鲁教版选修1：3.1《地球的演化》素材

第三单元 永不停息的地球运动 3.1 地球的演化 相关素材 中微子地球演化说 是一种关于地球演化的科学假说。 1996 年，由青年学者张国文提出。 　　地球演化的能源一直是一个悬而未解的问题。板块运动和我们所熟知的其他一些地球运动和现象，如地球磁场的形成和维持、钱德勒晃动以及地球自转的其他不均匀运动、地震和火山活动、地球内部的分层和热运动、地热流的释放等的能量来源都没有十分确切的答案。然而，在地球的形成和一系列演化过程中，能量的产生、迁移、转化和消化起着决定性的作用。可以说，找到了地球演化的能量来源就等于解决了地球科学的主要问题。该学说认为，地球演化的能源来源于太阳中微子。 　　中微子（ neutrino ）是奥地利物理学家泡利（ W.Pauli ）预言的一种不带电、静止质量极小或为零的中性小粒子（ 1930 ）。 H.Bethe 和 R.Peierls 经过估算得出中微子在原子核上浮获的截面约为 10 的负 43 次方厘米 / 核子（ 1934 ）。柯温和莱因斯通过核反应堆发出的反中微子与质子碰撞证明了中微子的存在（ 1956 ），实验探测到的中微子的反应截面与 H.Bethe 和 R.Peierls 的估算基本吻合。据此，物理学家认为绝大多数中微子能够轻而易举地穿过地球以及其他任何行星和恒星。 [来源:21世纪教育网] 　　太阳内部的热核反应在不断地产生大量中微子，向四周辐射。标准理论预言，在由四个质子（ P ）转变成一个氦原子核的过程中要释放两个中微子。据此可以推算，太阳中微子抵达地球表面时 , 每平方厘米每秒钟约为 660 亿个。 [来源:21世纪教育网] 　　一年内到达地球的太阳中微子的能量为： 1790 万亿亿焦耳。这个能量是地球每年以火山、地震和地表热流等形式消耗能量的 167 倍。所以，只要有百分之零点几的中微子被地球吸收，就足以为地球的各种演化提供能量。 　　中微子地球演化说认为，太阳中微子进入地球后，将与地球物质发生一系列复杂作用，归纳起来可能有如下几种： 　　1. 康普顿散射 [来源:21世纪教育网] 　　2. 中微子生电子效应 　　3. 中微子韧致辐射 　　4. 中微子对湮灭生成光子 　　5. 中微子对湮灭生成电子对 [来源:21世纪教育网] 　　6. 电子俘获 [来源:21世纪教育网] 　　快中微子或者说高频率的中微子反应截面较小（不易与物质作用），当中微子被减速，使其运动速度（或频率）慢到与原子核内的中微子相近时（此时中微子就变成了热中微子），它便更容易参与反应（弱相互作用）。 　　因此，太阳中微子进入地球，经过一定物质散射、减速，频率变低或速度变慢的热中微子，便与地球物质反应，提供地球演化的能量。 　　中微子地球演化说不仅较好地解释了板块的运动、地磁的形成和磁极的漂移、 地球内部圈层构造 等一系列地球演化现象，而且还 能够应用到其他行星和卫星，解释一些我们认为神秘的天体运动现象。 　　关于板块的动力机制： 中微子地球演化说认为， 中微子的最大吸收处是外核，大量太阳中微子在此处被源源不断地吸收而释放能量，结果外核成为整个地球的能量源泉。这个能量源泉也是大陆漂移的动力来源。具体地讲： 　　第一 , 少量来自太阳的中微子在岩石圈的上地幔（ upper mantle ）被吸收，释放一定的能量，使此处的物质熔融，形成一个具有流动性的软流层。坚硬的岩石板块就“漂浮”在这个具有流动性的软流层上。软流层的作用类似润滑剂，可以大大降低岩石板块和整个地幔之间的摩擦力。这样，当有一个足够的横向（水平）力强加在岩石板块上时，岩石板块就能够相对地幔发生移动。 　　第二 , 大量太阳中微子在地球外核被吸收，释放出巨大的能量，结果地球内部物质达到极高温度而膨胀。膨胀力撕裂地幔，高温熔融物质从裂缝向上流，在达到软流层时，变为水平方向流动，并呈放射状扩散开去。 ... ...