内部加熱

内部熱は、恒星、褐色矮星、惑星、衛星、準惑星、そして（太陽系の初期の歴史では）ベスタなどの小惑星などの天体の内部からの熱源であり、重力による収縮（ケルビン・ヘルムホルツ機構）、核融合、潮汐加熱、核凝固（溶融した核物質が凝固するときに放出される融解熱）、および放射性崩壊によって生じます。内部加熱の量は質量に依存します。物体の質量が大きいほど、内部熱が多くなります。また、密度が与えられた場合、物体の質量が大きいほど、質量と表面積の比率が大きくなり、したがって内部熱の保持が大きくなります。内部加熱により、天体は暖かく活発に保たれます。

太陽系の初期の歴史では、半減期が数百万年程度の放射性同位元素（アルミニウム26や鉄60など）が豊富に存在し、一部の衛星や、前述のベスタなどの一部の小惑星の内部を溶融させるほどの熱を生成していた。これらの放射性同位元素が重要でないレベルまで崩壊した後は、より長寿命の放射性同位元素（カリウム40、トリウム232、ウラン235、ウラン238など）によって生成される熱は、潮汐加熱などの代替の内部加熱源がない限り、これらの天体を溶融状態に保つのに不十分であった。したがって、代替の内部加熱源を持たない地球の月は現在、地質学的には死んでおり、一方、十分な潮汐加熱（少なくとも最近まであった）といくらかの放射性加熱を持つエンケラドゥスのような小さな衛星は、活発で直接検出可能な氷火山活動を維持することができる。

地球型惑星の内部熱は、地殻変動や火山活動の原動力となる。太陽系の地球型惑星の中で、地球は最も大きいため、内部熱が最も強い。水星と火星はそれぞれ地球の 5% と 11% の質量しかないため、内部熱による目に見える表面効果は見られず、ほぼ「地質学的には死んで」いる (ただし、水星の磁場と火星の地質学的歴史を参照)。地球はより質量が大きいため、質量と表面積の比率が十分に大きく、内部熱がプレートテクトニクスと火山活動を引き起こすのに十分である。

巨大惑星は、質量が大きく圧縮性も高いため、重力収縮から得られるエネルギーが多く、地球型惑星よりも内部加熱がはるかに大きい。太陽系で最も重い惑星である木星は、内部加熱が最も大きく、中心核の温度は 36,000 K と推定されている。太陽系の外惑星では、地球型惑星の天候を動かす太陽光の代わりに、内部加熱が天候や風を動かしている。巨大惑星内の内部加熱は、有効温度よりも温度を上昇させ、木星の場合は、所定の有効温度よりも 40 K も高くなる。外部加熱と内部加熱の組み合わせ (潮汐加熱と電磁加熱の組み合わせである可能性もある) により、恒星に非常に近い軌道を周回する巨大惑星 (ホット ジュピター) が「ふくらんだ惑星」になると考えられている (外部加熱だけでは十分ではないと考えられている)。

褐色矮星は、ガス惑星よりも内部加熱が大きいが、恒星ほどではない。褐色矮星内の内部加熱（最初は重力収縮によって生成される）は、重水素と水素の融合によるヘリウムの点火と持続に十分な大きさである。最も大きな褐色矮星の場合、リチウムと水素の融合を点火して持続させるのにも十分であるが、水素と自身の融合には十分ではない。ガス惑星と同様に、褐色矮星は内部加熱によって気象と風を駆動することができる。褐色矮星は、主系列星とは異なり、中心核で水素1の融合反応を維持できるほど質量が小さい恒星下天体である。褐色矮星は、最も重いガス惑星と最も軽い恒星の間の質量範囲を占め、上限は約75～80木星質量（MJ）である。約 13 MJ より重い褐色矮星は重水素を融合し、約 65 MJ を超える褐色矮星はリチウムも融合すると考えられています。

恒星の内部加熱は非常に大きいため、（初期の重力収縮段階の後）恒星は点火して水素（自身と）の熱核反応を起こし、ヘリウムを形成し、より重い元素を作ることができます（恒星内元素合成を参照）。たとえば、太陽の中心核の温度は 13,600,000 K です。恒星の質量が大きく、年齢が古いほど、内部加熱が大きくなります。恒星の寿命の終わりには、核融合燃料が次々に消費されて中心核の組成が変化し、その結果収縮が起こる（残りの燃料の消費が速まる）ため、恒星の内部加熱が劇的に増加します。恒星の質量によっては、中心核がヘリウムを核融合できるほど高温になり（炭素と酸素、および微量のより重い元素を形成）、十分に重い恒星ではより重い元素が大量に生成されることもあります。鉄やニッケルよりも重い元素を生成する核融合では、もはやエネルギーは生成されず、これらの元素を生成するのに必要な温度に達するほど重い恒星の中心核は、安定した白色矮星を形成するには大きすぎるため、中心核崩壊型超新星爆発が発生し、質量に応じて中性子星またはブラックホールが生成されます。崩壊によって発生した熱は中性子星内に閉じ込められ、表面積が小さいためゆっくりとしか逃げません。ブラックホールから熱が伝導されることはありません (ただし、ホーキング放射を参照)。

• 地球の熱の歴史