Strona głównaPytania → Ciepło wewnętrzne Ziemi a energia...

Ciepło wewnętrzne Ziemi a energia ze Słońca

Pytanie

Pyta Kacper

Słońce ogrzewa naszą planetę powierzchownie, ale Ziemia ma też swoje ciepło wewnętrzne (zmagazynowane i generowane w jądrze). Gdyby Słońce nagle przestało świecić to po jakim czasie ustabilizowałby się nowy (zapewne mroźny) klimat i jakie panowałyby warunki (temperatura, wiatry, ciśnienie)? Na jakiej głębokości pod Ziemią trzeba by żyć aby było przyjemnie ciepło (ok. 20 st. C)? Czy osiągnięta zostałaby równowaga termodynamiczna, czy też z czasem trzeba by schodzić coraz głębiej (a jeśli tak to w jakim tempie)?

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

Żeby odpowiedzieć na to pytanie należy porównać ilość energii jaka dociera do powierzchni naszej planety od Słońca i z wnętrza Ziemi. Stała Słoneczna, to znaczy ilość energii docierającej od Słońca do jednostkowej (1 m2) powierzchni prostopadłej do linii Ziemia-Słońce w odległości od Słońca takiej jak nasza planeta w ciągu jednej sekundy to 1362 W. Ponieważ Ziemia się obraca i oświetlana jest jej cała powierzchnia, która jest 4 razy większa niż przekrój, na 1 m2 planety powyżej atmosfery przypadałoby 1362/4=340,5 W.

Część tej energii jest rozpraszana w atmosferze, część odbijana od chmur i powierzchni, tak że ostatecznie pochłaniany jest (ogrzewa powierzchnię planety) strumień ok. 160 W/m2. Dla porównania ilość energii jaka dociera do powierzchni z wnętrza Ziemi to ok. 0,1 W/m2, czyli ok. 1600 razy mniej. Wniosek stąd prosty: gdyby zgasło Słońce temperatura na powierzchni Ziemi niewiele różniłaby się od tej, jaka panuje w pustce kosmicznej. Na początku obliczenie równowagowe pokazuje, że temperatura ta wynosiłaby ok. 36 K. W tej temperaturze nie pomógłby efekt cieplarniany od CO2 obecnego w atmosferze, gdyż gaz ten zestaliłby się na powierzchni globu. Biorąc pod uwagę średni stopień geotermiczny (1K / 33 m) i średnią temperaturę powierzchni planety ok 15oC,  aby znaleźć się w temperaturze ok. 20oC musielibyśmy zejść ok. 170 m pod powierzchnię. Ponieważ Ziemia wychładzałaby się bezustannie, musielibyśmy schodzić głębiej. Tempo tego schodzenia byłoby niewielkie, kilka metrów na 100 lat, i spadałoby w czasie. Równowaga nie ustaliłaby się, gdyż cały czas spadają zasoby materiałów rozszczepialnych podgrzewających wnętrze naszej planety.