Wo kommt die Erdwärme her

Wo kommt die Erdwärme her?
1.
primäre Wärmequellen
Hauptquellen der endogenen Wärmeproduktion sind die aus der Entstehungszeit der Erde stammende
Akkretionswärme und die vermutlich wesentlich wichtigere, aus dem Atomzerfall stammende,
radiogene Wärme. Letztere stammt vorwiegend aus dem Zerfall von Uran 238, Uran 235, Thorium
232 und Kalium 40.
Eine weitere Wärmequelle ist die Gezeiten-Energie. Die Gezeitenkräfte aus der Wechselwirkung der
Erde mit benachbarten Himmelskörpern bewegen nicht nur die Ozeane, sondern walken den ganzen
Planeten durch. Die Energie selbst ist nicht endogen, jedoch wird exogene, kinetische Energie im
Erdinneren in Wärme umgewandelt.
2. Außer den o.a. primären Wärmequellen gibt es im Erdinneren sekundäre Wärmequellen, v.a.
aktive, große Scherzonen, die eine bedeutende Zunahme der Gesteinstemperatur und der
örtlichen Wärmestromdichte verursachen können.
3. Durch Erdbeben werden jährlich rund 1018 J bis 1020 J freigesetzt.
Alle anderen Energiequellen sind exogen, vor allem die Sonnenenergie und ihre Umwandlungsformen
("Windenergie", "Wasserkraft" ...).
Eine weitere, für den Wärmehaushalt allerdings unbedeutende exogene Quelle ist meteoritischen
Ursprungs. Beim Einschlag von Großmeteoriten werden enorme Wärmemengen freigesetzt, die vor
allem örtliche, mineralogische und strukturelle Änderungen bewirken. Diese Wärme wird in
geologisch kurzer Zeit wieder in den Weltraum abgestrahlt.
Der Wärmestrom aus dem Erdinnern
Der Wärmeinhalt der Erde wird auf 1031 J geschätzt. Das heiße Innere der Erde gibt ständig Wärme an
die kühleren äußeren Gesteinsschalen ab, die ihrerseits Wärme an die Ozeane und an die Atmosphäre
abgeben, von wo sie schließlich in den Weltraum abstrahlen kann. Demnach ist die Erde ein InfrarotStrahler! Aus dem Raum gesehen - mit Infrarot-Augen oder mit entsprechender Kamera - erscheint die
Erde wie ein kleiner, schwach strahlender Stern.
Das Strahlen der Erde verbraucht aber nicht einfach einen "Vorrat" (der noch Milliarden Jahre reichen
würde): Die Energie, die beim Atomzerfall im Erdinneren frei wird, liefert die Wärme ständig nach.
Im Erdinneren wird die Wärme vor allem durch Wärmeleitung transportiert, ebenso an Grenzflächen
verschiedener Medien. In den beweglichen Medien Mesosphäre, Ozean und Atmosphäre kommen als
Transportmechanismen Konvektion und Wärmestrahlung hinzu.
Die durchschnittliche Wärmestromdichte an der Erdoberfläche liegt etwas über 6 x 10-2 W/m2. Das
entspricht einem Wärmestrom von über 3 x 1013 W oder 9,4 x 1020 J/a.
Was sind 1031 Joule ?
1 Joule (Abkürzung J) entspricht 1 Wattsekunde (1 J = 1 Ws), daher gilt:
1 Megajoule = 106 Joule = 1,000.000 Watt * 1/3600 Stunde ≈ 280 Wattstunden
Diese Energie wird umgesetzt, wenn ein zB. ein Computer mit der Leistungsaufnahme von 280 Watt rd. 1 Stunde lang
betrieben wird oder wenn 1 Glühbirne von 100 Watt rd. 2,8 Stunden leuchtet.
1031 Joule - der geschätzte Wärmeinhalt der Erde - sind 1025 Megajoule, jedoch sind 1025 100-Watt-Glühbirnen, die je 2,8
Stunden lang leuchten, etwas unanschaulich: Die Zahl der Glühbirnen ist zu groß, Leistung und Dauer sind uninteressant
klein.
Um die Zahl anschaulicher zu machen, zerlegen wir 1025 in 2 Faktoren - einen für die Zahl der Glühbirnen und einen, um
damit die Zahl der Stunden zu vervielfachen:
1025 = 107 * 1018
Die Zahl von 107 (10 Millionen) 100-Watt-Glühbirnen wird außerdem ersetzt durch die Leistung eines großen Kraftwerks (1
Gigawatt).
Es verbleibt noch, die 2,8 Stunden mit dem riesigen Faktor von 1018 zu multiplizieren. Nun haben wir:
1031 J ≈ 1 GW * 2,8 * 1018 h
Der Vergleich ergibt also:
Der geschätzte Wärmeinhalt der Erde von 1031 Joule entspricht der Energie, die ein Kraftwerk der Leistungsklasse 1
Gigawatt in rd. 2,8 * 1018 Stunden ausstößt, das heißt: 319.410.678.172.752 Jahre lang (319 Billionen Jahre).
Der Vergleich sagt natürlich nichts darüber aus, wieviel von dieser Energie gewonnen und genutzt werden kann.1
1
http://www.forschung-geotechnik.org/Geothermie/energie.htm