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.

11 frågor/svar hittade

Partiklar [20331]

Fråga:
Geoneutriner
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! I en artikel nämns "geoneutriner", och jag antar att det innebär neutriner producerade i jorden i st f i solen, samt att dessa skulle kollidera med antipartiklar, vilket väl är antiprotoner, positroner m fl. Är det överhuvudtaget möjligt att registrera sådana kollisioner, med tanke på hur "ointresserade" neutriner alls är att reagera? Vad kan skilja en korrekt signal från en falsk?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Ja, geoneutriner är neutriner som bildas vid betasönderfall av radioaktiva ämnen (främst isotoper av uran, thorium och kalium) i jordens inre.

Det är dåligt känt hur stor effekt utvecklas genom radioaktivt sönderfall inne i jorden eftersom det är svårt att bestämma förekomsten av olika grundämnen. Man vet ganska väl vilken effekt som transporteras bort genom jordytan, men en del av denna effekt kan vara en långsam avsvalning av jordens inre. Att detektera geoneutriner skulle vara av mycket stort intresse eftersom det skulle ge information hur mycket sönderfall som förekommer.

Tekniken att detektera geoneutriner håller på att utvecklas, se en fyllig artikel i Wikipedia, Geoneutrino .

Se vidare fråga 13938 och länk 1.
/Peter E

Nyckelord: jordens inre [11]; neutrino [16]; radioaktivt sönderfall [33];

1 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2012RG000400/full

*

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 [21];

*

Elektricitet-Magnetism [18768]

Fråga:
Hur uppstod Jordens magnetfält från första början?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag håller på med mitt projektarbete som involverar Jordens magnetfält. Jag förstår hur magnetfält kan upprätthållas men vad jag där i mot inte kan förstå är hur Jordens magnetfält uppstod från första början så att det kunde därefter upprätthållas. Min fråga är då hur uppstod Jordens magnetfält från första början? Tack i förhand!
/Simon P, Rönneskolan, Ängelholm

Svar:
Simon! Om jag visste det skulle jag skriva en artikel om det och bli världsberömd .

Det är inte så lätt att förstå hur det globala magnetfältet uppstått. Om vi börjar med att titta på de övriga jordlika planeterna i solsystemet så har, förutom jorden, Merkurius ett magnetfält, medan Venus och Mars saknar globalt magnetfält, se Planetary Fact Sheets .

För att ett magnetfält skall uppstå i en planet krävs dels en flytande, ledande kärna och en mekanism som för in energi i systemet. Energin ger upphov till temperaturskillnader som ger konvektion (strömning).

Jorden har en kärna som huvudsakligen innehåller järn. På grund av den höga temperaturen (orsakad av radioaktivt sönderfall i jordens inre, se fråga 13938 ) är den yttre delen av kärnan flytande, medan det höga trycket längre in gör den inre järnkärnan fast. Konvektion i den yttre flytande järnkärnan skapar magnetfältet. Konvektionen orsakas av temperaturskillnader och corioliskraften (3160 ) som orsakas av jordens rotation.

Hur magnetfältet skapades har man bara en kvalitativ kunskap om. Ett ökande magnetfält borde inducera ett elektriskt fält som i sin tur ger en elektrisk ström. Denna ström är enligt Lenz lag (fråga 11791 ) riktad så att ändringen i magnetfältet motverkas. Konvektionen kommer emellertid att få det "infrysta" magnetfältet att flytta på sig, vilket gör att fältet kan öka trots motståndet pga Lenz lag. Denna process skulle kunna fortsätta obegränsat om inte det ökande magnetfältet bromsade upp vätskans rörelse. Man får alltså ett relativt stabilt jämviktsläge.

Hur kan man då förstå förekomsten/avsaknaden av magnetfält hos de ovan nämnda planeterna?

Venus är på många sätt mycket lik jorden, så man borde vänta sig en flytande järnkärna och ett magnetfält. Skillnaden är att Venus roterar mycket långsamt (Planetary Fact Sheets ), vilket gör att konvektionen inte påverkas av någon corioliskraft.

Mars är betydligt mindre än jorden, så avsvalningen har gått längre. Mars saknar därför en flytande järnkärna, och därmed magnetfält.

Att Merkurius har ett magnetfält kan tyckas konstigt eftersom den dels är mindre än Mars och dels för att den roterar mycket långsamt. Det som gör att Merkurius kan ha en flytande järnkärna är att den har en mycket excentrisk bana och befinner sig nära solen. Gravitationskraften "knådar" då Merkurius så att innertemperaturen kan bli tillräckligt hög. Detta är helt analogt med jupitermånen Io, se 2571 .

Se vidare Earth's_magnetic_field och Dynamo_theory .
/Peter E

Nyckelord: jordens magnetfält [21]; jordens inre [11];

*

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 [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 [31]; *geologi [16];

*

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

*

Elektricitet-Magnetism [12583]

Fråga:
Hejsan! Vi satt på vår NO-lektion förra veckan. Läraren förklarade att magneterna alltid bestod av två poler. han visade oss några enkla experiment med en stavmagnet. Då kom jag på frågan som jag tänker ställa. Om man skulle göra en helt rund magnet, hur skulle polerna fördelas då? Hur skulle magnetfältet se ut? Vad är det som styr uppdelningen vilket som blir syd- och nordpol? Jag skulle vara mycket tacksam för ett svar.
/Anton J, Skanskenskolan, Mörbylånga

Svar:
Det har liten betydelse hur magneten utformas. Det som bestämmer magnetfältets utseende är hur de små dipolerna (en N-pol och en S-pol i två olika punkter) är orienterade. Det jordmagnetiska fältet ser nästan ut som en stavmagnet trots att det bildas av elektriska strömmar i en klotformig järnkärna, se bilden från USGS: Jordmagnetiska fältet .

Magnetfältet bildas alltså av strömmar som uppstår i den flytande järnkärnan som finns i jordens centrum. Om du har en ström som går i en cirkulär slinga, så får du ett magnetfält vinkelrätt mot slingans plan. Riktningen ges av högerhandsregeln.

Observera alltså att det är inte en permanentmagnet eftersom temperaturen i centrum (c:a 4000oC) är mycket högre än maxtemperaturen för ferromagnetism (Curie-temperaturen).



/Peter E

Nyckelord: magnetism [48]; jordens inre [11]; jordens magnetfält [21];

*

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/

*

Kraft-Rörelse [1052]

Fråga:
Hur varierar jordens gravitation om man gräver sig under ytan?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur varierar Jordens gravitation om man gräver sig under ytan? Jordens gravitation 100 mil ovanför jordens yta är lätt att räkna ur, men hur stor är jordens gravitation 100 mil under jordens yta?
/Lars B, Fysiska institutionen Lund, Trelleborg

Svar:
Gravitationen (av latin gravis = tung) eller tyngdkraften är en av universums fyra fundamentala krafter, se fråga 3716 . Det är den attraherande kraft som massor utsätter varandra för, och ger upphov till det som vi kallar massans tyngd.

Gravitationskraften på massan m utanför ett klot med massan M ges av F=GmM/r2, där r är avståndet till masscentrum. Gravitationen innanför klotets yta beror av massfördelningen, eftersom endast den del av klotets massa som ligger innanför r ger bidrag till attraktionen. Om jordens densitet är konstant (vilket den definitivt inte är), så ges massan innanför r av M'=Mr3/R3, där R är jordradien. Gravitationskraften under jordytan (r mindre än R) blir alltså: F=GmMr/R3.

Gravitationskraften vid jordens medelpunkt (r=0) blir alltså 0. Om man kunde borra ett hål rakt genom jorden (omöjligt eftersom det är mycket varmt i jordens centrum och materien är flytande) skulle man kunna falla rakt igenom jorden och komma ut (vända vid jordytan) på andra sidan - bortsett från luftmotståndet. Om vi bromsar fallet skulle vi kunna stanna i centrum och sväva i ett tyngdlöst tillstånd.

Figuren nedan visar den uppmätta densiteten i jordens inre (från seismiska vågor, se Structure_of_the_Earth ) och den beräknade tyngdaccelerationen. För de inre delarna kan man se att tyngdaccelerationen är approximativt proportionell mot r, medan den för de yttre delarna är närmast konstant.

Se även fråga 19792 .



/Peter Ekström

Nyckelord: tyngdaccelerationen [12]; jordens inre [11];

*

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 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


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
.