¿Qué parte de la masa de la Tierra es creada por la energía del núcleo?

He leído que una energía más alta significa una masa más alta, y en los sistemas atómicos, la energía cinética y la energía potencial en realidad aportan más masa que las partículas reales (o eso he leído). Entonces, ¿cuánta de la masa de la Tierra es creada por la energía en el núcleo fundido? ¿Cuál sería la diferencia de masa entre una Tierra casi idéntica sin núcleo fundido y la Tierra que realmente tenemos?

¿Cuál es la magnitud de la energía del núcleo?
¿Por qué sólo el núcleo exterior fundido? El núcleo interno sólido también contiene mucho calor.
FWIW, esta pregunta physics.stackexchange.com/q/152979/123208 vincula a un libro con una tabla de estimaciones del contenido de calor de la Tierra.
Me gustaría responder "ninguno, la energía es creada por la masa del núcleo a través de la fricción y la radiactividad", pero no creo que valga la pena abarrotar la (buena) respuesta ya proporcionada. Además, creo que he leído que en realidad queda una cantidad trivial de calor de la formación de planetas que aún no se pierde por completo.
@TCooper ¿Por qué dices "ninguno"? Si enfriaras la Tierra, realmente perdería ~210 mil millones de toneladas de masa. La cantidad de calor residual de formación definitivamente no es trivial. Consulte physics.stackexchange.com/a/154514/123208 (consulte también la pregunta anterior que vinculé, que habla sobre el calor producido por la conversión de energía potencial gravitatoria durante la formación de la Tierra).

Respuestas (1)

De acuerdo con la Tabla 2.17 de la página 109 de Química del Sistema Climático de Detlev Möller, el contenido de calor del núcleo interno de la Tierra es ∼ 3.6 × 10 30 J, y el núcleo exterior es ∼ 1.5 × 10 31 J. El contenido total de calor de la Tierra es ∼ 2 × 10 31 J. El autor enfatiza que estas son solo estimaciones aproximadas basadas en teorías que dan la temperatura media y la composición de las diversas capas.

Usando mi = metro C 2 , la equivalencia de masa del calor del núcleo interno es ∼ 4 × 10 13 kg, el núcleo exterior es ∼ 1.67 × 10 14 kg, por lo que el total del núcleo es de alrededor 2.1 × 10 14 kg.

A modo de comparación, la masa de la Tierra es ∼ 5.9722 × 10 24 kg. Entonces, el calor del núcleo contribuye alrededor de 1 parte por 29 mil millones de la masa total.

Aquí está el contenido de la tabla de Möller.

región distancia quiso decir densidad asunto calor
(km) ºC gramo / C metro 3 (J)
corteza 0-30* 350 3.5 rocas 2 × 10 22
manto exterior 30-300 2000 4 rocas 5.6 × 10 28
manto interior 300-2890 3000 5 rocas 2.2 × 10 30
núcleo externo 2890-5150 5000 8 Fe-Ni 1.5 × 10 31
núcleo central 5150-6371 6000 8.5 Fe 3.6 × 10 30
  • La corteza continental, la corteza oceánica tiene una profundidad de 5 a 10 km.

Es sorprendentemente difícil encontrar estos datos de energía geotérmica. Wikipedia da una cifra de 10 31 J para el contenido de calor interno de la Tierra, enlazando a un informe que cita una cifra de 12.6 × 10 24 MJ de What is Geothermal Energy de Dickson & Fanelli (2004), pero ese artículo no brinda detalles para el cálculo.

Eso es... mucho más de lo que esperaba. Me recuerda una discusión, si podríamos medir las diferencias en el peso de los bits en un disco duro siendo 0 o 1, ese es el otro extremo :)
@D.Kovács Parece una discusión muy interesante, ¿cuál fue su conclusión (si la hubo)?
Que sí es (aunque sólo teóricamente) medible. Un bit 1 contra 0 está en el orden de magnitud de 2 a 4E-38 kg si no recuerdo mal.
@D.Kovács Es posible que desee navegar por physics.stackexchange.com/questions/tagged/landauers-principle El principio de Landauer trata sobre la energía mínima teórica requerida para los procesos de computación (irreversibles). El hardware actual usa mucha más energía que ese límite.
Pensé que los discos duros almacenan datos invirtiendo la dirección de magnetización en áreas pequeñas. ¿Cómo es eso de almacenar energía? Para las unidades flash (SSD) es diferente, ya que está poniendo carga en puertas FET flotantes, por lo que en realidad está almacenando energía.
@PM 2Ring: Pero hay una diferencia entre usar energía y almacenarla. La energía utilizada en el cálculo se disipa principalmente en forma de calor y, a menos que esté utilizando energía solar para hacer funcionar su computadora, para empezar, es energía que estaba en el sistema de la Tierra.
¿Cómo se define el "contenido de calor" en este contexto? No es una cantidad estándar en física. ¿Es la energía interna? ¿La entalpía? El calor no es un parámetro de estado sino de un proceso. ¿Es el calor transferido si el objeto se enfría a una temperatura específica? Si es así, ¿a qué temperatura?
@nasu En este contexto, es la cantidad de energía necesaria para elevar el material del núcleo de ~0 K a su temperatura actual.
@jamesqf Ciertamente, pero pensé que D.Kovács podría estar interesado en el límite de Landauer porque es un concepto estrechamente relacionado.
Ciertamente te da una idea de la escala de la Tierra cuando 40 gigatoneladas equivalen a no mucho más que un error de redondeo en el décimo lugar decimal.
Entonces, si fuera un cubo de agua, sería aproximadamente 6 km x 6 km x 6 km (?).
@Peter Cierto. Pero la mayor parte del océano no es tan profundo. oceanexplorer.noaa.gov/facts/ocean- depth.html da una profundidad media de 3682 m, por lo que la masa de calor del núcleo es aproximadamente equivalente a un "trozo" de 7,5 km × 7,5 km del océano promedio, y la masa de calor total a un Trozo de 7,9 km × 7,9 km.
Para la escala, esto es aproximadamente lo mismo que la masa de toda la biomasa en la Tierra.
@Michael Si no recuerdo mal, cuando tienes dos dominios magnéticos paralelos uno al lado del otro, colectivamente tienen un poco más de energía interna que si fueran antiparalelos, porque las líneas de campo tienen que hacer un bucle más grande.
¿Qué parte de la masa de la Tierra es creada por la energía del núcleo?
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