{"id":14013,"date":"2019-06-14T09:29:22","date_gmt":"2019-06-14T07:29:22","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=14013"},"modified":"2019-06-13T09:44:15","modified_gmt":"2019-06-13T07:44:15","slug":"treibhauseffekt-physikalisch-gesehen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2019\/06\/14\/treibhauseffekt-physikalisch-gesehen\/","title":{"rendered":"Treibhauseffekt \u2013 physikalisch gesehen"},"content":{"rendered":"

Ich schaue mir gerade das Video das AfD-Klimaquiz für Schüler | Harald Lesch<\/a> an und da geht es um Suggestivfragen und der angeblichen Harmlosigkeit von Kohlendioxid, weil es ja doch so wenig ist. Es gibt ja sogar, welche die schlichtweg bestreiten, dass es Treibhausgase gibt. Zeit mal den Effekt zu erklären.<\/p>\n

Fangen wir mit der Sonne an. Die Sonne strahlt auf die Erde, wobei unbedingt durch ihre Oberflächentemperatur von rund 5500 \u00b0C ihr Strahlungsmaximum im sichtbaren Bereich liegt. Jeder Körper, der eine Temperatur über 0 Kelvin hat, gibt Strahlung ab, und um so mehr je wärmer er ist. Das ist als Stefan-Boltzmann Gesetz<\/a> ein Naturgesetz. Dabei verschiebt sich auch das Maximum, also wo am meisten Strahlung abgegeben wird, in den immer kurzwelligen Bereich. Das sieht man, wenn man noch eine alte Herdplatte aus Eisen hat. Schaltet man sie ein, so spürt man zuerst die Infrarotstrahlung als Wärme, auch wenn sie noch grau aussieht. Dann wird sie erst dunkelrot, dann hellrot und schließlich Orange, da sich das Strahlungsmaximum in den kurzwelligen Bereich verschiebt, sodass ein kleiner Anteil auch im sichtbaren Bereich ist (bei den Temperaturen die eine Eisenplatte erreichen kann wird das Maximum aber nicht im sichtbaren Bereich liegen).\"\"\/<\/p>\n

Die Sonnenstrahlung wird zum Teil reflektiert, so durch Wolken aus Wasserdampf, aber auch den Boden und Eis. Je heller eine Oberfläche ist desto mehr Licht reflektiert sie. Schnee und Eis haben hohe Reflexionswerte, Meere sehr niedrige, weil der größte Teil des Lichts vom Wasser geschluckt wird. Dazu kommt noch die Streuung in der Atmosphäre durch Lichtbrechung. Die Oberfläche erwärmt sich und gibt nach obigem gesetzmäßigem Vorgang selbst Strahlung ab.<\/p>\n

Nach dieser Tatsache kann man leicht die Temperatur von Himmelskörpern errechnen, wenn man die Strahlung der Sonne (oder eines Sterns bei anderen Sonnensystemen), sowie die Entfernung und die mittlere Albedo, also Reaktionsfähigkeit kennt. In der Praxis muss man noch die Rotation berücksichtigen, denn es dauer eine gewisse Zeit, bis sich die Oberfläche auf die Gleichgewichtstemperatur erwärmt hat. Tut man dies für unser Sonnensystem so kommt man auf folgende Tabelle:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n<\/colgroup>\n\n\n\n\n\n
Planet<\/th>\nMerkur<\/th>\nVenus<\/th>\nErde<\/th>\nMars<\/th>\nJupiter<\/th>\nSaturn<\/th>\nUranus<\/th>\nNeptun<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Theoretische Körper<\/td>\n448<\/td>\n328<\/td>\n269<\/td>\n225<\/td>\n110<\/td>\n81<\/td>\n59<\/td>\n47<\/td>\n<\/tr>\n
Effektive Temperatur<\/td>\n440<\/td>\n730<\/td>\n290<\/td>\n227<\/td>\n124<\/td>\n95<\/td>\n76<\/td>\n72<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Zuerst einige Erklärungen. Die Gasplaneten haben keine Oberfläche, deren Temperatur man messen könnte und die Temperatur wird um so höher, je tiefer man in die Atmosphäre eintaucht. Die angegebene Temperatur ist die auf dem 1 Bar Niveau, wo die Atmosphärenschicht denselben Druck hat wie die Erdatmosphäre auf Meeresniveau.<\/p>\n

Die Temperatur ist zudem die Temperatur gemittelt über die ganze Planetenoberfläche, das ist korrekt, wenn der Planet rasch rotiert, sodass es die Nachtseite nicht stark abkühlen kann. Bei Merkur habe ich die Mitteltemperatur genommen. In Wirklichkeit ist es so, dass die Nachtseite bis zu -173 \u00b0C kalt ist und die Tagseite bis zu +426 \u00b0C heiß. Und natürlich sind das Mitteltemperaturen über alle Breiten- und Längengrade. Auf der Erde kann es bis zu 60 Grad heiß und -50 Grad kalt sein.<\/p>\n

Es fällt auf, das alle Planeten mit einer nennenswerten Atmosphäre (alle außer Merkur und Mars) wärmer sind als berechnet um 11 bis 17 \u00b0C. Das ist eine Folge des Treibhauseffekts. Besonders auffällig ist der Effekt bei der Venus, wo die Temperatur über 400\u00b0C höher ist als berechnet. Die Venus hat eine Atmosphäre aus 95 % Kohlendioxid und hoher Dichte.<\/p>\n

Dieser Effekt ist auch nicht theoretisch er ist durch Experimente überprüft. Füllt man beispielsweise einen Glasbehälter mit Gasen verschiedener Art und Konzentration, leitet Licht durch so wird die Temperatur je nach Gas ansteigen. Das kann man inzwischen sogar als Experiment für den Schulversuch<\/a> durchführen.<\/p>\n

Doch worauf beruht er und warum ist das Kohlendioxid so bedeutsam, obwohl es doch nur 0,04 % der Gesamtatmosphäre ausmacht?<\/p>\n

Der Treibhauseffekt beruht darauf, dass jede Strahlung Moleküle zum Schwingen anregen kann. Auf diesem Prinzip basiert die Mikrowelle, die mit einer Frequenz arbeitet, die Wassermoleküle besonders gut zum Schwingen anregt. Schwingen bedeutet Bewegung und Bewegung entspricht Energie, das Medium erwärmt sich. In der Mikrowelle ist es das Lebensmittel, in der Atmosphäre die Atmosphäre selbst.<\/p>\n

Physikalisch gesehen hat jedes Molekül (also mindestens zwei Atome) drei mögliche Arten zu schwingen<\/a>.<\/p>\n