Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

2 Physikalische Grundlagen
2.2. Absorption von Strahlung durch atmosphärische
Gase
Das Absorptionsverhalten atmosphärischer Gase trägt maßgeblich zur Erklärung des
Treibhauseffektes und damit des Strahlungshaushaltes der Erde bei. Vergleicht man beispielsweise
das in Abb. 2.6 dargestellte theoretische Spektrum der Schwarzkörperstrahlung
bei 5777 K mit den tatsächlich aufgenommenen Spektren 8 der solaren Strahlung am
Rand der Atmosphäre sowie dem am Erdboden detektierten Spektrum, so weist letzteres
in bestimmten Wellenlängenbereichen starke Einschnitte auf.
Abb. 2.6.: Gemessene solare Strahlungsspektren im Vergleich zum theoretischen Spektrum der
entsprechenden Schwarzkörperstrahlung. Messdaten von NREL’s Electricity, Resources &
Building Systems Integration Center [3].
In guter Übereinstimmung mit Absorptionsspektren verschiedener molekularer Bestandteile
der Atmosphäre lassen sich diese Abweichungen durch das Absorptionsverhalten
atmosphärischer Gase erklären 9 . Die kurzwellige Strahlung wird bei Wellenlängen unter
0,3 µm fast vollständig von Ozon O3 absorbiert und damit das organische Leben auf
der Erde von der kurzwelligen schädlichen UV-Strahlung geschützt. Im sichtbaren
8
8 Die Luftmasse AM bezeichnet ein relatives Maß für die Länge des Weges, den die Strahlung eines
Himmelskörpers durch die Atmosphäre der Erde zurücklegt. Dementsprechend steht AM0 für das
extraterrestrische, AM1,5 für das terrestrische Strahlungsspektrum.
9 Genauer wird die Solarstrahlung durch Absorption und Streuung an atmosphärischen Gasen,
Aerosolen und Wolken geschwächt [4].