り返している。

地球が放出する熱はどこからくるのでしょうか。地球の歴史は、熱い塊だった地球が冷える歴史だと言われます。熱のうち約半分は、中心部の“コア”が冷めるときに出ます。残りの半分は、地殻やマントルに含まれる放射性物質、ウランやトリウムが崩壊するときの熱だと考えられています。

　なぜ地球内部は熱いのだろう。これは地球内部に熱源があるあるからである。地球内部の熱源とは、ウラン（ウラン235、ウラン238）やトリウム（トリウム232）、カリウム（カリウム40）などの放射能を持つ物質である。これらの元素が崩壊して放射線を出し別の物質に変わるときに熱も出すのである。

（中略）

地球の熱源：放射性同位元素が発見される以前は、地球内部が熱いのは地球生成時の熱がまだ蓄えられているためと思われていた。だから、地球はどんどん冷える一方だと考えられていた。

　この考えに従って、熱い地球（岩石が融ける程度の温度を想定）が現在の温度に冷えるまでの時間、つまり地球の年齢を計算したのはケルビン（イギリス、1824年～1907年）である。彼は地球の年齢は2000万年～4億年の間、たぶん1億年程度だろうと見積もった。

　この値はとうてい当時の地質学者としても、受け入れられる数値ではなかった（このころから、地質学者の物理学者に対する反発が始まる？）。生物の進化に要する時間、あるいは侵食作用から堆積岩ができるまでの時間などを考えると、とても数億年では足りないと考えていたのだ。じっさい、現在は地球の年齢は約45.5億年程度であることがわかっている。

このサイトでもこのように書かれています。

要するに昔は熱かった地球の内部がまだ冷えてない為だと思われていたのですが、放射性同位元素が発見されたことで、ウラン（ウラン235、ウラン238）やトリウム（トリウム232）、カリウム（カリウム40）などの放射性物質の崩壊によるものだということがわかったようです。

>火星は冷えて、地球やイオが熱い理由がわかりません。

地球やイオには火山があるのに火星は内部まで冷えているといわれている理由がわからないということですよね。

　火星の内部構造は、地殻が厚く内部はほとんど冷えきっていて、磁場が弱いことから地球のような高熱で流動する金属性のコア（核）が存在する可能性は少ないと考えられています。

　あるモデル計算によると，火星最深部の中心核(主に融けた鉄)では創世当初の10億年間くらいまで活発な熱対流があり，そのダイナモ(発電)作用による大規模磁場があったかもしれないこと，その後は冷却して不活発になり大規模磁場が消滅したことが示されています。地球の場合は，火星と同じように熱対流が不活発になったものの，引き続き内核の成長が始まってエネルギーが供給されているために今でも大規模磁場があるとも言われています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%82%AA_(%E8%A1%9B%E6%98%9F):detail]

イオが火山を持つ理由は、木星の強大な引力による潮汐力によるものとされている。木星の巨大な質量かつ木星から近い軌道を周るイオとの位置関係の結果（万有引力の法則の結果）、イオには強大な引力が働いている。この結果、イオ自体に歪みが生じ、歪みが生じる際の摩擦によって内部で熱エネルギーが発生しているためだと考えられている。しかし、他の衛星では火山活動が確認されていないことから、何か他の理由があるのではないかとも言われている。

上記のような説があるのですが、どうもまだ本当の所ではその理由は明らかになっていないようです。

地球が現在のような環境にあるのも、様々な偶然が重なった結果だといわれていますので、本当は火山活動などない惑星の状態が普通なのかもしれません。

同じ形のものであれば、体積が大きければ大きいほど、さめにくいことは分かると思います

例えば、球体であれば

体積 V=(４Πｒ^3)/3

表面積S=４Πｒ＾2

ですから 単位表面積辺りの体積は V/S＝r/3 となり、半径が大きいほど、おおきくなり、熱が逃げる量が少なくなることが分かります

つまり、体積の小さい月は早く冷えてしまい

次に体積の小さい火星もかなり冷え切った状態になっているというわけです

地球は火星の10倍くらいの体積がありますから、冷えにくいわけです

最近の調査で、１～２億年前まで火山活動が活発であった証拠や、250万年位前の溶岩流の痕跡が火星で見つかっています

これを覆す反例としては、木星の衛星のイオがあります

小さいはずのイオで火山活動が活発な理由として

・木星との重力による潮汐力による発熱

・大気が薄いために頻繁に隕石が落ちてくる

・硫黄層と高温のケイ酸塩マグマ溜りが接触して、硫黄が一気に気化することにより大規模な噴火が起こる事

・火山の寿命のサイクルが短いこと

等があるそうです

潮汐力や放射性元素による熱源があることも理由の一つですが、結局は、その大きさが熱が逃げにくい原因になっているわけです

イオのうける潮汐力は地球が受けるものと比較すると 1.9x10^27(木星の質量)/2.0x10^30(太陽の質量) x15000^2(太陽と地球の距離)/42^2(イオと木星の距離)=127倍

となり比べ物にならないことが分かります

また、物体が冷める速度を考えるに当たって熱伝達率について調べてみるとよいです

物体が冷める速さは、単位距離辺りの温度差と、放射面積が関係しています

対象物が大きければ単位辺りの放射面積が小さくなることは先ほど述べたとおりですが、地球の中心と外側は非常に距離があるので、中心の熱が外部に伝わるまでに非常に時間がかかるわけです

これが、物体が大きければ大きいほど冷めにくい理由です

質問の趣旨に反するので、ポイントは結構です。

イオの火山活動は木星の重力の影響で活発化しているとの事です。

火星も地球型惑星なので、地球と同じように内部は熱くなっています。

地球が火星に比べて平均気温で暖かいのは、太陽に近いからで地熱はあまり関係がございません。

火山活動に関する子どもさん向けのページです。

ごめんなさい、地球が熱くて火星が冷たく、イオが熱い理由は、どうもはっきりわかっていない、というのが正しいようです。

そもそも火星が中まで冷え切っているかどうかもはっきりしませんし・・・。（月は冷え切っているらしいです）

外惑星の衛星には、メタンや氷の火山まであるようですし、惑星や衛星というものは少なからず内部に熱を溜め込むものなのかもしれません。

回答になっていませんが、イオについては比較的見解がまとまっていて、木星にもみくちゃにされているためにいつまでもホットなまま、ということのようです。

木星がイオに及ぼす力は、潮汐力と言うそうです。ご参考までに。