Treibhauseffekt

nennt man einen Effekt der passiven Erwärmung über die normale Umgebungstemperatur durch Beeinflussung der spektralen Abstrahlcharakteristik bzw. der spektralen Transparenz des die Oberfläche umgebenden Gases – des Treibhausgases. Ein Treibhaus bestehend aus durchsichtigem Glas läßt die Wärmestrahlung (Infarot) und das sichtbare Licht passieren. So, wie es in das Treibhaus hineingerät (teilweise reflektiert an der Oberfläche), gelangt es auch wieder hinaus. Wird die Zusammensetzung des Gases innerhalb des Treibhauses so beeinflußt, daß es die Wärmestrahlung stärker absorbiert, wird es für große Wellenlängen (Wärmestrahlung) intransparenter. Das heißt, Wärmestrahlung kann nicht so schnell entweichen, da sie innerhalb des Gases mehrfach (diffus) reflektiert und auch zurückgeworfen wird. Wenn nun ein Treibhaus mit einer höheren CO2-Konzentration versehen wird, Kann zwar das sichtbare Licht passieren, jedoch nicht die Wärmestrahlung. Das sichtbare Licht heizt den Boden und die Pflanzen auf und wird in Wärme umgewandelt. Die dieser Temperatur entsprechende Wärmestrahlung kann nicht so schnell entkommen, wie Wärme von außen eingestrahlt wird. Das Gleichgewicht zwischen eingestrahlter und abgestrahlter Energie wird daher durch das Treibhausgas CO2 zu einer höheren Temperatur hin verschoben. Die Wärmestrahlung von außen heizt direkt die Atmosphäre im Treibhaus.

Fortgeschritten:
(Die (spektrale) Durchsichtigkeit (bei Absorption oder Einfachstreuung) kann mit dem Beer-Lambertschen Gesetz beschrieben werden. Es beschreibt, wie die Absorption der Strahlung von der Konzentration der Absorberstoffe abhängig, und die Strahlung damit entlang der Weglänge exponentiell abnimmt.

                           I(x)  =  I0 e -c·k(λ)/x

Hierin ist x die zurückgelegte Wegstrecke durch das absorbierende Medium, c die Konzentration des Klimagases, k der Absorptionskoeffizient und λ die Wellenlänge. I0 ist die eingestrahlte Intensität am Anfang des Wegs und (x); eigentlich (x, c, k, λ) ist die verringerte Intensität bei der Wegstrecke x. Diese exponentielle Form kommt dadurch zustande, daß jedes Photon bei niedriegen Konzentrationen nur einmal absorbiert werden kann. Daher ist die Beer-Lambert-Gleichung die Lösung der einfachsten Differentialgleichung :

                            I(x)
                         d —————
                             I0
                         —————————(λ)  =  - c·k(λ)
                           d x

Ist die Konzentration des Treibhausgases so hoch, daß Mehrfachstreuung auftritt, braucht man eine andere Gleichung.)
In der Atmosphäre tritt ein ganz ähnlicher Prozeß der relativen passiven Erwärmung auf, wenn die Konzentration der Treibhausgase, die hier auch Klimagase genannt werden, erhöht ist. Die von außen eingestrahlte Wärme heizt zunächst die niedrigeren (dichteren) Atmosphärenschichten stärker. Das allein ergibt noch keinen Treibhauseffekt, da die Strahlung ja auch abgestrahlt werden könnte. Im unteren Bereich der Amosphäre gibt es jedoch das schwerere Klimagas CO2, das die Eigenschaft hat, einen Teil der Wärmestrahlung (größere Wellenlänge) zu absorbieren. Während das sichtbare Licht (niedrigere Wellenlänge), soweit es reflektiert oder nur diffus gestreut wird, die ganze Atmosphäre auf direktem Wege wieder verlassen kann, wird die Wärmestrahlung vom CO2 absorbiert und evtl. wieder zurück zu Erde oder zu einem anderen Molekül gesandt. Der Treibhauseffekt besteht auch hier darin, daß das sichtbare Licht durch Wechselwirkung in Infrarotlicht umgewandelt wird und dieses langsamer wieder aus der Atmosphäre herauskommt.
Jeder Planet mit Atmosphäre besitzt einen ständigen Treihauseffekt, der seine Oberflächentemperatur über diejenige, die durch seinen Abstand zum Stern und seine eigene innere Temperatur während der langsamen Abkühlung oder Aufheizung bestimmt wird, hebt. Dieser ständige Treibhauseffekt wird auf der Erde vom Menschen beeinflußt.

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