地球內部不斷有熱量向外溢出，如火山、溫泉。它們像一扇扇窗口，從中可以窺測地球深處的熱狀態和熱性質。如果你去過礦井，就會發現，每向下100m，溫度可提高2℃～3℃。這表明，地球內部是熱的，越深溫度越高；但并非按上述變化率增加。
如何系統地研究地球內部熱狀呢？內部的溫度分布如何？為此，首先需進行全球性的地面熱流測量。所謂地面熱流密度，是指每秒鐘通過每平方厘米面積向外散發的熱流量。這種測量需要在深井內進行，通過測定溫度，并利用巖石的熱導率，可以計算出熱流大小。目前，根據全球已有一萬多個測點數據，可算出地球每年向外流出的總熱量，大約為1021J。這數值雖然比起地面每年接收的太陽輻射總熱量（1024～1025J）要小很多。但這是一項不可忽視的地球熱現象。
什么原因造成熱流向外溢出呢？這涉及熱源問題。目前對熱源的認識還不統一，但主要集中在以下三個方面：第一，放射性熱。地球內部有許多放射性元素，其放射性衰變可用來測定巖石和地球年齡；其伴隨的放射性熱為地球提供熱源。有人用球粒隕石中的放射性含量比例計算熱產量，所得每年熱產量與上面所得每年熱流值相近。第二，勢能轉換熱。這種熱量是從地球形成時，由于物質聚集作用，將熱能轉換為動能，然后通過撞擊又轉換為熱能實現的。地球的分層伴隨重物質流向地心，輕物質浮向地表，同樣也會將勢能量絕癥轉換為熱能。顯然，這部分是難以估計的。第三，自轉速度變慢帶來的動能轉換熱。據估計，這部分貢獻很小?？偟目磥?，地面熱流的熱源，主要來自富集地球上層的放射性熱，其次是地球中下層的原始熱（即勢能轉換熱和動能轉換熱）。
目前認為，熱源所提供的熱量從深部輸送至地表，主要有兩種方式：一是熱傳導，一是熱對流。熱傳導機制較復雜，包括聲子、光子、激子等多種激發傳熱形式。熱對流是一項十分有效的攜帶熱量方式。物體內有溫差，物質就可從高溫處流向低溫處，熱能也隨之遷移。這種對流需兩個條件：物體的流動性和溫度差異。顯然，地球內部具備這些條件。其中地幔低速層和液態外核，是發生熱對流的最理想的場所。
知道了熱源和傳熱方式，則可利用熱傳導方程計算地球內部的溫度分布。此外，可采用速度與物質熔點關系、電導率與溫度關系、巖石組成與溫度關系問題等間接方式，對地球內部溫度加以估計。從整個變化趨勢看，溫度隨深度而增加，在地殼內部大約從幾十度到幾百度。一般在20～30km以下已超過使巖石失去磁性的溫度（居里點）；在幔核邊界約4000℃；而到地心不超過5000°。因此，地球是一個熾熱球體。人們生活的大地，不過是這個熾熱球體已經或正在冷卻、凝固的表層。然而，由于源源不斷的地球內部熱量向上傳輸，又造成地球表層的運動變化，使地球至今充滿活力。
