Einstrahlung Sonne

Sonnenstrahlung

Bei der Sonnenstrahlung handelt es sich um die von der Sonne ausgehende direkte Sonnenstrahlung und mehrere indirekte Komponenten. Dazu gehören die Reflexionsstrahlen der Umwelt, die besonders starke Reflexionen aufweisen, z.B. Schneeoberflächen, die Strahlen des Blauhimmels und andere Diffuser. Bei der exakten Ermittlung der auf eine Oberfläche auftreffenden Energien ist der Blickwinkel zwischen Sonnenstrahlung und Oberfläche maßgeben.

Die genaue Kalkulation finden Sie unter der folgenden Adresse. Selbst bei hellblauem Sternenhimmel kommen nur etwa 90% der Gesamtenergie an.

Strahlung der Erdoberfläche (Strahlungsbilanz)

Ungeachtet dieser regional unterschiedlichen Gegebenheiten muss das gesamte System Sonne und Erdatmosphäre im Jahresschnitt so viel Strom in den Raum abstrahlen, wie es von der Sonne durch Sonneneinstrahlung aufnimmt. Gleiches trifft auf die Oberfläche der Erdatmosphäre zu: Im Jahresmittelwert gibt die Oberfläche der Erdatmosphäre so viel Strom an die Erdatmosphäre ab, wie sie selbst aufnimmt.

Eine gewisse Sonnenenergie erreicht konstant die obere Grenze der Erdatmosphäre (ca. 1367 W/m2). Diese Energiemenge nennen wir hier 100 Stück (100 %). Bei Reflexionen und Streuungen an der oberen Grenze der Erdatmosphäre, an den Nebelwolken und an der Oberfläche werden 30 Einheiten1) unmittelbar wieder ins All reflektiert.

So hat die gesamte Welt ein Album von 30%. Die restlichen 70 Stück direkter Sonneneinstrahlung werden von der Erdatmosphäre aufgenommen, 50 Stück gelangen an die Oberfläche und werden dort aufgenommen. Und was geschieht mit den 70 Strahlungseinheiten, die von der Erdatmosphäre aufgenommen werden?

Im infraroten Bereich sendet die Oberfläche der Erdatmosphäre Tag und Nacht aus. Die Leistung beträgt ca. 120 Stück, d.h. wesentlich mehr als von der direkten Strahlung aus dem Erdreich und der Erdatmosphäre aufgenommen wird. Rund 110 Erdstrahlen werden von der Erdatmosphäre aufgenommen (insbesondere Kohlendioxid, Dampf und Wolken).

In der Luft wird die Strahlungsenergie (zusammen mit den bereits aufgenommenen 20 Sonnenstrahlen ) nahezu vollständig zurückgestrahlt (atmosphärische Gegenstrahlung). Durch die Absorbierung durch die Luft und die Luftgegenstrahlung entsteht der sogenannte natürliche Treibhaus-Effekt. Die von der Erdatmosphäre ausgestrahlte Strahlungsenergie würde ohne die Aufnahme und die daraus resultierende Gegendarstellung der Luft ungestört in den Raum abfließen.

Der Jahresmittelwert der Erdtemperatur liegt bei -18° C. Unterschiedliche menschliche Tätigkeiten (z.B. die Verbrennung von fossilen Brennstoffen) bringen große Gasmengen in die Luft. Erklären Sie mit eigenen Augen, was Sonnenstrahlung, Erdstrahlung und Strahlung in der Luft sind und welche Eigenschaft sie haben. Erklären Sie die Bedeutung des globalen Albedos der Welt für die Strahlungsbilanz.