Strahlungs- und Wärmehaushalt der Erde

Stell dir vor, die Sonne schickt ständig Energie zur Erde - etwa 1367 Watt pro Quadratmeter treffen am Rand unserer Atmosphäre auf. Das ist die sogenannte Solarkonstante. Aber nur die Hälfte davon erreicht tatsächlich die Erdoberfläche.

Was passiert mit dem Rest? Ein Drittel der kurzwelligen Strahlung wird direkt ins Weltall zurückreflektiert - wie bei einem Spiegel. Der andere Teil wird von Gasen wie Ozon, Wasserdampf und CO2 sowie von Aerosolen (winzigen Partikeln in der Luft) absorbiert und in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt.

Die Erdoberfläche nimmt also nur etwa die Hälfte der ursprünglichen Sonnenstrahlung auf. Diese Energie treibt unser gesamtes Klimasystem an und sorgt für die Temperaturen, die Leben möglich machen.

Merktipp: Kurzwellige Strahlung = Sonnenlicht, langwellige Strahlung = Wärme!

Natürlicher Treibhauseffekt

Hier wird's richtig spannend: Ohne den natürlichen Treibhauseffekt würde bei uns eine Durchschnittstemperatur von minus 18°C herrschen - viel zu kalt für Leben! Zum Glück funktioniert unsere Atmosphäre wie ein gigantisches Treibhaus.

So läuft das ab: Die Erde strahlt die aufgenommene Energie als Wärme wieder ab. Aber Ozon und andere Gase in der Atmosphäre fangen einen Großteil dieser Wärmestrahlung ab und schicken sie als Gegenstrahlung zurück zur Erde. Das hält uns schön warm.

Ein cleverer Nebeneffekt: Wenn Wasser verdunstet, nimmt es Energie als latente Wärme mit. Diese wird erst wieder frei, wenn der Wasserdampf zu Wolken kondensiert. So transportieren Wolken Energie um den ganzen Globus.

Albedowert

Der Albedowert erklärt, warum schwarze T-Shirts im Sommer heißer werden als weiße. Helle Oberflächen reflektieren Sonnenstrahlung stark zurück, dunkle Oberflächen absorbieren sie und wandeln sie in Wärmestrahlung um.

Frischer Schnee hat einen Albedowert von etwa 90% - er reflektiert fast alles zurück. Dunkler Asphalt dagegen nur 5% - deshalb wird er so heiß. Diese Unterschiede beeinflussen unser Klima enorm.

Die absorbierte Wärme wird teilweise in den Boden abgegeben und teilweise für Verdunstungsvorgänge genutzt. Ein kleiner Teil entweicht direkt ins Weltall, aber der Großteil wird wieder von der Atmosphäre eingefangen.

Praxistipp: Denk an verschiedene Oberflächen in deiner Umgebung - welche werden in der Sonne heiß, welche bleiben kühl?