Een tijd geleden schreef ik hier dat een batterij zwaarder wordt als je hem oplaadt. Niet doordat er elektronen bijkomen, maar vanwege het feit dat meer energie óók meer massa betekent. Je kunt dat uitrekenen met Einsteins formule E = m*c2 .
Daarop kreeg ik recent een enigszins bezorgde reactie van Erik Schoenmakers:
Ik vind het een interessant gedachte experiment. Er zit mij echter iets dwars. Stel dat ik een windturbine/zonnecollector zou aansluiten op een batterij met een enorm grote capaciteit. Volgens jouw redenatie betekent dit dat de massa tijdens het opladen gaat toenemen. Na verloop van tijd zal de massa van de aarde dus ook aanzienlijk toenemen. Hierdoor zal o.a. de zwaartekracht en de eclips die de aarde om de zon maakt veranderen. Gaan we nu ten gevolge van het elektrische rijden een nieuwe ijstijd tegemoet?
Natuurlijk wil ik dat ook weten en ik neem de rekenmachine ter hand.
Stel, we bouwen een apparaat waarmee we alle zonne-energie op aarde kunnen omzetten in elektriciteit en bovendien stoppen we al die energie in een batterij en doen daar niets mee. Natuurlijk een niet erg realistisch scenario, aangezien we óók nog een beetje willen genieten van de zon, we geen 100 procent efficiënte zonnecellen zullen bouwen en we energie uit onze megabatterij ook weer willen gebruiken (waardoor hij weer lichter wordt). Hoeveel zwaarder wordt de aarde van dit meest extreme gedachte-experiment?
De Ivanpah-centrale in Californië zet vangt via spiegels het zonlicht van een groot oppervlak en zet dat in centrale torens om in elektriciteit. (Pacific Southwest Region USFWS via CC BY 2.0)
Ik zie dat de aarde zo’n 173.000 terawatt aan energie van de zon ontvangt. Elke seconde is dat dus 173.000.000.000.000.000 joule. Pakken we nu Einsteins formule (E = m*c2) dan kunnen we uitrekenen hoeveel zwaarder de aarde elke seconde wordt. Ik kom op ruim 1,9 kilo. Iedere seconde zou onze superinstallatie 1,9 kilo zwaarder worden van alle zonne-energie die we erin opslaan!
Dat lijkt misschien veel, maar het is op de (weeg)schaal van de aarde een peulenschilletje. Met deze gewichtstoename wordt de aarde jaarlijks ruim 60.000 ton zwaarder. Dat is 0,000000000000001 procent van het gewicht van onze planeet.
De aarde wordt elke seconde ruim 1,2 kilo zwaarder doordat ze ruimtestof opvangt. (NASA)
Zou het erg zijn als de aarde zoveel zwaarder wordt? Nee, waarschijnlijk niet. Sterker nog, deze 60.000 ton zit precies in de orde van gewichtsverandering van de aarde door andere effecten. In dit artikel op techniekblog Gizmodo wordt daar wat dieper op ingegaan, maar hier is een korte samenvatting:
De planeet vangt ieder jaar zo’n 40.000 ton aan kosmisch stof op, maar zij wordt ook 160 ton zwaarder door de langzame opwarming (ook weer een gevolg van Einsteins wet!). Verder verliest de kern energie en dus gewicht; 16.000 ton per jaar en is de zwaartekracht niet sterk genoeg om te voorkomen dat er jaarlijks 95.000 ton aan waterstof en 1600 ton aan helium uit de bovenste lagen van de atmosfeer ontsnappen.
Het netto-effect zou volgens het stuk een gewichtsverlies zijn van zo’n 50.000 ton per jaar. Uiteindelijk zou de fictieve batterij er dus voor zorgen dat de aarde min of meer op gewicht blijft!
Roel van der Heijden 
De zonneconstante reefereert naar het begin van de thermosfeer; voor de bovenstaande berekening zouden we dus een straal moeten gebruiken die een paar honderd km groter is dan 6372 km; of vergis ik mij ?
Beste Brasschaat,
Dank voor je reactie.
Ik neem eigenlijk aan dat de totale hoeveelheid ontvangen zonne-energie is gebaseerd op de straling die op het vaste/vloeibare oppervlak van de planeet valt.
Ook het randje atmosfeer daaromheen absorbeert energie, maar de straling valt er gedeeltelijk doorheen (ik weet niet welk deel).
Als je heel accuraat wil zijn dan moet je dit natuurlijk meenemen in de som, maar voor de orde van grootte van het antwoord zal het niet veel uitmaken.
Groeten,
Roel
Bedankt voor je antwoord Roel; het heeft mij in ieder geval gerust gesteld dat het aandeel van de door ons mensen veroorzaakte warmte nog maar enkele procenten bedraagt van de totale warmte absorptie door de zonnestralen. Als ik het goed begrijp dan moeten wij ons dus vooral meer gaan toeleggen op het aktief verwijderen van CO2, CH4 enz.. uit de lucht om de klimaatverstoring tegen te gaan en dat moet gebeuren met hernieuwbare energie.
Beste Charles,
Als je het hebt over het broeikaseffect als gevolg van onder andere koolstofdioxide en methaan in onze atmosfeer: dit effect speelt op de gehele bolvorm van de aarde. Deze gassen voorkomen dat een deel van de (zonne)warmte naar de ruimte ontsnapt in de vorm van warmtestraling.
Groeten,
Roel
Zou dit voor het menselijk brein ook gelden.
Voor computors in het alge een ? Ooit is er een Zweeds onderzoek geweest dat, zeer nauwkeurig gemeten, een lichaam op het moment van sterven 10 gram lichter werd…. Ik ben benieuwd naar uw reactie….
Mvr groet Wim Hogendoorn
Beste Wim,
Dank voor je reactie. Ik zou dat onderzoek best willen lezen, want ik ben sceptisch.
Als ik de hersenen als voorbeeld neem: hersencellen communiceren met elkaar via chemische en elektrische potentialen. Verschillende energievormen worden daar in de loop van elkaar in elkaar omgezet. Ik zou echter denken dat de *totale hoeveelheid energie* als gevolg van die processen in een hoofd of lichaam gelijk blijft.
Bovendien lijkt het mij lastig om zulke kleine massaverschillen nauwkeurig te meten bij een lichaam dat via allerlei processen in contact staat met de omgeving (ademhaling en het zweten bijvoorbeeld).
Tot slot vraag ik mij af welke wetenschapper zijn of haar proefpersonen laat sterven op een weegschaal in gecontroleerde laboratoriumomstandigheden…
Groeten,
Roel