Warum spüren wir keine Infrarotstrahlung, die aus dem Erdkern kommt?
Die Temperaturen im Erdkern liegen um die 5000-6000 Grad. Bei diesen Temperaturen müsste doch erhebliche Infrarot-Strahlung freigesetzt werden, wir müssten uns fühlen wie auf einer Ofenbank. Das ist aber nicht der Fall, wieso?
Kann man diese aus dem Erdkern kommende Infrarotstrahlung messen und wird das wo gemacht?
5 Antworten
wir müssten uns fühlen wie auf einer Ofenbank
Das ist doch der Fall.
Ohne jede Wärmequelle müsste die Erde beim absoluten Nullpunkt 0°K liegen, also -237°C
Welche Durchschnittstemperatur haben wir im Winter, wenn die Sonne den geringsten Einfluß hat?
Etwa 5°C = 242°K. Was hat eine Ofenbank? Etwa 45°C = 282°K, das ist nur 16% mehr.
Wenn wir nicht solche Frostködel wären, bräuchten wir die Ofenbank nicht. Alle Wildtiere überleben ohne Heizung, sogar nahe den Erd-Polen.
Ist schon klar, dass die Sonne über Luft- und Wasserströmen bei uns auch im Winter heizt, deshalb hinkt diese Rechnung. Wieviel, weiß ich allerdings nicht.
Ist schon klar, dass die Sonne über Luft- und Wasserströmen bei uns auch im Winter heizt, deshalb hinkt diese Rechnung.
Das denke ich auch. Dass es auf dem Merkur (sonnenzugewandte Seite) so heiß ist, hat wohl auch weniger mit dem heißen Planetenkern zu tun, sondern einfach mit der Nähe zur Sonne.
Bei deinem Nullpunkt hast du dich glaub etwas vertan. 0 K sind ca. -273°C
Ja, die können wir messen und auch nutzen. Diesen Effekt machen wir uns in der Geothermie zunutze um Wärme aus den oberen aber auch den tieferen Gesteinsschichten zu ziehen.
In den ganz oberen Schichten der Erdkruste sind die Temperaturen vor allem von der Intensität der Sonneneinstrahlung abhängig. Sobald wir aber unterhalb dieser Schicht unterwegs sind, so ab 20-50 m Tiefe (je nach Bodenbeschaffenheit) finden wir relativ konstante Temperaturen, die vor allem aufgrund der Strahlung entstehen. Bei 500 m Tiefe sind wir bei relativ konstanten 25-30 °C und umso tiefer wir bohren umso heißer wird es. Bei der Tiefengeothermie, so ab 4000 m Tiefe finden sich dann schon konstante Temperaturen um die 200 °C.
An den Grenzschichten zwischen Kruste und Mantel finden wir aber keine 6000 °C sondern je nach Geothermer Schicht und Position auf der Erde eher Bereiche zwischen 300 °C und 900 °C.
Also ja, es gibt Wärmetransport vom Erdkern zur Kruste, ja den können wir messen und noch besser, den können wir sogar für erneuerbare Energien nutzen.
Wärmetransport in der Geothermie funktioniert primär durch Konvektion, das ist richtig. Das liegt aber auch vor allem daran, weil die Erdkruste bei 200 °C eben nicht mehr stark strahlt sondern Wärmetransport via Konvektion viel effizienter ist.
Die Frage ist ja, woher kommt die Wärme in der Erdkruste. Diese kommt sowohl von der Wärmeleitung und konvektivem Transport vom Mantel als auch von der Absorption(!) der Infrarotstrahlung aus dem Kern.
Die emittierte und reflektierte Strahlung in Sibirien bei -70 °C können wir natürlich messen. Die kommt aber wie gesagt primär durch die Sonneneinstrahlung und nicht durch die Erdstrahlung. Die wird im Erdreich absorbiert.
Ich habe mal Recherchiert und dabei kam das raus:
Es gibt mehrere Gründe dafür:
- Infrarotstrahlung: Infrarotstrahlung ist eine Form elektromagnetischer Strahlung, die von Objekten mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts (−273,15 °C) emittiert wird. Sie liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen sichtbarem Licht und Mikrowellen. Obwohl der Erdkern sehr heiß ist, emittiert er hauptsächlich Wärme in Form von Konvektion (Wärmeübertragung durch Strömung) und nicht als elektromagnetische Strahlung.
- Physikalische Barrieren: Selbst wenn der Erdkern Infrarotstrahlung emittieren würde, müsste diese durch die Erde hindurch bis zur Oberfläche gelangen. Allerdings absorbieren Gestein, Erde und andere Materialien Infrarotstrahlung effektiv und verhindern, dass sie sich über große Entfernungen ausbreitet. Die Infrarotstrahlung würde auf dem Weg durch die Erde größtenteils absorbiert und ihre Intensität würde stark abnehmen.
- Atmosphäre: Sichtbares Licht und ein Teil des Infrarotspektrums können die Atmosphäre durchdringen und die Erdoberfläche erreichen. Einige Bereiche des Infrarotspektrums werden jedoch von der Atmosphäre absorbiert, insbesondere durch Treibhausgase wie Wasserdampf und Kohlendioxid. Dies kann die Ausbreitung von Infrarotstrahlung aus dem Erdkern weiter behindern.
Ich vergleiche die Erde einmal mit einem Kachelofen. Da ist das die Hitze im Innern (=Feuer) ebenfalls von "Gestein" (=Kacheln) umgeben. Und trotzdem strahlt so ein Ofen, der ja nur Temperaturen von etwa 500°-700° erzeugt, erheblich in den Raum. Die Erdkruste hat eine Dicke von 5-70 km, das sind 0,1%-1% des Durchmessers, also ziemlich dünne "Kacheln". Ich kann mir nicht vorstellen, dass eine so dünne Gesteinsschicht einen "Ofen" vollständig isoliert, der eine Temperatur bis zu 6000° hat.
Interessant Deine Aussage, dass der Erdkern keine bzw. kaum elektromagnetische Strahlung (/Infrarotstrahlung) aussende. Da fragt man sich doch: warum nicht?
Und trotzdem strahlt so ein Ofen, der ja nur Temperaturen von etwa 500°-700° erzeugt
die Flammen des Feuers im Kachelofen sind wesentlich heißer - nach der Flammenfarbe mindestens 1200°. Die Temperatur der Kacheln ist verglichen damit lauwarm.
Wenn du einen Kachelofen mit einer fünf Kilometer dicken Isolierschicht baust, merkst du von dem Feuer auf der Außenseite auch nicht mehr viel.
Nun zum einen absorbiert die Erdkruste sehr viel Wärme und gibt diese nur langsam über die Erdoberfläche an die Atmosphäre und die Ozeane ab. Zum anderen wird überschüssige Wärmeenergie über Hotspots abgegeben, z.B. thermale Quellen, aktive Vulkane usw. Weiterhin entsteht neben der Wärme auch radioaktive Strahlung durch den Zerfall radioaktiver Elemente im Erdinneren, es ist also nicht nur reine Wärmestrahlung die emittiert wird.
Tun wir doch. Das ist einer der Mechanismen, die dafür sorgen, dass es so kuschelige warm ist auf der Erde. Im Gegensatz bspw. zum Mars.
Dabei hilft uns die "schlechte" Wärmeleitung der Erdkruste, dass wir keine Thermosolen brauchen. Und die Infrarotstrahlung, die viel Wärme in den Weltraum abgibt. Sonst würde es doch "zu kuschelig" hier.
In den Überlegungen gehen Material-Temperatur und Infrarot-Strahlung etwas durcheinander. In der Geothermie wird doch im wesentlichen Materialwärme durch Konvektion (Austausch) mit Erdkruste/Erdmantel gewonnen und daraus mit guten alten Dampfturbinen Energie gemacht.
Infrarotstrahlung ist aber Wärmestrahlung und etwas anderes meines Erachtens. Es gibt ja sowas wie Nachtsichtgeräte oder Infrarot-Filme usw. die diese Strahlung nutzen, ohne dass die Materialtemperatur der Umgebung eine Rolle spielt. Wenn wir solch ein Infrarot-Messgerät auf den Boden richten würden, müsste das Gerät selbst in Sibirien bei -70° Strahlung anzeigen.
Und wenn wir andererseits ständig von der Infrarotstrahlung aus dem Erdinnern durchwärmt werden, müssten die Astronauten von Apollo 8-17 im All doch gefroren haben wie die Schneider. So wie wenn man von der Kachelofenbank direkt auf die Schneepiste wechselt. Davon ist mir aber nichts bekannt.