Energiefreisetzung der Sonne

Freisetzung von Energie aus der Sonne

Sie ist der zentrale Himmelskörper unseres Sonnensystems. Woher kommt die Energie der Sonne? Welche Energien bekommen wir von der Sonne und was machen wir damit? - Simplex Astrodicticum

Nein, heute geht es nicht um energiepolitische Fragen, um Sonnenkollektoren und Kernenergie vs. regenerative Energien. Wie viel Strom bekommt man von der Sonne? Vielleicht kommt also auch im Herbst weniger Strom von der Sonne zu uns? Das kann bei näherem Hinsehen jedoch nicht der Fall sein, denn wenn hier der Frühling kommt, hat die südliche Hemisphäre der Welt den Sommerton.

Diese Temperaturunterschiede sind auf die Beschaffenheit der Erdatmosphäre zurückzuführen. Die Sonne muss manchmal mehr und manchmal weniger durchdringen. Durch die Schräglage der Erdenachse ist sichergestellt, dass die Sonne für längere oder kürzere Zeit am Horizont steht und das Tageslicht in unterschiedlichem Winkel auf die Oberfläche einfällt. Das alles wirkt sich auf die Erdtemperatur aus.

Aus der Sicht außerhalb der Erdatmosphäre gibt es keinen Einfluss auf die einfallende Einstrahlung. Die Sonne strahlt das Licht aus, überquert 150 Mio. km leeren Raum und gelangt auf die Erdoberfläche. Der Anteil der Solarenergie, der uns auf diese Weise erreichen kann, wird als "Solarkonstante" bezeichnet. Der Solarkoeffizient liegt bei 1367W/qm. Dies wäre nur der Fall, falls die Sonne immer den gleichen Weg zur Sonne hätte, also mit einer genau kreisrunden Umlaufbahn.

Ihre Entfernung verändert sich zwischen 147 und 152 Mio. Kilometern, was zu Fluktuationen der Solarkonstanten zwischen 1325 und 1420 W/m2 führen kann (langfristig verändert sich aber auch die Erdumlaufbahn - mal mehr, mal weniger von der Umlaufbahn). Bei den 1367 W/m handelt es sich um einen amtlich festgelegten Durchschnittwert.

Mit der Erfindung eines Pyrheliometers konnte er die Solarenergie abmessen. Sie nimmt die Solarenergie auf und aus der anschließenden Wärmeentwicklung kann die Strahlungsstärke berechnet werden. Weitere pyrheliometrische Messgeräte erfassen die Temperaturen sehr genau und gleichen sie mit derjenigen von Thermometern ab, die nicht dem Tageslicht aussetzen.

Idealerweise werden mehrere Messwerte zu unterschiedlicher Tageszeit durchgeführt, um die Auswirkungen der Sonnenstände zu kompensieren. Wenn man die Sonnenkonstante einmal vermessen hat, kann man viele spannende Dinge damit machen! Wissen wir, wie viel Solarenergie uns erreicht und wie weit die Sonne weg ist, dann können wir gleich errechnen, wie hoch die Ausleuchtung ist.

In alle Himmelsrichtungen gibt die Sonne ihre Kraft gleichmässig ab. Misst man auf der Welt 1367 W pro qm, so trifft dies auch auf jeden zweiten qm auf einer riesigen Sphäre mit dem Erdumlaufradius zu! Der quadratische Halbmesser wird mit 4*Pi mal der Fläche einer Halbkugel berechnet.

Auf jedem dieser quadratischen Kilometer sind es 1367W/m². Daraus resultiert ein Gesamtwert von 386 Billiarden W für die Helligkeit der Sonne! Auf der einen Seite bekommen wir viel Strom von der Sonne. Auf der anderen Seite sendet die Masse einen Großteil dieser Energien zurück ins Weltall. Wieviel von der Sonne wird zur Erwärmung der Erdoberfläche genutzt?

Ist es auf der Welt heiß? Um dies zu erreichen, wird zunächst berechnet, wie viel Strom die ganze Welt von der Sonne erhält. Im Durchschnitt leuchtet die Sonne eine dem Globusquerschnitt entsprechende Grundfläche (R²*Pi) aus. Allerdings sendet die Masse die Energie mit ihrer ganzen Erdoberfläche zurück ins Weltall (4*R²*Pi).

Zudem ist die Intensität der Strahlung auch temperaturabhängig. Um so wärmere, um so mehr Wärme wird ausstrahlt. Dies ist das Stefan-Boltzmann-Gesetz: Die ausgestrahlte Strahlungsenergie korrespondiert mit ihrer Fläche, mal der vierten Temperaturkraft und der stef. Außerdem müssen wir bedenken, dass nicht alle Sonnenstrahlen zur globalen Erderwärmung beitragen.

Teilweise wird es unmittelbar widergespiegelt und hat keine Zeit, die Temperaturen zu steigern. Kombiniert man nun all dies und setzt die empfangene Energiemenge mit der ausgestrahlten Energiemenge gleich, so kann man die Ausgleichstemperatur errechnen.

Mehr zum Thema