Frage von Chaosmatic, 41

Treibhauseffekt, warum Atmosphäre durchlässig für kurzwellige Stahlung aber nicht langwellige?

Unsere Lehrer konnten diese Frage nicht beantworten. Wie nennt man diese kurzwellige Strahlung? Die langwellige ist ja Infrarot. Ich verstehe nicht ganz, wieso und für was die Atmosphäre teilweise transparent ist. Wie reagiert sie bei kurz- oder langwelliger Strahlung?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von realfacepalm, 9

Der Treibhauseffekt ist eiine direkte Folge der physkalischen Eigenschaften der Treibhausgase http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Treibhausgase

Moleküle mit mindestens 3 Atomen können Strahlung bestimmter Wellenlänge aufnehmen, absorbieren, und auch wieder abstrahlen.
Welche Strahlung welcher Wellenlänge aufgenommen werden kann, bestimmt die "Form" des jeweiligen Moleküls und dessen Übergangs-Dipolmoment.

https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cbergangsdipolmoment

http://www.chemie-im-alltag.de/articles/0024/index2.html

Abgestrahlt wird die aufgenommene Energie immer gemäß der Temperatur des jeweiligen Moleküls und in eine beliebige Richtung - also immer sowohl Richtung Boden oder auch Richtung Weltraum (oder woandershin). Dadurch entsteht auch die Rückstrahlung.

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 17

> Wie nennt man diese kurzwellige Strahlung

Einen kleinen Teil davon nennt man Ultraviolett, aber das meiste ist sichtbares Licht (Wellenlängen von 380 nm bis 780 nm). Wie Du Dich mit eigenen Augen überzeugen kannst: Sichtbares Licht wird von der Atmosphäre kaum verschluckt. Kurzwelliges UV auch nicht, sonst bräuchten wir keine Sonnencreme.

Sichtbares Licht wird nur von ganz wenigen Gasen absorbiert, deshalb sind die meisten Gase farblos.

Langwelliges (und damit ist nicht das nahe Infrarot gemeint, sondern Wellenlängen von 2000 nm aufwärts) werden von diversen Gasen verschluckt, insbesondere Wasser, CO2, CH4). Ursache ist, dass diese langwellige Strahlung die Moleküle zu Schwingungen anregen kann.

Wie diese Anregung funktioniert, kommt vielleicht im LK Physik dran. Oder auch erst im Physik-Studium.

Für den Treibhaus-Effekt wichtig ist: Ein heißer Körper wie die Sonne sendet vorwiegend kürzerwellige Strahlen aus. Ein kälterer Körper wie die Erde sendet vorwiegend längerwellige aus.

Kommentar von Chaosmatic ,

Könntest du das genauer erklären, wie das Infrarot von den Gasen verschluckt wird und warum gerade diese Gase dafür verantwortlich sind. Ja, das sind ja auch die mengenmäßig wichtigsten Gase, oder?

Kommentar von TomRichter ,

> wie das Infrarot von den Gasen verschluckt wird

Das Licht trifft ein Molekül Gas und gibt dem seine Energie. Das Molekül schwingt daraufhin, und das Licht ist weg. Details, wie ich schon schrieb, im LK Physik oder später.

> warum gerade diese Gase dafür verantwortlich sind.

Nicht nur diese - nahezu alle Gase absorbieren irgendwo im IR-Bereich. Sauerstoff und Stickstoff zum Glück nicht.

Die genannten kommen aber in größerer Menge in der Atmosphäre vor und sind aus diesem Grund die Hauptverursacher des Treibhauseffektes.

Die Absorption des erwähnten Methans wird durch eine Schwingung der Gruppe  H-C-H verursacht und ist bei anderen Alkanen genauso vorhanden. Nur gibt es viel mehr Methan in der Atmosphäre als Ethan.

Antwort
von marty55, 14

Das liegt an der Eigenschaft der Moleküle aus denen die Atmosphäre besteht. Jedes Molekül hat seine eigenen Schwingungseigenschaften. Das hängt mit der Form der Moleküle zusammen. Auch im sichtbaren Licht wird Energie aufgenommen und wieder abgegeben. Sonst wäre der Himmel schwarz und die Sonne würde ungefiltert reinknallen. Auch UV Licht wird absorbiert, sonst würden wir nur im Haus mit Sonnenbrille rumlaufen!

Anders ist das bei der Abstrahlung von langwelliger Strahlung von der Erde und vom Meer. Da wird ein großer Teil der einfallenden Strahlung auch sichtbares und UV Licht in Wärme umgesetzt und dann abgestrahlt. Infrarot Strahlung oder Wärmestrahlung. Aber auch sichtbares Licht wird abgestrahlt, sonst wäre die Erde aus dem Weltall nicht sichtbar!

   Die Wärmestrahlung geht jetzt auch nicht ungefiltert ins Weltall weg, sondern wird von der Atmosphäre aufgenommen und auch wieder abgegeben. Je nach Wolkendichte und Art der Wolken mehr oder weniger und schließlich ans Weltall abgestrahlt welches sehr kalt ist. Die Atmosphäre verhält sich wie eine Bettdecke die verhindert dass dein Körper auskühlt.  CO2 wird weit überschätzt. Auch wenn CO2 in der Atmosphäre weiter ansteigt ist der Effekt gering. Viel wichtiger als CO2 ist Wasserdampf,und das Verhalten der Wolkendecke. (Man nennt das auch "Feedback" also Reaktionen auf den Temperaturanstieg der vom CO2 verursacht wird) 

Kommentar von weckmannu ,

CO2 wird deshalb nicht überschätzt, weil es der Faktor ist, den die Menschen beeinflussen können, während Wasserdampf überwiegend vom Zustand der Meere abhängig ist.

Kommentar von marty55 ,

Auch Co2 wird lediglich zu 4% vom Menschen emittiert, 96% sind natürlichen Ursprungs. Aber die Diskussion brauchen wir hier nicht zu führen, da gibt's schon genug Foren.

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