[*Der Origina-Titel ist ein Wortspiel: Cause of the Pause…]
Abbildung 1: Korrelation der Gletscher-Veränderungen am Mount Baker mit der Pazifischen Dekadischen Oszillation PDO und dem globalen Klima. (Easterbrook 2001, 2011)
Der vielleicht einfachste Weg, den Kausalzusammenhang zwischen globaler Erwärmung/Abkühlung einerseits sowie PDO und AMO andererseits zu verstehen, besteht darin zu rekapitulieren, wie diese Korrelationen entdeckt worden sind. Im Jahre 1999, als ich jüngste glaziale Fluktuationen am Mount Baker in der North Cascade Range untersuchte, zeichnete sich deutlich eine wiederkehrende Folge von Vorstößen und Rückzügen ab. Eines nachts fiel mir eine Studie von Mantua et al. (1997) in die Hände mit dem Titel A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production [etwa: Eine pazifische interdekadische Klima-Oszillation mit Einflüssen auf die Lachszucht]. Das war eine frühe Erkenntnis der Existenz der PDO. Die PDO ist ein Index, kein gemessener Wert und basiert auf etwa einem Dutzend Parameter, die in Beziehung stehen zu zyklischen Variationen der Wassertemperaturen im Nordost-Pazifik. Der Begriff „Pacific Decadal Oscillation“ (PDO) war von Steven Hare (1996) in den Ring geworfen worden. Sie hat zwei Zustände, warm und kalt, und schwingt zwischen diesen beiden Zuständen etwa alle 25 bis 30 Jahre hin und her.
Die Kurve von Mantua et al. ähnelte meiner Gletscherkurve so stark, dass ich beide überlagerte. Zu meiner Überraschung korrespondierten sie nahezu exakt. Danach verglich ich beide mit der globalen Temperatur, und alle drei zeigten diese bemerkenswerte Korrelation (Abbildung 1)
Die Bedeutung dieser Korrelation liegt darin, dass sich klar zeigt, dass die PDO der Treiber klimatischer und glazialer Fluktuationen am Mount Baker ist. Jedes Mal, wenn der Zustand der PDO von einem Zustand in den anderen wechselte, veränderte sich auch das Verhalten des globalen Klimas und des Gletschers. Diese Entdeckung war schon für sich allein bedeutsam, aber sie führte noch zu zahlreichen weiteren Entdeckungen. An diesem Punkt war aber bereits klar, dass die PDO das globale Klima beeinflusst hat (Abbildungen 2 und 3), aber was die PDO beeinflusst hat, war längst nicht so klar.
Abbildung 2: PDO-Kaltphase 1945 bis 1977 und Warmphase 1977 bis 1998 (Easterbrook 2011 aus D’Aleo)
Abbildung 3: PDO-Fluktuationen von 1900 bis August 2012. In jeder Warmphase der PDO erwärmte sich das globale Klima; in jeder Kaltphase kühlte es sich ab (modifiziert aus http://jisao.washington.edu/pdo/)
Im Jahr 2000 habe ich eine Studie vorgelegt mit dem Titel „Cyclical oscillations of Mt. Baker glaciers in response to climatic changes and their correlation with periodic oceanographic changes in the Northeast Pacific Ocean” [etwa: Zyklische Oszillationen der Gletscher am Mt. Baker als Folge von Klimaänderungen und ihre Korrelation mit periodischen ozeanographischen Änderungen im Nordostpazifik], und zwar beim Jahrestreffen der Geological Society of America (GSA). Auf dem Treffen im Folgejahr habe ich eine weitere Studie vorgestellt mit dem Titel: „The next 25 years: global warming or global cooling? Geologic and oceanographic evidence for cyclical climatic oscillations” [etwa: Die nächsten 25 Jahre: Globale Erwärmung oder globale Abkühlung? Geologische und ozeanographische Beweise für zyklische klimatische Oszillationen].
Da diese wiederkehrenden Vorgänge der PDO-Fluktuationen und des globalen Klimas während des gesamten vorigen Jahrhunderts zu beobachten waren, was könnte dann die Zukunft bereithalten? Falls sich diese Abfolge fortsetzt, können wir die gleiche Abfolge in die Zukunft projizieren und erkennen, wohin die Reise geht, d. h. die Vergangenheit ist der Schlüssel für die Zukunft. Falls wir wissen wollen, wohin die Reise geht, müssen wir wissen, wo wir schon waren. Jede der beiden Warmphasen (1915 bis 1945, 1978 bis 1998) und der drei Kaltphasen (1880 bis 1915, 1945 bis 1977, 1999 bis 2014) dauerte 20 bis 30 Jahre. Falls der Übergang in die Kaltphase im Jahre 1999 anhält, sollte sich das Klima während der nächsten Jahrzehnte abkühlen. Unter Verweis auf die Länge vergangener PDO-Phasen habe ich die Kaltphase zum Ende der Kurve aufgesplittet (ähnlich der Kaltphase von 1945 bis 1977) und dies in einer Studie auf einem GSA-Treffen 2001 in Boston gezeigt. In dieser Studie habe ich eine zu erwartende Abkühlung während der nächsten 25 bis 30 Jahre skizziert, basierend auf dem Zusammenhang schwingender PDO-Phasen der Vergangenheit und dem globalen Klima (Abbildung 4). Die Erinnerung an das zweitwärmste Jahr des vorigen Jahrhunderts 1998 war noch frisch, und vor diesem Hintergrund war das Auditorium wegen dieser Vorhersage perplex, vor allem, da diese Ergebnisse den IPCC-Vorhersagen einer katastrophalen globalen Erwärmung diametral widersprechen.
Abbildung 4 (oben): PDO-Fluktuationen und Projektion bis 2040, basierend auf dem Verhalten der PDO in der Vergangenheit.
(unten): Projizierte globale Abkühlung während der nächsten Jahrzehnte, basierend auf einer Extrapolation des PDO-Verhaltens.
Meine erste Projektion einer zukünftigen globalen Abkühlung basierte auf der Fortsetzung von PDO-Fluktuationen während des vorigen Jahrhunderts. Aber was ist mit früheren Klimaänderungen? Weil der GISP2-Eisbohrkern aus Grönland eine solch akkurate Chronologie aus jährlichen Schichtablagerungen aufwies, schien es eine perfekte Gelegenheit zu sein zu erkennen, ob es ähnliche Änderungen auch schon in früheren Jahrhunderten gegeben hatte. Darum habe ich Messungen der Sauerstoff-Isotope durch Stuiver und Grootes (1997) für die letzten 450 Jahre geplottet. Das Verhältnis von Sauerstoff-Isotopen ist eine Funktion der Temperatur, so dass dieser Plot eine Paläoklima-Temperaturkurve ergibt. Das war ein echter Augenöffner, weil die Kurve (Abbildung 4) etwa 40 regelmäßig verteilte Warm-/Kaltphasen mit einer mittleren Zykluslänge von 27 Jahren zeigte, sehr ähnlich dem ODO-Zyklus. Es gibt keine Möglichkeit, das Verhalten der PDO so weit zurück zu verfolgen, aber die Warm-/Kaltzyklen im GISP2 waren so konsistent, dass die Korrelation mit den PDO-Zyklen eine gute Annäherung zu sein schienen. Historisch bekannte Warm-/Kaltphasen tauchten im GISP2 auf, d. h. die Kaltphase 1945 bis 1977, die Warmphase 1915 bis 1945, die Kaltphase 1880 bis 1915, die Kleine Eiszeit, die Abkühlungen jeweils des Dalton-Minimums und des Maunder-Minimums und viele andere, was der Validität der GISP2-Messungen Glaubwürdigkeit verleiht.
Abbildung 5: Warm- und Kaltphasen seit 1480 aus Sauerstoff-Isotopen des GISP2-Eisbohrkerns aus Grönland. Die mittlere Länge einer Warm- bzw. Kaltphase beträgt 27 Jahre.
Als ich diese Erkenntnisse und meine Klimaprojektionen auf dem GSA-Treffen des Jahres 2006 in Philadelphia zeigte, saß auch Bill Broad von der New York Times im Auditorium. Er schrieb ein Feature in dieser Zeitung mit meinen Daten und Vorhersagen, und die Nachrichtenmedien schnappten über. Alle großen Nachrichtenagenturen fragten nach Interviews, aber dann geschah etwas Merkwürdiges: komischerweise haben alle außer CNN, MSNBC und Fox News diese Interviews abrupt abgesagt, offensichtlich weil meine Erkenntnisse eine Bedrohung für die IPCC-Projektionen einer katastrophalen globalen Erwärmung darstellten.
Neun zusätzliche Studien, die die geologischen Beweise für eine globale Abkühlung stützen, wurden von 2007 bis 2009 präsentiert, ebenso verschiedene längere Studien von 2011 bis 2014 einschließlich:
“Multidecadal tendencies in Enso and global temperatures related to multidecadal oscillations,” Energy & Environment, vol. 21, p. 436-460. (D’Aleo, J. and Easterbrook, D.J., 2010).
“Geologic Evidence of Recurring Climate Cycles and Their Implications for the Cause of Global Climate Changes: The Past is the Key to the Future,” in the Elsevier volume “Evidence-Based Climate Science; p. 3-51. (2011)
“Relationship of Multidecadal Global Temperatures to Multidecadal Oceanic Oscillations,” in the Elsevier volume “Evidence-Based Climate Science; p. 161-180. (D’Aleo, J. and Easterbrook, D.J., 2011)
“Observations: The Cryosphere,” in Climate Change Reconsidered II, Physical Science (Easterbrook, D.J., Ollier, C.D., and Carter, R.M., 2013), p. 645-728.
Nachdrucke all dieser Veröffentlichungen können hier abgerufen werden oder durch eine E-Mail an dbunny@yahoo.com.
Während dieser Jahre hat Joe D’Aleo wichtige Beiträge geschrieben, zeigte er doch, dass während der Warmphasen warme El Nino-Ereignisse häufiger und intensiver auftraten als kühlere La-Nina-Ereignisse – und umgekehrt. Er dokumentierte auch die Rolle der Atlantischen Multidekadischen Oszillation AMO, die sich ähnlich verhält wie die PDO. Die AMO hat multidekadische Warm- und Kaltphasen mit Perioden von etwa 30 Jahren, genau wie die PDO.
Also stellt sich jetzt die Frage, wie meine Vorhersagen validiert werden können. Mit Sicherheit nicht durch irgendwelche Computer-Modelle, die sich als im Wesentlichen wertlos herausgestellt haben. Die auf der Hand liegende Antwort lautet, meine Vorhersagen mit dem Verhalten des Klimas über mehrere Jahrzehnte zu vergleichen. Wir befinden uns seit mehr als einem Jahrzehnt in dem von mir vorhergesagten Abkühlungszyklus, und was geschah? Es gab inzwischen 17 Jahre ohne globale Erwärmung (tatsächlich gab es eine leichte Abkühlung), und zwar trotz der IPCC-Vorhersage, dass es jetzt ~1°F wärmer sein sollte (Abbildungen 6, 7 und 8). Bislang scheint meine Vorhersage aus dem Jahr 1999 richtig zu liegen, was noch etwa 25 bis 30 weitere Jahre der Fall sein sollte.
Schlussfolgerungen
Der ‚mysteriöse Stillstand’ bei der globalen Erwärmung ist alles andere als mysteriös. Es handelt sich dabei einfach um die Fortsetzung klimatischer Zyklen, zu denen es schon seit Hunderten von Jahren gekommen war. Der Stillstand war bereits 1999 vorhergesagt worden, und zwar auf der Grundlage wiederholter Warm- und Kaltphasen der PDO. Er ist also weder mysteriös noch überraschend. Das Fehlen einer globalen Erwärmung seit 17 Jahren entspricht genau der Vorhersage. Eine fortgesetzte Abkühlung während der nächsten paar Jahrzehnte wird diese Vorhersage fundamental stützen. Zeit und Natur werden die endgültigen Richter dieser Vorhersagen sein.
Die Antriebe dieser ozeanischen bzw. klimatischen Zyklen bleiben nicht eindeutig. Korrelationen mit verschiedenen solaren Parametern scheinen ziemlich gut zu sein, aber der kausale Zusammenhang bleibt unklar. Mehr dazu später.
Abbildung 6: Temperaturtrend (°C pro Jahrhundert) seit 1996. Rot = Erwärmung, blau = Abkühlung
Abbildung 7: globale Abkühlung seit dem Jahr 2000 (Earth Observatory)
Abbildung 8: Wintertemperaturen in den USA von 1998 bis 2013. In 46 der 48 Staaten ist es signifikant kälter geworden.
REFERENCES
D’Aleo, J. and Easterbrook, D.J., 2010, Multidecadal tendencies in Enso and global temperatures related to multidecadal oscillations: Energy & Environment, vol. 21, p. 436-460.
Easterbrook, D.J. and Kovanen, D.J., 2000, Cyclical oscillations of Mt. Baker glaciers in response to climatic changes and their correlation with periodic oceanographic changes in the Northeast Pacific Ocean: Abstracts with Programs, Geological Society of America, vol. 32, p.17.
Easterbrook, D.J., 2001, The next 25 years: global warming or global cooling? Geologic and oceanographic evidence for cyclical climatic oscillations: Geological Society of America, Abstracts with Program, vol. 33, p. 253.
Easterbrook, D.J., 2005, Causes and effects of abrupt, global, climate changes and global warming: Geological Society of America, Abstracts with Program, vol. 37, p. 41.
Easterbrook, D.J., 2006a, Causes of abrupt global climate changes and global warming predictions for the coming century: Geological Society of America, Abstracts with Program, vol. 38, p. 77.
Easterbrook, D.J., 2006b, The cause of global warming and predictions for the coming century: Geological Society of America, Abstracts with Program, vol. 38, p.235-236.
Easterbrook, D.J., 2007a, Geologic evidence of recurring climate cycles and their implications for the cause of global warming and climate changes in the coming century: Geological Society of America Abstracts with Programs, vol. 39, p. 507.
Easterbrook, D.J., 2007b, Late Pleistocene and Holocene glacial fluctuations: Implications for the cause of abrupt global climate changes: Abstracts with Programs, Geological Society of America, vol. 39, p. 594.
Easterbrook, D.J., 2007c, Historic Mt. Baker glacier fluctuations—geologic evidence of the cause of global warming: Abstracts with Program, Geological Society of America, vol. 39, p.13.
Easterbrook, D.J., 2008a, Solar influence on recurring global, decadal, climate cycles recorded by glacial fluctuations, ice cores, sea surface temperatures, and historic measurements over the past millennium: Abstracts of American Geophysical Union annual meeting, San Francisco.
Easterbrook, D.J., 2008b, Implications of glacial fluctuations, PDO, NAO, and sun spot cycles for global climate in the coming decades: Geological Society of America, Abstracts with Programs, vol. 40, p.428.
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Easterbrook, D.J., 2008d, Correlation of climatic and solar variations over the past 500 years and predicting global climate changes from recurring climate cycles: Abstracts of 33rd International Geological Congress, Oslo, Norway.
Easterbrook, D.J., 2009a, The role of the oceans and the sun in late Pleistocene and historic glacial and climatic fluctuations: Abstracts with Programs, Geological Society of America, vol. 41, p. 33.
Easterbrook, D.J., 2009b, The looming threat of global cooling – Geological evidence for prolonged cooling ahead and its impacts: 4th International Conference on Climate Change, Heartland Institute, Chicago, IL.
Easterbrook, D.J., ed., 2011a, Evidence-based climate science: Data opposing CO2 emissions as the primary source of global warming: Elsevier Inc., 416 p.
Easterbrook, D.J., 2011b, Geologic evidence of recurring climate cycles and their implications for the cause of global climate changes: The Past is the Key to the Future: in Evidence-Based Climate Science, Elsevier Inc., p.3-51.
Easterbrook, D.J., 2011c, Climatic implications of the impending grand solar minimum and cool Pacific Decadal Oscillation: the past is the key to the future–what we can learn from recurring past climate cycles recorded by glacial fluctuations, ice cores, sea surface temperatures, and historic measurements: Geological Society of America, Abstracts with Programs
Easterbrook, D.J., 2010, A walk through geologic time from Mt. Baker to Bellingham Bay: Chuckanut Editions, 330 p.
Easterbrook, D.J., 2012, Are forecasts of a 20-year cooling period credible? 7th International Conference on Climate Change, Heartland Institute, Chicago, IL.
Easterbrook, D.J., Ollier, C.D., and Carter, R.M., 2013, Observations: The Cryosphere: in Idso,C.D., Carter R. M., Singer, F.S. eds, Climate Change Reconsidered II, Physical Science, The Heartland Institute, p. 645-728.
Grootes, P.M., and Stuiver, M., 1997, Oxygen 18/16 variability in Greenland snow and ice with 10-3- to 105-year time resolution. Journal of Geophysical Research, vol. 102, p. 26455-26470.
Hare, S.R. and R.C. Francis. 1995. Climate Change and Salmon Production in the Northeast Pacific Ocean: in: R.J. Beamish, ed., Ocean climate and northern fish populations. Can. special Publicaton Fish. Aquatic Science, vol. 121, p. 357-372.
Harper, J. T., 1993, Glacier fluctuations on Mount Baker, Washington, U.S.A., 1940-1990, and climatic variations: Arctic and Alpine Research, vol. 4, p. 332‑339.
Mantua, N.J. and S.R. Hare, Y. Zhang, J.M. Wallace, and R.C. Francis 1997: A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production: Bulletin of the American Meteorological Society, vol. 78, p. 1069-1079.
Link: http://wattsupwiththat.com/2014/01/17/cause-of-the-pause-in-global-warming/
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„Gut. Wir gehen also von einem Emissionsgrad von 0,1 aus. Das heißt, das Gas emittiert 10% der Wärme, die ein schwarzer Strahler gleicher Temperatur abstrahlen würde.“
Das Gas emittiert keine Waerme, sondern Waeremstrahlung aufgrund der Temperatur von 300 K sind dies nach dem SB Gesetz fuer thermische Strahler 0,1*459 = 46 W/m2 in den Halbraum in jede beliebige Richtung. Umgekehrt absorbiert es 0,1*459 = 46 W/m2 aus dem gleichen Raumwinkel Hohlraumstrahlung, die die Waende der Hohlkugel aufgrund ihrer 300K abstrahlen. Netto ist also der Energieaustausch Null. Somit gibt es keinen Waermeuebergang zwischen Gas und Umgebung, Und da die Hohlkugel nur in Kontakt mit dem Gas ist, sonst aber alles isoliert ist, gibt es auch keinen Waermeuebergang zwischen Hohlkugel und Umgebung. Aus dieser Bedingung folgerte Kirchhoff die Gleichheit von Emissions- und Absorptionsgrad, der hier als 10% genommen wird. Wenn Sie natuerluch postulieren wollen, dass das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz falsch ist, muessen Sie auch mit der logischen Konsequenz leben, dass Sie damit den 2. HS verletzen muessen.
„Ich meine, dass dies eine große Rolle spielt. Denn was hindert es das Gas mehr Energie zu absorbieren, als es abstrahlen kann?“
Der 2. HS angewandt auf Teilsysteme eines isolierten Systems im thermischen Gleichgewicht. Bzw. die Folgerung daraus aus dem Strahlungsverhalten von Materie in Form des Kirchhoffschen Strahlungsgesetzes.
#68: Otto Junkers sagt am Montag, 27.01.2014, 21:26
„Wenden Sie sich an die Kollegen, die den VDI-Wärmeatlas verfasst haben, und teilen Sie diesen ihre bahnbrechenden Erkenntnisse mit.“
Lernen Sie lieber verstehend zu lesen, z.B. Wärmeatlas Kc10 Punkt 6 „Strahlung aus Gasräumen mit Temperaturunteschieden“.
Noch ein weiterer Fehler: Die Temperatur über der Schichtdicke ändert sich. Die 15°C sind nur in Oberflächennähe. Nach oben wird es kühler. Wie lesen Sie denn die Angaben aus dem Wärmeatlas bei veränderlicher Temperatur über der Schichtdicke ab? – Siehe Punkt 6. Ihre Approximation ist also wertlos.
@ #65: Otto Junkers sagt am Sonntag, 26.01.2014, 16:53
„Aus den dort aufgeführten Kurven lassen sich die Emissionsgrade e bei der angenommenen mittleren Erdtemperatur von 15°C per Approximation bestimmen.“
Wenn Sie die Gasemission verstehen wollen, empfehle ich die entsprechende Literatur zu lesen z.B. von der Uni Magdeburg http://tinyurl.com/WaeSto Kapitel 8.2.6, S. 14-20 (814 – 820). Dort finden Sie auch die Kurven, die im VDI-Wärmeatlas zu finden sind. Besonders mache ich Sie auf Gl. (8-17) aufmerksam, damit Sie die Kurven nicht nur sehen, sondern auch verstehen.
Noch ein Fehler. Wenn Ihre 98% stimmen würden, dann müßte über die restlichen 2% die Solareinstrahlung die Erdoberfläche verlassen – alles ander kommt ja zurück. Wenn aber 2% schon 240 W/m² sind, dann sind 100% 12000W/m² ein völlig illusorrischer Wert. Außerdem spielt bei Ihrer reinen Strahlungsbetrachtung die Konvektion keine Rolle.
Also nicht Sie, sondern ich hatte Recht:
@ #66: Ebel sagt am Montag, 27.01.2014, 08:26
„Ihre Betrachtung gibt also gar keine Aussagen über die Höhe des Treibhauseffektes.“
MfG
Lieber Herr Landvoigt, #63
„Gut. Wir gehen also von einem Emissionsgrad von 0,1 aus.
Das heißt, das Gas emittiert 10% der Wärme, die ein schwarzer Strahler gleicher Temperatur abstrahlen würde.“
Nicht Wärme, sondern Energie, weil das Gas ja im thermischen Gleichgewicht mit der Umgebung Hohlkugel ist und damit keine Wärmeänderung erfährt. Aber der Betrag stimmt.
„Ich meine, dass dies eine große Rolle spielt. Denn was hindert es das Gas mehr Energie zu absorbieren, als es abstrahlen kann?“
Nun, das Molekülensemble des Gases ist ja im thermischen Gleichgewicht. Und dieses bewirkt über die Statistik großer Zahlen (hier Molekülanzahl)), daß es stets gleich viele Moleküle in Gas gibt, die mal gerade abstrahlen während andere mal gerade absorbieren und die meisten anderen nur zusammenstoßen.
„Bei Isothermie absorbiert das Gas weiter, und zwar aufgrund der molekularen Eigenschaften.“
Korrekt, ohne daß sich die Temperatur ändert, da ja gleichzeitig das Gas (von i.a. bewirkt durch andere Molekülen, die vorher durch Stöße oder Absorption angeregt wurden) Strahlung emittiert.
„Wenn es aber von diesem Mehr an absorbierter Energie nur 10 % abstrahlen kann, muss es sich erwärmen.“
Nö. Wie schon x-mal erklärt, wird dem Kirchhoffschen Gesetz ja auch nur 10% der Bestrahlungsleistung der Hohlraumstrahlung auch vom Gas absorbiert. Deshalb heißt es ja auch Absorptionsbande, weil das Gas nicht komplett schwarz ist.
“ Absorption findet aufgrund molekularer Prozesse statt: Ein Photon wird von einem nicht angeregten Molekül absorbiert. Um diese Energie wieder abgeben zu können, bedarf es physikalischer Grundlagen. Bei einem Emissionsgrad von 0,1 kann es aber nur so wenig abstrahlen, dass ein Überschuss der zusätzlichen Absorption vorhanden bleibt, der thermalisiert werden müsste.“
Nö, Sie gehen wohl fälschlich davon aus, daß alle Moleküle im Ensemble immer das gleiche machen müssen. Das stimmt nicht. Ein einfaches Beispiel: Das Ensemble bestehe aus N Molekülen. Bei der Temperatur X sind davon n angeregt, und N-n befinden sich im Grundzustand, wobei immer n kleiner als N-n ist und n mit zunehmender Temperatur steigt. Von diesen n Molekülen gehen pro Zeiteinheit 10% (=0,1*n) per Stoß und 2% (= 0,02*n) durch Emission eines Photons in den Grundzustand. Die Zahl der anregten Moleküle ist also dann 0,88*n = n-0,1*n-0,02*n. Die Energiedifferenz zwischen angeregtem und Grundzustand sei E. Damit geht also die Energiemenge 0,1*n*E mechanisch per Stoß an andere Moleküle und die Energie 0,02*n*E als Energiezuwachs ins Strahlungsfeld (bzw. 0,02*n mehr Photonen im Strahlungsfeld).
Thermisches Gleichgewicht bedeutet nun, daß sich nach der Zeiteinheit an den Zahlen nichts ändert. Dies bewerkstelligen die Vorgänge mit den anderen Molekülen.
Denn von den N-n Molekülen im Grundzustand absorbieren 0,02*n Moleküle 0,02*n Photonen. Damit ist die Änderung der Photonenzahl netto gleich Null. Gleichzeitig entstehen 0,02*n mehr Moleküle im angeregten Zustand. Und 0,1*n Moleküle werden durch Stoß angeregt. Die Zahl n wird wieder erreicht: n = n- 0,02*n (weg durch Emission)+ 0,02*n (hinzu durch Absorption) -0,1*n (weg durch Stoß) +0,1*n (hinzu durch Stoß). Dito für die Zahl der Moleküle im Grundzustand. Zusätzlich wird durch die Absorption 0,02*n*E Energie dem Strahlungsfeld entzogen.
Wenn Sie nun eine Meßsonde (die so klein ist, daß sie die Verhältnisse nicht stört) in die Hohlkugel bringen, so mißt diese Strahlung.
„Wenn ich nur S&B betrachte, müsste es sich wegen dem kleinen Emissionsgrad erwäremn.
Wenn ich den 2.HS betrachte, dürfte es sich nicht erwärmen. Was daran trivial sein saoll, kann ich nicht nachvollziehen.“
Ich hoffe, das Beispiel oben hilft Ihnen nun, Ihr Dilemma zu beseitigen.
„Ist das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz universell gültig?“
Ja, klar, im thermischen Gleichgewicht natürlich nur, aber diese Bedingung gehört ja zum Gesetz.
#66: Ebel sagt:
(wegen Internal Server Error nochmal)
„Und eine höhere Gegenstrahlung führt zu einer höheren Oberflächentemperatur, die wieder Grundlage der Temperatur des Gaskörpers ist.“
Bla, Bla, Bla
Hat die Erde bzw. die Erdatomsphäre eine unendliche Schichtdicke? Versuchen Sie es nochmals!
Wenden Sie sich an die Kollegen, die den VDI-Wärmeatlas verfasst haben, und teilen Sie diesen ihre bahnbrechenden Erkenntnisse mit.
Mit freundlichem Gruß
Otto Junkers
#66: Ebel sagt:
„Und eine höhere Gegenstrahlung führt zu einer höheren Oberflächentemperatur, die wieder Grundlage der Temperatur des Gaskörpers ist.“
Bla, Bla, Bla
Hatte die Erde bzw. die Erdatomsphäre eine unendliche Schichtdicke? Versuchen Sie es nochmals!
Wenden Sie sich an die Kollegen, die den VDI-Wärmeatlas verfasst haben, und teilen Sie diesen ihre bahnbrechenden Erkenntnisse mit.
Mit freundlichem Gruß
Otto Junkers
#62: Martin Landvoigt sagt:
Hallo Herr Martin Landvoigt
„Wenn ja, warum schreiben sie dann von Stufen?“
Es gibt verschiedene Schwingungs- und Schwingungs-Rotations-Übergänge, die „Zwischenstufen“ im energetischen Sinn darstellen. Diese Übergänge gibt es bei allen anregbaren Molekülen, und hängen mit der Orbital-Besetzung und -Überlappung (Elektronenzustand n -> n*, sigma -> sigma*, pi -> pi* oder HOMO und LUMO oder Jablonski-Termschema) zusammen. Auch das Dipol-Verhalten kann sich durch die Zusammenstöße ändern, und damit die Absorptions-/Emissionsfähigkeit beeinflussen. Es gibt auch unterschiedliche Formen der Moleküle Isomere/Tautomere, die verschiedene Emissions-/Absorptionsgrade aufweisen.
Nach dem Jablonski-Termschema wird ein Elektron nun aus seinem S0-Zustand in einen höheren Singulettzustand angeregt und fällt wieder in den Grundzustand zurück, so kann die zuvor absorbierte Energie auf unterschiedliche Art und Weise abgegeben werden. Wird die Energie oder Teilenergie komplett in Form von Strahlung freigesetzt, spricht man von Emission. Eine weitere Form der Energieabgabe ist Wärme. Wird ein Teil der aufgenommenen Energie in Form von Wärme, ein anderer in Form von Strahlung freigesetzt, so entspricht die Wellenlänge des emittierten Lichtes nicht mehr der des absorbierten, da die Energiebilanz aufgrund des Energieerhaltungssatzes 0 betragen muss.
„Ist darum zu erwarten, dass Abstrahlung in Gasen, bzw. Gasgemischen, von der Gesamten Dichte, und nicht nur des Partialdrucks abhängig ist?“
Es gibt eine kollisions-induzierte Absorption (induzierte Polmomente), die während einer Kollision zwischen Molekülen zu beobachten ist. Im Gegensatz zu den Anregungen der Elektronen-, Vibrations- und Rotationszustände wird dieser Vorgang nicht von der Quantenmechanik, sondern von den klassischen Bewegungsgesetzen beherrscht. Der Effekt macht so in etwa 8-10% der IR-Absorption der Gase in der Atmosphäre aus (laut Studien).
„Ist die Behauptung, dass Emissionsgrad = Absorptionsgrad sei, unter diesen Umständen überhaupt plausibel?“
Das 2.Kirchhoffsche Gesetz (Absorption = Emission) gilt strenggenommen nur im thermischen Gleichgewicht. Zudem muss noch beachtet werden, das im Fall der Strahlung für höhere Temperaturen auf eine kältere Oberfläche des bestrahlten Körpers, wobei die emittierte Strahlung wesentlich größere Wellenlängen hat, das 2.Kirchhoffsche Gesetz nicht allgemein gilt, d.h. Absorptionsgrad a(T1) ungleich Emissionsgrad e(T2) ist.
„Beziehen sich ihre Erklärungen auch auf IR-aktive Gase?“
Diese Erklärung bezieht sich auf alle Moleküle (Teilchen) die absorptions-/emissionsfähig sind.
Mit freundlichem Gruß
Otto Junkers
#65: Otto Junkers sagt am Sonntag, 26.01.2014, 16:53
„Für den Emissionsgrade der Gase/Dämpfe bei unendlicher Schichtdicke erhält man für CO2 und H2O(g) folgende Werte (laut VDI-Wärmeatlas):
e(CO2,unendl.) = 0,23 ; e(H2O(g),unendl.) = 0,90 ; e(CO2/H2O(g),unendl.) = 0,98
Wie man leicht nachrechnen kann, führt ein Mehr an CO2 demzufolge zu keiner globalen Erwärmung.“
Sie vergessen bloß, daß diese Emissionsgrade für einen Gaskörper einheitlicher Temperatur gelten und Stefan-Boltzmann voraussetzen.
Bei 288 K ist die Gegenstrahlung 390 W/m² * 0,98 = 382 W/m²
Bei 300 K ist die Gegenstrahlung 459 W/m² * 0,98 = 450 W/m²
Und eine höhere Gegenstrahlung führt zu einer höheren Oberflächentemperatur, die wieder Grundlage der Temperatur des Gaskörpers ist.
Ihre Betrachtung gibt also gar keine Aussagen über die Höhe des Treibhauseffektes. Da sollten Sie schon die Zusammenhänge des Treibhauseffektes verstehen – und die sind schon 1906 von Schwarzschild dargelegt als Übergang vom Strahlungsgleichgewicht zum adiabatischen Gleichgewicht (heute Tropopause genannt). http://tinyurl.com/SchwaEb
MfG
#56: Martin Landvoigt sagt:
Hallo Herr Martin Landvoigt
„So stellt sich auch die Frage nachdem Gas: Ist es überhaupt ein reines Gas oder wirken sich mischbestandteile unterschiedlich aus? Wenn ja, wie hoch ist der Emissionsgrad? Stellt sich nicht doch, bei niedrigem Emissionsgrad, im Gas eine leicht erhöhte Temperatur ein, da es die absorbierte Energiemenge gar nicht so schnell abstrahlen kann?“
„Ich bin mir über die erwarteten Ergebnisse nicht sehr sicher. Wurde das bereits experimentell überprüft?“
Siehe: An Emissivity Parameterization Suitable for Climate Modeling (Kelly Redmond – 1980)
Emissionsgrad der Atmosphäre: e(ges) = e(CO2) + e(H2O(g)) – e(CO2)*e(H2O(g)) + e(O3)
Ozon: e(O3) = 0,034 (0,032 – 0,037)
Wasserdampf: e(H2O(g)) = 0,437 + (510 – 1,696*T)/(2088 – 6,4*T) + (0,1538*p – 74,88)*10^-5 * e^[(0,01*T)^1,625]
CO2: e(CO2) = 0,084 + (0,04225 + 4,33*10^-5 * T) * log (4,585*10^-6 * p^1,67 * x)
mit T in K, p in mbar, x Volumen-Anteil in ppmv
Man kann die Werte aus den VDI-Wärmeatlas in Abhängigkeit vom Partialdruck und der Schichtdicke angegeben. Aus den dort aufgeführten Kurven lassen sich die Emissionsgrade e bei der angenommenen mittleren Erdtemperatur von 15°C per Approximation bestimmen.
Für CO2 ergibt sich folgender Zusammenhang: e(CO2) = 0,0641*log(0,716*x) wobei x der CO2-Anteil in ppm ist.
Die Formel für Wasserdampf ergibt sich zu: e(H2O(g)) = 0,212*log(0,813*y)-0,168 wobei y der Wasserdampf-Anteil in ppm ist.
Der Emissionsgrad für Gasmischungen ergibt sich aus: e(Mischung) = Summe[e(i))] – Korrekturwert
Korrekturwert(CO2/H2O) = e(CO2) * e(H2O(g)) * (273+T)/273 T < 120°C (Sattdampf/Trockendampf) Der Korrekturwert stellt den Einfluss dar, der durch Überlagerungen hervorgerufen wird. Für den Emissionsgrade der Gase/Dämpfe bei unendlicher Schichtdicke erhält man für CO2 und H2O(g) folgende Werte (laut VDI-Wärmeatlas): e(CO2,unendl.) = 0,23 ; e(H2O(g),unendl.) = 0,90 ; e(CO2/H2O(g),unendl.) = 0,98 Wie man leicht nachrechnen kann, führt ein Mehr an CO2 demzufolge zu keiner globalen Erwärmung. Es ist zwar möglich, dass sich die Strahlungsabsorption des CO2 noch etwas erhöht, jedoch nur mit marginalem Einfluss auf die "globale Temperatur". Dafür wird bei mehr CO2 in der Atmosphäre die Konvektion verbessert, damit auch die Entwärmung (Kühlung) durch die höhere molare Masse und den niedrigen Polytropenexponent gefördert. Mit freundlichem Gruß Otto Junkers
#58: Ebel sagt:
@ #56: Martin Landvoigt sagt am Samstag, 25.01.2014, 08:22
„Ein nicht-transpareter Körper mit einseitiger Oberfläche müsste geringere Werte aufweisen, je nach Geometrie.“
Nein – in einem isothermen Hohlraum ist die Bestrahlungsstärke überall gleich – unabhängig von Emissionsgrad, transparenten Materialien im Innenraum und Emissionsgrad.
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Das ist völlig unplausibel. Wenn ein Körper zweiseitig bestrahlt wird, kann er nicht die gleiche Bestrahlungsstärke wie ein einseitig bestrahlter Körper unter sonst gleichen Bedingungen haben.
#57: NicoBaecker sagt:
“ Wenn ja, wie hoch ist der Emissionsgrad?“
Den Emissionsgrad von CO2 Gas fuer Waermestrahlung bei um 300 K hatte ich Ihnen mal genannt, nehmen Sie einfach mal 10% an, auch hier spielt der genaue Wert keine Rolle.
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Gut. Wir gehen also von einem Emissionsgrad von 0,1 aus. Das heißt, das Gas emittiert 10% der Wärme, die ein schwarzer Strahler gleicher Temperatur abstrahlen würde.
Ich meine, dass dies eine große Rolle spielt. Denn was hindert es das Gas mehr Energie zu absorbieren, als es abstrahlen kann?
Bei Isothermie absorbiert das Gas weiter, und zwar aufgrund der molekularen Eigenschaften. Wenn es aber von diesem Mehr an absorbierter Energie nur 10 % abstrahlen kann, muss es sich erwärmen.
————- #57: NicoBaecker sagt:
“ Stellt sich nicht doch, bei niedrigem Emissionsgrad, im Gas eine leicht erhöhte Temperatur ein,“
Wie soll das gehen, wenn Hohlkugel, Strahlung und CO2 Gas die gleiche Temperatur haben?
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Absorption findet aufgrund molekularer Prozesse statt: Ein Photon wird von einem nicht angeregten Molekül absorbiert. Um diese Energie wieder abgeben zu können, bedarf es physikalischer Grundlagen. Bei einem Emissionsgrad von 0,1 kann es aber nur so wenig abstrahlen, dass ein Überschuss der zusätzlichen Absorption vorhanden bleibt, der thermalisiert werden müsste.
————- #57: NicoBaecker sagt:
„Ich bin mir über die erwarteten Ergebnisse nicht sehr sicher.“
Nanu, dabei ist das das einfachste Gedankenexperiment von allen bisher. Die einfachsten Experimente sind doch die besten ;-). Was denken Sie also, erwaermt sich das CO2 ueber die 300K oder nicht? Absorbiert, emittiert es, oder was? Kanns ueberhaupt absorbieren, wenns nicht waermer wird?
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Ich verstehe ihre Frage nicht
Wenn ich nur S&B betrachte, müsste es sich wegen dem kleinen Emissionsgrad erwäremn.
Wenn ich den 2.HS betrachte, dürfte es sich nicht erwärmen. Was daran trivial sein saoll, kann ich nicht nachvollziehen.
————- #57: NicoBaecker sagt:
„Wurde das bereits experimentell überprüft?“
Weiss nicht, ich denke mal so um die 1880 schon … Man erwartet natuerlich aus der Physik, dass sich an den Temperaturen von Hohlraum, Strahlung und Gas nichts aendert, das Gas die Strahlung mit einem Absorptionsgrad von 10% absorbiert, mit dem gleichen Wert emittiert und daher natuerlich keine Waerme austauscht und gleichviel Strahlungsenergie aufnimmt wie abgibt.
————-
Ich zweifele, dass die Messtechnik um das Jahr 1880 so genau war, dass sich kleine Temperaturdifferenzen auch hinreichend messen konnte. Immerhin haben wir auch durch die jeweiligen Eigentemperaturen und Materialproblematiken der Messfühler erhebliche Messprobleme.
Falls Emissionsgrad und Absorptionsgrad gleich sind, würde es tatsächlich zu einer Gleichgewicht bei der gleichen Temperatur wie die Holkugel zu komen. Nur frage ich, ob dies auch für Gase zutreffend ist. Denn die Bestimmung zur Absorption funktioniert physikalisch völlig anders als zur Emission. Es leuchtet mir nicht ein, warum diese also geich sein sollten.
————- #57: NicoBaecker sagt:
Nun, das ist eben nichts weiter als die Konsequenz aus dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz und wurde Ihnen bereits von mehreren Leuten ausgiebig erklaert. Offensichtlich haben Sie da nichts verstanden, wenn Sie nun so baff sind.
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Ist das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz universell gültig? Oder, ähhnlich wie das Newtonschen Gravitationsgesetz von den Bedingungen abhängig?
————- #57: NicoBaecker sagt:
Ergaenzung: was passiert, wenn Sie statt des Gases einen schwarzen festen Koerper von 300K in den Hohlraum geben? Antwort der Physik: nichts weiter, der Koerper strahlt weiterhin so wie vorher entsprechend der Temperatur von 300K und behaelt diese wie auch die Hohlkugel und das Strahlungsfeld. Die entsprechnende gleiche hoehe Absorption der Hohlraumstrahlung garantiert seine Temperaturkonstanz.
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So lange Emissionsgrad = Absorptionsgrad ist das nachvollziehbar. Allerdings verwies ich oft auf die Kurve, die den Emissionsgrad von der Temperatur abhängig machte, der Absorptionsgrad allerdings keine Temperaturabhängigkeit hat. Demnach könnten beide nicht stets gleich sein.
#49: Otto Junkers sagt:
Die Lebensdauer eines angeregten Zustands hat einen breiten Zeitrahmen zwischen ca. 10^2 – 10^-14 Sekunden. Die der Absorption (Übergangsdauer 10^-14 s) entgegengesetzten Emissionsübergänge erfolgen nicht unmittelbar von den, durch die Anregung erreichten Schwingungsniveaus, sondern vom untersten Schwingungszustand des angeregten Elektronenzustandes.
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Danke. Das war erleuchtend.
Allerdings stellt sich doch noch eine Verständnisfrage: Sie schreiben vor allem vom angeregten Elektronenzustand. Das erscheint mir pausibel bei atomarer Betrachtung.
————- #49: Otto Junkers sagt:
Durch die Stöße mit anderen Molekülen verliert es Energie (Thermalisierung) und fällt (stufenweise) strahlungslos in das unterste Schwingungsniveau. Von hier kann es durch spontane oder induzierte Emission in den Grundzustand zurückkehren und dabei Strahlung emittieren.
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Wir aber sprchen vor allem von bipolaren Molekülen in einem quasi-mechanischen Anredungszustand. Ferner behaupteten einige, dass es nur genau einen derartigen Anregungszustand gäbe, und keine Witeren Stufen von Anegungszuständen … entspricht das auch Ihrer Kenntnis?
Wenn ja, warum schreiben sie dann von Stufen?
Ist darum zu erwarten, dass Abstrahlung in Gasen, bzw. Gasgemischen, von der Gesamten Dichte, und nicht nur des Partialdrucks abhängig ist? Denn auch bei niedrigem Partialdruck aber hohem Gesamtdruck haben wir eine hohe Wahrscheinlichkeit der Molekülkollision mit anderen Molkeülen, so dass eine strahlungslose Relaxation eintreten müsste. In diesem Fall könnte das atmosphärische CO2 unter 1 bar relativ wenig Strahlen.
Weiter: Ist die Behauptung, dass Emissionsgrad = Absorptionsgrad sei, unter diesen Umständen überhaupt plausibel? Denn die Absorption wird durch Lambertsches Gesetz plausibel beschrieben. Wenn andererseits aber die Emission von unterschiedlichen Faktoren beeinflusst wird, kann doch der Emissionsgrad nicht gleich dem Absorptionsgrad sein.
————- #49: Otto Junkers sagt:
In seltenen Fällen – wenn es gelingt, einem angeregten Molekül Schwingungsenergie zuzuführen – ist die Wellenlänge kürzer als die anregende Wellenlänge.
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Bei Gasen heißt es, dass nur sehr eng beschriebene Wellenlängen überhaupt von dem jeweilign Molekül angeregt werden können und auch nur dort abgestrahlt werden kann. Bei festen und flüssigen Stoffen sieht es anders aus. Hier nähert man sich dem Profil des schwarzen Strahlers.
Beziehen sich ihre Erklärungen auch auf IR-aktive Gase?
#48: NicoBaecker sagt:
„Allerdings entspricht die kinetische Energie des Körpers der Temperatur.“
Wie gesagt ist gerade diese Denke falsch, denn in einem Gas einer bestimmten Temperatur haben die einzelnen Gasmolekuele unterschiedliche kinetische Energie.
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Sprach ich von einzelen Gasmolkülen oder vom Körper? Bitte genauer lesen! Sont sind sie doch allzu schnell bereit, mit Durchschnitten zu arbeiten.
————–#48: NicoBaecker sagt:
Merke: die Temperatur bestimmt die Energieverteilung. Aber der Temperatur entspricht nicht eine bestimmte kinetische Energie des Molekuels.
————–
Wie bestimmt die Temperatur die Energieverteilung? Ich dchte, das sagte die Entropie.
————– #48: NicoBaecker sagt:
————- #26: NicoBaecker sagt:
Und wenn Photonen und Moleküle in einem abgeschlossenen System von der Außenwelt isoliert sind, so ändert sich die Temperatur nicht.
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„Wer die Ausgangsfrage, die genau das ausschießt, nicht versteht,“
Dazu muessten Sie diese erstmal formulieren.
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Sie selbst bezogen sich auf einen Eintrag #307 von Herrn Estermeier er fraget recht unmissverständlich von einer Einstrahlung von Photonen. Was hätte er noch mehr sagen müssen, dass auch Sie es verstehen?
————– #48: NicoBaecker sagt:
———— #26: NicoBaecker sagt:
Die Anregungszustände werden nur zwischen den Molekülen durch fortlaufende Emission und Absorption von Photonen ausgetauscht.
—————–
„Das ist falsch. Sie sollten mittlerweile das Jablonski-Diagramm kennen.“
Irrtum, am Jablonskidiagramm sehen Sie die Zustaende von angeregten und Molekuelen im Grundzustand. Ich rede aber von den Besetzung der Zustaende, und diese wechseln aufgrund von Stoessen, Absorption und Emission von Molekuel zu Molekuel und ist von der Temperatur abhaengig.
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Ich bemerke: Sie wollen sich rasreden, um ihre Falschadarstellung nicht zuzugeben. Das Jablonski-Diagramm zeigt, dass Anregungszustände auch – und zwar häufig – durch strahlungslose Realxation abgebaut werden. Da hilft kein drum herum reden.
Im Übrigen ist es auch nicht schlimm, mal was Falsches zu sagen. Passiert mir auch mal. Fatal ist es nur für Leute,die sich als was Besseres halten und meinen, über Fehler und Unwissen erhaben zu sein.
————- #48: NicoBaecker sagt:
„Wenn sie allerdings ein themodynamisches Gleichgewicht in einem Körper unterstellen, der nur mittels Ein- und Ausgangsstrahlung seine Energiebilanz ausgleicht – was so eigentlich nie ganz zutrifft -, dann wäre die mittlere Verweildauer zwischen Absorption und Emission höchst bedeutsam. Wäre diese Dauer gleich null, würde sich der Körper durch Einstrahlung nicht erwärmen.“
Falsch, Ihr altes Problem. Thermodynamische Gelichgewicht bedeutet nicht, dass ein einzelnes Molekuel im gleichen Zustand verharren muss. Das Gleichgewicht besteht fuers Ensemble.
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Das hab ich weder explitit noch implizit voraus gesetzt. Im Gegenteil: Ich sage nichts anderes.
————–#48: NicoBaecker sagt:
Die Molekuele tauschen aber natuerlich weiterhin Energie untereinander und mit dem Strahlungsfeld aus. Nur die Zahl der Zustaende bleibt fuers Ensemble konstant, aber nicht fuers individuelle Molekuel.
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Das ist bereits sprachlich ein Problem. Ein molekularer Zustand ist an ein Molekül geknüpft. Wenn jedes Molekül zu einem Zeitpunkt genau einen Zustand hat, und die Anzahl der Moleküle sich nicht ändert, ist es eine Tautologie.
————– #48: NicoBaecker sagt:
Ausserdem schrieb ich schon mehrmals (auch mehrmals in der Vergangenheit), dass auch durch Stoesse Energie zwischen den Moelkuelen ausgetauscht wird. Schreiben Sie sich das jetzt endgueltig mal hinter die Ohren. Ich werde Ihnen das nicht noch einmal sagen! Die Energiebilanz eines Koerpers oder Ensembles ist im thermodynamischen Gelichgewicht natuerlich stets ausgeglichen, dennoch wird Energie zwischen den Ensemblemitgliedern ausgetauscht. Kriegen Sie das beides intellektuell ueberrissen?
————–
Ich könnte ihnen nun noch mal das kleine Einmaleins erklären mit der dringenden Aufforderung, sich das endlich hinter die Ohren zu schreiben. Das wäre nicht weniger unpassend und lächerlich. Es ist auch völlig irrelevant was Sie irgendwann einmal in ihrem Leben irgendwo gesagt oder gedacht haben.
Es genügt völlig, wenn sie selbst ihre Falschdarstellungen unterlassen, wenn sie doch die Dinge kennen.
————– #48: NicoBaecker sagt:
„Auch kann die Anzahl der Photonen nie konstant sein, auch nicht im thermodynamischen Gleichgewicht.“
Mal abgesehen von Quantenfluktuationen ist sie selbstverstaendlich im thermodynamishen Gleichgewicht konstant. Was anderes ist undenkbar.
————–
Wenn sie es nicht denken könne dann ist das ihr problem. Ich kenne keinen Erhaltungssatz der Photonen. Auch nicht, dass sich jede Energie stets in Photonen repäsentiert.
Dagegen: Wenn ein Photon absobiert wird, existiert es fortan nicht mehr. Wie sollte sonst Absorption funktionieren?
————– #48: NicoBaecker sagt:
„Denn die Einstrahlung z.B. der Sonne,“
… wird das therodynamische Gleichgewicht i.a. gestoert. Bleiben Sie beim Thema und kapieren erstmal die Vorgaenge bei Gas und die Strahlung im abgeschlossenen System. Den dynamischen Fall kapieren sie erst, wenn Sie den einfacheren abgeschlossenen vollstaendig durchschaut haben. Gehen Sie schrittweise und systematisch vor.
————–
Das Modell des thermodynamischen Gleichgewchtes ist für das Verständnis einiger Vorgänge durchaus hilfreich, aber bei Leibe nicht für alle. Denn es ist eine realitätsferne Annahme, da eigentlich nie ein thermodynamisches Gleichgewicht zu beobachten ist. Um dieses konzeptionell zu erfassen, müsste an die Systegrenzen so weit legen, dass eine Gesamtübericht kaum noch möglich ist un auch experimentell nicht mehr zu rfassen ist.
————– #48: NicoBaecker sagt:
„Würde die Anzahl der Photonen gleich bleiben, hätten wir ein Leck in der Energiebilanz.“
Na eben nicht. Abgeschlossen heisst per Definition, dass die Energiebilanz Null ist, und weil wir zudem stationaere Verhaeltnisse haben sowohl die vom Gas als auch vom Strahlungsfeld.
————–
Sie klammern sich an ihr Modell vom Thermodynamischen Gleichgewicht, mit dem man keine Temperaturänderung verstehen kann. Auch Energieflüsse werden bereits vom Modell ausgeschlossen. Was fixiert Sie daran? Was treibt Sie dazu, sich ausschließlich in einer Modellwelt zu bewegen, die mit der Realität nicht mehr zu tun hat?
————– #48: NicoBaecker sagt:
Wie gesagt, Sie nehmen einfach eine Hohlkugel, fuellen Gas rein und isolieren diese komplett von der Umgebung. Dann ist das System abgeschlossen und hat sich nach einiger Zeit (wenn es nicht schon so anfaenglich aufgesetzt wurde) ins stationaere thermische Gleichgewicht gebracht. Dann ist die Energiebilanz natuerlich Null, die Photonenzahl konstant und die thermischen Energien des Strahlungsfeldes und des Gases jeweils auch konstant.
————–
Dieses realitätsferne Modell entzieht sich der Überprüfbarkeit, denn keiner kann Photonen zählen.
Gemäß QM sind diese Annahen aber nur statistisch korrekt, die sich über Zeit und Menge nivellieren. Es gibt keinen Erhaltungssatz der Photonen.
————– #48: NicoBaecker sagt:
—————- #26: NicoBaecker sagt:
Durch Emission und Absorption wird diese Anzahl (die bei thermischen Strahlungsfeldern bei moderaten Temperaturen und typischen Moleküldichten sehr viel kleiner ist als die Zahl der Moleküle) nur unter den individuellen Molekülen ständig neu aufgeteilt.
—————–
„Das hört sich wie richtiger Quatsch an: Wer sollte da was aufteilen?“
Na werden Sie mal nicht frech. Die Umverteilung machen die Molekuele und die Photonen untereinander selber (haben Sie im Physikunterricht geschlafen, als man die Temperatur eines Gases mit Kugeln in einem Zylinder, die gegenseitig zusammenstossen, verdeutlicht hat?) Die Molekuele stossen schliesslich inelastisch zusammen, absorbieren und emittieren Strahlung und tauschen so dabei Energie untereinander und mit dem Strahlungsfeld aus.
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Denken sie doch mal nach: Jeder einzelne Prozess, z. B. der Kollison, weiß nichts von irgend einem anderen Prozess. Er ereignet sich einfach, und zwar mit statistisch ermittelbarer Häufigkeit. Die ‚Aufteilung‘ ist als Ergebnis statistischer Prozesse zu verstehen, nämlich eine kausale Beziehung statistisch auftretender Eregnisse. Der Begriff ‚Aufteilung‘ suggeriert allerdings eine kausale Beziehung in der anderen Richtung, nämlih dass es ein Budget gäbe, dass eben verteilt werden könne. Und das ist falsch.
Man sollte Ursache und Wirkung nicht vertauschen.
Und man sollte in einer Diskussion sich nicht so weit aus dem Fenster lehnen und meinen, dass man nur noch mit ad hominem punkten kann.
————– #48: NicoBaecker sagt:
„Denn wenn Herr Bäcker richtig sagt, dass die Emission eine Funktion der Temperatur ist (siehe S&B) dann kann es doch gerade keinen Erhalt der Anzahl der Photonen geben.“
Schnarch, es werden doch entsprechend viele auch absorbiert. Soll ich mal durchzaehlen, wie oft ich Ihnen das schon erklaert habe?
————–
Wenn sie das doch wissen, warum stellen sie es denn ständig falsch dar?
In der Natur wird eben nicht ständig alles absorbiert. Strahlung erreicht die Erde von der Sonne. Diese strahlt, ebenso wie die Erde, in den Weltraum. Und keiner weiß, wann und wo dieses Photon irgendwann absorbiert wird.
————– #48: NicoBaecker sagt:
„Denn es gibt bekanntlich eine rein thermische Anregung die zur Abstrahlung führen kann. Wenn es aber vorher kein Photon gab, nachher aber eines abgestrahlt wird: Woher kommt dann das Photon?“
Hae? Das habe ich auch schon zigmal erklaert: Photonen entstehen bei Emission und vergehen bei Absorption!
————–
Dann hätten sie doch einfach die irreführenden Behautungen von der Konstaz der Photonen unterlassen können. Absorption und Emmission sind nicht eng gekoppelt!!!!
Wie oft muss ich Sie noch an das Jablonski-Diagramm erinnern?
————– #48: NicoBaecker sagt:
Nochwas zum xten Male erklaert: Anregungen passieren nicht notwendigerweise thermisch, klassisches Gegenbeispiel Laser.
————–
Ich muss darauf bestehen, dass sie erklären, warum sie dies eigentlich erklären wollten? Ich erkläre doch auch nicht Trivialitäten ständig ohne Anlass. Einerseits sind sie recht freigiebig mit behauptungen wie z.B. der Konstanz der Photonen, dann liefern sie Beispiele dafür, warum ihre Aussagen falsch sind. Dass Sie aber ihre Falschbahauptungen auf mich projizieren ist eher verwunderlich. Nicht ich habe behauptet, dass Photonenanzahlen konstant bleiben ode dass es exklusive Ursachen für Emissionsprozesse gibt.
————– #48: NicoBaecker sagt:
„Oder: Stellen wir uns eine alltägliche Beobachtung vor; Ein Körper wird angestrahlt und erwärmt sich: dann sendet er offensichtlich weniger Energie ab als er empfängt. Wer verwaltet dann die Anzahl de Photonen“
Das „verwalten“ die Naturgesetze, die die Physiker hier Ihnen seit geraumer Zeit erklaeren.
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Bitte bringen sie nicht ständig Ursache und Wirkung durcheinander. Es steht jederman gut an, der offensichtliche Verständnisschwierigkeiten hat, Hilfestellungen einfach anzunehmen.
Ich beschrieb einen Erwärmungsprozess, in dem offensichtlich mehr Photonen absorbiert wurden als emittiert. Wie schaffen sie es, das Offensichtliche stets zu ignorieren?
Welches Naturgesetz sollte also die Anzahl der Photonen verwalten?
————– #48: NicoBaecker sagt:
„Wer verwaltet dann die Anzahl de Photonen, die es auch nicht als persistente Gebilde gibt?“
Was ist das fuer ein Geschwurbel?
————–
Wollen sie sagen, dass Photonen persistent sind? Muss ich Ihnen den Welle-Korpuskel-Dualismus erklären? Sie behaupten doch, dass sie Physiker seien. Da kann man doch wohl Grundkenntnisse erwarten.
Sehr geehrter Herr Bäecker,
Ihre entschuldigung nehme ich an.
MfG
Lieber Herr Urbahn, #51 /52
in den beiden Kommentaren habe ich Sie aufgrund Ihrer Behauptung zum Anteil der direkten Abstrahlung ins Weltall persoenlich angegriffen. Dies lag nicht in meiner Absicht. Ich moechte mich daher bei Ihnen fuer meine Unterstellungen entschuldigen und hoffe, die Fragestellung rein sachlich fortfuehren zu koennen.
@ #56: Martin Landvoigt sagt am Samstag, 25.01.2014, 08:22
„Wie kommt man zu dieser Bestrahlungsstäke?“
Ganz einfach: Schwarzer Hohlraum mit 300 K und Stefan-Boltzmann.
@ #56: Martin Landvoigt sagt am Samstag, 25.01.2014, 08:22
„Ein nicht-transpareter Körper mit einseitiger Oberfläche müsste geringere Werte aufweisen, je nach Geometrie.“
Nein – in einem isothermen Hohlraum ist die Bestrahlungsstärke überall gleich – unabhängig von Emissionsgrad, transparenten Materialien im Innenraum und Emissionsgrad.
MfG
Lieber Herr Landvoigt, #56
„Wie kommt man zu dieser Bestrahlungsstäke?“
Aus der Planckschen Strahlungsformel fuer Hohlraumstrahlung. Der genaue Wert ist jedoch fuer die Ueberlegung nicht wesentlich.
„Ich frage mich, warum Sie anstelle der Hohlkugel von Hohlraum sprechen?“
Wenn es Sie stoert nennen, nehmen Sie als Hohlraum eine Hohlkugel.
„Das Gedankenexperiment setzt ein thermisches Gleichgewicht voraus“
So ist es.
„die in der Natur normalerweise nicht zu beobachten sind.“
Dafuer gibt es ja Labore.
„Da dann ja eigentlich kein Wärmefluss erwartet wird.“
So ist es.
„So stellt sich auch die Frage nachdem Gas: Ist es überhaupt ein reines Gas oder wirken sich mischbestandteile unterschiedlich aus?“
Ich schrieb explizit von CO2 Gas, nicht von irgendwelchen Mischungen. Die Gasart spielt aber auch keine grundlegende Rolle, es muss nur einen Teil der Waermestrahlung absorbieren!
“ Wenn ja, wie hoch ist der Emissionsgrad?“
Den Emissionsgrad von CO2 Gas fuer Waermestrahlung bei um 300 K hatte ich Ihnen mal genannt, nehmen Sie einfach mal 10% an, auch hier spielt der genaue Wert keine Rolle.
“ Stellt sich nicht doch, bei niedrigem Emissionsgrad, im Gas eine leicht erhöhte Temperatur ein,“
Wie soll das gehen, wenn Hohlkugel, Strahlung und CO2 Gas die gleiche Temperatur haben?
„Ich bin mir über die erwarteten Ergebnisse nicht sehr sicher.“
Nanu, dabei ist das das einfachste Gedankenexperiment von allen bisher. Die einfachsten Experimente sind doch die besten ;-). Was denken Sie also, erwaermt sich das CO2 ueber die 300K oder nicht? Absorbiert, emittiert es, oder was? Kanns ueberhaupt absorbieren, wenns nicht waermer wird?
„Wurde das bereits experimentell überprüft?“
Weiss nicht, ich denke mal so um die 1880 schon, ausserdem misst man Hohlraumstrahlung nicht im Vakuum, sondern mit Luftfuellung, so hab ichs auch im Anfaengerpraktikum wie auch im Atom- und Kernphysikpraktikum gemacht, weil natuerlich die gleiche Strahldichte emittiert wird wie im Vakkum. Man erwartet natuerlich aus der Physik, dass sich an den Temperaturen von Hohlraum, Strahlung und Gas nichts aendert, das Gas die Strahlung mit einem Absorptionsgrad von 10% absorbiert, mit dem gleichen Wert emittiert und daher natuerlich keine Waerme austauscht und gleichviel Strahlungsenergie aufnimmt wie abgibt. Nun, das ist eben nichts weiter als die Konsequenz aus dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz und wurde Ihnen bereits von mehreren Leuten ausgiebig erklaert. Offensichtlich haben Sie da nichts verstanden, wenn Sie nun so baff sind.
Ergaenzung: was passiert, wenn Sie statt des Gases einen schwarzen festen Koerper von 300K in den Hohlraum geben? Antwort der Physik: nichts weiter, der Koerper strahlt weiterhin so wie vorher entsprechend der Temperatur von 300K und behaelt diese wie auch die Hohlkugel und das Strahlungsfeld. Die entsprechnende gleiche hoehe Absorption der Hohlraumstrahlung garantiert seine Temperaturkonstanz.
#54: NicoBaecker sagt:
koennen Sie folgendes triviales Gedankenexperiment nachvollziehen: Sie nehmen einen geschlossenen schwarzen Hohlraum, der 300 K warm und isoliert von der Umgebung ist.
Im Hohlraum misst man dann Hohlraumstrahlung
mit einer Bestrahlungsstaerke von 459 Wm-2 (die Messung soll die Isolierwirkung und das thermische Gleichgewicht nicht stoeren).
————-
Nur bedingt. Wie kommt man zu dieser Bestrahlungsstäke?
Denn die Strahldichte ist von der Temperatur klar bdingt, gehen wir einfach von eine schwarzen strahler aus. Die Bestrahlungsstäke ist an die Geometrie gebunden. Stellen wir uns eine Transparente Schnittfäche in eine Hohlkugel vor, so wäre wohl – ohne Nachrechnung – eine homogene Bestrahlungsstärke im angegebenen Rahmen wohl denkbar. Ein nicht-transpareter Körper mit einseitiger Oberfläche müsste geringere Werte aufweisen, je nach Geometrie.
Ich frage mich, warum Sie anstelle der Hohlkugel von Hohlraum sprechen? Sollte dies für beliebige Geometrieen gelten? Ich zweifele daran.
———- #54: NicoBaecker sagt:
im Hohlraum sei sonst Vakuum.
Dann fullen Sie das Vakuum mit 300 K warmem CO2 Gas. Die Messung der Strahlung ergibt dann wieder 459 Wm-2. Was ja klar ist, denn das CO2 Gas steht mit dem Strahlungsfeld und der Hohlraumwandung aufgrund gleicher Temperaturen im thermischen Gleichgewicht. Die Photoendichte und die Strahlungsenergie veraendern sich durch den Einlass des gleich warmen Gases nicht. Trotzdem findet natuerlich Absorption und Emission in den CO2 banden statt. Kapiert?
———-
Das Gedankenexperiment setzt ein thermisches Gleichgewicht voraus, Hier liegen Bedingungen vor, die in der Natur normalerweise nicht zu beobachten sind. Da dann ja eigentlich kein Wärmefluss erwartet wird. Die Fage ist natürlich: Ist das auch wirklich so? Ich würde zwar nichts anderes erwarten, aber ich weiß, dass meine Erwartungen mit der Realität nicht identisch ist.
So stellt sich auch die Frage nachdem Gas: Ist es überhaupt ein reines Gas oder wirken sich mischbestandteile unterschiedlich aus? Wenn ja, wie hoch ist der Emissionsgrad? Stellt sich nicht doch, bei niedrigem Emissionsgrad, im Gas eine leicht erhöhte Temperatur ein, da es die absorbierte Energiemenge gar nicht so schnell abstrahlen kann?
Ich bin mir über die erwarteten Ergebnisse nicht sehr sicher. Wurde das bereits experimentell überprüft?
Nachtrag, der Gaseinlass findet ins Vakuum ideal isotherm statt.
Lieber Herr Landvoigt, 44/45
koennen Sie folgendes triviales Gedankenexperiment nachvollziehen: Sie nehmen einen geschlossenen schwarzen Hohlraum, der 300 K warm und isoliert von der Umgebung ist.
Im Hohlraum misst man dann Hohlraumstrahlung
mit einer Bestrahlungsstaerke von 459 Wm-2 (die Messung soll die Isolierwirkung und das thermische Gleichgewicht nicht stoeren). im Hohlraum sei sonst Vakuum.
Dann fullen Sie das Vakuum mit 300 K warmem CO2 Gas. Die Messung der Strahlung ergibt dann wieder 459 Wm-2. Was ja klar ist, denn das CO2 Gas steht mit dem Strahlungsfeld und der Hohlraumwandung aufgrund gleicher Temperaturen im thermischen Gleichgewicht. Die Photoendichte und die Strahlungsenergie veraendern sich durch den Einlass des gleich warmen Gases nicht. Trotzdem findet natuerlich Absorption und Emission in den CO2 banden statt. Kapiert?
ab #44
in der Tat,
es KÖNNTEN 1000 Dinge mit einem einzigen CO2 Molekül passieren,
nur nicht alle gleichzeitig.
mfG
Herr Urbahn, #46
die Idee xxxxx haben Sie wohl aus diesem Buch: Propheten im Kampf um den Klimathron – Wie mit Urängsten um Geld und Macht gekämpft wird
Da findet sich:
„Genauso äußerte sich 1988 die Enquete-Kommission, der nicht nur neun Experten angehörten, sondern die weiteren Sachverstand einholte, namentlich von den Professoren Dr. Flohn, Dr. Schönwiese und Dr. Graßl. In dem Bericht heißt es: „Die Gase absorbieren die IR-Strahlung der Erdoberfläche in den meisten Spektralbereichen stark, in einigen dagegen nur geringfügig, wie etwa im Spektralbereich 7 bis 13 µm. In diesem Bereich stammt der größte Anteil der IR-Strahlung von der Erdoberfläche. Er wird als „offenes atmosphärisches Strahlungsfenster“ bezeichnet, da hier am wenigsten Wasserdampf- und Kohlendioxidabsorption stattfindet. 70 bis 90 Prozent der Abstrahlung von der Erdoberfläche und von den Wolken gelangen hier direkt in den Weltraum.“ Besser konnte die Enquete-Kommission sich selbst nicht ad absurdum führen.“
Das haben Sie nun xxxx, indem Sie aus „70% bis 90% im Bereich 7µm bis 13µm des atmosphärischen Fenstern mit der geringsten Absorption“ nun 90% bezogen auf den gesamten Bereich 0µm bis unendlich µm machen. Im Bereich 7µm bis 13µm strahlen Atmosphäre bzw. Boden nur ca. 30-36% der thermischen Infrarotabstrahlung ab. Also reden wir in Wirklichkeit von 0,30*70…0.36*90% = 21% … 32% der gesamten IR-Abstrahlung, die direkt ins Weltall geht. Und dies ist dann noch die Summe aus Wolken und Boden. Wenn man den Wolkenanteil noch abzieht kommt ca. 10% für den Boden alleine (40 W/m2) raus (siehe Meteorologielehrbücher).
#46: H.Urbahn
„oder Sie verlassen sich darauf was die Profs. Heinloth und Crutzen vor der Enquetekommission des Deutschen Bundestages zum Schutz der Atmosphäre 1988 ausgesagt haben, nämlich daß der Anteil der Strahlung des Erbbodens, der durch das atmophärische Fenster geht, 90 % beträgt.“
xxxx. Das haben Heinloth/Cruzen nicht ausgesagt.
@ #44: Martin Landvoigt sagt am Donnerstag, 23.01.2014, 19:12
„Dies ist in der Tat ein interessanter Sachverhalt. Der war mir so nicht bekannt. Hätten sie eine Quelle für die Behauptung?“
Selbst in schlechten Physikbüchern ist dieser einfache Sachverhalt zu lesen.
MfG
#44/45: Martin Landvoigt sagt:
Hallo Herr Martin Landvoigt
„(Ein Quant rein zwei raus)?!?“
Nein, ein Quant/Photon rein und eins raus.
„Wäre diese Dauer gleich null, würde sich der Körper durch Einstrahlung nicht erwärmen. Würde die Anzahl der Photonen gleich bleiben, hätten wir ein Leck in der Energiebilanz. Es müssen also wesentlich mehr energiearme Photonen emittiert werden, als energiereiche emittiert werden.“
Die Absorption im Molekül benötigt etwa 10^-14 s, ein Schwingungs-Übergang liegt im Bereich von ungefähr 10^-12 s. Die Lebensdauer eines angeregten Zustands hat einen breiten Zeitrahmen zwischen ca. 10^2 – 10^-14 Sekunden. Die der Absorption (Übergangsdauer 10^-14 s) entgegengesetzten Emissionsübergänge erfolgen nicht unmittelbar von den, durch die Anregung erreichten Schwingungsniveaus, sondern vom untersten Schwingungszustand des angeregten Elektronenzustandes. Da die Lebensdauer im angeregten Zustand ca. 10^-9 s beträgt, reicht die Zeit von 10^-12 s aus, um ein quasi-thermisches Schwingungsgleichgewicht im angeregten Zustand zu erreichen. Die Abgabe der Energie kann stufenweise erfolgen, d.h. erst ins obere Schwingungsniveau und von da aus dann in die darunter liegenden (so wie ein Ball einige Treppenstufen auf einmal hinunterspringen kann, oder auch indem er auf jeder Stufe auftritt). Durch die Stöße mit anderen Molekülen verliert es Energie (Thermalisierung) und fällt (stufenweise) strahlungslos in das unterste Schwingungsniveau. Von hier kann es durch spontane oder induzierte Emission in den Grundzustand zurückkehren und dabei Strahlung emittieren. Damit ist die emittierte Strahlung langwelliger als die zuvor absorptierte Strahlung. In seltenen Fällen – wenn es gelingt, einem angeregten Molekül Schwingungsenergie zuzuführen – ist die Wellenlänge kürzer als die anregende Wellenlänge. Der Gesamtprozess verläuft innerhalb einiger Nanosekunden.
Mit freundlichem Gruß
Otto Junkers
Lieber Herr Landvoigt, 44/45
„Allerdings entspricht die kinetische Energie des Körpers der Temperatur.“
Wie gesagt ist gerade diese Denke falsch, denn in einem Gas einer bestimmten Temperatur haben die einzelnen Gasmolekuele unterschiedliche kinetische Energie.
Merke: die Temperatur bestimmt die Energieverteilung. Aber der Temperatur entspricht nicht eine bestimmte kinetische Energie des Molekuels.
„Wer die Ausgangsfrage, die genau das ausschießt, nicht versteht,“
Dazu muessten Sie diese erstmal formulieren.
„Das ist falsch. Sie sollten mittlerweile das Jablonski-Diagramm kennen.“
Irrtum, am Jablonskidiagramm sehen Sie die Zustaende von angeregten und Molekuelen im Grundzustand. Ich rede aber von den Besetzung der Zustaende, und diese wechseln aufgrund von Stoessen, Absorption und Emission von Molekuel zu Molekuel und ist von der Temperatur abhaengig.
„Wenn sie allerdings ein themodynamisches Gleichgewicht in einem Körper unterstellen, der nur mittels Ein- und Ausgangsstrahlung seine Energiebilanz ausgleicht – was so eigentlich nie ganz zutrifft -, dann wäre die mittlere Verweildauer zwischen Absorption und Emission höchst bedeutsam. Wäre diese Dauer gleich null, würde sich der Körper durch Einstrahlung nicht erwärmen.“
Falsch, Ihr altes Problem. Thermodynamische Gelichgewicht bedeutet nicht, dass ein einzelnes Molekuel im gleichen Zustand verharren muss. Das Gleichgewicht besteht fuers Ensemble. Die Molekuele tauschen aber natuerlich weiterhin Energie untereinander und mit dem Strahlungsfeld aus. Nur die Zahl der Zustaende bleibt fuers Ensemble konstant, aber nicht fuers individuelle Molekuel. Ausserdem schrieb ich schon mehrmals (auch mehrmals in der Vergangenheit), dass auch durch Stoesse Energie zwischen den Moelkuelen ausgetauscht wird. Schreiben Sie sich das jetzt endgueltig mal hinter die Ohren. Ich werde Ihnen das nicht noch einmal sagen! Die Energiebilanz eines Koerpers oder Ensembles ist im thermodynamischen Gelichgewicht natuerlich stets ausgeglichen, dennoch wird Energie zwischen den Ensemblemitgliedern ausgetauscht. Kriegen Sie das beides intellektuell ueberrissen?
„Auch kann die Anzahl der Photonen nie konstant sein, auch nicht im thermodynamischen Gleichgewicht.“
Mal abgesehen von Quantenfluktuationen ist sie selbstverstaendlich im thermodynamishen Gleichgewicht konstant. Was anderes ist undenkbar.
„Denn die Einstrahlung z.B. der Sonne,“
… wird das therodynamische Gleichgewicht i.a. gestoert. Bleiben Sie beim Thema und kapieren erstmal die Vorgaenge bei Gas und die Strahlung im abgeschlossenen System. Den dynamischen Fall kapieren sie erst, wenn Sie den einfacheren abgeschlossenen vollstaendig durchschaut haben. Gehen Sie schrittweise und systematisch vor.
„Würde die Anzahl der Photonen gleich bleiben, hätten wir ein Leck in der Energiebilanz.“
Na eben nicht. Abgeschlossen heisst per Definition, dass die Energiebilanz Null ist, und weil wir zudem stationaere Verhaeltnisse haben sowohl die vom Gas als auch vom Strahlungsfeld. Wie gesagt, Sie nehmen einfach eine Hohlkugel, fuellen Gas rein und isolieren diese komplett von der Umgebung. Dann ist das System abgeschlossen und hat sich nach einiger Zeit (wenn es nicht schon so anfaenglich aufgesetzt wurde) ins stationaere thermische Gleichgewicht gebracht. Dann ist die Energiebilanz natuerlich Null, die Photonenzahl konstant und die thermischen Energien des Strahlungsfeldes und des Gases jeweils auch konstant.
„Das hört sich wie richtiger Quatsch an: Wer sollte da was aufteilen?“
Na werden Sie mal nicht frech. Die Umverteilung machen die Molekuele und die Photonen untereinander selber (haben Sie im Physikunterricht geschlafen, als man die Temperatur eines Gases mit Kugeln in einem Zylinder, die gegenseitig zusammenstossen, verdeutlicht hat?) Die Molekuele stossen schliesslich inelastisch zusammen, absorbieren und emittieren Strahlung und tauschen so dabei Energie untereinander und mit dem Strahlungsfeld aus.
„Denn wenn Herr Bäcker richtig sagt, dass die Emission eine Funktion der Temperatur ist (siehe S&B) dann kann es doch gerade keinen Erhalt der Anzah der Photonen geben.“
Schnarch, es werden doch entsprechend viele auch absorbiert. Soll ich mal durchzaehlen, wie oft ich Ihnen das schon erklaert habe?
„Denn es gibt bekanntlich eine rein thermische Anregung die zur Abstrahlung führen kann. Wenn es aber vorher kein Photon gab, nachher aber eines abgestrahlt wird: Woher kommt dann das Photon?“
Hae? Das habe ich auch schon zigmal erklaert: Photonen entstehen bei Emission und vergehen bei Absorption!
Nochwas zum xten Male erklaert: Anregungen passieren nicht notwendigerweise thermisch, klassisches Gegenbeispiel Laser. Das ist nur bei unserem Fall so, dort werden sie thermisch durch die Prozesse Stoesse und thermische Emission und Absorption aufgrund des thermischen Gleichgewichts aufrechterhalten (wie gasagt, nur ihre Anzahl im Ensemble, aber nicht fuers individuelle Molekuel, die aendern ihren Zustand ja staendig unter gegenseitigem Austausch von Energie).
„Oder: Stellen wir uns eine Alltägliche Beobachtung vor; Ein Körper wird angestrahlt und erwärmt sich: dann sendet er offensichtlich weniger Energie ab als er empfängt. Wer verwaltet dann die Anzahl de Photonen“
Das „verwalten“ die Naturgesetze, die die Physiker hier Ihnen seit geraumer Zeit erklaeren.
„die es auch nicht als persistente Gebilde gibt?“ Was ist das fuer ein Geschwurbel?
@ Dr.Paul
Sie schreiben:
„der Satellit kann nur existierende Strahlung messen.
Sie sollten wissen, wenn Sie sich tatsächlich für atmosphärische Strahlung interessieren,
dass die CO2-Strahlung praktisch erst in der Stratosphäre beginnt.“
Das hatte ich Ihnen doch auch schon alles erklärt. Mit einem Infrarot-Spektrometer vom Satelliten aus kann man aufgrund der IR-Abstrahlung CO2-Profle in der Atmosphäre bis zum Boden messen.
http://tinyurl.com/pvjcytn
Temperaturmessungen vom Satelliten aus für die untere Atmosphäre funktionieren auch nur, weil man die ausgesandte Mikrowellenstrahlung des O2 bis zum Boden zurückverfolgen kann.
http://tinyurl.com/pn4k6qc
#40 Sehr geehrter Herr Landvoigt,
Ihre Aussage in 40 war.“Der Starhlungsanteil im tmsphärichen Fenster entweicht und geht nicht in die Atmosphäre. Der Betrag allerdings ist nur ein kleiner Anteil der Gesamtabstrahlung.“ Wie kommen Sie darauf. Unterstellt die Erdoberfläche strahlt wie ein schwarzer Körper und die Temperatur beträgt 288°K dann liegt das Maximum der Strahlung ungefähr zwischen 9µm und 10µm. Wenn Sie ausrechnen, wie groß der Anteil der Strahlung vom Erdboden durch das „offene Fenster“ ist, dann liegt dieser bei 90% der gesamten Strahlung. Das können Sie durch Integration der entsprechenden Kurve entweder selber ausrechnen oder Sie verlassen sich darauf was die Profs. Heinloth und Crutzen vor der Enquetekommission des Deutschen Bundestages zum Schutz der Atmosphäre 1988 ausgesagt haben, nämlich daß der Anteil der Strahlung des Erbbodens, der durch das atmophärische Fenster geht, 90 % beträgt.
MfG
#37: F.Ketterer sagt:
Lieber Herr Ketterer, #31
„Kommt es dann nicht zu stimulierter Emission?
(Ein Quant rein zwei raus)?!? Ich meine das ernsthalft als Frage; habe nicht die Zeit zu googlen und die Optik ist bei mir nun schon eine ganze Wiele her.“
Gute Frage. … Die Häufigkeit der angeregten Zustände ist ja eine Funktion der Temperatur.
##########################################################
Sehr geehrter Herr Baecker,
Es ging doch um die (theoretische) Frage: eine Angeregtes Molekül wird von einem entsprechenden passenden „Schwingungsquant“ getroffen. Die Wahrscheinlichkeit wollte ich nicht diskutieren.
Ein kürzere Antwort wäre gewesen: „Gute Frage. Ja!“
———————–
Schade, dass sie hier nicht nachfragen. Denn wenn Herr Bäcker richtig sagt, dass die Emission eine Funktion der Temperatur ist (siehe S&B) dann kann es doch gerade keinen Erhalt der Anzah der Photonen geben. Denn es gibt bekanntlich eine rein thermische nregung die zur Abstrahlung führen kann. Wenn es aber vorher kein Photon gab, nachher aber eines abgestrahlt wird: Woher kommt dann das Photon?
Oder: Stellen wir uns eine Alltägliche Beobachtung vor; Ein Körper wird angestrahlt und erwärmt sich: dann sendet er offensichtlich weniger Energie ab als er empfängt. Wer verwaltet dann die Anzahl de Photonen, die es auch nicht als persistente Gebilde gibt?
#26: NicoBaecker sagt:
PS: in dem blog „2013-das-zweitkaelteste“ … Kommentar #307 fragte Herr Estermeier noch was besonders triviales (ich weiß ja nicht, ob er die Frage wirklich ernst meint, oder tatsächlich so ungebildet ist):
———————-
Erstens ist die Frage durchaus berechtigt.
Zweitens frage ich sie, was sie mit deratiger Arroganz eigentlich erreichne wollen.
Drittens: Warum antworten Sie hier?
————- #26: NicoBaecker sagt:
Pro Molekül kann nur ein Photon mit der Energie des Schwingungsquants (die Schwingungsquanten sind aufgrund der anharmonischen Schwingungspotentials von Molekülen nicht mehr entartet) absorbiert werden. Wenn das Molekül die Energie durch Vernichtung des Photons absorbiert hat und in den Schwingungszustand übergegangen ist, ….
————-
Dies ist in der Tat ein interessanter Sachverhalt. Der war mir so nicht bekannt. Hätten sie ein Quelle für die Behauptung?
———- #26: NicoBaecker sagt:
Eine Temperatur eines einzelnen Moleküls gibt es sowieso nicht.
————-
Das ist formal zwar korrekt. Allerdings entspricht die kinetische Energie des Körpers der Temperatur.
————- #26: NicoBaecker sagt:
Und wenn Photonen und Moleküle in einem abgeschlossenen System von der Außenwelt isoliert sind, so ändert sich die Temperatur nicht.
———–
Wer die Ausgangsfrage, die genau das ausschießt, nicht versteht, sollte sich vielleicht nicht so sehr aufblasen.
———— #26: NicoBaecker sagt:
Die Anregungszustände werden nur zwischen den Molekülen durch fortlaufende Emission und Absorption von Photonen ausgetauscht.
—————–
Das ist falsch. Sie sollten mittlerweile das Jablonski-Diagramm kennen.
————– #26: NicoBaecker sagt:
Die Zahl der angeregten Moleküle ist dann konstant (genauso die Photonendichte).
—————-
Und das ebenso.
Wenn sie allerdings ein themodynamisches Gleichgewicht in einem Körper unterstellen, der nur mittels Ein- und Ausgangsstrahlung seine Energiebilanz ausgleicht – was so eigentlich nie ganz zutrifft -, dann wäre die mittlere Verweildauer zwischen Absorption und Emission höchst bedeutsam. Wäre diese Dauer gleich null, würde sich der Körper durch Einstrahlung nicht erwärmen.
Auch kann die Anzahl der Photonen nie konstant sein, auch nicht im thermodynamischen Gleichgewicht. Denn die Einstrahlung z.B. der Sonne, geschieht durch energiereiche, kurzwellige Strahlung. Die Emission geschieht dann durch energiearme, langwellige Strahlung.
Würde die Anzahl der Photonen gleich bleiben, hätten wir ein Leck in der Energiebilanz. Es müssen also wesentlich mehr energiearme Photonen emittiert werden, als energiereiche emittiert werden.
—————- #26: NicoBaecker sagt:
Durch Emission und Absorption wird diese Anzahl (die bei thermischen Strahlungsfeldern bei moderaten Temperaturen und typischen Moleküldichten sehr viel kleiner ist als die Zahl der Moleküle) nur unter den individuellen Molekülen ständig neu aufgeteilt.
—————–
Das hört sich wie richtiger Quatsch an: Wer sollte da was aufteilen?
Lieber Herr Ketterer, 37
naja, Photonen „treffen“ nicht aufs Molekuel, sondern das ganze Strahlungsfeld wechselwirkt, mal einfach ausgedrueckt und bewirkt Absorption und stimul. Emission. Dabei tragen die Photonen mit der Resonanzfrequenz am staerksten bei (Feynman Propagator).
Lieber Herr Landvoigt,40
„Das erscheint mir ein valides Argument zu sein, Aber ist es auch hinreichend?“
Fuer was?
„Also müsste dann der Ansatz so sein
Em-boden * 0,3 > Em-Luft + Warmeleitung“
Ich nehme an ,Em“ und „Waermeleitung“ sollen Betraege von Leistungen pro qm sein und Sie wollen die Leistungsbilanz an der Oberflaeche des Bodens erstellen. Gut, dann muessen Sie nur von diese auf die Abkuehlkruve des Bodens T(t) kommen. Das gleiche fuer die Luft. Und dann wuerde eben die Temperaturdifferenz T Boden minus T Luft mit der Zeit negativ werden, wenn Boden und Luft zu Anfang zu Anfang gleiche Temperatur hatten.
„Gibt es bereits vergleichbare Modellrechnunge auf empirischer Basis?“
Ja klar, das rechnet jedes Wettervorhersagemodell mehrmals am Tag. Empirisch sind dort aber nur partielle die Anfangsbedingungen in Form aktueller Messwerte und ein paar Parameter fuer die Grenzschichtphysik und die Bodenbeschaffenheit, der Rest ist mikrometeorologische straight forward Physik.
#34: Gunnar Innerhofer sagt:
„Kurioser Weise detektieren aber die Satelliten nur die Strahlung aus der kalten Stratosphäre.“
kaum zu glauben, dass sie so was glauben.
—————–
Vielleicht stören sie sich an der Aussage, weil ich hier nicht explizit dazu sagte, dass es nur um die Betrachtung des 15 µm Band geht. Immerhin bezog sich der Text auf das CO2, Und selbst ihnen sollten die Satelitenspektrogramme mit dem typischen Verlauf an der für CO2 typischen Verlauf bekannt sein. Ansonsten empfehle ich: Machen sie sich sachkundig!
Z.B. http://tinyurl.com/omukgtv
—————– #34: Gunnar Innerhofer sagt:
Erstens ist die Stratosphäre fast im Gesamten wärmer als die oberen 2/3 der Troposphäre und zweitens wäre es wirklich höchst kurios, wenn Satelliten (bravo, geht schon mit ll) nur die Strahlung aus der Stratosphäre messen würden.
————–
Die Temperatur die gemäß Spektroramm zu ermittlen sind, liegen beim CO2 bei rund 220 – 230 K. Diese Temperaturen finden wir ggf. auch i0n der oberen Troposphäre, aber dann hätte diese noch erhebliche Schichtdicken zu passieren. Wir können die wegen der Absorption darum ausschließen, und da die darüber liegenden wärmeren Schichten auch stärker strahlen würden.
Diese Temperaturen finden wir in der Mesosphäre, die ich irrtümlich zur Stratosphäre zählte.
Wenn ihre Kenntnisse so gut wären, wie sie vorgeben, hätte ich eine Korrektur, dass der Abstrahlhorizont eben in der Mesosphäre zu suchen sei, auch dankend angenommen. So aber hinterlassen sie den Eindruck, dass sie eigentlich nichts wissen aber einen riesigen Anspruch vor sich her tragen.
————– #34: Gunnar Innerhofer sagt:
Sagen sie mal Herr Landvoigt, haben sie sich in ihrem Leben jemals mit Physik, Strahlung od. Satelliten beschäftigt, auch nur ein mal?
————–
Die Frage gebe ich ihnen gerne zurück.
#32: NicoBaecker sagt:
In einer klaren Nacht kuehlt sich der Boden deswegen staerker ab als die Luft, weil der Boden eben durchs atmosphaerische Fenster Waerme per Strahlung ins Weltall verliert. Der bodennahen Luft steht in der Atmosphaere logischerweise kein solches Fenster zur Verfuegung. Mit dem 2 HS zwischen Boden und bodennaher Luft gibt es deswegen aber kein Problem, denn der Waermestrom kehrt natuerlich entsprechend dem Temperaturgradienten das Vorzeichen um und der Boden fuehrt zur Abkuehlung der bodennahen Luft (sofern andere entropiebehaftete Prozesse vernachlaessigt werden).
—————
Das erscheint mir ein valides Argument zu sein, Aber ist es auch hinreichend?
Der Starhlungsanteil im tmsphärichen Fenster entweicht und geht nicht in die Atmosphäre. Der Betrag allerdings ist nur ein kleiner Anteil der Gesamtabstrahlung. Rechnen wir überschlägig mit 30 % – Bitte Korrektur, wenn der Ansatz anders zu machen wäre.
Also müsste dann der Ansatz so sein
Em-boden * 0,3 > Em-Luft + Warmeleitung
Tatsächlich haben wir oft Temperaturdifferenzen von bis über 2 K.
Selbst wenn wir die Wärmeleistung mit nur 10 W/m² bei einer Gesamtabstrahlung von rund 280 W/m² bei einem Emmissionsgrad von 0,95 des Bodens müsste der Emissionsgrad deutlich unter 0,6 de Luft sein, damit diese Beobachtung bei beachtung des 2.HS zutreffend wäre.
Allerdings müsste man dies an konkresten Messungen mit Varianten der Temperatur und Luftfeuchte bei genauer Kenntnis der Bodenbeschaffenheit (Emissionsgraad) genau rechnen. Man könnte anhand der Rechnung den Emissiongrad der Luft ermitteln unter der Maßgabe, dass es keinen Netto-Wärmefluss vom Boden in die bodennahe Luft gäbe.
Gibt es bereits vergleichbare Modellrechnunge auf empirischer Basis?
#34: Gunnar Innerhofer
der Satellit kann nur existierende Strahlung messen.
Sie sollten wissen, wenn Sie sich tatsächlich für atmosphärische Strahlung interessieren,
dass die CO2-Strahlung praktisch erst in der Stratosphäre beginnt.
http://tinyurl.com/o3j7dnj
mfG
#23: Gunnar Innerhofer sagt:
unfassbar! # 22 ua:
,,,, aber am Ende doch nur peinlich und sinnlos.
—————–
Warum dürfen Trolle hier völlig argumentfreie Postings veröffentlichen? Entspricht dies den Nutzungsbedingungen?
#36: NicoBaecker sagt:
am Donnerstag, 23.01.2014, 13:19
Lieber Herr Ketterer, #31
„Kommt es dann nicht zu stimulierter Emission?
(Ein Quant rein zwei raus)?!? Ich meine das ernsthalft als Frage; habe nicht die Zeit zu googlen und die Optik ist bei mir nun schon eine ganze Wiele her.“
Gute Frage. … Die Häufigkeit der angeregten Zustände ist ja eine Funktion der Temperatur.
##########################################################
Sehr geehrter Herr Baecker,
Es ging doch um die (theoretische) Frage: eine Angeregtes Molekül wird von einem entsprechenden passenden „Schwingungsquant“ getroffen. Die Wahrscheinlichkeit wollte ich nicht diskutieren.
Ein kürzere Antwort wäre gewesen: „Gute Frage. Ja!“
Lieber Herr Ketterer, #31
„Kommt es dann nicht zu stimulierter Emission?
(Ein Quant rein zwei raus)?!? Ich meine das ernsthalft als Frage; habe nicht die Zeit zu googlen und die Optik ist bei mir nun schon eine ganze Wiele her.“
Gute Frage. Für die stimulierte Emission ist genauso wie für die Absorption das umgebende Strahlungsfeld nötig. Die Wahrscheinlichkeit der stimulierten Emission bzw. Absorption ist proportional zur Photonendichte.
Die Zahl der Photonen bleibt in einem abgeschlossenen System von Molekülen und Strahlung (Z.b. Hohlraum mit CO2-Gas gefüllt) konstant. Die Photonen-Erzeugungsrate (= Zahl der pro Zeiteinheit und cbm im gegebenen Raum erzeugten Photonen) ist generell ja gegeben durch die Summe der Rate durch stimulierte Emission + spontane Emission. Diese Raten sind abhängig von den Wellenfunktionen der beiden Zustände vor und nach dem elektromagnetischen Übergang des CO2-Moleküls und den Besetzungszahlen der Zustände und bei der stimulierte Emission zusätzlich noch von der Photonendichte. Bei der stimulierten Emission wird wie bei der spontanen nur ein Photon erzeugt (nicht eins absorbiert und zwei erzeugt!), dazu ist keine Absorption vorher nötig, nur angeregte Zustände muß man haben. Diese werden durch die Besetzung der angeregten Zustände aufgrund des thermischen Gleichgewichts durch Thermalisierungsprozesse (Stöße und Absorption) ständig bereitgestellt. Die Häufigkeit der angeregten Zustände ist ja eine Funktion der Temperatur.
@Nico #32
natürlich gibt´s da Null Problmemo mit dem 2. HS, da haben nur ein paar wenige in der Mittelschule geschwänzt od. vieles falsch verstanden.
Was hier noch interessant ist, dass eben ausgerechnet der Weiße Schnee im IR beinahe wie ein Schwarzer Strahler auftritt und somit über ein weites Spektrum bei entsprechend trockener Luftsäule dirket in All emittieren kann, bzw. der Strahlungsfluss durch die Atmosphäre bei eher feuchten Schichtungen (auch ohne Wolken!)rapide an / zunimmt. Genau genommen ein weitere Beweis für den THE, der sogar täglich gemessen und beobachtet wird. Zumindest von jenen, die ohne Scheuklappen durch die Welt laufen…:-)
Hr. Landvoigt:
„Kurioser Weise detektieren aber die Satelliten nur die Strahlung aus der kalten Stratosphäre.“
kaum zu glauben, dass sie so was glauben. Erstens ist die Stratosphäre fast im Gesamten wärmer als die oberen 2/3 der Troposphäre und zweitens wäre es wirklich höchst kurios, wenn Satelliten (bravo, geht schon mit ll) nur die Strahlung aus der Stratosphäre messen würden.
Sagen sie mal Herr Landvoigt, haben sie sich in ihrem Leben jemals mit Physik, Strahlung od. Satelliten beschäftigt, auch nur ein mal?
#29: NicoBaecker sagt am Mittwoch, 22.01.2014, 18:10
„ist das Molekül transparent“
Mich stört das Wort „transparent“. Es gibt keine Wechselwirkung, aber dazu „transparent“ zu sagen? Ich erinnere z.B. an das Doppelspaltexperiment mit Einzelphotonen, wo eine Wellenwirkung über Meter stattfinden kann.
MfG
#22
„Diesen Effekt haben wir meist auch morgens im bodennahen bereich; Die Luft ist wärmer als der Boden, obwohl es Abends noch anders herum war. Man kann dies auch mit unterscheidlichen Emissionsgraden erklären.
Aber mit dem 2. HS haben wir ein Problem, das der Erklärung bedarf “
In einer klaren Nacht kuehlt sich der Boden deswegen staerker ab als die Luft, weil der Boden eben durchs atmosphaerische Fenster Waerme per Strahlung ins Weltall verliert. Der bodennahen Luft steht in der Atmosphaere logischerweise kein solches Fenster zur Verfuegung. Mit dem 2 HS zwischen Boden und bodennaher Luft gibt es deswegen aber kein Problem, denn der Waermestrom kehrt natuerlich entsprechend dem Temperaturgradienten das Vorzeichen um und der Boden fuehrt zur Abkuehlung der bodennahen Luft (sofern andere entropiebehaftete Prozesse vernachlaessigt werden).
#26: NicoBaecker sagt:
am Mittwoch, 22.01.2014, 14:21
… Pro Molekül kann nur ein Photon mit der Energie des Schwingungsquants (die Schwingungsquanten sind aufgrund der anharmonischen Schwingungspotentials von Molekülen nicht mehr entartet) absorbiert werden. Wenn das Molekül die Energie durch Vernichtung des Photons absorbiert hat und in den Schwingungszustand übergegangen ist, so ist es (i.a.) für diese Photonen „transparent“, kann also nicht mehr absorbieren. D.h. weitere Photonen der gleichen Energie werden von dem angeregten Molekül nicht mehr absorbiert, die müssen andere, nichtangeregte Moleküle absorbieren.
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Kommt es dann nicht zu stimulierter Emission?
(Ein Quant rein zwei raus)?!? Ich meine das ernsthalft als Frage; habe nicht die Zeit zu googlen und die Optik ist bei mir nun schon eine ganze Wiele her.
@ Ebel / Baecker 26 / 27
…“daß ein weiteres Photon nicht absorbiert wird, nicht beschreiben. Die Absorption ist ein Quantenphänomen und kein Scheibenschießen.“
Genau, und weil Quantenzustände auch über Wahrscheinlichkeiten definiert werden, kann man es wie Nico schrieb stehen lassen.
Herr Ebel:
haben sie übrigens schon eine Ahnung, warum zB. die Tropophausenhöhe wie auch die T Stagantion in Bereichen der Stratosphäre mit ihren Ansichten bzgl. THG in Verbindung zu bringen wäre?
Lieber Herr Ebel, #27
„Die Absorption ist ein Quantenphänomen und kein Scheibenschießen.“
Klar, aber ich kümmere mich nicht um die falschen Vorstellungen von Laien. Ich kann ja nicht in deren Kopf gucken (nicht mal wenn es möglich wäre). Jedenfalls hat ein angeregtes Molekül ein anderes Anregungsspektrum als der Grundzustand. Und für Photonen mit Wellenlängen außerhalb des Anregungsspektrums ist das Molekül transparent (abgesehen von elastischen Streuprozesse (Rayleigh) über virtuelle Zustände)
Lieber Herr Landvoigt, #20/21/22
„
————— #15: Dr. Gerhard Stehlik sagt:
Wenn ein Funke Wahrheit im THE läge, müsste es ein annähernd plausibles Experiment dafür geben. Das gibt es nicht.
—————
Ich denke, dass ist ein gutes Argument. Es wird von den AGW-Apologeten damit begründet, dass sich die Parameter der Wirksamkeit nicht hinreichend experimentell nachstellen lassen. Darum machen sie ja auch Modellrechnungen. Sie halten vermutlich nicht weniger davon als ich …“
Für welche These ist das ein „gutes Argument“?
Es ist physikalisch klar, daß die experimentelle Überprüfung der CO2- bedingten Erderwärmung ohne Modellierung (inkl. Modelle für die richtige Größenskalierung zwischen Labor und Realität) nicht möglich ist. So verbliebe nur die reale Entwicklung als empirische Überprüfungsmöglichkeit übrig. M.d.W. man läßt sich aufs Ungewisse ein.
„Wenn eine Wirksamkeit des behaupteten THE so schwer nachweisbar ist, soll eben die Konsens-Legende dafür Ersatz liefern.“
Verschwörungstheorien sind doch was feines…das kann jeder
„Zu echt werfen Sie den AGW-Apologeten vor, dass diese sehr partiell einzelne Fakten betrachten, ohne den Gesamtzusammenhang zu sehen.“
Wie wollen ausgerechnet Sie das bei Ihrem lückenhaften Wissen beurteilen? Nennen Sie doch mal ein Faktum aus dem Gesamtzusammenhang, welches nicht zu den partiellen Einzelfakten der AGW-Apologeten-Betrachtung gehört. Mal gucken, ob Sie was finden oder einfach nur nicht wissen, was alles betrachtet wird.
„Das Problem hierbei: Wir haben es mi recht komplexen, sich gegenseitig überagernden Wirkzusammenhängen zu tun. Jede einfache Erklärung muss dann Skepsis erregen, dass diese die Wirklichkeit zutreffend beschreibt.“
So ist es. Daher kommt auch der Laie nicht umhin, sich vom Experten, der diese Komplexität strukturiert hat, führen lassen zu müssen 😉 . Wenn man natürlich ein psychologisches Problem mit Leute hat, die es besser wissen, so hat verbaut man sich die Möglichkeit objektiver Erkenntnisgewinnung.
„postulierte Strahlwirkung der emittierten Frequenzen“
Noch nie gehört, was besagt Ihr Postulat?
„Sie machen es sich zu leicht. Es geht hier um die Interpretation des 2.HS. Standardgemäß bezieht dieser gemäß Clausus die Stahlung (Strahlungsbilanz) ein. Aber dann haben wir ein Problem!
Wenn wir Strahlung als nicht.inkludiert betrachten, haben wir ein Problem der Physiker, die dem, der solche Fragn zu stellen wagt, das physikalische Verständnis absprechen.“
Verstehe ich nicht. Da Strahlung Entropie hat, muß diese in der Entropiebilanz berücksichtigt werden. Da ist kein Problem.
„Denn der Nettofluss von Kalt nach Warm ist in einigen gut bekannten Fällen nachgewiesen.“
Zeigen Sie mal die „gut bekannten Fälle“, die den 2. HS verletzten? Wohlgemerkt: der 2. HS macht eine probabilistische Aussage, klar gell?
„Re-Emission mag Messungen der Absorption verfälschen“
Das ist experimentell in den Griff zu bekommen, indem die Intensität der Strahlung zur Transmissionsmessung viel größer ist als die thermisch emittierte Strahlung des Gases selber (Gas ggf. aktiv kühlen).
„Eine Emission kann rein über ein Volumen gar nicht gemessen werden.“
Doch, klar, dazu schicken Sie keine „Fremdstrahlung“ durch, sondern messen z.B. mit einem Bolometer/Pyrgeometer direkt die thermische Emission vom Gas.
„Absorption ist vor allem von der Einstrahlung, Material / Konzentration und Schichtdicke abhängig, nicht von der Temperatur. Emission ist aber primär von der Temperatur abhängig.“
Sei vermischen hier offensichtlich Absorptionskoeffizient und Absorptionsrate dto. für Emission.
„ Hier ergeben sich komplexe Wirkzusammenhänge“
Nö, nicht so schlimm, Physiker haben es verstanden.
„Nach S&B müssten warme Gase viel stärker strahlen als kalte. Kurioser Weise detektieren aber die Satelliten nur die Strahlung aus der kalten Stratosphäre.“
Sie Scherzkeks, das gilt nur in den Absorptionsbanden und da ist es deshalb so, weil die Strahlung der warmen Gas-Schichten (und des Bodens) darunter vom darüber liegenden kalten Gas ja absorbiert wird! Merken sie Ihre eigenen Widersprüche wirklich nicht?
@ #26: NicoBaecker sagt am Mittwoch, 22.01.2014, 14:21
„ist es (i.a.) für diese Photonen „transparent“, kann also nicht mehr absorbieren.“
Alles richtig – aber so würde ich die Tatsache, daß ein weiteres Photon nicht absorbiert wird, nicht beschreiben. Die Absorption ist ein Quantenphänomen und kein Scheibenschießen.
MfG
PS: in dem blog „2013-das-zweitkaelteste“ … Kommentar #307 fragte Herr Estermeier noch was besonders triviales (ich weiß ja nicht, ob er die Frage wirklich ernst meint, oder tatsächlich so ungebildet ist):
„Was passiert wenn das Photon eines CO2-Moleküls auf ein bereits angeregtes CO2-Molekül trifft.
1. Verstärkt sich die Schwingung dieses Molekühls (= höhere Temperatur)?
oder
2. Das Photon wird reflektiert und sucht sich ein neues Ziel?“
Die Frage erinnert mich an das erste Jahr Chemieunterricht, Einführung der Atome. Da fragte eine Mitschülerin (so um die 14 Jahre alt): „und was ist zwischen Atomkern und Elektronenhülle, etwa Luft?“
Offenbar muß man mit Leute, deren naturwissenschaftliche Bildung quasi Null ist, mit allem rechnen. So also auch bei Herrn Estermeier. Der hat also hat das mit den Quanten nicht verstanden.
„1. Verstärkt sich die Schwingung dieses Molekühls (= höhere Temperatur)?
oder 2. Das Photon wird reflektiert und sucht sich ein neues Ziel?“
Beides nicht. Pro Molekül kann nur ein Photon mit der Energie des Schwingungsquants (die Schwingungsquanten sind aufgrund der anharmonischen Schwingungspotentials von Molekülen nicht mehr entartet) absorbiert werden. Wenn das Molekül die Energie durch Vernichtung des Photons absorbiert hat und in den Schwingungszustand übergegangen ist, so ist es (i.a.) für diese Photonen „transparent“, kann also nicht mehr absorbieren. D.h. weitere Photonen der gleichen Energie werden von dem angeregten Molekül nicht mehr absorbiert, die müssen andere, nichtangeregte Moleküle absorbieren.
Eine Temperatur eines einzelnen Moleküls gibt es sowieso nicht. Und wenn Photonen und Moleküle in einem abgeschlossenen System von der Außenwelt isoliert sind, so ändert sich die Temperatur nicht. Die Anregungszustände werden nur zwischen den Molekülen durch fortlaufende Emission und Absorption von Photonen ausgetauscht. Die Zahl der angeregten Moleküle ist dann konstant (genauso die Photonendichte). Durch Emission und Absorption wird diese Anzahl (die bei thermischen Strahlungsfeldern bei moderaten Temperaturen und typischen Moleküldichten sehr viel kleiner ist als die Zahl der Moleküle) nur unter den individuellen Molekülen ständig neu aufgeteilt.
@ #19: P. Dietze sagt am Mittwoch, 22.01.2014, 09:58
„1. Bekannt ist, daß es deutlich weniger kalt wird wenn in einer klaren Frostnacht Wolken aufziehen – obwohl die Wolken sicher kälter sind als der Boden. Aber sie sind wärmer als der Weltraum (!!), also führt die erhöhte Gegenstrahlung zu einer Bodenerwärmung – ohne Verletzung des 2.HS.“
Der Vergleich ist hervorragend.
@ #19: P. Dietze sagt am Mittwoch, 22.01.2014, 09:58
„Der 2.HS wo ein Wärmefluß (von selbst) nur von warm nach kalt geht, ist hinsichtlich Strahlungsenergie unzureichend formuliert. Es müßte „Nettowärmefluß“ (also Hin- minus Gegenfluß) heißen.“
Er müßte nicht anders formuliert werden, sondern diejenigen, die sich darauf beziehen, müßten nur Ahnung haben. Der II.HS. ist ganz allgemein formuliert und allgemein gültig. Der Austausch von Wärmestrahlung ist ein Spezialfall der Gültigkeit des II.HS – und physikalische Gesetze sind allgemeingültig und weden nicht für jeden Spezialfall extra formuliert. Dazu kommt noch, daß zu der Zeit, als Clausius den II.HS. aufstellte man unter Wärmestrahlung nur die Nettowärmestrahlung verstanden hat – erst Stefan hat 1879 zur Rechenvereinfachung die Gegenstrahlung eingeführt. Heute hat man mikrophysikalische Vorstellungen zur Gegenstrahlung.
@ #19: P. Dietze sagt am Mittwoch, 22.01.2014, 09:58
„ähnlich wie z.B. die Herren Kramm … (der allerdings um den Faktor 5 geringer ist als von IPCC behauptet)“
Hier sind 2 Fehler. Prof. Kramm bestreitet nicht die Existenz der Gegenstrahlung, er glaubt bloß, man könne keine Klimasensiivität angeben. Und Sie Herr Dietze glauben ebenso wie Prof. Harde man könne die Klimasensitivität allein aus Strahlungsbetrachtungen bestimmen – und vergessen dabei, das selbst starke Änderungen der Absorptionseigenschaften durch sehr kleine Änderungen der Konvektion kompensiert werden, d.h. der Temperaturgradient ist fast unabhängig von dem Anteil an Treibhausgasen. Erst in der Stratosphäre sind die Treibhausgase bestimmend und führt zu Änderungen der Tropopausenhöhe – mit der Auswirkung einer höheren Oberflächentemperatur.
MfG
#17: Hallo Herr Michael Poost,
Ob CO2 kühlt, ist eine Bilanzfrage.
Wieviel wird von der Erdabstrahlung absorbiert und wieviel wird von CO2 in den Weltraum abgestrahlt.
Unzweifelhaft absorbiert CO2 im 15µm -Bereich (einen kleinen Teil) der Erdabstrahlung, was in Wärme der gesamten Atmosphäre umgewandelt wird
und deshalb wohl unterhalb der Messgrenze liegt.
Wegen dieser „Thermalisierung“ gibt es bekanntlich KEINE CO2-Gegenstrahlung zurück zur Erdoberfläche.
Da bereits der viel größere materielle Wärmetransport am Tag erwärmte Luft sofort nach oben führt („Auftrieb“ durch Dichteabnahme im vertikalen Schwerefeld),
kann diese minimal absorbierte Wärme keine Wärme-Effekt an der Erdoberfläche bewirken,
im Gegenteil, dieser Auftrieb, die Konvektion, ist ein sehr sehr mächtiger Kühleffekt am Tag bei Sonneneinstrahlung,
weshalb es nicht so heiß wird wie am atmosphärenlosen Mond (Differenz ca. 60°C).
Der zweite Teil der CO2-Wärmebilanz
ist die Abstrahlung in den Weltraum,
die erst in der Stratosphäre beginnt und weiter oben bis ca. 100km oder mehr (Homosphäre) CO2 zum stärksten thermischen Strahler der Atmosphäre macht, mehr als H2O, mehr als Ozon.
Ist dieser thermische Kühleffekt größer als die Erdabstrahlung im CO2-Absorbtionsbereich,
kühlt CO2 auch global in der Gesamtbilanz.
mfG
unfassbar! # 22 ua:
„Nach S&B müssten warme Gase viel stärker strahlen als kalte. Kurioser Weise detektieren aber die Satelliten nur die Strahlung aus der kalten Stratosphäre. Mit der Absorption durchaus erklärbar, aber dennoch kurios.“
warum bitte lässt EIKE es zu, dass hier gewisse Vollainen die ganzen Seiten mit einem deratigen Müll zudecken, dass es einfach nur noch schmerzt. Da stehen km lange völlig hohle Aussagen die jeder Grundlage entbehren, ja so was von falsch und danaben sind, dass einem die Grausbirne wächst. Will man da echt Leute heranzüchten, die sonst nirgends auf der Welt einen Platz bekommen? Sehr großzügig, wirklich, aber am Ende doch nur peinlich und sinnlos.