Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

16 frågor/svar hittade

Blandat [19312]

Fråga:
Frågor om jordens kärna
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag håller på att skriva en uppsats om upptäckten av jordens kärna och har några frågor om det. den första är att det finns väl ingen specifik person som upptäckte jordens kärna, eller? har kärnan påverkat oss människor eller samhället på något vis? hur har olika kulturer sett på denna upptäckt? tacksam för svar:)
/Filippa E, Birkaskolan, ekerö

Svar:
Filippa! Vi är inte experter på geologi, men lite kan vi säga.

I naturvetenskap är det sällan en person och en observation som etablerar ny kunskap - oftast är det en serie mindre upptäckter så man till slut kommer fram till det förhoppningsvis korrekta. För jordens inre är det framför allt följande observationer som varit viktiga för att bygga en modell:

* Seismiska vågor från jordbävningar och explosioner
* Jordens medeldensitet
* Jordens magnetfält
* Temperatur som funktion av djupet (endast nära ytan)
* Relativ förekomst av grundämnen i solsystemet
* Allmänna kunskaper i kemi och fasta/flytande material

Lite historik om seismologi finns i artikeln Seismology#Mapping_the_earth's_interior .

Den enda direkta påverkan från kärnan är det jordmagnetiska fältet, se fråga 19301 .

På din fråga om hur det påverkat olika kulturer skulle jag vilja påstå: inte alls. Normalt står naturvetenskapen fritt från kultur och religion. Undantaget är naturligtvis evolutionsläran som är kontroversiell i flera religioner.

Mer om vad man trott om jordens inre finns i Wikipedia-artiklarna Teorin_om_en_ihålig_jord och Hollow_Earth .

Se vidare Structure_of_the_Earth .



/Peter E

Nyckelord: *geologi [16]; jordens inre [11];

*

Universum-Solen-Planeterna [19301]

Fråga:
Vad skulle hända om jordens inre stelnade och blev hård?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Vad skulle hända om jordens inre stelnade och blev hård?
/Mary D, Skälltorpskolan, Hisings/backa

Svar:
Mary! Se fråga 17056 och 17484 varför jordens inre är varmt och flytande. Temeraturen är 1000-7000 K beroende på djup, se nedanstående figur från Geothermal_gradient .

Det omedelbara som skulle ske om jordens inre stelande är att vi inte skulle få några jordbävningar eller vulkanutbrott. Det är kanske bra, men värre är att jordens magnetfält (fråga 18768 ) skulle försvinna.

Förutom att kompasser skulle bli förvirrade så skulle avsaknad av magnetfält göra att vi inte har något skydd för partikelstrålning från solen, se Solvind . Detta osakar en ökad nivå av joniserande strålning och en gradvis uttunning av atmosfären.

Om jorden inre stelnar kommer även kontinentaldriften att upphöra. Denna har en stabiliserande verkan på klimatet genom att hålla koldioxidhalten i atmosfären på en låg nivå, se fråga 17321 . Utan kontinentaldrift skulle jorden kunna råka ut för en extrem växthuseffekt som planeten Venus med medeltemperatur på uppemot 500oC.

Nu är dessa effekter ingenting att oroa sig för eftersom jordens inre kommer att fortsätta att vara flytande under hundratals miljoner år framåt.



/Peter E

Nyckelord: *geologi [16]; jordens inre [11]; jordens magnetfält [20];

*

Energi [19264]

Fråga:
Vilka bevis finns det på att olja är rester av växter och djur?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Vilka naturvetenskapliga bevis finns det på att olja är rester av växter och djur?
/Marcus E, LBS

Svar:
Marcus! Det är egentligen en geologifråga, med det är intressant så jag ger en fysikers svar.

Det finns mycket starka bevis för att fossila bränslen (olja, fossilgas och kol) kommer från växter/djur som levde för många miljoner år sedan, se fråga 1782 . Låt oss börja med ett citat från länk 1:

The relative proportion of 13C in our atmosphere is steadily decreasing over time. Before the industrial revolution, d13C of our atmosphere was approximately -6.5‰; now the value is around -8‰. Recall that plants have less 13C relative to the atmosphere (and therefore have a more negative d13C value of around -25‰). Most fossil fuels, like oil and coal, which are ancient plant and animal material, have the same d13C isotopic fingerprint as other plants. The annual trend–the overall decrease in atmospheric d13C–is explained by the addition of carbon dioxide to the atmosphere that must come from the terrestrial biosphere and/or fossil fuels. In fact, we know from D14C measurements, inventories, and other sources, that this decrease is from fossil fuel emissions, and is an example of the Suess Effect.

Recall that the Suess Effect is the observed decrease in d13C and D14C values due to fossil fuel emissions, which are depleted in 13C and do not contain 14C.

Eftersom CO2-molekylen med 12C är lättare än den med 13C är den också mer lättrörlig (medelenergin beror av temperaturen mv2/2=3kT/2). Organiskt material innehåller alltså mindre 13C relativt 12C, dvs ett negativt d13C, se Carbon-13#Uses_in_earth_science .

Fossila bränslen har detta negativa d13C, vilket är en tydlig indikation på organiskt ursprung - oorganiskt material har positivt d13C.

Man vet även från kemikunskaper att organiskt material under högt tryck, hög temperatur och frånvaro av syre kan omvandlas till kol eller kolväten.

Se tillägget till fråga 1782 för ytterligare oberoende bevis för att fossila bränslen kommer från biologiskt material. Länk 2 ger en bra sammanfattning av kontroversen.



/Peter E

Nyckelord: fossila bränslen [13]; *geologi [16];

1 http://www.esrl.noaa.gov/gmd/outreach/isotopes/c13tellsus.html
2 http://www.rense.com/general58/biot.htm

*

Blandat [19176]

Fråga:
Vad har den vulkaniska aktiviteten har betytt för livets uppkomst?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag undrar på vilket sätt "livet på jorden" har vulkanismen att tacka och vad egentligen den vulkaniska aktiviteten har betytt för jorden uppkomst?
/Emelie A, Lars Kaggskolan, Kalmar

Svar:
Mja, kanske inte direkt men kombinationen hav och kontinentaldriften har en stabiliserande verkan på koldioxidhalten och därmed på jordens temperatur, se fråga 17321 .

Venus, som saknar hav och kontinentaldrift har en atmosfär med koldioxid av 90 atmosfärers tryck och därmed, genom en extrem växthuseffekt, en yttemperatur på uppemot 500oC, en temperatur som omöjliggör liv som vi känner det.

Det är möjligt att domänen arkéer (se Arkéer ) är ursprunget till liv i s.k. "black smokers" (se Hydrothermal_vent ).

Vulkanism har även antagligen orsakat massutdöenden som stimulerat utvecklingen av nya arter (se Massutdöende ).
/Peter E

Nyckelord: *geologi [16]; Venus [9]; växthuseffekten [30]; vulkanism [5]; *biologi [20];

*

Blandat [18636]

Fråga:
Växthus effekten smälter isen så att vatten nivån stiger, men hur kan t.ex. Finland stiga (landhöjning)?? Pressar vattnet upp landet eller??
/Jenny L, Korsholms högstadium, Vasa

Svar:
Jenny! Finnarna har blivit så magra på grund av den dåliga ekonomin så hela Finland lyfter!

Nej, och det har inget med den stigande vattennivån att göra. Under istiden (se fråga 830 ) var Skandinavien täckt av ett 3 km tjockt istäcke. När detta smälte bort steg marknivån av samma anledning som ett fartyg stiger om man tar bort lasten, eftersom jordskorpan flyter på jordens inre flytande lager. Denna process är mycket långsam och håller fortfarande på i stora delar av Skandinavien. Det är alltså magman i jordens inre som lyfter landet, inte vattnet.

Se även fråga 18040 .
/Peter E

Nyckelord: *geologi [16];

*

Universum-Solen-Planeterna [17484]

Fråga:
När svalnar jordens inre av?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Om jorden svalnade av helt så skulle kontinentaldriften stanna och med tiden berg och land nötas ner/eroderas av regn och vind och vatten täcka hela planeten har det sagts mig; den Blå planeten är ett faktum. Det verkar rimligt. Men vilka tidrymder skulle det handla om, dvs hur länge kommer jorden att ha ett varmt, drivande inre och hur lång tid kan erosionen antas ta därefter?

Månen lär ha bildats ungefär samtidigt som jorden. Har den också en varm kärna? Eller har kärnreaktionerna tagit slut där; slut på bränsle helt enkelt?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Thomas! Det är radioaktivt sönderfall som håller jordens inre flytande, se fråga 13938 . Eftersom halveringstiderna är över 1 miljard år, är avsvalningen inget vi behöver oroa oss för på en tidsskala 100 miljoner år. Sedan tror jag inte jorden skulle bli en havsplanet. Om kontinentadriften upphörde skulle koldioxidhalten i atmosfären öka - fråga 17321 beskriver processen som håller nere koldioxidhalten - och växthuseffekten skulle orsaka en temperaturökning liknande vad som skett med Venus. Med en temperatur på flera 100 grader Celsius kan det inte förekomma flytande vatten.

Vad gäller månen så är den redan avsvalnad - den innehåller ingen flytande kärna. Anledningen är inte att det finns mindre halt av radioaktiva element utan att månen är mindre. Uppvämningen från radioaktivitet är proportionell mot massan som är proportionell mot volymen = 4pr3/3. Förlusten av energi genom elektromagnetisk strålning (värmestrålning) är proportionell mot ytan = 4pr2. Förhållandet mellan uppvärmning och avsvalning är alltså proportionell mot radien r. För liten radie dominerar utstrålningen och man får en låg jämviktstemperatur, se fråga 13938 hur man räknar ut denna.
/Peter E

Nyckelord: jordens inre [11]; *geologi [16];

*

Blandat [17321]

Fråga:
Vart tog all koldioxid som fanns i jordens urspungliga atmosfär vägen?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Om Jordens atmosfär från början bestod mest av koldioxid och man jämför med hur lite koldioxid det finns idag i atmosfären så kan man fråga sig vad har hänt med all koldioxiden som fanns i atmosfären? Är den bunden i växterna? Vi vet att syret kommer från växterna, men var kommer kvävet ifrån?
/carl l

Svar:
Carl! Egentligen en geologi-fråga, men jag skall ändå försöka mig på några kommentarer.

För det första finns det inga direkta data hur jordens urspungliga atmosfär var sammansatt. Vi får titta på vilka grundämnen i gasform som förekommer mycket i solsystemet och vilka gaser som kommer ut vid vulkanism. Jorden var ju när den bildades i princip en stor vulkan. Dels värmdes den upp när den bildades och dels utsattes den för ett bombardemang av meteoriter. Perioden kallas ju Hadean (Hades är ju dödsriket i den grekiska mytologin).

Grundämnenas förekomst i solsystemet framgår av Abundances_of_the_elements_(data_page)#Sun_and_solar_system .

Där kan man se att förutom väte och helium (som båda är mycket lätta och försvinner nästan omedelbart när jorden bildades) dominerar kol, syre och kväve. Man bör alltså vänta sig att den urspungliga atmosfären innehöll dessa ämnen. Eftersom O2 är mycket reaktivt så försvinner det säkert genom att det oxiderar andra ämnen, bland annat kol. Observera att det var säkert 1000-2000 grader på jordytan, så allt brännbart (t.ex. kol) brann upp. Enligt detta resonemang skulle atmosfären bestå till en stor del av koldioxid och en del andra gaser t.ex. kvävgas. Med tanke på vulkanism och venusatmosfärens sammansättning (se Planetary Fact Sheets ), så inehöll atmosfären säkert även en del svaveloxider.

Nedanstående figur (från Atmosphere_of_Venus ) visar den procentuella sammansättningen av Venus', Mars' och jordens troliga första atmosfär. Varför jordens nuvarande atmosfär är så helt annorlunda förklaras nedan.


Det är emellertid inte ens säkert att jorden hade någon atmosfär alls från början. Solen var när den skapades antagligen mycket aktiv (jmfr. T-Tauri stjärnor, T_Tauri_star ), så partikelstrålningen från solen kan ha slitit bort den atmosfär som bildats.

Dagens atmosfär har sammansättningen c:a 20% syrgas, 80% kvävgas och små mängder av andra gaser t.ex. koldioxid, se Atmosphere_of_Earth . I medeltal innehåller jordatmosfären 1% vatten, i huvudsak som vattenånga och en mindre del som moln (vattendroppar/iskristaller).

Syrgasen kommer från fotosyntetiserande växter och bakterier, se figuren i fråga 1550 hur syrehalten har byggts upp under ett par miljarder år.

Vart har kolet tagit vägen då? Bilden i fråga 14739 visar i vilken form kolet finns på jorden (se även länk 1). De dominerande sänkorna är som synes kalksten (från snäckor, skaldjur) och organiskt material (från döda växter, djur, bakterier) i sedimentära bergarter. Det är alltså livsformer genom tiderna som har utarmat atmosfären på koldioxid!

Bara en liten del av den utspungliga koldioxiden finns bundet i existerande liv. Den viktigaste stabilisatorn för den atmosfäriska koldioxidhalten är jordens inre med hjälp av den långsamma koldioxidcykeln, Carbonate-silicate_cycle .

Med karbonat-silikatcykeln, se bilden nedan från länk 2, transporteras atmosfärens koldioxid, via havet, utfällning i form av CaCO3, transport med kontinentaldriften till jordens inre i subduktionszonerna. Vid den höga temperaturen i jordens inre ombildas karbonatet till silikat. Vid vulkanutbrott släpps sedan en del av den återbildade koldioxiden ut i atmosfären.

Vi har alltså en cirkulation av koldioxid. Det är alltså så länge kontinentaldriften pågår en jämviktshalt av 200-280 ppm koldioxid i atmosfären (se figuren i fråga 830 ). Anledningen till att denna process inte kan rädda oss från ökningen i koldioxidhalten (i dag över 380 ppm pga användning av fossila bränslen) är att processen har för lång tidskonstant - vi släpper helt enkelt ut alltför mycket koldioxid under kort tid.

Se även Atmosphere_of_Earth och History_of_Earth .

Se fråga 13757 för den organiska koldioxidcykeln och fråga 12306 för hur man tror att vatten kom till jorden.



/Peter E

Nyckelord: *geologi [16]; koldioxidcykeln [6]; växthuseffekten [30]; astrobiologi [9]; jordens atmosfär [9];

1 http://earthguide.ucsd.edu/virtualmuseum/climatechange1/05_2.shtml
2 http://www.ldeo.columbia.edu/edu/dees/V1003/lectures/global_carbon_cycle/

*

Blandat [17342]

Fråga:
Hej jag läser geografi A i komvux. min lärare har ställt fråga vilket jag förstår inte hur jag ska svara och jag hittar inte så mycket svar i läroboken heller jag ska vara väldigt tacksam om ni kan svara frågan

Redogör dels för sambandet mellan grundämne och bergart samt dessutom för de tre olika huvudgrupperna av bergarter. Ge exempel på bergarter för varje bildningsform

tack på förhand!
/lisa s, komvux, malmö

Svar:
Lisa! Frågan är geologi, och vi har mycket begränsad kompetens inom detta ämne. Grundämne är emellertid lätt att definiera, se 6950 , och bergarter är sammansättningar av ett eller flera mineral (kemiska föreningar bestående av mer än ett grundämne). Se vidare på Naturhistoriska riksmuséets utmärkta sajt under länk 1.
/Peter E

Nyckelord: *geologi [16];

1 http://www.nrm.se/sv/meny/faktaomnaturen/geologi/bergarterochmalmer/bergarter.1606.html

*

Blandat [17170]

Fråga:
Hej! I en dagstidning står det idag om vulkanutbrott för 251 resp 201 miljoner år sedan, vulkanutbrott som skulle pågått i hundratusentals år. Det är ju länge sedan, långt före dinosauriernas tid. Notisen får mig att fråga: Är temperaturen inuti jorden konstant över årmiljonerna? Kan så långvariga utbrott ske igen? Har jorden svalnat sedan dess så att så långa utbrott kan inte uppkomma igen? Hör temp och utbrott ihop? (Flerdelad fråga, tyvärr, men ändå inom samma område.)
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Jordens inre värms ju upp av radioaktiva isotoper. Som framgår av fråga 13938 har dessa halveringstider överstigande 1 miljard år. Uppvärmningen och därmed temperaturen ändrar sig alltså försumbart under den tidsperiod du nämner.

Temperaturen har alltså inte ändrats väsentligt på en tidsskala några 100 miljoner år. Jag gissar (jag är inte vulkanolog) att storleken och längden på vulkanutbrott kan bero på t.ex. konfigurationen av kontinentalplattorna. Men tänk på att 200 miljoner år är en lång tid. Det kan hända mycket med kontinenterna.

Det finns geologiska bevis för flera stora utbrott som har täckt stora delar av kontinenter. Det är sannolikt att dessa utbrott varat ganska länge och att de påverkat det globala klimatet.

Figuren nedan (från Wikimedia Commons Volcano#Effects_of_volcanoes ) visar vad som kommer ut ur en vulkan och är av intresse globalt (vi bortser här från den lokala påverkan av lava och vattenånga). Problemet är att klimatpåverkan för de olika ämnena är olika. Man kan förstå att askan kan hindra solinstrålning och därmed sänka temperaturen. SO2 bildar aerosoler som även de reflekterar solljus vilket sänker temperaturen. CO2 är, som vi vet, emellertid en växthusgas, så mycket av denna gas skulle göra klimatet varmare. Det finns indikationer på att några stora vulkanutbrott har orsakat en global uppvämning (länk 1 nedan) varvid många arter utrotats. Flera massutdöenden finns väl dokumenterade, vad som möjligen är kontroversiellt är om orsaken var vulkanutbrott, meteoriter, strålning från rymden eller något annat.



/Peter E

Nyckelord: jordens inre [11]; vulkanism [5]; *geologi [16];

1 http://edition.cnn.com/2007/TECH/science/04/27/volcanoes.warming/index.html

*

Universum-Solen-Planeterna [17056]

Fråga:
Hur länge kan jordens inre vara 4000 grader celsius innan den svalnar helt & hur mycket är jordens inre tempratur då?

När jordens inre svalnat helt men om solen ändå strålar på som vanligt hur kommer temptaturen då att vara på jorden?
/Magnus E

Svar:
Den kommer inte att svalna på mycket länge! Jordens inre värms upp av radioaktivt sönderfall av mycket långlivade isotoper av framför allt K, Th och U, se fråga 13938 och fråga 12098 . Observera emellertid från fråga 13938 att uppvärmningen inifrån på ytan är helt försumbar.

Om vi tog bort de radioaktiva isotoperna skulle man kunna tro att jordens innertemperatur med tiden skulle stabilisera sig på jordytans nuvarande medeltemperatur 15oC.

Om jordens inre blev fast skulle emellertid kontinentaldriften upphöra, varvid återförandet av koldioxid från atmosfären till jordens inre skulle upphöra. Koldioxidhalten i atmosfären skulle då öka med ökande temperatur som följd. Jorden skulle bli som Venus: yttemperatur på 500oC och en mycket tät koldioxidatmosfär. Men det dröjer ett bra tag!
/Peter E

Nyckelord: jordens inre [11]; växthuseffekten [30]; *geologi [16];

*

Elektricitet-Magnetism [15882]

Fråga:
Polaritet hos det jordmagnetiska fältet
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! I tidningen har det stått att jordens magnetpoler har bytt plats med varandra några gånger och att det snart är dags för det igen. Det har också sagts att under skiftet når bl.a. solvinden då ner till marken mer än idag, vilket blir skadligt för det biologiska livet. (Polomkastningarna nämns även i en del läroböcker.)

Frågor: Hur lång tid tar polomkastningarna? Upphör magnetismen under polförflyttningen, så att jorden då saknar magnetfält? Om inte: Innebär det att under vissa tider finns magnetpolerna vid ekvatorn så att ett "ekvatorial(norr-)sken" blir synligt? Vet man vad som orsakar omkastningarna?
/Thomas Å, Arlandagynmnasiet, Märsta

Svar:
Thomas!

Lätta frågor att svara på: det vet vi helt enkelt inte!

Det finns starka geologiska bevis att polariteten hos jordmagnetiska fältet har ändrats oregelbundet med en medelperiod på c:a en miljon år, se nedanstående figur som visar fältriktningen (magnetiseringen hos nybildade bergarter) under de senaste 160 miljoner åren. Eftersom omvändningen sker snabbt (storleksordningen tusen år, kanske mycket snabbare) så vet man inte hur det sker - vi har ännu inte kunnat mäta en reversering med moderna instrument. I princip skulle polerna kunna vandra så långt att de byter plats eller så kan fältet mellan två olika riktningar vara ett kvadrupolfält.

Nej, man vet inte vad som orsakar omkastningarna. Man tror att det orsakas av kaotiska strömmar av flytande järn i jordens yttre kärna. Solens magnetfält flippar också, men inte kaotiskt som det jordmagnetiska fältet utan med en ganska konstant elvaårsperiod.

Det är möjligt att den kosmiska strålningen och partikelstrålningen från solen kan bli högre vid en reversion, men vi har även en atmosfär som skydd. Det finns inga indikationer på att tidigare reversioner skulle ha påverkat livet, t.ex. med massutdöenden (se Extinction_event ).

Se Earth's_magnetic_field för mer om jordens magnetfält och Geomagnetic_reversal om omkastningarna av fältet.



/Peter E

Nyckelord: jordens magnetfält [20]; *geologi [16];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor, Universum-Solen-Planeterna [14457]

Fråga:
Hur kan man veta att jordens ålder är 4,6 miljarder år?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur kan man veta att jordens ålder är 4,6 miljarder år?
/Anna-Märta S, SSHL, Sigtuna

Svar:
Anna-Märta! Egentligen vet man inte det - genom direkta mätningar. Vad man helst vill ha är en sten som innehåller en radioaktiv isotop. Genom att mäta hur mycket det finns kvar av isotopen och hur mycket det finns av dotterprodukten (som är ett annat grundämne), kan man med kännedom av isotopens halveringstid räkna ut när stenen bildades, se radioaktiv datering . Nu finns det inga bergarter bevarade från jordens skapelse, så man får använda lite mer indirekta metoder.

Men man vet ganska väl hur solsystemet bildades, se solsystemets bildande , så man kan dra den slutsatsen. De äldsta bergarterna av jordiskt urspung är knappt 4 miljarder år gamla, men man har hittat meteoriter som är 4.6 miljarder år gamla. På månen har man hittat bergarter som är 4.4-4.5 miljarder år gamla.

Eftersom man är ganska säker på att solsystemet bildades under en ganska kort tidsrymd, kan vi ta meteoriternas ålder som en datering av jorden. Man kan även mäta isotopförhållanden i bly, se nedanstående bild från länk 1. Vi kan inte gå in i detalj på hur mätningarna går till (bra information finns under nedanstående länkar), men som vi ser får man fram ett värde, 4.55 Ga (giga-annum = miljarder år), som är konsistent med dateringarna av månbergarter och meteoriter.

För detaljer om hur åldersbestämningen går till se bra artiklar i Wikipedia (Radiometrisk_datering ). Se även den utmärkta artikeln The Age of the Earth och länk 1 (båda på engelska). Länk 2 från Naturhistoriska riksmuséet behandlar radioaktiv datering generellt.



/Peter E

Nyckelord: radioaktiv datering [7]; solsystemets bildande [11]; *geologi [16];

1 http://www.talkorigins.org/faqs/faq-age-of-earth.html
2 http://www.nrm.se/sv/meny/faktaomnaturen/geologi/jordklotetsutveckling/attmatageologisktid.184.html

*

Universum-Solen-Planeterna [13938]

Fråga:
Hur mycket värms jorden upp av radioaktivt sönderfall i dess inre?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Eftersom jordens inre är varmt borde jordskorpan värmas "innifrån". Hur stor är denna effekt, dvs vilken temperatur skulle jordytan ha om vi bortser uppvärmningen från solen?
/Henrik P, Katedralskolan, Lund

Svar:
Den av radioaktivt sönderfall i jordens inre utvecklade effekten är c:a 1013 kalorier/s. Jordytan är

4p r2 = 4p*(6.37*106)2 = 5*1014 m2 = 5*1018 cm2

Effekten per cm2 som i ett jämviktstillstånd måste transporteras genom jordytan blir

1013/5*1018 = 2*10-6 kal/cm2/s

Nu är jorden ganska inhomogen, speciellt är det stor skillnad mellan land och hav. Detta beror dels på jordskorpans varierande tjocklek och dels på variationer i sammansättningen. Den uppmätta energitransporten är i havsområden 2.4*10-6 kal/cm2/s och i landområden 1.4*10-6 kal/cm2/s. Ovanstående medelvärde är i god överensstämmelse med dessa värden.

Hur stor är uppvärmningseffekten från jordens inre jämfört med solstrålningen? Låt oss börja med att göra om till SI-enheter

2*10-6 kal/cm2/s = 2*10-2 kal/m2/s = 0.08 W/m2

eftersom 1 kalori är c:a 4 joule.

Solarkonstanten, dvs den från solen instrålande effekten är 1370 W/m2, se fråga 13917. Värmen från jordens inre ger alltså ett mycket litet bidrag även med hänsyn taget att solstrålningen fördelas på ytan p r2 (cirkelyta) medan jordvärmen fördelas på ytan 4p r2 (klotyta).

Om vi, som frågan sade, bortser från solstrålningen, vilken temperatur skulle jordytan ha? Transporten av energi ut från jorden kan bara ske med elektromagnetisk strålning, s.k. temperaturstrålning. Den utstrålade effekten per m2 ges av Stefan-Boltzmanns lag:

P = sT4

där konstanten s=5.67*10-8 W/m2/K4 och T är den absoluta temperaturen i kelvin. Tillämpning av denna på energiflödet från jordens innandöme ger

0.08 = 5.67*10-8 T4

dvs

T4 = 1400000

och

T = 34 K eller -239oC (brrrr...)

Detta gäller om jorden kan betraktas som en absolut svart kropp, dvs om den absorberar all inkommande strålning.

Observera att vad vi räknat ut är temperaturen vid jordytan. Temperaturen i jordens inre är ju mycket högre (jordens inre är ju flytande). Man har en temperaturgradient (ökande temperatur med ökat djup) som bestäms av värmeledningsförmågan, se figuren i fråga 19301 .

Tack Per-Gunnar Andreasson, Geologi, Lund för uppgifter om jordens inre!

Tillägg 12/11/08:
Enligt länk 1 är den utvecklade effekten 44 TW, vilket motsvarar 44/4=1.1 1013 cal/s, vilket stämmer bra med ovanstående värde. Länk 1 nämner även en referens som ger effektutvecklingen till 31 TW. Dessa värden är alltså ganska osäkra. Man har gjort uppskattningarna genom att mäta temperaturgradienten i borrhål på olika ställen av jordytan.

De isotoper som bidrar mest till uppvärmningen är 40K, 232Th och 238U (halveringstider 1.3 Ga, 14 Ga och 4.5 Ga [Ga=miljarder år]). Om man visste hur mycket av dessa isotoper som finns i jordens inre, skulle man lätt kunna räkna ut effektutvecklingen. Men man kan inte komma åt att analysera vilka halter dessa spårämnen har. Seismologiska data ger bra information om huvudsammansättningen, men spårämnena måste man uppskatta från halterna i meteoriter och solatmosfären.

I länk 1 föreslår man att man skall mäta ovanstående sönderfall genom att detektera neutriner. Dessa tar sig lätt genom jordens inre och kan detekteras på ytan. Genom att mäta neutrinernas antal, energi och vilken riktning de kommer ifrån, kan man räkna ut hur mycket av ovanstående isotoper som finns i jordens inre, och därmed få en direkt mätning av effektutvecklingen. Mätningen är emellertid ganska svår och kräver stora och dyra detektorer.
/Peter E

Se även fråga 13917

Nyckelord: jordens inre [11]; temperaturstrålning [21]; radioaktivt sönderfall [33]; solarkonstanten [6]; *geologi [16];

1 http://arxiv.org/abs/physics/0607230

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor, Universum-Solen-Planeterna [12098]

Fråga:
Varför är jorden varm inuti?
/Esbjörn L, Montessoriförskolan Tellus, Lund

Svar:
Bra fråga! Om jorden som man tror är 4.5 miljarder år gammal så borde den ha svalnat vid det här laget! Men temperaturen är c:a 4000 grader, se temperaturen på olika djup i figuren nedan.

Anledningen är att jorden till en liten del består av radioaktiva ämnen (t.ex. uran, thorium). Dessa ämnen sönderfaller långsamt genom att skicka ut strålning i form av elektroner, alfa-partiklar och gammastrålning. Det är energin hos denna strålning som värmer upp jordens inre, eller som det är nu snarare håller den vid en konstant hög temperatur.

Länk 1 innehåller mycket bra undervisningsmaterial i geologi. 'The interior of the Earth' och 'Jordens indre' (på norska) behandlar jordens inre ganska ingående.



/Peter E

Se även fråga 13938

Nyckelord: jordens inre [11]; *geologi [16];

1 http://www.ig.uit.no/webgeology/

*

Blandat, Universum-Solen-Planeterna [830]

Fråga:
Varför uppkommer istider?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
1) Kommer vi få en ny istid?

2) Vad beror det på i så fall?

3) Varför blir det klimatförändringar?

4) Vad är det som påverkar klimatet?

5) Hur kommer klimatet se ut om 100 år?

6) Går det att reparera ozonlagret?
/Anna K, Borgarskolan, Malmö

Svar:
Det är mycket svåra frågor du ställer Anna! Jag skall försöka svara så gott det går. Först: Vad menar vi med istid? Det är när en stor del av t.ex. norra Europa, Asien och Nordamerika är täckt av inlandsis.

Figuren nedan från Wikimedia Commons visar ändring i jordens temperatur (blå kurva), halten CO2 (grön kurva) och mängd damm (röd kurva). Under de senaste 400000 åren har vi alltså haft 4 perioder när klimatet varit 10 grader kallare än vad temperaturen är nu. Dessa kalla perioder kallas istider och kontinenterna har alltså delvis varit täckta av ett istäcke på flera km:s tjocklek.

Man ser att temperaturen och halten CO2 följer varandra mycket nära. Anledningen är att kallt vatten kan lösa mer CO2 än varmt vatten. Alltså: Kallt klimat - mer koldioxid i haven och mindre i atmosfären. Vid varmt klimat är det tvärtom.

Observera orsak och verkan här. Det är inte den högre halten av CO2 som är orsak till att det är varmare nu än under istiden. CO2 är visserligen en s.k. växhusgas - se nedan - men en fördubbling av nuvarande halt skulle bara ändra jordens medeltemperatur med en grad och skillnaden i temperatur mellan istid och icke-istid är c:a 10 grader. Det är alltså temperaturändringen som orsakar förändringen i CO2-halt, inte tvärt om!

Resonemanget i ett dokument från Columbia University (numera försvunnet) är alltså helt felaktigt:

Past relationships between atmospheric CO2 and surface temperature

We can learn about earth climate sensitivity to past variations in atmospheric CO2 by drilling into ice sheets. Ice sheets record past concentrations of atmospheric CO2 by trapping bubbles of ancient air as the ice sheet forms. The figure below shows the relationship between CO2 in the atmosphere and surface temperatures over Antarctica spanning the last 150,000 years.

As you can see, there is a very close relationship between surface temperatures and atmsopheric CO2 levels. Note, however, the present mismatch between the current high levels of CO2 (around 365 ppm) and the relatively unchanged surface temperatures. If past history is a guide to the future, the data in this plot suggest we are due for very significant global warming.

Figuren man refererar till är i princip nedanstående. Man har, som synes, problem att förklara nuvarande temperatur med en CO2 halt av över 370 ppm. Förklaringen ges ovan: det är temperaturändringen som orsakar ändringen i CO2 halt, inte tvärt om!

Nu till dina frågor.

1) Ganska säkert, men vi vet inte exakt när. De senaste 4 istiderna visas på figuren nedan. Man ser att de återkommer med stor regelbundenhet med en period på c:a 110-120 tusen år. Interglacialperioderna (varma perioder mellan istiderna) är emellertid ganska korta, så om c:a 10000 år blir det nog en ny istid om det inte händer något annat innan dess.

2) Man tror att istiderna beror på att jordens bana påverkas av jätteplaneterna Jupiter och Saturnus. Det är flera aspekter på jordens rörelse som påverkas, men viktigast är antagligen att excentriciteten (avlångheten) hos jordbanan ändras periodiskt (se Milankovitch cykler ). Medelavståndet till solen ändras inte, men enligt Keplers andra lag (se Keplers lagar ) kommer jorden att tillbringa längre tid på stort avstånd från solen eftersom banrörelsen är långsammare där. En excentrisk bana ger alltså lägre temperatur, en cirkulär högre temperatur. Påverkan av övriga variationer beskrivs i fråga 14214 .

3,4) Jordens temperatur beror på balansen mellan instrålning (ljus från solen) och utstrålning (värmestrålning från jorden), se strålning, in-/ut- . Solens utstrålning är mycket stabil - åtminstone på tidsskalor på några 100 miljoner år. Instrålningen till jorden kan alltså endast ändras genom ändringar i jordens rörelse (se ovan) eller att jordens reflektionsförmåga (sk albedo) ändras. En del av det inkommande ljuset reflekteras direkt och försvinner ut i rymden. Ökning i albedo kan t.ex. åstadkommas av mer moln eller mer is/snö. Moln och is/snö är ju vitt, dvs har hög reflektionsförmåga. De orsakar därmed minskning i nettoinstrålningen och därmed en sänkning i temperaturen.

Om golfströmmen skulle upphöra, så får vi säkert åtminstone en liten istid. Det kan vara så att det bara är slumpen som orsakar istider: man kan tänka sig att även förekomsten av inlandsis över norra Europa kan vara ett stabilt system även utan en ändring i instrålningen.

Även om instrålningen är konstant kan man ändra balansen genom förhindra utstrålningen. Vissa gaser, t.ex. vattenånga och koldioxid absorberar värmestrålningen från jorden och hindrar den därmed att försvinna ut i rymden. Detta medför en uppvärmning av jorden, se växthuseffekten .

5) Ingen - inte ens Polman - vet.

6) Inte med nuvarande teknik. Om vi slutar förstöra ozonlagret, så kommer det med tiden att reparera sig själv.

Se vidare Ice_age .



/Peter E

Nyckelord: istider [6]; *geologi [16]; växthuseffekten [30];

1 http://www.planetseed.com/relatedarticle/sun-and-earth-and-temperature-change

*

Energi [1782]

Fråga:
Vad är fossila bränslen?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag skulle vilja veta lite om fossila bränslen. Vad är fossila bränslen? Hur de används? För- och nackdelar?
/malena h, Eksjö gymnasium, Ekjsö

Svar:
Exempel på fossila bränslen: kol, olja, naturgas. De kallas fossila därför att de finns i gamla geologiska formationer, och skulle ha blivit kvar där, om inte vi hade plockat upp dom för att elda med (naturgas borde alltså i konsekvensens namn kallas fossilgas). Problemet är att vi därmed ökar koldioxidhalten i atmosfären. Detta kan ge upphov till en temperaturhöjning med svåröverskådliga följder, den så kallade växthuseffekten . Fördelen är att de är relativt lättillgängliga, lättanvända och billiga.

Motsatsen kallas fönybara bränslen, som trä, halm, biogas, etanol, rapsolja. De gröna växterna tar ju upp koldioxid ur luften. När vi eldar trä frigörs visserligen kodioxid, men det blir inget nettotillskott eftersom trädet har tagit upp lika mycket när det växte. Se fråga 1129 för det mer generella begreppet förnybara energikällor.

Wikipedia säger om bildandet av fossila bränslen:

Enligt den biogeniska teorin har jordens petroleumtillgångar bildats då förhistoriska alger och plankton lagt sig på sjöars och havs botten under syrefria förhållanden. Detta organiska material har begravts under stora lager sediment. Genom högt tryck och hög temperatur har det omvandlats kemiskt, först till kerogen och sedan genom ytterligare tryck och värme till kolväten i gas- eller vätskeform (det vill säga naturgas och petroleum).

Växter på land bildar dock främst kol. Stora delar av jordens kolreserver härstammar från den geologiska perioden karbon.

Kol kommer alltså antagligen från jättestora ormbunksliknande träd, se den fantasifulla illustrationen nedan från Wikimedia Commons.

Alla fossila bränslen kommer alltså från växter/alger som med hjälp av solljus omvandlar koldioxid och vatten till kolhydrater:

CO2 + H2O + energi (solljus) --> CH2O + O2

CH2O är en förenklad formel för ett kolhydrat. Under lång tid och vid högt tryck och hög temperatur omvandlas sedan kolhydraterna till kolväten (olja, fossilgas) eller kol. Energin i dessa bränslen är alltså inget annat än lagrat solljus!

Se vidare länk 1, Fossila_bränslen och Fossil_fuel .

Fundera: Hur är det med torv? Är torv fossilt eller förnyelsebart?

Tillägg 13/12/2013:

Ovanstående beskrivning av bildandet av fossila bränslen är mycket väl etablerat i vetenskapen. Det finns emellertid en liten minoritet som tror på ett icke-biologiskt scenario.

Det mest direkta argumentet för biologiskt ursprung är att 13C/12C-förhållandet i organiskt material är mindre än i oorganiskt kol. Fossila bränslen har detta lägre förhållande, se fråga 19264 .

Här är ett utdrag av Bradley J Dibble (länk 2) som argumenterar för den traditionella synen med argumentet att fossila bränslen innehåller fossila biomarkörer (identifierbara rester av växter/djur).

The abiotic theory is controversial and has a number of flaws, however. For one, it doesn’t predict deposits of oil as well as the biogenic theory does. Oil deposits are typically found close to fault lines because that’s where two tectonic plates meet, and ocean sediments can be more easily buried in those regions. Also, oil deposits usually have biomarkers, little telltale signs of life. For the abiotic theory to work, those markers have to be explained somehow; it fills in that hole by suggesting microbes must have been feeding on the petroleum. The biogenic theory easily explains why such evidence of life would be present, however, given that they originated from the remains of once-living plants.


/KS/lpe

Nyckelord: energikällor [24]; fossila bränslen [13]; *geologi [16]; växthuseffekten [30];

1 http://www.energyquest.ca.gov/story/chapter08.html
2 http://bradleydibble.authorsxpress.com/2012/04/29/the-origin-of-coal-oil-and-natural-gas-fossil-fuels-or-something-else/

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7180 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-23 11:27:37.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.