Część 1, zobacz odpowiedź Neos. Ziemia straci ciepło bez względu na to, co zrobimy, a nasze wydobycie energii geotermalnej jest znikome ( Wikipedia podaje wartość BP wynoszącą 11,4 GW energii elektrycznej, 28 GW ogrzewania).

Aby odpowiedz na część 2 twojego pytania: jeśli jądro Ziemi straci ciepło, nie będzie to miało większego bezpośredniego wpływu na klimat. Wewnętrzne wytwarzanie ciepła jest szacowane przez Davies i Davies (2010) na z grubsza 47 TW. Przy powierzchni 5,1 × 10 ¹⁴ m ² , przekłada się to na około 0,1 W / m ² . Można to porównać do innych przepływów w systemie klimatycznym, zilustrowanych przez Trenberth i Fasullo, 2012:

- Trenberth, Kevin E. i John T. Fasullo. „Śledzenie energii Ziemi: od El Niño do globalnego ocieplenia”. Badania z geofizyki 33, no. 3-4 (2012): 413-426. Weblink

Zatem z punktu widzenia klimatu wewnętrzne wytwarzanie ciepła nie jest ważne. Zobacz także ten wpis o sceptycyzmie.

Jednak możemy stracić atmosferę, co miałoby niewygodne konsekwencje. Epoka lodowcowa byłaby najmniejszym z naszych zmartwień. Kolejnym pytaniem byłoby: (Jak długo) ziemska atmosfera przetrwałaby bez globalnego pola magnetycznego? To jest inne pytanie i nie jestem pewien, czy naprawdę znamy odpowiedź.

To pytanie jest istotne: Dlaczego wnętrze Ziemi jest tak gorące?

Krótka odpowiedź brzmi: jądro traci ciepło bez względu na to, co robimy. Widzisz, ciepło jest transportowane z jądra na powierzchnię, ale ważne jest, aby myśleć o cieple w kategoriach energii. Ponieważ w ziemi jest ograniczona ilość energii, w rzeczywistości przenosimy energię z wnętrza na zewnątrz. Działa podobnie do silnika spalinowego znajdującego się w Twoim samochodzie. Konwertujesz różnicę potencjałów (wysoką i niską temperaturę) na energię mechaniczną. W przypadku Ziemi ta energia mechaniczna jest reprezentowana jako komórki konwekcyjne, które napędzają tektonikę płyt. W końcu silnikowi zabraknie gazu lub w przypadku Ziemi energii i zacznie się ochładzać.

Kiedy rdzeń się ochładza, nie sądzę, aby epoka lodowcowa była właściwym pomysłem. Mars byłby dobrym przykładem tego, co może się stać z Ziemią, gdy straci większość ciepła. Nie będzie już wydarzeń tektonicznych, takich jak wulkanizm, Ziemia będzie zimną kulą masy. Będzie dużo lodu, ale ostatecznie promieniowanie kosmiczne i wiatry słoneczne zniszczą atmosferę bez ochrony pola magnetycznego Ziemi, pozostawiając jałową planetę o w dużej mierze jednorodnej powierzchni. Więc na pewno spowoduje to epokę lodowcową, ale ostateczne przeznaczenie planety jest jałowe, z solidnym, niekonwekcyjnym płaszczem i rdzeniem.

Edytuj:

Chcę dodać to w dużej mierze spekulacja, że ​​tak naprawdę nie wiemy, co się stanie. Po prostu zakładam, że Ziemia podzieli los Marsa. Mars miał kiedyś pole magnetyczne chroniące atmosferę, ale gdy planeta ostygła, pole zniknęło. Historyczne pole magnetyczne Marsa jest obszarem spornych badań.

Jak zauważył Gerrit, Wenus ma atmosferę bez pola magnetycznego, więc jest to wyraźnie postulat. Być może ekspert rzuci światło na to pytanie (Jak długo) ziemska atmosfera przetrwałaby bez globalnego pola magnetycznego?

Postaw patelnię na palniku i rozgrzej patelnię. Mierz jego temperaturę co minutę przez mniej więcej pół godziny, aby dowiedzieć się, jak szybko ochładza się w naturalny sposób.

Następnie rozpocznij eksperyment od nowa. Tym razem weź igłę, dotknij i przytrzymaj jej czubek do patelni tak, aby działała jak radiator. Względne rozmiary patelni i igły będą przybliżone "Ziemia i obecne metody transferu energii geotermalnej". Zmierz chłodzenie przez następne pół godziny.

Jeśli przeprowadzisz dwa eksperymenty kilka razy i porównasz wyniki, powinieneś stwierdzić, że praktycznie niemożliwe jest wykrycie żadnej różnicy. Wyniki można ekstrapolować, aby oszacować wpływ na Ziemię, a prawdopodobny wniosek jest taki, że nie spowoduje to znaczącej różnicy.

Prosty powód jest taki, że nasze obecne wysiłki geotermalne (jak również wszelkie obecnie prognozowane przyszłe wysiłki) są tak znikomo małe w porównaniu z wielkością Ziemi, że mają mniejszy wpływ niż możemy zmierzyć.

Nie oznacza to, że jakaś radykalna przyszła zmiana technologii nie ulegnie zmianie rzeczy. Ale nikt nie może odpowiedzieć na te warunki, z wyjątkiem twierdzenia, że ​​moglibyśmy zrobić znaczącą różnicę, gdybyśmy mogli wystarczająco rozwinąć technologię.

Czy wszystkie wiercenia i kopania w celu wykorzystania naturalnego ciepła Ziemi jako energii geotermalnej mogą oddziaływać na jądro Ziemi, powodując jego ochłodzenie?

Tak. Ale o ile? Zróbmy trochę szorstkiej matematyki. Zajmiemy się tu tylko rzędami wielkości.

Załóżmy, że mamy jednorodną kulę wielkości Ziemi. Nazwij to 10 ²¹ metrów sześciennych.

Załóżmy, że ta kula jest zrobiona ze skały, która jest cztery razy gęstsza od wody. Woda waży 1000 kg na metr sześcienny.

Oczywiście Ziemia nie jest jednolita; składa się ze skał o mniejszej gęstości i metali o większej gęstości. Robimy tutaj z grubsza matematykę.

Załóżmy, że wnętrze naszej planety ma jednolitą temperaturę, powiedzmy 5000 kelwinów.

Ponownie, oczywiście Ziemia nie jest równomiernie gorąca na całej długości. Znowu robimy tutaj przybliżoną matematykę, żeby zorientować się, jaki jest to rząd wielkości.

Załóżmy, że nasza skalna kula nie wytwarza nowego ciepła. Oczywiście Ziemia wytwarza w sobie nowe ciepło, na przykład z pierwiastków radioaktywnych w jądrze. Ale załóżmy, że tak nie jest.

Przypuśćmy, że nasza kula skalna ma pojemność cieplną 0,8 dżuli na kilogram * kelwina. Specyficzna pojemność cieplna z grubsza mówi nam, ile energii znajduje się w określonej ilości substancji w określonej temperaturze. Więc pomnóż to.

(10 ²¹ metrów sześciennych) x

(4000 kg / metr sześcienny) x

(5000 kelvin) x

(0,8 dżuli na kilogram * kelwin) =

1,6 x 10 ²⁸ dżuli

Szukamy tylko o rząd wielkości tutaj. Nasza kamienna kula ma około 10 ²⁸ energii cieplnej.

Załóżmy teraz, że wyodrębniamy pewną ilość tych dżuli. Całkowite zużycie energii przez ludzkość ze wszystkich źródeł - jądrowych, gazowych itp. - wynosi około 10 ¹⁸ dżuli rocznie. Gdybyśmy otrzymali 100% tego z naszej kuli z gorącej skały, co roku chłodziłaby ją o jedną dziesięciomiliardową jej całkowitego ciepła.

To czyni najgorsze z możliwych przypuszczeń; oczywiście nie zbliżamy się nawet do całej naszej energii geotermalnej, energia, którą otrzymujemy, i tak zostanie w końcu zmarnowana do atmosfery, ziemia wytwarza własne ciepło i tak dalej. Moglibyśmy zaspokoić nasze całkowite zapotrzebowanie na energię przez energię geotermalną przez biliony lat, nie martwiąc się o chłodzenie rdzenia.

W jaki sposób zachowuje ona ciepło?

W ten sam sposób, w jaki każda inna kula skalna zatrzymuje ciepło. Ciepło, podobnie jak wszystkie formy energii, jest zatrzymywane na czas nieokreślony, dopóki coś nie usunie. Nie wiem, jakie pytanie tak naprawdę tutaj zadajesz.

... powodując jego ochłodzenie?

To odpowiedź na pytanie „Dlaczego jądro Ziemi nie stało się stałe?” na koniec Fizyka wydaje się twierdzić, że odpowiedź brzmi: nie.

Rdzeń jest ogrzewany przez radioaktywne rozpady uranu-238, uranu-235, toru-232 i potasu-40, z których wszystkie mają okresy półtrwania przekraczające 700 milionów lat (aż do około 14 miliardów lat dla Torium).

Rdzeń nie jest gorący tylko z powodu ciepła pozostałego po formowaniu, energia cieplna w rdzeniu jest nieustannie odnawiana w procesach radioaktywnych.

Jeśli tak, czy doprowadziłoby to do epoki lodowcowej?

Ta energia z jądra musi już być nieustannie rozpraszana przez płaszcz, przez skorupę , do atmosfery i ostatecznie w kosmos (inaczej planeta by się nagrzewała).

Wszystko, co moglibyśmy zrobić, to przyspieszyć rozpraszanie tej energii przez skorupę, każda energia, którą wydobędziemy, i tak dostałaby się na powierzchnię.

Jak inni zauważyli, energia geotermalna jest niewielki ułamek tego, co ogrzewa naszą atmosferę, w większości pochodzi ze słońca.

Nawet gdyby tak nie było, spowodowanie epoki lodowcowej wymagałoby od nas prawie całkowitej kontroli nad uwalnianiem energii geotermalnej Musielibyśmy wydobyć wystarczającą ilość energii przez wystarczająco długi czas z wystarczająco głębokiej ziemi, aby nie było już znaczącego naturalnego rozpraszania ciepła przez skorupę, a następnie musielibyśmy zatrzymać i butelkować naszą ręczną ekstrakcję, aby ciepło nie miało innego sposobu na ucieczkę niż wznoszenie się przez skorupę w naturalny sposób. Ciepło obecne w atmosferze rozproszyłoby się w kosmos znacznie szybciej niż nowe ciepło wzbiłoby się przez skorupę.

Wyobrażam sobie zarówno proces naszej interwencji do punktu kontroli, jak i nagłe zrzeczenie się kontroli. znaczące skutki oprócz zmian klimatycznych: trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów, zakłócanie dryfu kontynentalnego ...

Jeśli nie, w jaki sposób zachowuje ciepło?

Mam nadzieję, że jest jasne, że tak nie jest.

Musisz zacząć od przyczyny ciepła: radioaktywne izotopy są rozprowadzane po całej ziemi, a ponieważ promieniowanie cieplne występuje na powierzchni, im głębiej się zanurzasz, tym robi się cieplej. Izotopy radioaktywne rozpadają się w stałym tempie, a niektóre mają bardzo długie okresy połowicznego rozpadu, więc ciepło to jest uwalniane przez cały okres życia Ziemi. Ciepło Ziemi nie jest (głównie?) Spowodowane energią kinetyczną pozostałą po jej formowaniu się lub uciskaniem pływowym przez Księżyc. Ze względu na skalę nic, co zrobimy, nie wpłynie znacząco na tę sytuację.

Ziemia wytwarza 20 TW [1] energii cieplnej w wyniku rozpadu radioaktywnego w płaszczu. Jest to ilość ciepła wytwarzana przez Ziemię, więc powinna dać nam pojęcie o tym, ile ciepła musielibyśmy usunąć z ziemi, aby mieć wpływ na temperaturę wewnętrzną Ziemi. Podsumowując sytuację cieplną pod skorupą ziemską, istniejące ciepło pochodzi z dwóch źródeł w ~ równych częściach: rozpadu radioaktywnego i ciepła pozostałego po stworzeniu Ziemi [1]. Dużo ciepła uderza w ziemię od słońca, ale zostaje wypromieniowane z powrotem na zewnątrz; Tak naprawdę nie ma to nic wspólnego z temperaturami wewnętrznymi [1].

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_internal_heat_budget

O ile mogę stwierdzić z tej strony wikki: Aktualne ciepło w ziemi: ~ 50% promieniowania, ~ 50% pozostałości Wewnętrzny budżet ciepła: Zużycie energii geotermalnej + 47 TW przenoszone z płaszcza do skorupy i dalej [1 ] - 20 TW generowane z promieniowania = szybkość chłodzenia rdzenia Szybkość chłodzenia rdzenia bez źródła geotermalnego: 0 + 47 TW - 20 TW = 27 TWh

Świat zużywał 22 000 TWh w 2017 r. [2]. Oznacza to średni pobór mocy 2,5 TW. Gdyby to wszystko było geotermalne, zwiększylibyśmy szybkość chłodzenia jądra ziemi o około 10%.

[2] https://yearbook.enerdata.net/electricity/electricity -domestic-Zużycie-data.html

A więc na tej podstawie, jak szybko każda TW energii geotermalnej chłodzi ziemię? Cóż, przyjrzałem się masowym pierwiastkom ziemi występującym w największej liczbie i stwierdziłem, że średnia ważona pojemność cieplna wynosi około 1000 J / kg / st.C.Aby uzyskać wyobrażenie o uderzeniu 1 TW, użyję tę liczbę i średnią temperaturę wewnętrzną 3000 stopni C. Aby obliczyć energię cieplną ziemi, użyję Q = M c dT Rozważę okno termiczne między 0C a 3000C . Różnica w energii cieplnej Ziemi między tymi punktami jest rzędu 1,8x10 ^ 31 J.

W ciągu jednej dekady źródło 1 TW generuje 3,2 x 10 ^ 20 J. Aby mieć 1% wpływu na średnią temperaturę wewnętrzną planety (30 stopni C dla naszego okna analizy), źródło 1 TW musiałoby pracować w pełnym wymiarze godzin, dopóki słońce nie pochłonie Ziemi za 5 miliardów lat.

Myślę, że to niesamowite! Chciałem jednak zobaczyć, jakie to niesamowite.

A co z faktem, że ludzie wydają się podwajać swoje zapotrzebowanie na moc mniej więcej co dekadę? Złożyłem tabelę do szybkiego arkusza kalkulacyjnego i zasymulowałem ją wiek po stuleciu, aby zobaczyć, ile czasu zajęło uzyskanie mierzalnych skutków dla temperatury Ziemi w miarę wzrostu zapotrzebowania na moc.

Okazuje się, że gdybyśmy tak byli aby przekształcić całą naszą produkcję energii w energię geotermalną dzisiaj i podwoić naszą całkowitą globalną produkcję energii geotermalnej co dekadę, otrzymalibyśmy 8400 lat czystej energii, zanim ochłodzilibyśmy rdzeń ziemi o 1%!

Musielibyśmy zrobić Jednak wkrótce potem zmiana, bo gdybyśmy dalej tak postępowali, w ciągu stuleci całkowicie wyczerpalibyśmy ciepło Ziemi. Jednak do tego czasu moglibyśmy nawet dysponować technologią na tyle wydajną, aby sztucznie podgrzać ziemię.