Doku Strahlung und Temperatur

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12.09.2018, 15:58

Ich habe einmal versucht die Strahlungseigenschaften die auch zum Treibhauseffekt führen möglichst anschaulich darzustellen. Damit das nicht in irgendeinem Thread unter geht, habe dafür einen eigenen Doku-Thread gestartet. Da kann man sich dann darauf beziehen oder was rauskopieren. Die .ppt mit den Grafiken ist auch als Anlage dabei. Da kann man sich dann auch bei Bedarf bedienen.  


Zuerst stellt sich die Frage, was passiert, wenn eine kalte Kugel breitbandig angestrahlt wird.
 
Temp_Strahlung_Abb_1.gif
Temp_Strahlung_Abb_1.gif (15.41 KiB) 196 mal betrachtet
Die graue Kugel muss mehr Energie aufnehmen als sie abstrahlt damit sie wärmer werden kann. Die aufgenommene Energie wird gespeichert.



Temp_Strahlung_Abb_2.gif
Temp_Strahlung_Abb_2.gif (16.19 KiB) 196 mal betrachtet
 
Je wärmer die graue Kugel wird, um so mehr der eingestrahlten Energie wird wieder abgestrahlt. Der Energiegehalt der grauen Kugel steigt aber zunächst weiter. Dass die Kugel nicht beliebig heiß werden kann, weiß man aus täglicher Erfahrung. Stellt sich also die Frage, wann er Erwärmungsprozess zum Erliegen kommt. Das ist der Fall wenn die von der Kugel abgestrahlte Energie genau so groß geworden ist wie die der eingehenden Energie.



Temp_Strahlung_Abb_3.gif
Temp_Strahlung_Abb_3.gif (16.81 KiB) 196 mal betrachtet
 
Nach Erreichen der Endtemperatur wird die gesamte eingehende Energie vom grauen Körper wieder abgestrahlt.
Was passiert nun, wenn man die graue Kugel schwarz anmalt?



Temp_Strahlung_Abb_4.gif
Temp_Strahlung_Abb_4.gif (18.2 KiB) 196 mal betrachtet
Schwarz absorbiert stärker als grau. Die Temperatur der Kugel steigt. Die eingehende Energie bleibt ja gleich. Also kann die Temperatur nur steigen, weil abgestrahlte Energie zunächst einmal kleiner wird.
Mit steigender Temperatur steigt auch wieder die Abstrahlungsenergie.



Temp_Strahlung_Abb_5.gif
Temp_Strahlung_Abb_5.gif (18.79 KiB) 196 mal betrachtet
 
Irgendwann strahlt die schwarze Kugel genau so viel Energie ab wie sie aufnimmt. Die Endtemperatur ist dann erreicht. Die schwarze Kugel ist jetzt wärmer als die graue Kugel und hat damit auch einen größeren Energieinhalt.

Jetzt noch das was Max Plank herausgefunden hat. Die 5700°C entsprechen etwa der Temperatur der Sonne.
Einstrahlungsenergie und Abstrahlungsenergie sind im Strahlungsgleichgewicht zwar gleich, haben aber unterschiedliche Spektren.
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Temp_Strahlung_Abb_6.gif (30.2 KiB) 196 mal betrachtet
 
Jetzt wird der graue Körper mit der Temperatur Tgrau mit einer farbigen Atmosphäre umgeben. Die ist hier im Beispiel im Infrarotbereich schwarz und im sichtbaren Bereich transparent.



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Temp_Strahlung_Abb_7.gif (18.76 KiB) 196 mal betrachtet
 
Die eingehende Strahlung merkt nichts von der Atmosphäre und passiert die einfach. Der IR-Anteil der vom Kern ausgehenden Strahlung wird aber von der Atmosphäre absorbiert, weil die Atmosphäre aus IR-Sicht ja schwarz ist. Nur ein kleiner Teil der eingehenden Strahlungsenergie verlässt das Gebilde wieder. Die daraus resultierende Energiezufuhr führt zur Temperaturerhöhung.



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Temp_Strahlung_Abb_8.gif (16.03 KiB) 196 mal betrachtet
 
Wenn die Endtemperatur des Gebildes erreicht ist wird wieder genau so viel Energie abgestrahlt wie aufgenommen wird. Die Endtemperatur ist höher als Tgrau.

Wenn nun die Atmosphäre weiter verdunkelt wird, dann steigt die Temperatur nach der gleichen Methode wieder bis das Strahlungsgleichgewicht aufs Neue erreicht worden ist.

Analoges passiert beim Treibhauseffekt. Und noch einiges mehr, weil der noch durch Rückkopplungsprozesse ( genau genommen sind es sogar Mitkopplungen) verstärkt wird. Aber im Grunde wird durch das CO2 erst einmal die Atmosphäre eingefärbt.


klima_.ppt
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Das ist meine persönliche Meinung dazu. Basierend auf einer nach bestem Wissen und Gewissen recherchierten Faktenlage.
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