如果我们在桌上放置一杯热水，隔一段时间，热水就会冷却，直至杯内热水的温度和周围环境的温度相同。

这主要是因为物质的热量只能从温度高的物质向温度较低的物质传递，直到两者的温度相等为止。热量传递的方式有三种：热传导、对流和辐射，分别在固体物质、液态物质和真空中传播。

热量是一个传递量，只在两个具有温度差的物质间才能存在能量传递，说某物质具有多少能量是没有物理意义的。在国际单位制中，热量的单位是卡（Cal）或焦耳（J），它们的变化式为，

1卡＝4.186焦耳

我们知道，地球形成于46亿年前的太阳系的宇宙尘埃，太阳形成后剩下的物质，在引力的作用下，慢慢凝结成一个整体－－地球的雏形。经过漫长的吸收引力势能，才形成一个熔融的球体，再经过数十亿年的冷却凝固，逐渐形成现在的地球。

如果，我们视初形成的地球的熔融体为一杯热水，那么它已经冷却了至少46亿年，直至和宇宙的背景温度－－背景辐射，即3K的温度背景相等。

为了能解释上述的命题，开尔文（Kelvin1824-1907）假设地球曾存在一个熔融的原始地壳，由外向内逐渐凝固的。他以估计地壳的凝固率和热流的方法来确定地球的年龄，但他估算的地球的年龄只有2500万年。

汤姆森(Thomson)使用热传导理论、太阳热和潮汐摩擦来计算地球的年龄，但只有二至四千万年。

这明显与地球的46亿年的实际年龄不符，于是生物学家达尔文之子，乔治 达尔文认为物质的放射性产生的热能参与了地球的热冷却过程。

物质的放射性现象是法国物理学家克勒尔在1896年发现的，居里夫妇在1898年首次分离了放射性元素钋和雷，卢瑟福和索迪解释了物质的放射性过程。

物质的放射性现象所产生的热能是否能维持地球漫长的46亿年的能量释放尚未被科学界证实，况且既使把这些能量考虑进去，是否能抵消地球向外释放46亿年的能量，还是未知数。因为地球向外释放的能量的方式不止只有热传递的一种，还有地球的地质活动的方式，如地震、火山、造山运动、地热等。

地球的地质活动的类型及其分布主要是：

一， 大洋中脊－－全球裂谷系统

海洋地球物理观测表明，地球的大洋中存在一个大规模的以大洋中脊中心为主的裂谷系统，如大西洋中脊，东太平洋中脊和印度洋中脊等。

二， 全球的破裂带系统

全球断裂带有两个部分，即垂直并切断大洋中脊的断裂系和太平洋边缘的一系列的平推断层。前者的断列带宽度约为100-200米，绵延数千千米，垂直于大洋中脊，并将其切断成为一系列不连续的片断。后者的水平方向的错动使得断层两盘之间产生了巨大的水平位移，如美国西海岸的圣德安列斯断裂带，中国东部郯庐断层。

三，全球的海沟系统

全球的海沟系统是以环太平洋区域为主的海沟系，其深可达数千米甚至一万米以上，如马里亚纳海沟深达11km以上。这些海沟的存在反映了发生在该区域的垂直差异运动。

四， 全球山系

全球构造山系主要是环太平洋山带、阿尔卑斯-喜马拉雅造山带，它包括北美西部的落基山脉，南美西部的安第斯山脉，非洲北部的阿特拉斯山脉，亚洲的喜马拉雅山脉和欧洲的阿尔卑斯山脉等。

五， 火山带及其分布

全球的火山带和大洋中脊裂谷带以及环太平洋海沟地带有关。

现今仍然活动的火山约75%分布在环太平洋地区，即所谓的“太平洋火环”。火山活动活跃的另一区域是大洋中脊裂谷区域，多处于海平面之下，同时，还有与上面的活动构造没有直接联系的火山系统，它们一般分布在远离上述活动构造的地区，如美国的夏威夷火山等。

六， 地震带

地震活跃的地区为：环太平洋海沟、大洋中脊、阿尔卑斯-喜马拉雅造山带。

现在我们知道，地球已经存在了至少46亿年的时间，所以地球的内能也维持了地球46亿年的能量释放。但在上面的内容我们已经谈到，地球初形成的熔融体的能量不足以维持这么长的时间，于是人们又考虑到了某些元素放射性现象所产生的能量。

物质的放射性现象指的是某些元素的原子核自发地放射各种射线的现象，我们称为放射性现象。到目前为止，人们已经发现的放射性衰变类型有α、β和γ衰变，除此以外，还有一些少见的类型，如质子放射性、碳原子放射性等。

现在我们就以元素的衰变为例来说明物质的放射性现象。假设X为母核，Y为子核，A为原子量，Z为质子数，则元素X的放射过程可表示为，

（A/Z）X→(A-4/Z-2)Y+（4/2）He

则我们根据爱因斯坦的质能方程式，

E＝mc^2

E为物质的能量，m为物质的质量，c为光速。则一个原子核 （A/Z）X释放的能量为：

E原子核＝（Mx-My-Mα）c^2

Mx为（A/Z）X的质量，My为(A-4/Z-2)Y的质量，Mα为（4/2）He的质量，c为光速。

地球上的所有放射性元素衰变后释放的能量是否能维持地球46亿年的能量释放呢？我们这里没有具体的资料可以证明，但我们可以从另一个方面来研究问题，那就是元素的半衰变期。

我们知道，放射性元素放射出射线的同时，原子核发生衰变，并且，单位时间内所衰变的原子数目与普通的物理量、化学条件无关，只与当时存在衰变的原子数目成正比。

若时刻t放射性元素原子的数目为N，则其衰变率为，dN/dt＝-λN

其中 为衰变系数，则由上式可求得：

N=N0·e^(-λt)

式中N为在t时刻放射性元素的原子数目，则，

T＝∫（∞-0）e^(-λt)dt=1/λ

T为元素的平均寿命。

假如，我们定义一个放射性元素放射半衰期为T(1/2)，则：

1/2No=Noe^(-λT1/2)·dt

T(1/2)=ln2/λ=0.8931T

所以说，地球上的所有放射性元素原子的数目随着时间t以N=N0·e^(-λt)的函数关系式减少。也就是说，其所提供的放射性能量也是时间t的减函数。

对于地球而言，补充地球内能的只有太阳射到地球表面的辐射能，和放射性元素放射时释放的能量。太阳的辐射能一部分被地球的大气层吸收，变成大气运动的动力，转化为地球的风能、水能等，另一部分被地球的表面吸收，再以地表辐射的形式返回到大气层中或透过大气辐射到地外的太空中，对地球的内能影响不大，因为地球表层受太阳辐射随时间变化的影响有一个厚度不大，各地不一的变温层，到一定的深度，温度就不再发生变化。

我们令地球的内能为E(内)，地球随时t释放的能量为E(释放)，放射性元素释放的能量为E(放射)，则，

E内=E释放+E放射

我们知道，E(释放)在t=0时刻的值最大，随着时间的流逝，以后的数值都不大于这个数值；而E(放射)是时间t的减函数，所以E(内)也是时间t的减函数。

这说明了什么呢？

这说明了地球向外释放的能量也是时间t的减函数，因为地球上的热传导和辐射的能量和地球表面物质的性质无关，而只与地球的内能大小有关，所以地球内能的减少只能是维持地球地质活动的能量的减少。

如果维持地球地质活动的能量是时间t的减函数，那么，我们可以认为地球的地质活动的次数和量度也是时间t的减函数，这种分析是否正确呢？我们就以地球的主要地质活动：地震和火山活动来加以说明。