Strahlungsbilanz der Erde: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 7. Juni 2009, 18:37 Uhr
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Die Erde erhält Energie von der Sonne in Form von Sonnenstrahlung. Gleichzeitig strahlt auch die Erde Energie in Form von Strahlung in den Weltraum ab. Die beiden Energieflüsse stehen miteinander im Gleichgewicht, wenn man sie gegeneinander aufrechnet, spricht man von der Strahlungsbilanz oder Energiebilanz der Erde. Diese wird typischerweise auf die Dauer eines Jahres berechnet, um die jahreszeitlichen Schwankungen auszugleichen.
Wie strahlen Sonne und Erde?
Die Sonne strahlt Energie in alle Richtungen in den Weltraum. Wir kennen diese Energie aus dem Alltag als Sonnenlicht, wir spüren seine Energie auf der Haut oder auf einer Fläche, die durch die Strahlen der Sonne aufgewärmt werden.
Dabei wird schon klar, dass diese Strahlen einerseits sichtbar sein können (wir sehen die Sonnenstrahlen), dass andererseits Energie aber auch unsichtbar übertragen werden kann: ein warmer Stein leuchtet nicht, wir spüren seine Wärme aber auch, wenn wir mit der Hand in seine Nähe kommen.
Die Eklärung ist, dass Strahlung sich als Wellen ausbreitet und dass diese unterschiedlichen Wellenlängen haben können (siehe Abbildung).
Es gibt zur Strahlung von Körpern zwei einfache Grundsätze
- Jeder Körper, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (-273°C = 0 K) liegt, gibt Strahlung ab.
- Je heißer ein Körper ist, desto kurzwelliger ist die von ihm abgegebene Strahlung.
Daraus folgt, dass sowohl die Sonne als auch die Erde Strahlung abgeben und dass die Strahlung von der Sonne kurzwelliger ist als die Strahlung, die die Erde abgibt (weil die Sonne heißer als die Erde ist).
Weg der Strahlen durch die Atmosphäre
Die Luft der Atmosphäre lässt die kurzwellige Sonnenstrahlung gut durch, hält aber von der langwelligen Ausstrahlung der Erde viel zurück, so dass diese langwellige Ausstrahlung länger in der Atmosphäre verweilt und die Atmosphäre erwärmt. Dies nennt man den natürlichen Treibhauseffekt. Ohne diesen Treibhauseffekt, läge die durchschnittliche Temperatur auf der Erde bei -18°C. Mit dem Treibhauseffekt liegt sie bei 15°C (siehe die folgenden Abbildungen).
Treibhauseffekt
