Treibhauseffekt: Warum rein, aber nicht raus?
Warum kann die Solarstrahlung die Atmosphäre weitgehend passieren , während die terrestrische Strahlung in viel stärkerem Maße von der Atmosphäre "aufgehalten" wird?
5 Antworten
Das ist eine Eigenschaft der mehr als zweiatomigen (Gas-) Moleküle in der Erdatmosphäre, die deswegen auch Treibhausgase genannt werden.
Diese lassen kurzwellige Strahlung wie den Großteil der Sonnenstrahlung durch, nehmen jedoch langwellige Strahlung wie die Wärmestrahlung von der Erde großteils auf und geben sie sofort wider ab. (Selektive Transparenz).
einfach mal vereinfacht der ganze Treibhauseffekt:
- die Treibhausgase (Wasserdampf, CO2, Methan und etliche weitere) die natürlicherweise in der Luft sind, lassen die kurzwelligen Sonnenstrahlen von der Sonne auf den Erdboden durch.
- dort erwärmen die Sonnenstrahlen den Boden
- der Boden strahlt diese Wärme wieder ab. (halte mal Deine Hand über einen von der Sonne aufgeheizten Stein - da ist das direkt spürbar)
- diese Wärmestrahlung vom Boden wird von den Treibhausgasen aber nicht durchgelassen, sondern aufgenommen (absorbiert) und sofort wieder abgestrahlt. Die Energie kommt also nicht so leicht wieder weg. => natürlicher Treibhauseffekt
Dieser natürliche Treibhauseffekt sorgt dafür, dass wir im Durchschnitt statt kühlen etwa -18°C (wäre so ohne die Treibhausgase) doch viel wohnlichere etwa +15°C auf der Erde haben.
- der Mensch setzt nun zusätzlich zum natürlichen Kohlenstoffkreislauf zusätzliche Treibhausgase, z.B.durch Verbrennung von Erdöl, Kohle und Gas, Kohlendioxid CO2, und z.B. durch die Landwirtschaft Methan, frei. => verstärkter, menschenverursachter = anthropogener Treibhauseffekt
- Rückkopplungen z.B. durch mehr Wasserdampf in der Luft verstärken diese Erwärmung
- auch wird z.B. durch Landnutzung, Abholzung, Ruß die Aufwärmung des Bodens weiter verstärkt.
dadurch wird es auf der Welt im Durchschnitt wärmer. => Globale Erwärmung
- Durch die globale Erwärmung werden die Wettermuster weltweit durcheinandergebracht: => zusätzlicher, beschleunigter, anthropogener Klimawandel
Anbei noch Eine Grafik nach Wellenlängen, was an Sonnenstrahlung von der Sonne kommt, und was von der Erde wieder abgestrahlt wird.
Grund: Solarstrahlung hat eine andere Wellenlänge als die terrestrische Rückstrahlung.
Jedes Objekt hat eine Strahlung und gibt grundsätzlich eine hohe Bandbreite von Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen und Energiehalten ab. Idealisiert spricht man von "Schwarzen Körpern". Hier gilt, je höher die Temperatur eines Körpers, desto mehr verschiebt sich das Maximum der abgegebenen Strahlung in Richtung kurzwelliger (energiereicher) Strahlung.
Die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von mehreren tausend °C. Dementsprechend strahlt sie vorwiegend elektromagnetische Strahlung mit hoher Energie und kurzer Wellenlänge aus. Hauptsächlich kommt hierbei die sichtbare Strahlung (Licht) mit einer Wellenlänge von ca. 400-700nm bei uns auf dem Erdboden an, da die Atmosphäre für Strahlung dieser Wellenlänge durchlässig ist.
Die ankommende Strahlung erwärmt den Erdboden. Dieser gibt die Wärme aber z.B. nachts wieder ab. Da der Erdboden natürlich niemals die tausende °C wie die Sonne erreichen kann, strahlt er somit Strahlung mit weniger Energiegehalt und dementsprechend größerer Wellenlänge wieder zurück (Infrarot-Strahlung). Nun ist es so, dass die Atmosphäre diese Strahlung deutlich besser absorbieren kann, weswegen sich die Atmosphäre dadurch erwärmt.
Hier sieht man anschaulich die Durchlässigkeit der Atmosphäre
Da sich in der Erdatmosphäre CO2 bzw. Methan ansammelt, durch Abgase ect. Diese Abgase bilden eine Art Dach. Sonnenstrahlen treten ein und durch die Überdachung wird Wärme gespeichert, die nicht mehr ausdringen kann.
Die Schicht der Treibhausgase wird größer, folglich wird immer weniger Sonnenstrahlung absorbiert und mehr gespeichert.
Die Wärme kann hindurch. Allerdings nur zum Teil, genau wie die Sonnenstrahlung. Sie werden Beide zum Teil wieder abgegeben, aber ein anderer Teil bleibt innerhalb der Erdatmosphäre, da er nicht durch die Schicht kommt.
Das erklärt aber leider immer noch nicht, warum das so ist, also wie das geht. Was macht das, dass dieser Teil, der nicht mehr durch diese Schicht heraus kommt, nicht mehr da heraus kommt?
Die "Form" von mehr als zweiatomigen Molekülen ist anders, wodurch diese ein anderes bzw. überhaupt ein Dipolmoment haben und dadurch Strahlung mit längerer Wellenlängen absorbiert wird:
http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cbergangsdipolmoment
de.wikipedia.org/wiki/Absorption_ %28Physik%29#Elektromagnetische_ Wellen (Leerzeichen nach _ entfernen)
Der Treibhauseffekt entsteht erstmal nicht durch Abgase usw.,sondern wird dadurch nur verstärkt. CO2 trägt zum natürlichen Treibhauseffekt auch lange nicht so viel bei wie Wasserstoff
Speziell die 2. Grafik ist doch falsch. Es kommen 341 W/m³ an aber nur 161 W/m³ werden von der Oberfläche absorbiert. So weit so gut. Wo kommen dann die 396 W/m³ an der Oberfläche her? Von denen gehen 239 W/m³ wieder raus, und im nächsten Schritt sind es dann wieder 333 W/m³?
Es gibt durchaus Menschen, die behaupten, das meiste der Strahlung würde auch wieder "raus" gehen, weil die Atmosphäre in der Wellenlänge, in der Mutter Erde abstrahlt, ein sogenanntes Strahlungsfenster hätte.
Schau mal nach Dr. Wolfgang Thüne ( ich kenne ich noch aus seiner Zeit, als er beim ZDF das Wetter machte ) . Der hat das schon öfters - auch in Büchern - dargelegt.
http://www.udo-leuschner.de/rezensionen/re9808thuene.htm
Thüne verbreitet abstrusen unwissenschaftlichen Unsinn.
Und warum kann die Sonnenstrahlung Durch diese Schicht hindurch, die Wärme allerdings nicht ?