Температура земных недр с глубиной нарастает. Об этом свидетельствуют вулканические извержения и рост температуры при погружении в глубокие шахты и буровые скважины. Своеобразными «термометрами» являются первичные очаги вулканов. Они располагаются на глубинах около 100 км, где вещество Земли находится в расплавленном состоянии. А температура плавления лав известна и равна около 1200°С.

О температуре больших глубин можно судить исходя из тех или иных гипотез. Глубину в метрах, на протяжении которой температура увеличивается на 1°, принято называть геотермической ступенью. А изменение температуры в градусах на единицу длины называют геотермическим градиентом. В среднем температура нарастает на 1° С при углублении на 33 м. Но в различных районах значения геотермической ступени различны.

Если бы температура повышалась до центра Земли даже с минимальным геотермическим градиентом, то в центре планеты она равнялась бы 46 000° С. Но на определенной глубине нарастание геотермического градиента почти прекращается. Расчетами установлено, что на глубине около 400 км температура недр составляет порядка 1600° С. А на глубине 2900 км, вероятно, превышает 2500° С. По мнению ряда ученых, температура в центре Земли достигает 5000° С.

Тот факт, что температура с глубиной повышается, говорит о том, что из недр к земной поверхности непрерывно идет поток тепла, излучаемый в мировое пространство. Одним из его основных источников является распад радиоактивных элементов.

В 1903 г. французские физики П. Кюри и А. Лаборд измерили количество тепла, выделяющегося при распаде радия. Оказалось, что 1 г радия за час выделяет 140 кал тепла. При полном превращении 1 г радия в свинец выделяется 3 млн. ккал. Это эквивалентно сжиганию 500 кг каменного угля.

Англичанин лорд Рэлей в 1906 г. показал, что небольшая примесь радиоактивных элементов урана н тория, содержащаяся в горных породах, достаточна, чтобы служить основным источником тепла, определяющим тепловой режим планеты.

В 1939 г. Е. Буллард выполнил первые измерения теплового потока на континенте — в Южной Африке, а в 1956 г. — в Атлантическом океане. Значения тепловых потоков со дна океана и на континентах оказались неожиданно приблизительно одинаковыми. Поскольку земная кора под этими областями различна по составу и мощности, предполагалось, что в океанах тепловой поток должен быть меньшим, чем под материками, где должно быть больше радиоактивных элементов. Но по-видимому, количество радиоактивных источников тепла на единицу площади на континентах и в океанах одинаково.

В последнее время высказывается мнение, что радиоактивный распад как источник теплоты, вероятно, не играет той большой роли, которую ему обычно отводят. Источником земного тепла является также энергия, освобождающаяся при химических реакциях, протекающих в недрах Земли, и тектонических движениях; энергия перехода вещества из одного фазового состояния в другое и т. п.

Установлено, что на глубине 50—100 км образуется зона минимальной теплопроводности. Она как бы запирает тепло в глубоких недрах Земли и препятствует его быстрому оттоку. В связи с этим высказывается мнение, что земная кора, по-видимому, уже находится в стадии медленного охлаждения, в то время как глубокие части земного шара могут еще разогреваться.