Treibhauseffekt Kurzwellige und Langwellige Strahlungen

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7 Antworten

Kurzwellige Strahlungen sind "Licht" und langwellige Strahlen sind Infrarot (mit Infra = Unter oder Kleiner) oder auch "Wärmestrahlung" genannt. Damit ist Umwandlung von Kurz zu Langwelligen strahlen ganz einfach erklärt. Das Licht wird von der Erdoberfläche Teilweise absorbiert und erwärmt sich dadurch. Die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von ~5600Kelvin während die Erde bei etwa 300K (=30°C) liegt. Die Temperatur korrespondiert in etwa mit dem Starlungsmaximum (Sonne = grün, Erde= tiefes Infrarot, das Blau ist reflektiert)

Zur zweiten Frage, jedes Material absorbiert (verschluckt) einen Teil der durchlaufenden Wellen. Der "Verschluckgrad" ist dabei abhängig von der Wellenlänge (oder besser der Frequenz der Strahlung) und vom Material. Bei der Absorbtion versetzt die Welle die Moleküle in Schwingung. Je ähnlicher dabei die Eigenfrequenz der Moleküle der Frequenz der Strahlung ist, desto besser ist die Schwingungsübertragung. Da Luft ein Komplexes Gemsich ist und es viele Eigenfrequenzen gibt, gibt es auch eine ziemlich wilde Durchlässigkeitskurve:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atmosph%C3%A4rische_Durchl%C3%A4ssigkeit_DE.svg

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Über die Ausbreitung von Langwellen kannst Du Dich unter folgendem Link informieren:

http://www.wabweb.net/radio/radio/grundl3.htm

da ich bei gfn nur einen Link pro Antwort angeben darf, folgt ein zweiter Link sogleich.

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Das breitbandige Spektrum der Sonne wird auf die Erde eingestrahlt, die Strahlung auf der Erde absorbiert und als langwelligere Strahlung (Wärme) wieder abgestrahlt. Im Treibhaus ist das Glas für diese langwellige Strahlung undurchlässig, somit heizt sich das Treibhaus auf. Ähnliches passiert mit der Atmosphäre, die - eben wie die eine hier schon zitierte Kurve aus Wiki zeigt - für langwellige Strahlung dicht ist. Die hohe Absorption ist im Wesentlichen durch die Absorption durch Wassermoleküle, aber auch durch die sogenannten Treibhausgase verursacht.

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"1.4 Treibhausgase Die eigentlichen Verursacher des Treibhauseffektes sind Wasserdampf (H2O) und eine Reihe von Spurengasen wie Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Distickstoffoxid(N2O), Troposphärisches Ozon (O3) u.a., deren Anteil an der Gesamtmasse der Atmosphäre zusammen weniger als 1% ausmacht. Diese Treibhausgase lassen die kurzwellige Solarstrahlung weitgehend passieren, absorbieren aber die langwellige Wärmestrahlung der Erdoberfläche im Infrarotbereich; sie tun das ab ca. 3µm. Dabei absorbieren die einzelnen Spurengase in unterschiedlichen Absorptionsbanden, das sind bestimmte Wellenlängenbereiche, in denen die Absorption stark ist. Der Grund liegt darin, dass die Moleküle dieser Gase schwingen und rotieren können. Entspricht die Energie des einfallenden Lichts genau dem Energieunterschied einer ihrer Schwingungen und Rotationen, wird das Licht absorbiert und wieder abgestrahlt. Die Moleküle wirken also wie eine kleine Antenne, die nur auf bestimmte Wellenlängen reagiert (wie ein Radio, das auf einen Sender eingestellt werden muss). Zwischen den Absorptionsbanden (die aus vielen einzelnen Linien bestehen, eine Linie für jede Energie der Schwingungen und Rotationen) befinden sich Wellenlängenbereiche, auf die diese Gase nicht reagieren. Da die Strahlung dort ungehindert passieren kann, heißen diese Bereiche auch "Fenster", nur dass eben Infrarotstrahlung gemeint ist und nicht sichtbare Strahlung, wie sie durch ein tatsächliches Fenster gelangen kann. Ein bedeutendes Fenster in der Atmosphäre liegt etwa zwischen 8 und 12 µm Wellenlänge, nur unterbrochen von einer Ozon-Absorptionsbande bei 9,6 µm."

Kann mir daraus jemand erklären, wie die Treibhausgase die langwelligen Strahlen absorbieren/reflektieren/...?

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Kommentar von HelpfulHelper
30.01.2013, 17:08

So wie Moleküle halt Strahlung absorbieren. Sie sind quasi "farbig" im Infrarotbereich. Die Energie der Strahlung entspricht einem Sprung, den ein Elektron ausführen kann, die Strahlung wird absorbiert, das Elektron springt.

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