Treibhauseffekt verständlich erklärt

In diversen Publikationen wird der Treibhauseffekt erklärt oder zumindest der Versuch gewagt, denn eine wissenschaftlich brauchbare Erläuterung sah ich bisher nirgends. Weshalb ich nun mal versuche die komplexen Wechselwirkungen verständlich zu erklären.

Das Licht welches zur Erde kommt besteht aus verschiedenen Bestandteilen, welche sich bestimmten für uns sichtbaren Farben zuordnen lässt. Daneben gibt es noch Infrarot (IR), was wird nicht sehen können, wohl aber als Wärme spüren können und Ultraviolett (kurz UV) wogegen wir uns mit Sonnenmilch schützen. Die Lichtteilchen genannt Photonen haben bestehend überwiegend aus Energie haben dabei aber auch ein wenig den Charakter eines sehr kleinen Teilchens.

Die Photonen lassen sich in den oben beschriebenen Bereich einordnen, entsprechen also zum Beispiel sichtbaren Licht. Einige Photonen werden bereits in der Atmosphäre von den Bestandteilen der Atmosphäre abgefangen, wie zum Beispiel teilweise die UV-Photonen durch das Ozon in Höhen um die 10 km. Die genaue Höhe ist an dieser Stelle nicht relevant. Allgemein ist dieser Bereich als Ozonschicht bekannt.

Die IR-Photonen brauchen bestimmte Bedingungen um ihre Energie auf ein Molekül übertragen zu können. Auf die Details soll hier nicht eingegangen werden nur, dass sowohl Wasser, als auch Kohlendioxid diese Bedingungen erfüllen. Somit kommen die IR-Photonen in die Atmosphäre und geben ihrer Energie an jedes geeignet Molekül ab, was sie treffen. Die Energie sorgt bei dem Molekül für mehr Energie. Dies wird von uns als Wärme wahrgenommen. Diese Wärme kann auch wieder in Form eines IR-Photons abgegeben werden. Dies geschieht in eine beliebige Richtung vom Molekül ausgehend.

Von den IR-Photon, welche von der Sonne kommen, kommt also nur ein kleiner Teil auf der Oberfläche der Erde an. Wieso haben wir also einen Treibhauseffekt? Dies kommt durch die Photonen aus dem sichtbaren Bereich. Auch diese übertragen ihre Energie auf Moleküle. Wir alle kennen den Effekt bei einem schwarzen Kleidungsstück. Es wird warm, wenn Licht drauf fällt. Wärmer, als dies bei einem Weißen der Fall ist. Dies liegt daran, dass deutlich mehr Photonen den Molekülen, welche für die schwarze Farbe verantwortlich sind Energie übertragen, wodurch hier mehr Energie in das Objekt kommt. Bei weißer Kleidung dagegen wird ein größerer Teil der Energie quasi reflektiert. Wir nehmen Dinge als dunkler war, je mehr sichtbares Licht sie aufnehmen.

Die Photonen geben ihre Energie ab an die Moleküle, aber ein Teil wird wiederum an die Umgebung abgeben, diesmal aber als IR-Photonen. Diese treffen andere Moleküle und übertragen dort ihre Energie und sorgen für eine Temperaturerhöhung oder werden erneut abgestrahlt. Da dies in alle Richtungen geschieht ist die Wahrscheinlichkeit etwa die Hälfte, dass dies wieder in Richtung Erde passiert.

Das Bild des Treibhauseffekts ist also in der Hinsicht falsch, dass es nicht eine Schicht in der Atmosphäre gibt, welche die IR-Photonen reflektiert, sondern die ganze Atmosphäre ist selbst eine Art partieller Reflektor.

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