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Das elektromagnetische Spektrum, die Infrarotfenster und die Treibhausgase

Die langwellige, infrarote Erdausstrahlung wird natürlicher Weise zu über 90% von der Atmosphäre absorbiert. Nur ein Teil der Strahlung geht direkt in den Weltraum verloren.

Dies geschieht in einem schmalen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, nämlich in bestimmten Wellenlängenbereichen der infraroten Strahlung. Nur hier ist die Atmosphäre für langwellige Strahlung durchlässig.

kli_infrarotfenster
(STM nach verschiedenen Quellen [Weischet, Batan, Uni Kiel, ...] verändert)

Die Darstellung zeigt einen Ausschnitt aus dem elektromagnetischen Spektrum. Hier sind nur die Wellenlängen zwischen 0,1 und etwa 50 Mikrometern dargestellt.
"Links" vom UV-Licht würden noch kurzwelligere Strahlungen bis hin zur radioaktiven Strahlung folgen. "Rechts" vom thermalen Infrarot (Wärmestrahlung) folgen langwelligere Radiowellen.

Die Sonne strahlt auf Grund ihrer Eigentemperatur (6000 K) hauptsächlich UV-, sichtbares und IR-Licht aus. Ihr Strahlungsmaximum liegt im Bereich des sichtbaren Lichts. Die Erde strahlt auf Grund ihrer Temperatur (300 K) im Bereich des Infraroten, insbesondere im thermalen Infrarot (Wärme) Energie ab.

Die Erdatmosphäre ist aber nicht in allen Wellenlängenbereichen gleich für Strahlung durchlässig. Die natürlichen Treibhausgase absorbieren die von der Erde und Atmosphäre abgestrahlte Energie zum großen Teil wieder. Daher kann nur in bestimmten
(Infrarot-)Fenstern Strahlung ungehindert die Erdatmosphäre verlassen.

Zusätzlich emittierte (ausgestoßene) Treibhausgase schließen diese Fenster, da die Gase in bestimmten Wellenlängenbereichen die von der Erde abgegebene Strahlung absorbieren. Je mehr von diesen Gasen in der Atmosphäre vorhanden sind, desto "dichter" werden die Fenster in der Atmosphäre geschlossen.

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Mehr Infos:

  • Darstellung des ganzen elektromagnetischen Spektrums: -> hier klicken!
  • Animation des Schließens des Infrarotfensters am Beispiel Methan: -> hier klicken!

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