Kann uns die Gravitationsenergie (Gezeitenenergie) ausgehen?

Ich habe einen Artikel über Energieformen und -quellen gelesen, der mich zum Nachdenken angeregt hat. Energie kommt von irgendwo her und ist in vielerlei Hinsicht begrenzt. Am offensichtlichsten ist es bei Brennstoffen: Wir verbrennen Kohle und Öl und irgendwann haben wir alles aufgebraucht, was wir haben.

Wir nutzen Solarenergie, und irgendwann wird der Sonne der Treibstoff ausgehen und wir werden diese Quelle nicht mehr haben (obwohl wir vorher tot sein werden, aber das ist nicht der Sinn dieser Frage).

Dann erwähnte der Artikel Gezeitenkraft, hauptsächlich als Wasserkraftwerke, die sich die Tatsache zunutze machen, dass sich der Mond um die Erde dreht und Flutwellen / Wasserbewegungen verursacht.

Wie wirkt sich unsere Nutzung der Gezeitenkraft auf diese „Ressource“ aus? Was soll da „ausgehen“? Hat unsere Ausbeutung der „Schwerkraft“ der Gezeiten einen Einfluss darauf, wie lange sie anhält?

Zum Vergleich: Unser Ölverbrauch hat einen direkten Einfluss darauf, wie lange es hält, aber nicht unser Verbrauch von Solarenergie, da sie vorhanden ist, ob wir sie nutzen oder nicht.

Könnte die Gezeitenkraft theoretisch für immer da sein, wenn sich der Mond einfach weiter um die Erde bewegt?

Soweit ich weiß, entfernt sich der Mond langsam von der Erde und wird irgendwann seine Umlaufbahn verlassen. Das wäre also das Ende der Gezeitenkraft in dieser Form.

Sorry, wenn es mehrere Fragen in einer gibt, aber es gehört alles zusammen.

Soweit ich weiß, wird der Mond die Erdumlaufbahn nicht verlassen, aber er wird irgendwann aufhören, die Gezeiten aufgrund der Gezeitensperre zu erhöhen. Aber die Sonne hebt auch Gezeiten.
Ähm, ist mein Konzept fehlerhaft oder ist die Annahme, dass Gravitationsenergie gleich Gezeitenenergie ist, falsch?
@Zaibis Ein Fehler - wie bei allem benötigen Sie einen potenziellen Gradienten , um nützliche Arbeit zu extrahieren. In diesem Fall gibt es einen Gradienten, den es auszunutzen gilt, solange es einen Unterschied zwischen der Umlaufgeschwindigkeit des Mondes und der Rotationsgeschwindigkeit der Erde gibt. Sobald die Rotation der Erde mit der des Mondes verbunden ist (was wahrscheinlich nicht passieren wird - das System wird lange vorher gestört, sobald sich die Sonne in einen roten Riesen verwandelt), gibt es keine Energie mehr, die daraus gewonnen werden kann.
@Luaan: Ähm, meine Frage war, ob Gezeitenenergie und Gravitationsenergie austauschbar dasselbe sind, wie OP für mich klingt, als würde ich es vermuten. Ich verstehe nicht, wo Sie meinen Kommentar mit Ihrem beantworten ... und ich muss zugeben, dass ich überhaupt nicht verstehe, was Sie mir sagen wollen. Tut mir leid, wenn das an meiner Unkenntnis liegt.
@Zaibis Lassen Sie es mich auf andere Weise versuchen - es gibt keine potenzielle Gezeitenenergie und sie hat nichts mit Gravitationsenergie zu tun. Gezeitenkräfte sind jedoch gravitativ - im Grunde vermittelt die Schwerkraft den Energieaustausch zwischen dem Drehimpuls der Erde und dem Bahnimpuls des Mondes (im einfachsten Szenario - die Realität ist natürlich etwas komplizierter). Ein Gezeitenkraftwerk stiehlt dem Mond und der Erde indirekt Schwung. Aber es "stiehlt" nicht die Gravitationsenergie der Erde.
@Luaan: Danke.
Ich habe irgendwo gelesen, dass sich die Erde aufgrund der Gezeitenwechselwirkung mit dem Mond um 17 Millisekunden pro Jahrhundert verlangsamt. Sie werden schließlich durch die Gezeiten gesperrt, aber das ist Milliarden von Jahren entfernt. Die Sonne wird bis dahin längst zum Roten Riesen geworden sein und die Erde knusprig gebraten haben.

Antworten (3)

Der Mond arbeitet auf der Erde, weil der Mond mit einer anderen Geschwindigkeit als die Erdrotation um die Erde kreist. So spüren im Laufe der Zeit verschiedene Teile der Erde die maximale Stärke der Anziehungskraft des Mondes, was zu Oszillationen in der Höhe der Erdoberfläche führt, die für die Energiegewinnung genutzt werden können.

Die Erde hat schon immer Energie aus der Differenz zwischen der Umlaufzeit des Mondes und der Rotationsperiode der Erde gewonnen. Welche Energie auch immer Menschen gewinnen, sie wird im Vergleich zu natürlichen Gezeitenkräften winzig sein. Es gibt zwei Nebenwirkungen der sich ändernden Gezeiten: (1) Die Erdrotation wird verlangsamt und (2) der Mond wird in eine höhere Umlaufbahn weiter von der Erde entfernt geschoben. Schließlich verlangsamt sich die Rotation der Erde so stark, dass eine Rotation genauso lange dauert wie eine Mondumrundung (dies wird als Gezeitenverriegelung bezeichnet). An diesem Punkt kann den Gezeitenkräften keine Energie mehr entzogen werden, da sich die Erdoberfläche nicht mehr mit der Zeit verändert. Das wird noch lange nicht passieren, da die Dauer der Erdrotation um etwa 2 Millisekunden pro Jahrhundert zunimmt.

Tolle Antwort, nur ein kleiner Nitpick: Die Gezeiten entziehen der Umlaufbahn des Mondes keine Energie, da die Gesamtenergie des Gravitationssystems Erde-Mond mit der Zeit ansteigt. Die Energie stammt aus der kinetischen Rotationsenergie der Erde.
@knzhou Du hast recht. Ich habe meine Antwort aktualisiert.
Uh, die Verlängerung der Jahrhundertzeit ist nicht so ein kleiner Deal, oder? Das bedeutet, dass unser Zeitsystem innerhalb der nächsten 50.000.000 Jahre völlig fehlerhaft sein wird. Ich meine, okay... 50.000 Jahre nichts, worüber wir uns Sorgen machen müssen, aber in der Geschichte der Menschheit immer noch keine so große Zeit. und das System zu ändern ist ein bisschen fies, wie ich es mir vorstelle. ^^
@Zaibis: Es ist nicht so schlimm, wir werden wahrscheinlich unsere Schaltjahr-Berechnungslogik ändern, wenn sie relevant wird. Auch heute noch sind Schaltjahre nicht nur durch vier teilbar: Durch 100 teilbare, aber nicht durch 400 teilbare Jahre sind keine Schaltjahre. Also werden wir wahrscheinlich einfach eine weitere solche Ausnahme hinzufügen mit "wenn das Jahr durch 5000 teilbar ist ... " oder so ähnlich.
In 50.000 Jahren werden Menschen auf mehreren Planeten, Monden und Raumstationen im gesamten Sonnensystem leben. Ich nehme an, dass wir zu diesem Zeitpunkt eine sol -universelle Art der Zeitangabe entwickelt haben werden, ähnlich wie die Erfindungen von Kalendern und Zeitzonen.
@Zaibis: Nun, nach diesen Zahlen wird der mittlere Sonnentag in 50.000 Jahren 24 Stunden und eine Sekunde betragen. Selbst wenn die Schaltsekunden bis dahin abgeschafft sind, wie es hoffentlich der Fall ist, bedeutet das nur, dass die Länder nur etwa einmal pro Jahrzehnt in die benachbarte Zeitzone wechseln müssen, um ihren bürgerlichen Mittag einigermaßen auf den mittleren Sonnenmittag auszurichten – nicht groß Deal und sicherlich ein unendlich kleinerer Deal, als den zweiten neu zu definieren.
Den Kalender kann man getrost nach den gregorianischen Regeln driften lassen. Selbst bei einer zusätzlichen Sekunde pro Tag wird es Jahrhunderte dauern, bis die Äquinoktien und Sonnenwenden auch nur einen Tag vorbeiziehen, und die meisten sozialen Konventionen, die von bestimmten Daten abhängen, die in bestimmte Jahreszeiten fallen, ändern sich sowieso viel schneller als das.
Ich bekomme die seltsamsten Gespräche unter meinen Antworten.
"Welche Energie auch immer Menschen gewinnen, sie wird im Vergleich zu natürlichen Gezeitenkräften winzig sein." Ich bin sicher, das dachten die ersten Eisenarbeiter. Und Ölmagnaten.
@corsiKa Bei Gezeiten wäre die Energie, die Menschen extrahieren können, ohnehin abgebaut worden. Ähnlich verhält es sich mit der Solarenergie in dem in der Frage genannten Sinne.
"An diesem Punkt kann den Gezeitenkräften keine Energie mehr entzogen werden, weil sich die Erdoberfläche nicht mehr mit der Zeit verändert" - wir würden aufgrund der Sonne immer noch etwas weniger als die Hälfte der aktuellen Gesamtgezeiten bekommen, wenn nicht alle drei gesperrt würden .
@PeteKirkham Stimmt, aber die Gezeiten würden nur zweimal im Monat kommen, und ich glaube nicht, dass aus einem so langsamen Prozess eine nützliche Menge an Energie gewonnen werden könnte.
Sonnenfluten sind zweimal am Tag, hoch um Mittag oder Mitternacht. Zweimal im Monat synchronisieren sie sich mit den Mondfluten, um größere oder kleinere zu erzeugen.
@PeteKirkham Ich habe darüber gesprochen, nachdem die Gezeiten mit dem Mond verbunden waren, wenn ein Erdtag einen Monat lang sein wird.
Entschuldigung, mein Fehler

Letztendlich lautet die kurze Antwort ja.

Der Mond entfernt sich langsam von der Erde , mit einer Geschwindigkeit von 4 Zentimetern pro Jahr. Dies liegt daran, dass es sich in einer etwas höheren Umlaufbahn als im Gleichgewicht befindet.

Gleichzeitig wird die Rotationsgeschwindigkeit der Erde, die ein Satellit der Sonne ist, verlangsamt, bis sie schließlich durch die Gezeiten mit der Sonne verbunden sein wird.

Beide Effekte treten jedoch auf einer Zeitskala auf, die länger ist als das Alter, das unsere Sonne wahrscheinlich erreichen wird. Dies bedeutet, dass die Erde zwar eines Tages keine Gezeiten mehr haben wird, weder von der Sonne noch vom Mond, dies jedoch nicht geschehen wird, bevor sich die Sonne zu einem roten Riesen ausdehnt und das Erde/Mond-System aufzehrt.

Alles eine Frage des Maßstabs. Wenn wir die Gezeitenenergie in großem Umfang und effektiver nutzen könnten, würde dies die Erde schneller verlangsamen, aber in den jetzt praktikablen Größenordnungen ist sie nicht einmal vergleichbar mit topografischen Veränderungen aufgrund der Erosion der Festlandsockel, die die Gezeiten bremsen.
Die Verschiebung von tektonischen Platten und Gebirgszügen könnte das Gleichgewicht der Erde als perfekte Kugel beeinflussen und die Anziehungskraft des Mondes stärker verändern.
Inkonsistenzen in der Dichte der obersten Erdschichten wirken wie Ballast, um den Rhythmus der Gezeiten zu verändern.

Kann uns die Gravitationsenergie (Gezeitenenergie) ausgehen?
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