所有鑽探和挖掘都將利用地球的自然熱量,因為地熱會影響地球的核心,使其冷卻下來嗎?
如果是這樣,是否會導致冰河時代?如果沒有,地球核心如何保留熱量?
所有鑽探和挖掘都將利用地球的自然熱量,因為地熱會影響地球的核心,使其冷卻下來嗎?
如果是這樣,是否會導致冰河時代?如果沒有,地球核心如何保留熱量?
第1部分,請參見 Neos答案。無論我們做什麼,地球都會失去熱量,地熱能的提取也微不足道(維基百科引用的BP數字為11.4 GW電,28 GW供熱)。
回答問題的第2部分:如果地球核心散失熱量,則不會對氣候產生重大直接影響。 Davies and Davies(2010) 估計內部發熱量約為47 TW。表面積為5.1×10 14 sup> m 2 sup>,大約相當於 0.1 W / m 2 sup> 。可以將其與氣候系統中的其他流量進行比較,如 Trenberth和Fasullo,2012所示:
-Trenberth,Kevin E.和約翰·T·法蘇洛。 “跟踪地球的能量:從厄爾尼諾現像到全球變暖。”地球物理學調查33,沒有。 3-4(2012):413-426。 Weblink
因此,從氣候角度來看,內部熱量的產生並不重要。另請參閱有關懷疑科學的這篇文章。
,但是,我們可能會失去氣氛,這會造成不便的後果。冰河時代將是我們最少的擔心。接下來的問題是: (如果沒有全球磁場,地球的大氣層能持續多久? )這是一個不同的問題,我不確定我們是否真的知道答案。
這個問題很重要,為什麼地球內部這麼熱?
簡短的回答是,不管我們做什麼,核心都會發熱。您會看到,熱量是從核心傳遞到表面的,但是從能量角度考慮熱量很重要。由於地球內存在有限的能量,因此我們實際上是在將能量從內部傳遞到外部。它的工作原理類似於汽車內部的內燃機。您正在將電勢差(高溫和低溫)轉換為機械能。在地球的情況下,這種機械能被表示為對流單元,它驅動板塊構造。最終,發動機用盡了汽油,或者在地球的情況下,能量耗盡了,並且將開始冷卻。
當核心降溫時,我認為不應該說冰河時代。火星將是地球失去大部分熱量時可能發生的事情的一個很好的例子。不會再有像火山活動這樣的構造事件,地球將是一個寒冷的質量球。將會有大量的冰,但是最終,宇宙輻射和太陽風將破壞大氣層,而沒有保護地球的磁場,使貧瘠的行星表面具有大致均勻的表面。可以肯定的是,這將導致冰河時代,但是地球的最終命運是貧瘠的,有著堅固的不對流的地幔和核心。
編輯:
我想補充一下這主要是推測,我們真的不知道會發生什麼。我只是假設地球與火星有著相似的命運。火星曾經有一個保護其大氣層的磁場,但是隨著行星冷卻,磁場消失了。火星的歷史磁場是一個有爭議的研究領域。
正如格里特指出的那樣,金星的大氣層沒有磁場,因此這顯然是假定的。也許專家會闡明這個問題(如果沒有全球磁場,地球大氣層將持續多長時間?
將平底鍋放在火爐上,使平底鍋變熱。在半小時左右的時間內每分鐘測量一次溫度,以了解自然冷卻的速度。
然後重新開始實驗。這次,取一個針並觸摸並保持其尖端至煎鍋,使其充當散熱器。煎鍋和針的相對尺寸將近似為“地熱能傳遞的地球和當前方法”。在接下來的半小時內測量冷卻量。
如果兩次運行兩次實驗並比較結果,您將發現幾乎不可能檢測出任何差異。可以推斷結果,以估計對地球的影響,一個合理的結論是,它不會產生有意義的變化。與地球的大小相比,未來的努力是如此之小,以至於其影響不到我們所能衡量的。
現在,這並不意味著未來技術的一些根本變化不會改變東西。但是沒有人可以回答這些問題,只能斷言如果我們可以將技術發展到足夠的水平,我們可以發揮重大作用。
是否所有的鑽探和挖掘都利用地球的自然熱量作為地熱能來影響地球的核心,使其冷卻下來?
是的。但是要多少錢呢?讓我們做一些粗略的數學運算。這裡我們只關心數量級。
假設我們有一個與地球大小相等的均勻球體。稱之為10 21 sup>立方米。
假定此球體是由岩石製成的,密度是水的四倍。水每立方米重1000公斤。
當然,地球不是均勻的。它由密度較小的岩石和密度較大的金屬組成。我們在這裡做一些粗略的數學運算。
讓我們假設我們的行星內部溫度均勻,例如5000開爾文。
當然,地球並不是一路都熱。再次,我們在這裡進行粗略的數學運算,只是為了了解所涉及的數量級。
讓我們假設我們的岩石球不會產生新的熱量。當然,地球內部正在產生新的熱量,例如,來自核心中的放射性元素。
並且假設我們的岩石球的比熱容為0.8焦耳每千克*開爾文。大致而言,比熱容告訴我們在特定溫度下某種物質中多少能量。
(10 21 sup>立方米)x
(4000公斤/立方米)x
(5000開爾文)x
(0.8焦耳每千克*開爾文)=
1.6 x 10 28 sup>焦耳
在這裡一個數量級。我們的岩石球大約有10 28 sup>焦耳的熱能。
現在讓我們假設我們提取了一些焦耳。人類每年從各種來源(核能,天然氣等)獲得的總能源消耗約為10 18 sup>焦耳。如果我們從熱石球中獲得100%的熱量,那麼每年將使它冷卻的熱量為總熱量的十分之一。
這是在做出最糟糕的假設。當然,我們甚至無法獲得地熱能所能提供的全部能量,無論如何,我們獲得的能源最終只會浪費到大氣中,地球會自行產生熱量,依此類推。我們可以在數万億年的時間內通過地熱能源滿足總電力需求,而不必擔心冷卻內核。
它如何保留熱量?
與其他任何岩石球保持熱量一樣。像所有形式的能量一樣,熱量會無限期地保留,直到有某種行為將其清除為止。我不清楚您實際上在這裡問什麼問題。
...導致其冷卻?
“為什麼地球核心沒有變得堅固?”這個問題的答案。物理學似乎聲稱答案是“否”。
堆芯被鈾238,鈾235,Thor 232和鉀40的放射性衰變所加熱,它們的半衰期均超過7億年(至今)。 (對於Thor而言,大約是140億年)。
堆芯並不熱,只是因為地層遺留了余熱,堆芯中的熱能通過放射性過程不斷更新。
如果是這樣,是否會導致冰河時代?
來自核心的能量必須已經不斷地通過地幔,地殼消散。進入大氣層,最終進入太空(否則地球將會升溫)。
我們所能做的就是加快能量通過地殼的耗散,無論如何,我們提取的任何能量都會到達地表。
正如其他人指出的那樣,地熱能是一種
即使不是這種情況,對我們來說,要造成冰河世紀,也需要我們對地熱釋放進行幾乎完全的控制。通過人工手段,我們必須在足夠長的時間內從地球深處提取足夠的能量,以使地殼不再具有明顯的自然散熱,然後我們必須停止並裝瓶我們的人工提取方法,以便熱量沒有其他逃逸手段,只能以自然的方式通過地殼上升。大氣中存在的熱量散發到太空中的熱量要比地殼中散發的新熱量快得多。除了氣候變化以外,其他重大影響還包括:地震,火山噴發,破壞大陸漂移...
如果沒有,它如何保留熱量?
我希望很明顯沒有。
您必須從熱的原因開始:放射性同位素分佈在整個地球上,並且由於熱輻射發生在地表,您越深入,它就會變得越熱。放射性同位素以固定的速率衰減,有些放射性同位素的半衰期非常長,因此這種熱量會在地球的整個壽命期內釋放出來。地球的熱量不是(主要是?)不是由於它的形成或潮汐被月球擠壓留下的動能。由於規模龐大,我們無能為力。
地球通過地幔中的放射性衰變產生20TW [1]的熱能。這就是地球產生的熱量,因此應該給我們一個大概的思路,即我們需要從地球上去除多少熱量才能對地球的內部溫度產生影響。總結地殼下的加熱情況,現存的熱量來自兩個相等的部分:放射性衰變和地球產生的剩餘熱量[1]。大量的熱量從太陽照射到地球,但又散發出去。它實際上與內部溫度沒有任何關係[1]。
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_internal_heat_budget
據我從那個維基頁面上可以看出:地球目前的熱量:約50%的輻射,剩餘的約50%內部熱量收支:地熱消耗+ 47TW從地幔傳遞到地殼及其他[1] ]-輻射產生的20TW =核心冷卻速率沒有地熱的核心冷卻速率:0 + 47TW-20TW = 27TW
2017年,全球消耗了22,000 TWh [2]。這意味著平均功耗為2.5TW。如果所有這些都是地熱的話,我們將使地球核心的冷卻速率提高約10%。
[2] https://yearbook.enerdata.net/electricity/electricity -domestic-consumption-data.html
因此,基於此,地熱發電的每TW冷卻地球的速度有多快?好吧,我查看了按質量計算的地球上最豐富的元素,發現加權平均熱容約為1000 J / kg /℃。為了大致了解1 TW的影響,我將使用這個數字,以及平均內部溫度3000攝氏度。為了計算地球的熱能,我將使用Q = M c dT,我將考慮0C和3000C之間的熱窗口。這些點之間的地球熱能差約為1.8x10 ^ 31J。
在十年內,一個1TW光源會產生3.2x10 ^ 20 J的能量。為了對行星的平均內部溫度(我們的分析窗口為30攝氏度)產生1%的影響,全職工作,直到太陽在50億年內吞噬了地球。
我認為這太棒了!我想看看有多棒。
人類似乎每隔十年左右就將其電力需求增加一倍,這一事實又如何呢?我匯總了一個快速的電子表格表格,並逐個世紀對其進行了模擬,以了解隨著電力需求的不斷增長,對地球溫度產生可測量影響需要花費多長時間。
事實證明,如果我們要將今天的所有發電轉換為地熱發電,並使全球地熱發電總量每十年翻一番,我們將獲得8,400年的清潔能源,然後再將地核冷卻1%!
我們必須做到但是不久之後就發生了變化,因為如果我們繼續這樣下去,我們將在數百年來完全耗盡地球的溫暖。但是到那時,我們甚至可能擁有足夠強大的技術來人為地加熱地球。