Die Energie der Sonne
Sonnenenergie
- Hälfte der Erde zu jedem Zeitpunkt Strahlungsmengen der Sonne ausgesetzt
- Wärme, Licht, Strahlung
- lebenswichtig für Tiere und Pflanzen
- durchmischt Luft, Verdunstung von Wasser, hält Wettergeschehen in Bewegung
Sonnenstrahlung
Wärme, Licht und andere Strahlen der Sonne
- sämtliche Strahlung in Form von Wellen
- 41% sichtbares Licht
- 50% langwellige Strahlung (u.a. Infrarotstrahlung als Wärme)
- 9% als Röntgen-, Gamma-, Ultraviolettstrahlung (nicht sichtbar, kann aber schädlich sein)
Insolation
Die Menge von Strahlung der Sonne, die den Erdboden erreicht
- Menge der Wärme abhängig vom Strahlungswinkel (> geografische Breite, Jahreszeit) und Bewölkung/Ausrichtung eines Ortes zur Sonne
- Tropen/Sommer: Strahlungsmenge am größten
- Tropen zweieinhalb mal so viel Wärme wie Pole
Sonnenenergiehaushalt
Die Verteilung der Sonnenenergie in der Atmosphäre
- Abgabe nur der Hälfte der Energie
- 47% erreichen den Boden
- 19% in der Atmosphäre festgehalten (Reflexion durch Landmassen, Meere; Absorption durc Wolken; ..)
- restliche Strahlung in den Weltraum zurückgeworfen
Wärmeübertragung in der Atmosphäre
Die Ausbreitung der Sonnenwärme in der Luft
- unterste Schichten der Atmosphäre durch langwellige, vom Erdboden reflektierte Sonnestrahlung erwärmt
- Aufheizung der Luft durch Boden(Wärmeleitung; nur geringfügig)
- Wärmeverteilung in der Luft durch Konvektion (Luftvolumen erwärmt sich, dehnt sich aus, steigt auf > geringere Dichte, als umgebende Luft)
- Advektion:
- horizontale Wärmeverteilung vor allem durch Wind
Umwandlungswärme
Wärme, die bei Phasenübergängen aufgenommen oder abgegeben wird
- Veränderung des Aggregatzustandes von Wasser in der Luft > Veränderung der Temperatur
- Verdunstung: Wärmeaufnahme Wasser, Abkühlung umgebende Luft
- Kondensation: Wärmeabgabe Wasser, Erwärmung umgebende Luft
Albedo
Die Fähigkeit einer Oberfläche die Sonnenenergie zu reflektieren
- unterschiedlich: besser/schlechter, je nach Oberflächenbeschaffenheit
- Schnee/Eis: 85%-95% (Albedowert)> gute Reflektoren; auch bei Wärme gefroren
- Wälder: 12% (Albedowert) > viel Wärmeaufnahme