Abstand Sonne - Erde

sauerstoff

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Hallo

ich hätte mal eine Frage:

Ich habe mal gelesen, dass wenn der Abstand von der Sonne zur Erde einige Meter kleiner wäre, die Erde verbrennen würde und dass bei einem größeren Abstand die Erde einfrieren würde. Ist das richtig?

Gruß
 

M_Hammer_Kruse

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Hallo Sauerstoff,

im Prinzip ja. Allerdings reichen "ein paar Meter" dafür nicht aus. Mindestens ein paar zehn Millionen Kilometer sind schon notwendig, damit eine spürbare Änderung für die Lebensbedingungen auf der Erde entsteht.

Immerhin ändert die Erde sowieso im Lauf des Jahres ihren Abstand von der Sonne regelmäßig um 5 Millionen Kilometer, ohne daß wir das im Alltag bemerken.

Gruß, mike
 

Bynaus

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Naja, "ein paar 10 Millionen Kilometer" ist vielleicht auch etwas übertrieben... Die Venus mit 105 Mio (nur 4.5 * 10 Mio km näher) ist ja auch nicht gerade Erdähnlich. Dass wir den 5 Mio km Unterschied nicht bemerken, liegt daran, dass sich die Effekte im Mittel übers Jahr verteilt wieder ausgleichen. Wenn die Erde auch nur 5 Mio km näher kreisen würde, erhielte sie bereits 7% mehr Energie von der Sonne - und das ist schon ziemlich viel, wenn man sich vor Augen hält, dass die auf die Erde eingestrahlte Sonnenenergie etwa dem 10'000fachen Weltenergieverbrauch entspricht... Deshalb würde ich behaupten, dass bereits wenige Millionen Kilometer einen spürbaren Unterschied ausmachen sollten - wobei auch nicht gerade den Unterschied zwischen "verbrennen" und "gefrieren", wie das sauerstoff im Eingangsposting etwas drastisch geschildert hat... ;)
 

Emil

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Der Vergleich mit der Venus hat meines Erachtens noch nicht viel zu sagen. Dort hat sich schlicht ein anderes thermodynamisches Gleichgewicht eingestellt, insbesondere wegen der CO_2- Atmosphäre. Stünde die Erde näher an der Sonne (oder weiter weg), so würde sich das Gleichgewicht verschieben: Die Erde muß nicht gleich in der Gluthitze versinken bzw. total zufrieren, aber das irdische Leben hätte sich mit Sicherheit ganz anders entwickelt. Immerhin zeigen die unendlichen Diskussionen über mögliches mikrobiologisches Leben auf dem Mars, daß auch in seiner Sonnenentfernung noch nicht das letzte Wort gesprochen ist.
 

aeolos

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Emil schrieb:
Der Vergleich mit der Venus hat meines Erachtens noch nicht viel zu sagen. Dort hat sich schlicht ein anderes thermodynamisches Gleichgewicht eingestellt, insbesondere wegen der CO_2- Atmosphäre. .....
Der entscheidende Punkt ist der, ob die Energiebilanz eine Planeten **flüssiges** Wasser zuläßt. Die Erde enthält nämlich auch sehr viel CO2, das aber in Kalksteinen (und organischen Sedimenten wie Kohle und Erdöl) gebunden ist. Kalksteine oder allgemein, Karbonate bilden sich aber fast ausschließlich im Wasser, (wobei auf der Erde biologische Aktivität wiederum eine wichtige Rolle spielt, aber es geht auch ganz gut anorganisch).
Hinzu kommt, dass mehr Energieeinstrahlung z.B. eine größere verdunstung bedeuten würde, was wiederum zu mehr Wolken führen würde, die dann mehr Sonnenenergie ins Weltall zurückstrahlen würde. So ist die Erde in gewissen Grenzen in der Lage, mehr oder wenioger Sonnenenergie auszugleichen.
 

Emil

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Aber über kurz oder lang würde sich irgendeine Form von Gleichgewicht ja doch einstellen: Mehr Wolken würden den Treibhauseffekt erhöhen, aber auch eine größere Albedo erzeugen. Dies wiederum hat weitere Konsequenzen... Vieles würde sich ökologisch verändern, wenn sich der Abstand zur Sonne änderte, ganz klar. Dennoch bedeutet es nicht automatisch, daß wir Venus- oder Marsverhältnisse bekommen würden, wenn die Erde die Position mit diesen Planeten tauschte.
Der entscheidende Punkt ist der, ob die Energiebilanz eine Planeten **flüssiges** Wasser zuläßt.
Wovon redest du jetzt? Geht es dir um Lebensbedingungen oder allgemein um die physikalischen Bedingungen?
 

Bynaus

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Die Erde an der Postion der Venus wäre wohl dieser sehr ähnlich: sie rotiert zwar etwas schneller, aber gerade die Wolkenbedeckung, die bei der Venus ja total ist, lässt sich nicht mehr "erhöhen". Die Erde in Marsentfernung wäre hingegen etwas völlig anderes, da wäre wohl eher so was wie eine "Snowball Earth" zu sehen.
 

Emil

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Hi Bynaus,
Die Erde an der Postion der Venus wäre wohl dieser sehr ähnlich:
Na, wenn dieser Schluß nicht zu voreilig ist...? - Es kommt nicht allein darauf an, daß beide Planeten die gleiche Masse haben (ich verstehe, was du meinst), sondern auch auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre. Der CO_2- und der H2O- Anteil der Venus ist absolut gesehen möglicherweise ein anderer als auf der Erde (das weiß ich jetzt nicht genau). Aus diesem Grund könnte auch das thermodynamische Gleichgewicht bei der Erde ganz woanders liegen, obwohl sie in Venusentfernung stünde.

Um dies besser zu beurteilen, könnte man sich Zusatzfragen stellen, z.B. Annahmen über den Anfangszustand beider Planeten (identisch oder verschieden?), den Zeitpunkt des "Positionstausches" festlegen (Entstehung oder heute?), Ausgasung durch Vulkantätigkeit beachten, ... Ich glaube, die Ergebnisse würden unterschiedlich aussehen.

Schöne Grüße,
Emil
 

Bynaus

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Hallo Emil!
Bei der gegenwärtigen Albedo der Erde läge ihre Oberflächentemperatur in Venus-Nähe am oberen Ende des Bereiches, in dem flüssiges Wasser existieren kann - ein grosser Teil der Ozeane würde schnell verdampfen. Dieser Wasserdampf in der Atmosphäre würde für einen zusätzlichen Treibhauseffekt sorgen (90% des natürlichen Treibhauseffektes auf der Erde kommt vom Wasserdampf), und die Durchschnittstemperatur weiter erhöhen, die damit in kürzester Zeit über 100°C liegen würde. Das wäre das Ende der Ozeane, das Ende des Lebens und damit auch das Ende der Sauerstoffatmosphäre. Kohlendioxid aus massiven vulkanischen Eruptionen (die zunehmen würden, weil ohne flüssiges Wasser auch die Plattentektonik nicht mehr funktioniert und die Wärme der Erde trotzdem abgegeben werden muss) würde sich allmählich in der Atmosphäre anreichern, in Verbindung mit dem Wasserdampf Kohlensäure bilden, welche die Kalksteine der Erde auflösen würde und so die Zufuhr von Kohlendioxid in die Atmosphäre beschleunigen würde. Unterdessen würde die intensive Sonnenstrahlung an der Oberseite der Atmosphäre den Wasserdampf spalten, und die Wasserstoffatome würden in den Weltraum entweichen. So würde es weitergehen, bis wir am Schluss eine dichte, superheisse Kohlendioxidatmosphäre hätten - wie auf der Venus.

Für das thermodynamische Gleichgewicht ist die totale Sonneneinstrahlung (bei der Venus rund doppelt so gross) und die Albedo eben viel entscheidender als die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, die nur eine "Funktion" von Temperatur und Anwesenheit von Wasser & Leben ist.
 

Emil

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Hallo Bynaus,

ja, vieles von dem, was du schreibst, ist schon richtig. Du beschreibst hauptsächlich den Prozeß, der zu einem möglichen Endzustand führt. Es gilt aber auch, genauer durchzurechnen, wie sich die einzelnen Anteile auswirken. Ich weiß jetzt nicht, wieviel Schwefel überhaupt in der Erde ist, damit sich ausreichend Schwefelsäure bilden kann - ist es mehr oder weniger als auf der Venus? Dieselbe Frage gilt für die übrigen Stoffe. Vielleicht ist ja der Endzustand (also nach Abschluß des von dir beschriebenen Prozesses) ein anderer, z.B. eine heiße, aber weniger dichte Atmosphäre? Vielleicht pendelt sich die mittlere Temperatur bei 80 Grad ein (sag ich einfach mal), oder es bleibt gar keine Atmosphäre übrig? - Das beste wären einige Computersimulationen dazu.
...weil ohne flüssiges Wasser auch die Plattentektonik nicht mehr funktioniert...
Wieso das? Die Plattentektonik hat eher etwas mit dem oberen Mantel zu tun; die Meere spielen für die Platten keine Rolle.
 

Bynaus

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Nun, die Materie war im solaren Nebel sehr homogen verteilt. Die Venus wird über praktisch die gleiche Menge Schwefel (und alles andere) wie die Erde verfügen.

Die Plattentektonik hat sehr wohl mit der verfügbaren Menge Wasser zu tun. Das Wasser sorgt dafür, dass sich in den Subduktionszonen überhaupt Schmelzen bilden können (Wasser senkt den Schmelzpunkt von Gestein). Ohne Wasser gäbe es also keinen Vulkanismus in den Subduktionszonen, und abtauchende Platten würden langsamer schmelzen und langsamer abtauchen. Insgesamt würde dies langfristig zu einer Verdickung der Kruste führen, die ihrerseits keine kontinuierliche Wärmeabgabe mehr garantieren könnte, so dass die Hitze in riesigen Vulkanausbrüchen abgegeben werden müsste. Genau dies ist auf der Venus der Fall: es gibt dort keine Plattentektonik, die Kruste ist im Schnitt zwischen 100 und 200 km dick, es gibt einzelne Zonen, in denen eine Verdickung stattfindet und solche, in denen Ausdehnung beobachtet wird - aber keine eigentliche Plattenbewegung. Die Oberfläche der Venus ist nur etwa 800 Mio Jahre alt - davor wurde sie durch riesige Vulkanausbrüche komplett mit Lava bedeckt - und das wird irgendwann in der Zukunft wieder passieren...
 

aeolos

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Emil schrieb:
Hi Bynaus,
Na, wenn dieser Schluß nicht zu voreilig ist...? - Es kommt nicht allein darauf an, daß beide Planeten die gleiche Masse haben (ich verstehe, was du meinst), sondern auch auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre. Der CO_2- und der H2O- Anteil der Venus ist absolut gesehen möglicherweise ein anderer als auf der Erde (das weiß ich jetzt nicht genau). Aus diesem Grund könnte auch das thermodynamische Gleichgewicht bei der Erde ganz woanders liegen, obwohl sie in Venusentfernung stünde.

....
Emil
Darauf wollte ich mit meinen früheren Beitrag hinaus: Venus und Erde enthalten ungefähr gleich viel CO2, nur ist es auf der Erde eben größtenteils nicht in der Atmosphäre sondern in Sedimenten (Kalksteinen, Kohle, Erdöl etc.) gebunden. Vorausetzung dafür war, dass es flüssiges Wasser gab. Wenn es kein Leben gäbe, wäre die Atmosphäre der Erde immer noch CO2-arm, weil dann fast alles CO2 in den Kalksteinen stecken würde. Und die bilden sich nur in Wasser.
 

aeolos

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Bynaus schrieb:
Nun, die Materie war im solaren Nebel sehr homogen verteilt. Die Venus wird über praktisch die gleiche Menge Schwefel (und alles andere) wie die Erde verfügen....
Dennoch sind die Planeten sehr unterschiedlich: Mars enthält z.B. viel mehr Eisen im Marsmantel als der Erdmantel, d.h. auf (in?) der Erde ist das meiste Eisen im Kern, bei Mars ist das anders (das wissen wir durch das Studium der marsmeteoriten). Über die chemische Zusammensetzung der venus wissen wir nich sehr sehr wenig.

Bynaus schrieb:
Die Plattentektonik hat sehr wohl mit der verfügbaren Menge Wasser zu tun. Das Wasser sorgt dafür, dass sich in den Subduktionszonen überhaupt Schmelzen bilden können (Wasser senkt den Schmelzpunkt von Gestein). Ohne Wasser gäbe es also keinen Vulkanismus in den Subduktionszonen, und abtauchende Platten würden langsamer schmelzen und langsamer abtauchen. Insgesamt würde dies langfristig zu einer Verdickung der Kruste führen, die ihrerseits keine kontinuierliche Wärmeabgabe mehr garantieren könnte, so dass die Hitze in riesigen Vulkanausbrüchen abgegeben werden müsste. Genau dies ist auf der Venus der Fall: es gibt dort keine Plattentektonik, die Kruste ist im Schnitt zwischen 100 und 200 km dick, es gibt einzelne Zonen, in denen eine Verdickung stattfindet und solche, in denen Ausdehnung beobachtet wird - aber keine eigentliche Plattenbewegung. Die Oberfläche der Venus ist nur etwa 800 Mio Jahre alt - davor wurde sie durch riesige Vulkanausbrüche komplett mit Lava bedeckt - und das wird irgendwann in der Zukunft wieder passieren...
Interessante Frage: Ist Plattentektonik ohne Wasser möglich? Jedenfalls läßt das aus der abtauchenden Kruste freigesetze Wasser den Mantel ***über*** der abtauchenden Platte schmelzen; die in den Mantel sinkende Kruste schmilzt nicht (oder nur in Ausnahmefällen, die aber umstritten sind) weil sie zu kalt ist und zu langsam aufgeheizt wird. Aber es könnte in der Tat so sein, dass ohne den Energieverlust durch den Vulkanismus die Kruste sehr viel dicker würde.
 

Bynaus

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Dennoch sind die Planeten sehr unterschiedlich: Mars enthält z.B. viel mehr Eisen im Marsmantel als der Erdmantel, d.h. auf (in?) der Erde ist das meiste Eisen im Kern, bei Mars ist das anders (das wissen wir durch das Studium der marsmeteoriten). Über die chemische Zusammensetzung der venus wissen wir nich sehr sehr wenig.

Das ist aber (beim Mars) eine Frage der Verteilung - er ist einfach weniger gut differnziert als die Erde. Trotzdem ist die relative Verteilung der Elemente in Mars und Erde ziemlich ähnlich. Auch wenn die Verteilung der Elemente auf der Venus nicht bekannt ist, ist es vernünftig anzunehmen, dass sie ähnlich wie auf der Erde verteilt sind (mit Ausnahme von Spezialfällen wie der dickeren Kruste).

Und die bilden sich nur in Wasser.

Du vergisst hierbei, dass sich Kalksteine vornehmlich aufgrund biologischer Aktivität bilden. Und dass das Leben die Erde überhaupt lebensfreundlich macht - ohne Leben wäre die Erde der Venus sehr ähnlich, wenn auch aufgrund der grösseren Entfernung etwas kühler.
 
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aeolos

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Bynaus schrieb:
Du vergisst hierbei, dass sich Kalksteine vornehmlich aufgrund biologischer Aktivität bilden. Und dass das Leben die Erde überhaupt lebensfreundlich macht - ohne Leben wäre die Erde der Venus sehr ähnlich, wenn auch aufgrund der grösseren Entfernung etwas kühler.
Das hatte ich schon bei meinem ersten Beitrag gesagt; wichtig ist aber, dass sich Kalkstein auch anorganisch bildet, z.B. in jeder Evaporit-Serie (also unter jeder Salzlagerstätte). Und auch die allerältesten Sedimente (Isua Serie in Grönland) enthalten schon Kalkstein. Tatsächlich macht das Leben die Erde lebenswerte (Sauerstoff-Atmosphäre). Aber ich denke, ein bestimmender Faktor für die CO2-arme Atmosphäre sind die kühleren Temperaturen und damit die Anwesenheit von flüssigem Wasser, will sagen, auch ohne Leben wäre die Erde da wo sie ist, nicht der Venus ähnlich, es gäbe Plattentektonik und eben eine CO2-arme Atmosphäre.
 
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