Wie viel zusätzliche Masse gewinnt die Erde jeden Tag durch Sonneneinstrahlung?

Laut dieser Antwort ist Energie mit einer (minimalen) Masse verbunden. Wenn also viel Energie auf die Erde trifft (z. B. Sonnenstrahlung in einem Zeitraum von 24 Stunden), sollte die Erde nicht eine kleine zusätzliche Masse gewinnen? Und wenn ja, wie viel?

Kleines Problem: Wir verlieren ungefähr so ​​viel Energie an den Weltraum, wie wir gewinnen, weshalb die Ozeane gerade nicht kochen. Trotzdem können Sie ungefähr berechnen, was Sie fragen; Der typische Weg, diese Berechnung durchzuführen, besteht darin, die Solarkonstante nachzuschlagen Φ Schlagen Sie auf Wikipedia den Radius der Erde nach R , die Erde zeigt einen kreisförmigen Querschnitt zur Sonne, so berechnen Φ   π R 2   T für welche zeit auch immer T Sie wollen, das ist die Energie, die in dieser Zeit absorbiert wurde. Dann teile durch c 2 Masse zu bekommen.

Antworten (2)

Es gibt eine Antwort auf Ihre Frage, aber sie ist nicht so aussagekräftig.

Die Sonne trifft auf die Erde mit 1.5 ⋅ 10 22 J Energie jeden Tag. Verwenden m = E c 2 Wir finden, dass dies ein Massenäquivalent von 166897 kg hat.

Allerdings gewinnt die Erde auf diese Weise nicht wirklich an Masse. Die Erde strahlt auch kontinuierlich Energie in den Weltraum ab. Wenn wir den Durchschnitt annehmen, so ist die Energiemenge, die in das System eindringt, gleich der Energiemenge, die das System verlässt. Infolgedessen gewinnt die Erde dadurch überhaupt nicht an Masse. (oder wenn überhaupt, ist es eine kleine Menge, die der globalen Erwärmung zuzuschreiben ist).

Außerdem gewinnen wir jeden Tag etwa 40.000 kg Weltraumstaub und verlieren etwa 95.000 kg Wasserstoff aus der Atmosphäre. Du gewinnst etwas, du verlierst etwas.

Erhöht die Energieaufnahme durch Photosynthese überhaupt die Masse?
@CalebMauer Wenn Sie die in einem Objekt gespeicherte Energie erhöhen, erhöht sich seine Masse entsprechend. Natürlich ist die Menge an Masse, die dort gewonnen wird, winzig im Vergleich zu der Menge an Masse, die durch die aus der Atmosphäre gezogenen CO2-Moleküle gewonnen wird.
Wow, ich habe die Frage völlig falsch verstanden und davon ausgegangen, dass nach der Masse der Partikelstrahlung gefragt wurde, z. B. vom Sonnenwind.
@CortAmmon Die Bewegung von CO2 aus der Atmosphäre zu einer Pflanze hat keinen Nettogewinn oder -verlust an Masse für die Erde. Da die Energie eingeschlossen wurde, ist dies eine vernünftige Frage. Erhöht die eingefangene Sonnenenergie aus der Photosynthese die Masse der Erde? Das ist wahrscheinlich auch ungefähr im Gleichgewicht, weil Pflanzen ständig sterben und nach und nach ihre gespeicherte Energie freisetzen, von der ein Teil ins All entweichen würde.
@CJDennis Ahh, ich sehe meinen Fehler. Als wir anfingen, über Photosynthese zu sprechen, im Gegensatz zu allen anderen Formen der Absorption, fing ich sofort an, aus der Perspektive der Pflanze zu denken, anstatt aus der Erde, also antwortete ich, dass die Pflanze an Masse gewinnt
@CalebMauer Um meinen vorherigen Kommentar zu korrigieren, wird die Sonnenenergie, wenn sie durch Photosynthese eingefangen wird, als Energie verwendet, um ein Zuckermolekül aus seinen Bestandteilen zu bilden. Wenn Sie sich die Masse dieses Zuckermoleküls ansehen, ist sie aufgrund der Massenäquivalenz der in den Bindungen des Zuckers gespeicherten Energie etwas höher als die seiner Bestandteile. Dadurch wird die Erde etwas massiver, bis die Pflanze oder ein Tier, das die Pflanze frisst, das Zuckermolekül verbrennt. Irgendwann danach wird die Energie schließlich in den Weltraum abgestrahlt, und diese zusätzliche Masse verschwindet.
Für kurze Zeit wird die Energie eingefangen, wodurch die Masse der Erde zunimmt, aber schließlich findet sie ihren Weg nach draußen.
Ich nehme an, die in den Weltraum abgestrahlte Energiemenge nimmt zu, wenn die Energie der Erde selbst zunimmt, was das System Sonne/Erde/Weltraum ins Gleichgewicht bringen würde?
@Devsman Ja. Die Berechnung dieses Gleichgewichts könnte etwas zeitaufwändig sein, aber wir können bequem sagen, dass es eine gewisse Gleichgewichtstemperatur gibt, die heißer als die kosmische Hintergrundstrahlung und kälter als die Sonnenoberfläche ist. Anstatt zu berechnen, könnten wir natürlich immer einfach messen und sagen, dass es derzeit 61F ist, aber das fühlt sich irgendwie wie Betrug an =)
@CortAmmon Physik ist so cool.

Die Erde behält nicht nur keine signifikante Menge an Energie, die sie von der Sonne erhält, sondern verliert tatsächlich ihre thermische Energie (indem sie mehr abstrahlt als absorbiert), während ihr Kern abkühlt. Die Abkühlungsrate des Kerns wird auf etwa 50 Terawatt geschätzt, was einem Massenverlust von etwa 2 kg pro Tag entspricht.

Wie die Antwort von Cort erklärt, gibt es andere Quellen für Massengewinn / -verlust, die um mehrere Größenordnungen bedeutender sind als dieser Massenverlust aufgrund von Strahlung.

> Die Abkühlrate des Kerns wird auf etwa 50 Terawatt geschätzt Aber schafft es all diese Energie an die Oberfläche?
@Josef Wo sollte es sonst hingehen? Mir sind keine groß angelegten endothermen Prozesse im Kern bekannt.
@dimitry-grigoryev Ich habe irgendwo gelesen, dass die Bildung von Basalten viel Energie verbraucht, aber anscheinend nicht. Aus Wikipedia ( en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_energy_budget ): „Der geothermische Wärmefluss aus dem Erdinneren wird auf 47 Terawatt geschätzt Gesamtenergiehaushalt der Erde an der Oberfläche, der von 173.000 Terawatt einfallender Sonnenstrahlung dominiert wird.
Wie viel zusätzliche Masse gewinnt die Erde jeden Tag durch Sonneneinstrahlung?
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