Gwichtsveränderung der Erde

Wissenschaft Geowissenschaften & Erdkunde
#1

Moin zusammen,

am letzten Wochenende kam eine Diskussion auf, in der wir Diskutierenden die Frage aufwarfen, inwiefern sich das Gesamtgewicht der Erde im Laufe der Zeit verändert. (Z.B. im Zeitraum der Eiszeit zu heute)

Meine Überlegungen waren folgende:
Wenn man man den Faktor Mensch und Tier wegläßt, würde ich sagen das sich das Gewicht nur unwesentlich verändert.
Wenn ich z.B. irgendwo was baue und punktuell das Gewicht erhöhe, entnehme ich woanders Stoffe um das Baumaterial herzustellen (Beton, Zement, Stahl etc.)
Also müßte es doch irgendwie einen Ausgleich geben. Auch wenn die Ausgangsstoffe und erzeugten Stoffe verschiedene Dichten aufweisen.

Der einzige Gewichtserhöhungsfaktor würde meiner Meinung nach nur der Mensch und das Tier darstellen, da diese sozusagen aus nahezu nichts entstehen und dann irgendwann auf die Welt kommen, wachsen und schwerer werden, bis sie wieder zu „Staub“ zerfallen.
Allerdings gibt es beim Menschen definitiv einen Zuwachs so das dieser Faktor immer größer wird.
Eventuell kommen da doch auch die Pflanzen zum tragen (Bäume > Verottung > Kohle)

Also meine Frage an die Fachleute.
Bin ich völlig auf dem Holzweg, hab ich wenigstens ein bisserl Recht oder stimmt meine Theorie? :smile:

Auch Zahlen wären da mal nicht schlecht um sich so ein kleines Bild davon machen zu können. (Wobei, wenn ich mir vorstelle die Erde auf die Backwaage zu stellen - dürfte etwas schiefgehen) :smile:

CU - Dominik

#2

Hallo Dominik,

wenn du Erde als geschlossenes System ansieht stimmt das im Groben.
Bei allen chemischen Prozessen bleibt die Masse erhalten (Nicht vergessen, Gas wiegt auch).

Im Feinen gibt es einen vernachlässigbaren Gewichtsverlust durch Kernzerfall. Hier wird Materie in Energie verwandelt und die hat nun mal keine (Ruhe)masse. Aber der Masseverlust ist beim radioaktiven Zerfall sehr gering und radioaktive Elemente sind wiederum sehr selten.

Wenn man die Erde nicht als geschlossenes System betrachtet nimmt die Masse der Erde durch die Abstrahlung von Gas in den Weltraum seit ihrer Enstehung ab. Andererseit kommt durch Meteoriten und Meteore wieder zusätzliche Masse dazu.
Welcher faktor überwiegt, kann ich dir nicht sagen, aber beides dürfte sehr gering sein.

Gruß
Carlos

#3

Hi, zunächst mal, da bin ich als Physiker pingelig, nimmt die Masse zu (oder ab). Gewicht ist eine Eigenschaft, die eine Masse in einem Schwerkraftfeld erst annimmt.

Zunahme der Masse: Interplanetarer Staub und Meteoriten, die auf die Erde fallen, Partikel des Sonnenwindes (letztlich Gase). Das sind etliche Tonnen täglich.
Abnahme der Masse: Verlust der Atmosphäre in den Weltraum.

Ehrlich gesagt weiß ich nicht, welcher Effekt überwiegt. Ich kann mir vorstellen, daß man das im Internet recherchieren kann. Das sind ja Themen von wissenschaftlichem Interesse, die schon behandelt wurden.

Gruß
Moriarty

#4

Holzweg, oder meinst du Entropie?
Hi,

(…)
Meine Überlegungen waren folgende:
Wenn man man den Faktor Mensch und Tier wegläßt, würde ich
sagen das sich das Gewicht nur unwesentlich verändert.

Ok.

Der einzige Gewichtserhöhungsfaktor würde meiner Meinung nach
nur der Mensch und das Tier darstellen, da diese sozusagen aus
nahezu nichts entstehen und dann irgendwann auf die Welt
kommen, wachsen und schwerer werden, bis sie wieder zu „Staub“
zerfallen.

Nein. Auch Lebewesen sind „Bauwerke“, deren Masse irgendwo hergenommen worden ist, sodass dort dann weniger Masse ist als vorher.

Allerdings gibt es beim Menschen definitiv einen Zuwachs so
das dieser Faktor immer größer wird.

Eben nicht, siehe vorher. Der Mensch entsteht vollständig aus Masse, die zuvor in dessen Umwelt vorhanden war. Die menschliche Massebilanz ist also Null.
Anders sieht es mit der „menschlichen“ Entropie aus, aber das ist ein anderes Thema.

Mögliche „echte“ Ursachen von Massegewinn oder -verlust stehen schon in den vorigen Antworten.
Gruss,

#5

Tach Dominik,

(Z.B. im
Zeitraum der Eiszeit zu heute)

das ist, geologisch betrachtet, noch nicht einmal ein Hauch einers Augenblicks.

Der einzige Gewichtserhöhungsfaktor würde meiner Meinung nach
nur der Mensch und das Tier darstellen, da diese sozusagen aus
nahezu nichts entstehen und dann irgendwann auf die Welt
kommen, wachsen und schwerer werden, bis sie wieder zu „Staub“
zerfallen.

Der Gedanke ist nun völlig daneben.
Weder entstehen sie aus dem Nichts, noch wird die Erde beim Wachsen schwerer.
Die Materie ist da und wird umgebaut, mehr nicht.

Allerdings gibt es beim Menschen definitiv einen Zuwachs so
das dieser Faktor immer größer wird.

Nö!

Eventuell kommen da doch auch die Pflanzen zum tragen (Bäume
> Verottung > Kohle)

Auch nicht!

Bin ich völlig auf dem Holzweg,

So ziemlich :wink:

Es gibt allerdings einen Massezuwachs der Erde, nämlich die schon erwähnten Metoriten.
Andererseits entweicht wiederum Gas (hauptsächlich Wasserstoff und Helium, aber auch Methan und Ammoniak) ins Weltall.

Über kosmische Zeiträume betrachtet, dürfte die Erde schwerer geworden sein, allerdings schätze ich den Zuwachs höchstens in den unteren ppm-Bereich.

Gandalf

#6

Hallo Dominik,

Eigentlich wurde schon fast Alles gesagt.

Etwas Masseverlust haben wir noch durch interplanetare Sonden und Raketenstufen welche man auf die Sonne stürzen lässt.

Aber bezogen auf die Gesammtmasse kann man das vernachläsigen.

MfG Peter(TOO)

#7

Masseäquivalent der Sonneneinstrahlung
Hallo Dominik,

die Sonne strahlt auf die Erde ca. 1.7 * 10^17 W ein. Das entspricht gemäß der berühmten Einstein-Formel „E = m c²“ einer Massenzunahme pro Sekunde von

m = E/c²

= P * 1 s/c²

= 1.7 * 10^17 W * 1 s /(3 * 10^8 m/s)²

= 1.88 kg/s.

Es ist jedoch nicht so, daß die Erde jede Sekunde um 1.88 kg schwerer wird, und zwar deshalb, weil die aufgenommene Energie zu einer Aufheizung und somit zur erhöhten Emission im Infrarotbereich führt, die mit der eingestrahlten Sonnenenergie im Gleichgewicht steht. Die Erde strahlt also die gleiche Energiemenge auch wieder in den Weltraum ab. Deshalb: Keine Massenänderung.

Bei der Sonne ist das grundlegend anders: Sie steht nicht im Strahlungsgleichgewicht, sondern emittiert munter 3.72 * 10^26 W Leistung ins All, ohne welche zu absorbieren (das Licht von anderen Sternen, das auf die Sonne einfällt, ist so wenig, daß es völlig irrelevant ist). Das entspricht einem Masseäquivalent von ca. 4.2 Millionen Tonnen pro Sekunde, um die die Sonne echt leichter wird (zum Vergleich: Alle Menschen auf der Erde wiegen zusammen ca. 250 Millionen Tonnen). In Relation zur Masse der Sonne ist diese Menge jedoch winzig klein, so daß die Sonne trotz dieser Verluste noch „ein paar Jährchen“ brennen wird.

Mit freundlichem Gruß
Martin

#8

Zunahme der Masse: Interplanetarer Staub und Meteoriten, die
auf die Erde fallen, Partikel des Sonnenwindes (letztlich
Gase). Das sind etliche Tonnen täglich.
Abnahme der Masse: Verlust der Atmosphäre in den Weltraum.

Ehrlich gesagt weiß ich nicht, welcher Effekt überwiegt. Ich
kann mir vorstellen, daß man das im Internet recherchieren
kann. Das sind ja Themen von wissenschaftlichem Interesse, die
schon behandelt wurden.

Da die Erde vor seeeehr langer Zeit eine Wasserstoffatmosphäre hatte müssten auch erhebliche Mengen davon in den Weltraum diffundiert sein.

#9

Danke an alle für die Erklärungen
Moin zusammen,

Eure Erklärungen und Hinweisen haben mir sehr geholfen. So ganz falsch war ich nicht, nur die Masseumwandlung von Flora hab ich nicht bedacht.
Nun ist mein Allgemeinwissen wieder um einen Punkt reicher.

Danke Euch!!

CU - Dominik

#10

Hi Dominik,

Meine Überlegungen waren folgende:
Wenn man man den Faktor Mensch und Tier wegläßt, würde ich
sagen das sich das Gewicht nur unwesentlich verändert.
Wenn ich z.B. irgendwo was baue und punktuell das Gewicht
erhöhe, entnehme ich woanders Stoffe um das Baumaterial
herzustellen (Beton, Zement, Stahl etc.)
Also müßte es doch irgendwie einen Ausgleich geben. Auch wenn
die Ausgangsstoffe und erzeugten Stoffe verschiedene Dichten
aufweisen.

Stimmt. Das Gesamtgewicht der Erde hat sich beispielsweise durch die Eisschilde der Eiszeiten nicht geändert, nur die Gewichtsverteilung.

Der einzige Gewichtserhöhungsfaktor würde meiner Meinung nach
nur der Mensch und das Tier darstellen, da diese sozusagen aus
nahezu nichts entstehen und dann irgendwann auf die Welt
kommen, wachsen und schwerer werden, bis sie wieder zu „Staub“
zerfallen.

Nein. Auch Lebewesen verwenden zum Aufbau ihrer Strukturen Material der Erde. Dabei ändert sich das Gesamtgewicht nicht. Schlisslich produzieren Lebewesen ja keine neue Materie

[…]

Auch Zahlen wären da mal nicht schlecht um sich so ein kleines
Bild davon machen zu können. (Wobei, wenn ich mir vorstelle
die Erde auf die Backwaage zu stellen - dürfte etwas
schiefgehen) :smile:

Die einzige Möglichkeit, das Gesamtgewicht der Erde zu ändern, speziell zu erhöhen, wäre der Import von Materie aus dem Weltraum. Das passiert auch, spielt aber bei der Masse der Erde keine Rolle.

Die Masse der Erde:
5,98*10^24 kg

Pro Jahr fällt eine Masse von 4*10^7 kg an kosmischem Staub.

Gunnar