Frage von Beschbarmak83, 4.396

Warum kühlt der Erdkern nicht aus und ist noch 6000 Grad heiss,woher bezieht er seine Energie?

Antwort
von NoHumanBeing, 730

Das werden nukleare Vorgänge sein, also Kernspaltung. Zumindest ein Großteil der Geothermie stammt aus radioaktiven Zerfallsprozessen, allerdings angeblich hauptsächlich aus dem Erdmantel.

(Woher will man denn eigentlich wissen, ob die Wärme tatsächlich im Erdmantel entstanden ist, oder ob sie im Erdkern entstanden ist und dann an den Erdmantel übertragen wurde?)

Heute stammt immer noch der größere Teil der Wärmeleistung aus dem radioaktiven Zerfall der langlebigeren Nuklide im Mantel, 235U und 238U, 232Th und 40K. Der Beitrag jedes Nuklids wird berechnet aus der Zerfallsenergie und der Zerfallsrate; diese wiederum aus der Halbwertszeit und der Konzentration. Konzentrationen im Mantel sind der Messung nicht zugänglich, sondern werden aus Modellen der Gesteinsbildung geschätzt. Es ergibt sich eine Leistung aus radioaktivem Zerfall von etwa 20 bis 30 Terawatt oder 40 bis 50 kW/km2. Der gesamte Erwärmestrom aus radioaktiven Zerfallsprozessen beträgt etwa 900 EJ pro Jahr. Dies entspricht wiederum einer Leistung von etwa 27,5 Terawatt für die gesamte Erde. Seit kurzem werden Zerfallsraten mittels Neutrinodetektoren auch direkt gemessen, in Übereinstimmung mit dem bekannten Ergebnis, allerdings noch sehr ungenau, ±40 %.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie#Ursprung_geothermischer_Energie

Ich wüsste nicht, weshalb man davon ausgehen sollte, dass die Energie aus dem Erdkern nicht aus radioaktiven Zerfallsprozessen stammt. Das heißt aber nicht, dass man sich sicher ist, dass sie tatsächlich aus radioaktiven Zerfallsprozessen stammt.

Antwort
von PlueschTiger, 295

Hallo Beschbarmak83,

Das hat mehrere gründe, welche zusammenspielen.

1. Der Feste Erdmantel und die Atmosphäre sind ein guter Isolator und halten die Temperaturen des Weltraumes vom Planeten fern. Wäre es nicht so würde auch der Erdmantel auf Minus Temperaturen abkühlen und wärme aus den oberen Kernbereichen Bereichen ziehen. 

2. Es finden immer noch Zerfallsprozesse von Radioaktiven Elementen statt und erwärmen somit weiter den Kern oder das innere der Erde allgemein.

3. Da die Erde einen Mond hat und auch die Umlaufbahn nicht 100% rund ist, plus der Tatsache das es noch andere Planeten im System gibt, wird die Erde durch Induktion und Gravitation (Gezeiten Kräfte) welche auf den Gesamten Planeten wirken erwärmt. Jedoch sind wohl nur die Auswirkungen des Mondes wirklich erwähnenswert.

4. Da die Erde eine kritische Größe überschritten hat, oder eine Kritische Masse, ist der Druck im Kern (glaube etwa 3,5 Millionen bar) so groß das sich das die Atome vom Eisen, zum Beispiel, selbst bei etwa 7000 Grad nicht mehr bewegen können und somit das Metall trotz der Temperaturen erstarrt. Bei diesem Vorgang geben die Atome, so weit ich gehört habe wärme ab, welche wiederum das Erdinnere warm halten.

5. Hinzu kommen noch eventuelle unbekannte oder bisher vernachlässigte Prozesse und welche die ich vergessen habe.

Man kann davon ausgehen das die Erde mit fortschreitenden Jahrmillionen immer schneller abkühlen tut, da sich der Mond immer weiter entfernt und dessen Wirkung immer mehr abnimmt.

Gruß Plüsch Tiger

Kommentar von NoHumanBeing ,

Kein schlechter Beitrag, aber ...

1. Der Feste Erdmantel und die Atmosphäre sind ein guter Isolator und halten die Temperaturen des Weltraumes vom Planeten fern. Wäre es nicht so würde auch der Erdmantel auf Minus Temperaturen abkühlen und wärme aus den oberen Kernbereichen Bereichen ziehen.

Der Weltraum mit seinem nicht perfekten, aber doch sehr guten Vakuum ist sicher ein besserer Isolator, als Erdmantel und Atmosphäre es sind.

Wärmeleitung geschieht letztlich durch Impulsübertrag zwischen Teilchen durch elastische Stöße. Wo kaum Teilchen sind, gibt es kaum Wärmeleitung. Aus diesem Grund werden Isoliergefäße (z. B. Dawars) auch evakuiert.

Kommentar von PlueschTiger ,

Kein schlechter Beitrag, aber ...

Danke.

Ich denke ich weiß was du sagen willst, doch glaube ich das man das, was wir innerhalb einer Atmosphäre zum Dämmen und isolieren nehmen nicht pauschal mit Planetaren Maßstäben nutzen können.

Zumal es ja die Atmosphäre ist, welche im Zusammenhang mit den Gasen (Methan und CO2) und Sonneneinstrahlung für Temperaturen um den Gefrierpunkt sorgt und somit keine unter -270 Grad Celsius auf dem äußeren Erdmantel treffen. So weit ich weiß neigen Temperaturen ja sich anzugleichen und demnach müsste bei einem kalten Mantel sich auch das innere der Erde schneller abkühlen als bei warmen Mantel.

Die Venus ist, wenn ich mich nicht irre, das beste Beispiel dafür. Deren Oberflächentemperatur liegt bei etwa 500 Grad und man hat herausgefunden, das deren Oberflache sich scheinbar in Regelmäßigen abstanden erneuert. Damit das Möglich ist, dürfte eine menge Energie aus dem Planeten inneren nötig sein, egal ob die Erneuerung durch Vulkanische Aktivität kommt oder durch das aufschmelzen der gesamten Kruste. Ich weiß allerdings nicht wie es Temperatur mäßig im Kern bei ihr aussieht.

Kommentar von Willibergi ,

Hallo Beschbarmak83,


Passt jetzt nicht zum Thema, aber wie hast du denn den Link da reinbekommen?

LG Willibergi

Kommentar von PlueschTiger ,

Einfach den Verlinkten Usernamen Markieren und kopieren, dann einfügen. Das macht der Editor bei verlinkten Namen scheinbar automatisch. Siehe dein Name vom Kommentar den ich Kopiert habe.

       Kommentar von Willibergi   <---

= Hallo Willibergi

Wenn ich ein einfaches Wort wie deinen Username am Schluss kopiere würde er normal angezeigt. Normalerweise nehme ich auch die wenn sie da sind, um das mit dem Link zu umgehen.

Willibergi

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 371

Wie so oft im Leben dürftest es auch hier nicht die eine Ursache dafür geben dass das Erdinnere nach viereinhalb Jahrmilliarden noch so heiß ist. Die schiere Größe und Langsamkeit der Abkühlung wird es auch nicht sein.
Es gibt im wesentlichen drei Punkte:

  1. Radioaktivität (die meisten Radionuklide, besonders schwere Alphastrahler, werden sich im Erdinneren gesammelt haben da ihre Dichte recht hoch ist),

  2. Gezeitenreibung (durch die Drehung der Erde um die eigene Achse im inhomogenen G-Feld der Sonne und im schwächeren, aber noch inhomogeneren des Mondes) und

  3. Erstarrungswärme (der äußere Erdkern ist flüssig, der innere hingegen soll trotz der hohen Temperatur fest sein, weil der Druck enorm ist; der Kern kühlt aber erst aus, wenn auch der äußere Kern erstarrt ist).

Viele Wissenschaftler glauben übrigens, dass die Erde für Leben ungeeignet sein wird, wenn das Innere erstarrt ist. Das gilt selbst dann, wenn die Sonne bis dahin noch nicht wesentlich heller sein sollte, als sie heute ist.

Kommentar von Spezialwidde ,

Richtig, was dann passiert sieht man am Mars! Ohne flüssigen äußeren Kern bricht das Magnetfeld zusammen. Dann bläst der Sonnenwind die Athmosphäre weg und die Sonnenwindteilchen vernichten sämtliches Leben.

Kommentar von NoHumanBeing ,

Dann bläst der Sonnenwind die Athmosphäre weg

Sicher?

Der Sonnenwind hat doch kaum Dichte.

Die Atmosphäre wird, soweit ich weiß, hauptsächlich gravitativ gebunden. Der Mars hat nur ein zehntel der Masse der Erde.

Kommentar von Spezialwidde ,

Das würde natürlich nicht von jetzt auf gleich passieren! Aber die äußeren Schichten werden nach und nach abgetragen, einfach weil die Sonnenwindteilchen den Luftmolekülen soviel bewegungsenergie übertragen dass sie Fluchtgeschwindigkeit erreichen. So geht die Athmosphäre Schicht um Schicht weg.

Kommentar von NoHumanBeing ,

Es trifft ja auch jetzt Sonnenwind auf die Atmosphäre. Deshalb gibt's ja Polarlichter. Eben nur ... weniger.

Ich denke durchaus, dass wir Materie ins Weltall verlieren. Andererseits fangen wir aber vermutlich auch welche ein, oder? Ist der Raum nicht mit Wasserstoff (in sehr geringer Dichte) "gefüllt"? Ich denke, den "fängt" unser Planet durchaus ein. In der Atmosphäre wird er dann wohl relativ schnell zu Wasser oxidiert, deswegen gibt es keine Knallgasexplosion. ;-)

Kommentar von SlowPhil ,

ich frage mich immer, warum die Venus eigentlich ihre Atmosphäre nicht verliert. Die hat kein nennenswertes Magnetfeld.

Kommentar von dorfgut3 ,

die Venus hat fast die selbe Masse wie die Erde, und die Erde hat genau die Masse die ein Planet haben muss um eine optimale Atmosphere zu haben, deswegen hat der Mars weil er so klein ist nur eine dünne Atmosphere, spielen wir mal kurz Star Trek, wenn es einem gelingen würde den Mars mit Gesteinsmasse Asteroiden so anzureichern, das er die gleiche Masse wie die Erde bekommen würden, dann hätte man die 2. Erde geschaffen, ist aber etwas lange bis das dauert

Kommentar von PlueschTiger ,

Die Frage wäre wie das machen. Selbst wenn man ihn mit genügend Asteroiden bombardieren würde, wäre er am ende eine Magma Kugel. Wenn man sie einfach nur langsam hinauf prallen lassen würde, würde man ein porige Oberfläche haben und dennoch wohl ein erkalteten Kern. Zudem müsste man auch ein wenig auf die Zusammensetzung der Asteroiden achten und deren Größe.

Wenn man den Mars zu einer 2 Erde machen wollte und bei Star Treck bleibt, müsste man die Gravitation künstlich erhöhen und dem Planeten vielleicht einen vernünftig Großen Mond geben der Für Gezeitenkräfte und höheren Temperaturen im Kern sorgt. Doch da der Mars wohl erkaltet ist würde selbst das sein Magnetfeld wohl nicht so schnell wieder bringen.

Terraforming auf Basis unserer Lebens Notwendigkeiten sind Grenzen gesetzt. Letztlich ist in den Dimensionen, einige der größten Hindernisse, Technologie und Zeit.

Kommentar von SlowPhil ,

Sauerstoff ist in der oberen Atmosphäre rar (d.h. sehr viel rarer als Wasserstoff), weil Sauerstoff mit der 16 Mal höheren Masse nach oben hin viel schneller auadünnt.

Kommentar von Spezialwidde ,

Polarlichter gibt es nur da wie der Name schon sagt wo die Magnetpole sind! Da werden die Sonnenwindteilchen (bzw ein verschwindnend geringer Bruchteil) senkrecht indie Athmosphäre gelenkt und hauen auch senkrecht auf die Luftmoleküle. Bei dem Stoß verwenden sie ihne Energie zur Ionisation bzw Anregung derselben, die deswegen leuchten. So wird die Energie abgebaut. Ohne Magnetfeld treffen sie tangential auf die Athmosphäre und können die sehr dünn eOberathmosphäre mitreißen und sie so immer mehr ausdünnen. Zum Thema Venus: Deren Athmosphäre besteht aus schweren Molekülen wie fast nur CO2, SO2 etc. die auch ständig vulkanisch (zumindest noch) nachströmen. Diese Gase können sich halten. Und Thema Mars: Der hat noch CO2 in der Azhmosphäre, aber sehr wenig, alle anderen leichten Gase hats schon verschlagen.

Antwort
von Spezialwidde, 339

Er kühlt schon langsam aus, wenn man noch ein paar Milliarden Jahre warten würde wäre er auch irgendwann komplett fest. Er bezieht aber Energie aus latenter Wärme wenn Eisen am inneren Kern kritallisiert und dabei Erstarrungswärme freisetzt, weitehin gibts auch noch radioaktiven Zerfall.

Antwort
von ollesgemuese, 104

Ganz laienhaft gesagt, wenn du den Backofen benutzt hast und danach ihn nicht offenlässt, kühlt er sich zwar ab, aber es dauert wesentlich länger.

Die gebackene Kartoffel ist auch nach ein paar Minuten schon abgekühlt, aber innendrin immer noch ziemlich heiß.

Bei unserer Erde ist es nicht viel anders, nur ist die Verzögerung ein paar Milliarden Jahre länger...

Antwort
von halbsowichtig, 210

Der kühlt schon noch aus, es kann aber ein paar hundertausendmilliarden Jahre dauern. Mit etwas Pech explodiert vorher die Sonne.

Als das Sonnensystem entstand, war die ganze Erde eine flüssige Magmakugel. Seitdem kühlt sie von außen nach innen ab. Deshalb ist die Kruste schon kalt und ausgehärtet, das Innere aber noch flüssig.

Kommentar von PlueschTiger ,

Die Sonne hat noch etwa 4-5 Milliarden Jahre und in wohl nicht mal 1 Milliarde Jahre wird es für die Lebensformen der Erde schon Problematisch, wegen der Vorstufen des Sonnen Todes. Gesamte Lebenserwartung der Sonne etwa 10 Milliarden Jahre. daher sind (hundertausendmilliarden Jahre) ein wenig hoch gegriffen. Selbst das Universum hat erst etwa 14,3 Milliarden Jahre auf dem Buckel.

Antwort
von torallo, 112

Der kühlt aufgrund der großen Masse und des hohen Drucks nicht so schnell aus. Der hohe Druck entsteht durch die Gravitation zum Erdinnern, eine Kraft die uns auch als Schwerefeld oder Schwerkraft bekannt ist und uns auf der Erde stehen läßt, damit wir nicht davon schweben.

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 177

Direkt in den Erdkern konnte man leider noch nicht so präzise gucken, dass man weiß, was sich da abspielt. So gibt es z.B. auch die Vermutung, im Erdkern könnten sich schwere Elemente, wie z.B. Uran, angereichert haben und deren radioaktiver Zerfall würde die Erde von Innen aufheizen.

Antwort
von electrician, 74

Völlig egal, wie's unter uns aussieht bzw. was da alles unter der Erdoberfläche steckt: Je näher man zum Erdkern vordringt, desto höher ist der von oben lastende Druck. Druck erzeugt Wärme, die flüssige Materie durch stetige Reibung ebenfalls. Und alle uns bekannten Stoffe haben die Eigenschaft, sich mit steigender Temperatur zu verflüssigen oder zu verdampfen.

Kommentar von NoHumanBeing ,

Druck erzeugt Wärme

Wenn Du Materie (insbesondere Gase) komprimierst, mag das stimmen. Wenn die Kompression allerdings aufhört, die Kräfte ins Gleichgewicht kommen und ein festes Volumen eingenommen wird, entsteht natürlich keine weitere Wärme mehr.

Arbeit ist Kraft mal Weg. Kraft (oder Druck) allein (ohne Bewegung) erzeugt noch keine Wärme.

Kommentar von electrician ,

Ich sehe das so: Solange sich die Erde dreht, ist auch das Erdinnere in Bewegung und durch die Trägheit dieser flüssigen Masse entsteht Reibungsenergie. Ansonsten: Ich bin kein Physiker und habe diesen Gedanken einfach mal in den Raum geworfen...    ;-)

Antwort
von Eisfreak, 143

50% der wärme ist Restwärme aus früheren Zeiten und die anderen 50% kommen durch den radioaktiven Zerfall

Kommentar von NoHumanBeing ,

Das genaue Verhältnis ist nicht bekannt, weicht aber stark von einem "50/50" ab.

Die im Vergleich zum Erdalter sehr rasche Konvektion – die ozeanische Kruste wurde und wird selten älter als 100 Millionen Jahre – wäre ohne Wärmequellen bald zum Erliegen gekommen. Das heißt, dass fühlbare Wärme aus der Zeit der Entstehung der Erde am heutigen Wärmestrom kaum beteiligt ist.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie#Ursprung_geothermischer_Energie

Kommentar von Eisfreak ,

Dann ist meine Quelle wohl zu alt-eine alte Sendung von Harald Lesch

Kommentar von NoHumanBeing ,

Ich denke nicht, dass sich das Verhältnis innerhalb menschlicher Zeitskalen verschiebt. ;-)

Kommentar von Eisfreak ,

Das ist natürlich richtig. Ich dachte, dass es möglicherweise neuere wissenschaftliche Erkenntnisse gibt. Die Quelle, auf die ich mich bezog, ist sogar nicht mal so alt, wie ich dachte: 

Frag den Lesch-Magnetismus

https://www.youtube.com/watch?v=GY-FyDfoYTk

9.25 bis 9.45






Antwort
von Gwynbleidd, 191

Er braucht keine Enegie um so warm zu werden er besteht aus Energie. Bzw. er hat die Enegie dafür in sich gespeichert.

Antwort
von PHoel, 31

Das ist genau das selbe, wie wenn du fragst warum der Herd nicht sofort kalt ist, wenn du ihn abschaltest.

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