Wo steht mein vielfach gescholtener hemisphärischer Stefan-Boltzmann Ansatz nun eigentlich ein Jahr nach seiner Erstveröffentlichung?
Wenn man Klimarealist ist, braucht man eigentlich gar keine zusätzlichen Feinde mehr. Denn solche Feinde wachsen einem vollautomatisch zu, wenn man Hypothesen veröffentlicht, die von den Vorstellungen des Klimamainstreams abweichen oder ihnen gar diametral widersprechen. Und die Damen und Herren Klimaalarmisten müssen sich dabei noch nicht einmal besonders anstrengen. Es reicht vielmehr aus, wenn die Grundfesten des globalen Klimaaberglaubens in Frage gestellt werden, um politisch korrekt denkende Klimarealisten in voreilendem Gehorsam umgehend blank ziehen zu lassen, Zitat:
„Man kann eine Menge falsch machen, wenn man versucht, den Treibhauseffekt zu widerlegen. Zu einer ungeeigneten Wahl der Systemgrenzen treten die Vertauschung von Ursache und Wirkung, die Fokussierung auf irrelevante Details und das fehlende Verständnis physikalischer Gesetze als häufigste Irrtümer…“
Aber ist ein solcher „natürlicher“ atmosphärischer Treibhauseffekt wirklich sakrosankt, nur weil er das gemeinsame Dogma einer Mehrheit von Klimarealisten und den Anhängern der globalen Klimakirche darstellt?
Denn anstatt auf den hemisphärischen S-B Ansatz treffen die oben zitierten Vorwürfe doch in sehr viel stärkerem Maße auf die konventionelle Herleitung einer „natürlichen“ Temperatur unserer Erde von minus 18 Grad Celsius mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz und dem daraus abgeleiteten atmosphärischen Treibhauseffekt von 33 Grad zu. Man denke nur einmal an die permanente Verletzung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik durch ein atmosphärisches Perpetuum Mobile, das ständig 155 W/m² aus sich selbst heraus erzeugt, nur um unsere Atmosphäre um 33 Grad Kelvin aufzuheizen…
Einstein soll einmal gesagt haben: „Man kann ein Problem nicht mit der Denkweise lösen, die es erschaffen hat“ – und an dieser Erkenntnis scheint tatsächlich etwas dran zu sein.
Mein hemisphärischer S-B Ansatz wurde zwar vielfach niedergemacht, aber niemals widerlegt, und nach seiner Veröffentlichung im Dezember 2016 fortlaufend weiterentwickelt. Inzwischen wird die Temperaturgenese auf der Tagseite der Erde in diesem Ansatz breitenabhängig aus der hemisphärischen Sonneneinstrahlung berechnet, also nicht mehr über einen Durchschnittswert für die gesamte Tagseite. Diese breitenabhängige hemisphärische Berechnung wird durch die Temperaturgenese auf unserem Mond eindrucksvoll bestätigt. Und schließlich wurde auch noch gezeigt, dass die Abkühlung auf der Nachtseite der Erde über die Umgebungsgleichung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes erfolgt. Denn der Wärmeinhalt der globalen Zirkulationen ist die „Wärmflasche“ unserer Erde. Und diese Wärmflasche wird ständig auf der Tagseite der Erde von der Sonne aufgeheizt und auf der Nachtseite (und im Winterhalbjahr) abgekühlt. Damit aber rechnet sich die individuelle örtliche Nachtabsenkung gegen die Umgebungstemperatur der globalen Zirkulationen, und nicht gegen den absoluten Nullpunkt des Weltalls.
Der hemisphärische S-B Ansatz hat damit nicht nur den „natürlichen“ atmosphärischen Treibhauseffekt widerlegt, sondern die gemessene Mitteltemperatur der Erde von etwa plus 15 Grad Celsius wurde über die Umgebungsgleichung des S-B-Gesetzes auch als die „natürliche“ Durchschnittstemperatur unserer Erde identifiziert.
Die schweigende Mehrheit in unserem Lande hält korrekte und überparteiliche Informationen offenbar immer noch für eine Bringschuld der Massenmedien, insbesondere der von ihnen selbst zwangsfinanzierten. Aber völlig unbemerkt von dieser schweigenden Mehrheit ist die überparteilich korrekte Information heutzutage eine selbstverantwortliche bürgerliche Holschuld geworden. Und wer zu faul zu einer umfassenden Internetrecherche ist und lediglich fertig portionierte, politisch korrekte Informationen der selbstgleichgeschalteten Mainstream-Medien konsumiert, muss dann halt auch daran glauben.
Und da hier bei uns das allgemeine Bildungsniveau in den Naturwissenschaften ständig in einer vergleichbaren Größenordnung absinkt, wie die wissenschaftlichen Widersprüche des Klimaglaubens zunehmen, ist wohl auch in Zukunft kaum mit einer Besserung zu rechnen.
Das Modell eines menschengemachten Klimawandels ist für den durchschnittlich gebildeten Bundesbürger leicht nachzuvollziehen, auch wenn dieses Konstrukt wissenschaftlich völlig falsch ist. Eigentlich ist der hemisphärische Stefan-Boltzmann Ansatz das einzige geschlossene und verständliche Modell, das in der Lage wäre, die Grundfesten des religiösen Klimawahns zur Dekarbonisierung der Welt nachhaltig zu erschüttern. Erstaunlich ist daher, dass dieser hemisphärische S-B Ansatz in der öffentlichen Klimadiskussion gar nicht vorkommt…
Rückblick: Ein Jahr hemisphärischer Stefan-Boltzmann Ansatz
Mond bei Tag. Bild Uli Weber
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die Bezeichnung „atmosphärischer Treibhauseffekt“ ist einfach nur eine sprachliche Konvention, die aufgrund einer gewissen Ähnlichkeit entstanden ist. Jeder weiß, dass die physikalischen Vorgänge, die beim atmosphärischen Treibhauseffekt eine wichtige Rolle spielen, nicht notwendig auch in einem Treibhaus von Bedeutung sind.
Die physikalischen Vorgänge, die für den atmosphärischen Treibhauseffekt essentiell sind, spielen sich auch nicht an der Grenzfläche zwischen Erde und Atmosphäre ab, sondern in der Atmosphäre selbst. Dass es am Erdboden mit Treibhauseffekt wärmer sein muss, als ohne, ist lediglich eine Folge der Stationaritätsbedingung für die Strahlungsbilanz am oberen Rand der Atmosphäre.
Ihre Ausfuehrungen sind falsch. Ob sich der Gesamtenergiegehalt der Atmosphaere aendert oder nicht, haengt nur von den Energiefluessen ab, die die Grenzflaeche Erde-Atmosphaere und den Oberrand der Atmosphaere durchdringen. Innerhalb der Atmosphaere existieren keine Netto-Quellen oder -Senken von Gesamtenergie, die der Summe aus innerer Energie plus potentieller Energie plus kinetischer Energie entspricht.
Im stationaere Zustand existiert an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere im globalen Mittel eine Energieflussbilanz der Form
absorbierte solare Strahlung (165 W/m^2) = Nettostrahlung im Infrarotbereich (68 W/m^2) plus sensibler Waermefluss (20,4 W/m^2) plus latenter Waermefluss (81,6 W/m^2)
Als Nettostrahlung im Infrarotbereich wird die Differenz zwischen der von den Wasser- und Landmassen emittierten infraroten Strahlung und der atmosphaerischen Gegenstrahlung bezeichnet. Da infolge des Strahlungsaustauschs im Infrarotbereich diese Wasser- und Landmassen Energie an die Atmosphaere abgeben, wobei etwa 47,6 W/m^2 in der Atmosphaere von gas- und partikelfoermigen Substanzen und Hydrometeoren absorbiert werden, ist es ein Unding zu behaupten, die atmsophaerische Gegenstrahlung wuerde diese Wasser- und Landmassen erwaermen. Der verbleibende Anteil von 20,4 W/m^2 wird ungehindert in den Weltraum emittiert.
Am Oberrand der Atmosphaere gilt im globalen Mittel
absorbierte solare Strahlung (238 W/m^2) = emittierte infrarote Strahlung (238 W/m^2). Letztere stammt der bereits angesprochene Beitrag von den Wasser- und Landmassen in unmittelbarer Naehe der Erdoberflaeche (20,4 W/m^2) und der weitaus ueberwiegende Beitrag von den gas- und partikelfoermigen atmosphaerischen Substanzen (129,2 W/m^2) sowie den eingebetteten Hydrometeoren (88,4 W/m^2). Das bedeutet, dass die Atmosphaere erheblich mehr Strahlung in den Weltraum emittiert als sie von den Wasser- und Landmassen in unmittelbarer Naehe der Erdoberflaeche erhaelt. Der Unterschied betraegt 68 W/m^2. Dass entspricht der solaren Strahlung, die in unterschiedlichen Schichten der Atmosphaere durch Gase wie O2, O3 H2O, NO2 und Aerosolpartikeln sowie Hydrometeoren absorbiert wird.
Wasserdampf bewirkt in der Erdatmosphaere Abkuehlungsraten. CO2 ist in der Trroposphaere und unteren Stratosphaere thermisch neutral, d.h. es bewirkt weder Erwaermungs- noch Abkuehlungsraten. Oberhalb dieser Schichten bewirkt CO2 ebenfalls Abkuehlungsraten. Diese Ergebnisse seit fast 60 Jahren zumindest qualitativ bekannt (siehe Moeller & Manabe, 1961, Manabe & Moeller, 1961). Sie wurden von Fu & Liou (1992) mit Hilfe von Line-by-Line-Rechnungen bestaetigt. Die Ergebnisse ind auch im Lehrbuch von Liou (2002), „An Introduction to Atmospheric Radiation“, enthalten (siehe Unterkapitel „4.7 Atmospheric Infrared Cooling Rates“ auf S. 160).
Das Problem des sog. atmosphaerischen Treibhauseffekts entsteht dadurch, dass Leute mit globalen Mittelwerten der Temperatur die Energetik der Atmosphaere beschreiben wollen, was ein Unding ist. Nicht ein einziger der zuvor aufgelisteten Energiefluesse ist von einer globalen Mitteltemperatur abhaengig. Dass Stefan-Boltzmann-Gesetz, was nur lokal gueltig ist, z.B. auf globale Mittelwerte anzuwenden, ist unzulaessig.
Bohren & Clothiaux (2006) schrieben in ihrem Lehrbuch „Fundamentals of Atmospheric Radiation“:
“In general, energy (or power) is a more relevant physical quantity than temperature. Energies are additive, temperatures are not; energy is conserved, temperature is not. Energy fluxes drive atmospheric processes. But W/m² is banned from American newspapers, both because it is an SI quantity and because it is much too scientific for readers of even the most pretentious newspapers in the land. Similarly, in-stead of energy fluxes we get the wind-chill temperature, which obscures the fact that energy fluxes, not temperatures, kill people by hypothermia.”
Diese Aussage ist korrekt. Der physikalische Hintergrund ist der, dass Energie, Entropie, etc. extensive Groessen und Temperatur, Druck etc. intensive Groessen sind. Und dieser Sachverhalt ist seit mehr als 100 Jahren bekannt (siehe z.B. Planck, 1897; Tolman, 1917).
Und Prof. Heinz Fortak fuehrte bereits im Jahr 1971 in seinem Buch „Meteorologie“ folgendes aus:
„Der Strahlungsanteil in Hoehe von 3.52 kWh/(m2 d) (42 %), welcher das System Erde – Atmosphaere effektiv erwaermt, besteht aus der kurzwelligen Strahlungsabsorption in der Atmosphaere und am Erdboden (17 % + 47 % = 64 %) abzueglich des Energiebetrages, der zur Verdunstung des Wassers benoetigt wurde. Der „Kreislauf“ der langwelligen Strahlung zwischen Erdoberflaeche und Atmosphaere traegt nicht zur Erwaermung des Systems bei. Die effektive langwellige Ausstrahlung nach oben von 64 % dient zur Aufrechterhaltung des Strahlungsgleichgewichts an der Obergrenze der Atmosphaere.“
Fortak, mittlerweile im 94 lebensjahr, war damals Direktor des Instituts fuer Theoretische Meteorologie der FU Berlin. Dieses Institut, was weltweit einmalig war, war fuer Fortak gegruendet worden, der einer der fuehrenden Theoretiker in der Meteorologie weltweit war. Obwohl sich Fortaks Zahlen im Laufe der Zeit leicht geaendert haben, ist seine Aussage immer nocht korrekt, was Kramm & Dlugi (2011) belegt haben.
Herr Dr. Kramm,
absorbierte solare Strahlung (165 W/m^2) = Nettostrahlung im Infrarotbereich (68 W/m^2) plus sensibler Waermefluss (20,4 W/m^2) plus latenter Waermefluss (81,6 W/m^2)
Die Rechnung geht nicht auf.
Auch am Oberrand der Atmosphaere wird kaum Energie absorbiert und sicherlich ist am Oberrand der Atmosphaere die Strahlstaerke die der Solarkonstante.
Koennen sie diesen Satz erlaeutern:
Das bedeutet, dass die Atmosphaere erheblich mehr Strahlung in den Weltraum emittiert als sie von den Wasser- und Landmassen in unmittelbarer Naehe der Erdoberflaeche erhaelt.
Was konstituiert hier das Wort „Strahlung“.
Wenn sie Waermeenergie meinen, dann waere wohl richtig zu beruecksichtigen, das der Waermeeintrag in die Atmosphaere auch durch den sensiblen und latenten Waermefluss
erfolgt. Die Atmosphaere kuehlt jedoch ausschliesslich durch Strahlung. Ist es das was sie meinen.
mfg
Werner Schulz
Es muss heissen:
„absorbierte solare Strahlung (170 W/m^2) = Nettostrahlung im Infrarotbereich (68 W/m^2) plus sensibler Waermefluss (20,4 W/m^2) plus latenter Waermefluss (81,6 W/m^2)“
Diese Wert von 170 W/m^2 beruht auf den 50 Einheiten, die Peixoto & Oort (1992), „Physics of Climate“, angegeben haben. Dabei entsprechen 100 Einheiten einem global gemittelten Wert der solaren Einstrahlung am Oberrand der Atmosphaere von 340 W/m^2.
Die Zahlen sind von Autor zu Autor verschieden. Die Tab. 2 bei Kramm & Dlugi (2011) vermittelt einen Einblick, wie stark diese Zahlen variieren.
Der Oberrand der Atmosphaere is nur eine gedachte Begrenzung. Sie sagt nur aus, dass oberhalb dieser gedachten Hoehe keine merkliche Beeinflussung der solaren Strahlung durch atmosphaerische Konstituenten stattfindet. Die Absorbtion solarer Strahlung beginnt bereits in der Thermosphaere (z.B. O2 Schumann-Runge Kontinuum). Die Thermopause befindet sich in etwa 600 km ueber NN.
Die Fluesse von sensibler und latenter Waerme sind explizit fuer die Grenzflaeche Erde-Atmosphaere aufgelistet. Der Waermetransport spielt am Oberrand der Atmosphaere keine Rolle (mittlere freie Weglaengen im km-Bereich).
Die Solarkonstante ist eigentlich ein veralteter Begriff. Man spricht heute von der „TSI (total solar irradiance) at 1 AU, wobei AU = 149597870700 m fuer die astronomische Einheit steht. Das ist der Wert, den ich in meinen Modellen verwende. Ansonsten begnuege ich mich damit, von 149,6 x 10^6 km zu schreiben.
Der Strahlungsfluss ist eine Energieflussdichte mit der Einheit J/(m^2 S) bzw. W/m^2, wie sie sich an Hand des Poynting-Vektors ergibt. Von Waerme habe ich nich in Zusammenhang mit der Strahlung geschrieben, obwohl Planck selbst seine Lehrbuch „VORLESUNGEN ÜBER DIE THEORIE DER WÄRMESTRAHLUNG“ genannt hat. Das Buch stammt von 1913. Es enthaelt z.B. folgende Aussagen:
„§ 4. Emission. Der Akt der Entstehung eines Wärme
strahles wird allgemein als „Emission“ bezeichnet. Nach dem
Prinzip der Erhaltung der Energie erfolgt die Emission stets
auf Kosten von anderweitiger Energie (Körperwärme, chemische
Energie, elektrische Energie) und daraus geht hervor, daß nur
substanzielle Partikel Wärmestrahlen emittieren können, nicht
aber geometrische Bäume oder Flächen. Man spricht zwar
häufig in abkürzendem Sinne davon, daß die Oberfläche eines
Körpers Wärme nach außen strahlt, aber diese Ausdrucksweise
hat nicht den Sinn, daß die Oberfläche Wärmestrahlen emittiert.
Die Oberfläche eines Körpers emittiert niemals im eigentlichen
Sinne, sondern sie läßt die Strahlen, welche aus dem Innern
des Körpers kommend die Oberfläche treffen, teils nach außen
hindurch, teils reflektiert sie dieselben in das Innere zurück,
und je nachdem der hindurchgehende Bruchteil größer oder
kleiner ist, scheint die Oberfläche stärker oder schwächer aus
zustrahlen.“
Vor diesem Hintergrund ist der Begriff des hemisphaerischen Stefan-Boltzmann-Ansatz besonders peinlich.
Aber der Erfinder dieses Ansatzes zaehlt ja auch zu den „mEIKElmaennern“, die staendig versuchen, mit Opponenten „Ball“ zu spielen.
Herr Dr. Kramm,
Peixoto & Oort (1992) beziehen sich auf 100 Units als die der Solarkonstante, die sie mit 1360 W/m2 angeben.
Der auf der Oberflaeche ankommende FLux ist demnach die Haelfte dessen.
Und die Haelfte von 1360 W/m2 ist 680 W/m2.
Haben sie eine andere Version oder haben sie versehentlich auf den Kiehl Trennberth Cartoon geguckt.
Ich beziehe mich auf Abbildung 6.3
Diese Abbildung wuerde den Hemisphaerischen Ansatz stuetzen.
mfg Werner Schulz
Herr Schulz,
lernen Sie endlich darauf zu achten, was man schrieb. Es geht um die global gemittelten Werte, worauf ich in meinem Kommentar hingewiesen habe. Und Peixoto & Oort (1992) haben selbstverstaendlich auch nur globale Mittelwerte betrachtet.
Was Sie nicht begreifen, ist der Sachverhalt, dass Weber einen globalen Mittelwert der Temperatur mit einem hemisphaerischen Mittelwert der Temperatur vergleichen will. Selbstverstaendlich sind Werte nur miteinander vergleichbar, die auf dem gleichen Mittelungsprinzip beruhen. Von daher ist Webers Behauptung
„Denn anstatt auf den hemisphärischen S-B Ansatz treffen die oben zitierten Vorwürfe doch in sehr viel stärkerem Maße auf die konventionelle Herleitung einer „natürlichen“ Temperatur unserer Erde von minus 18 Grad Celsius mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz und dem daraus abgeleiteten atmosphärischen Treibhauseffekt von 33 Grad zu.“
falsch. Diese 255 K gelten fuer das globale Mittel. Dabei wird angenommen, dass die Oberflaechentemperatur der Erde ohne Atmosphaere gleichverteilt ist und die planetare Albedo im solaren Bereich 0,3 betraegt. Diese beiden Annahmen sind beliebig falsch, wesewegen die 255 K beliebig falsch sind, worauf Gerlich & Tscheuschner (2007, 2009) schon hingewiesen haben. Aber es wird immer noch ein globales Mittel betrachtet.
Was Weber und nun auch Sie versuchen, bedeutet also, Aepfel mit Birnen zu vergleichen.
Im uebrigen sind die Beispiele, die Weber zum Mond und zu Potsdam in seinem Beitrag vom 2. Juli 2017 brachte, um die Tauglichkeit seines Ansatzes zu belegen, beide beliebig falsch.
Zum Schluss noch ein Hinweis. Webers Ansatz ist so ueberfluessig wie ein Kropf, denn Gerlich & Tscheuschner (2007, 2009) haben fuer die Annahme eines lokalen Strahlungsgleichgewichtes bereits eine exakte Loesung geliefert. Diese exakte Loesung hat Weber mehrfach unterschlagen, obwohl er von anderen darauf hingewiesen wurde.
Herr Kramm,
Das Buch Physiks of Climate von Peixoto und Oort, das sie refenrenzieren, hat eindeutig als Angabe das 50 Units von der Solarstrahlung, die mit 100 Units angegeben sind, auf der Oberflaeche ankommen. Das ist also die Haelfte von 1360 W/m2. Also entspricht das dem Hemisphaerischen Ansatz von Herr Weber.
Die Unzulaessige Mittelung der Einstrahlleistung ueber die gesamte Oberflaeche, die sie machen, finde ich in ihrer Referenz nicht.
Berechnen sie die Durchschnittliche Leistung fuer 13 Stunden und geben sie die Flaeche an der diese Zugrunde liegt.
Im Uebrigen ist es ein Unterschied zu sagen die Herangehensweise von Herrn Weber ist ueberfluessig versus sie ist falsch.
Wann rechnen sie die durchschnittliche solare Flaechebezogenen Leistung fuer 13 Stunden und erklaeren den Lesern wie sie Ihr Ergebnis erreichen. W/m2 bitte und Angabe der Flaeche.
Herr Schulz,
alles, was Sie behaupten, ist falsch. Peixoto & Oort (1992) setzen 340 W/m^2 = 100 Units. Die beiden Autoren verweisen auf das Kapitel 14. Und in der Abbilung 14.1 ist diese Gleichsetzung in der Bildunterschrift erwaehnt.
Niemand, der etwas von der Materie versteht, kaeme auf die Idee, nur eine Hemisphaere zu betrachten, was eine Vielzahl solcher Diagramme belegt. Kramm & Dlugi (2011) haben in ihrer Tabelle 2, die auf Kiehl & Trenberth zurueckgeht, 15 verschiedene Quellen beruecksichtigt.
Webers hemisphaerischer Stefan-Boltzmann-Ansatz ist nicht nur so ueberfluessig wie ein Kropf, er ist auch unvereinbar mit den Beobachtungen. Was Weber seit 2 Jahren veranstaltet, ist ein Affentheater, was dem Tiefpunkt der Treibhausbloedelei entspricht. (Der Begriff Treibhausbloedelei stammt von Prof. Gerlich.) Mit Wissenschaft hat das nichts zu tun.
Ihre Behauptungen sind folglich falsch. Die Erde rotiert im uebrigen nicht in 13 Stunden um sich selbst, sondern in knapp 24 Stunden; der siderische Tag betraegt etwa 86164 s. Und die einfallende solare Strahlung am Oberrand der Atmosphaere fuer einen Tag von 86400 s betraegt bei einem Abstand von 1 AU genau (1 – a_P) S/4 = 340 W/m^2, was sich exakt herleiten laesst. Im Falle einer Erde ohne Atmosphaere gilt dieser Wert fuer die Oberflaeche. Das koennen weder Weber noch Sie aendern.
Fazit: Lernen Sie die Grundlagen der Geophysik.
Es muss heissen S/4 = 340 W/m^2, d.h. a_p = 0. Mit a_p = 0,3 ergibt sich die vom System Erde-Atmosphaere absorbierte solare Strahlung von etwa 238 W/m^2. Fuer a_P = 0,178 ergaebe sich etwa 280 W/m^2, was fuer eine Erde ohne Atmosphaere zutreffen wuerde.
Herr Dr. Kramm,
mit dieser Leistungsangabe macht sich die Klimaphysik zum Vorreiter der Deutschen Energiewende, die uns auch einzureden versucht, dass die Erneuerbaren und im Sinne des Klimas, die Solarenergie, Grundlastfaehig ist.
Die Angabe einer durchschnittlichen Leistung am Oberrand der Atmosphaere entspricht keiner Physik, weil dort oben ist mit Sicherheit noch die Solarkonstante die Strahlstaerke, die gemessen werden kann.
Das der Treibhaus“effekt“ unsinnig ist, darueber sind wir uns allerdings eingig.
Wo wir scheinbar nicht zusammenkommen, ist das die Strahlstaerke, so sie denn als Potential fuer die moeglichen Temperaturen genommen werden kenn, auf der Tagesseite hoeher ist, als durch die Mittelung ueberr die gesamte Oberflaeche vorgauckelt.
Sie wollen scheinbar dieses eine Argument nicht verstehen. Aber Fakt ist, die Mittelung fuer 13 Stunden, und die fuer 25 Stunden geht nicht auf fuer mit Ihren Angaben. Das geht Mathematisch nicht. Fuer den Sonderfall 24 h gehts es nur weil sie da noch mal einen Faktor 2 einfugen koennen.
Aber deshalb ist es Physikalisch nicht richtig. Richtig ist, das immer nur eine Hemisphaere bestrahlt ist. Und ergo ist die Einstrahlleistung doppelt so hoch.
Sie rechnen eine Flaeche mit, die nicht bestrahlt wird. Und so lange sie die Einheit Watt verwenden, kann nur die Sekuendlich bestrahlte Flaeche benutzt werden.
mfg Werner
Herr Dr. Kramm,
Sie haben hier als Quelle das Buch Physics of Climate von Peixoto und Oort angebracht. Sie haben recht, das in dem Buch in Kapitel 14 in der Weiterfuehrung die Strahlstaerke so angegeben wird, wie sie es angegeben haben. Allerdings ist fuer mich unverstaendlich, das Strahlstaerken synonym fuer Energie benutzt werden, ohne Referenz der richtigen Flaeche und Zeit
Ich habe mich mal kurz bei Solaranbietern umgesehen, und die geben Energie richtig in kWh an. Die Klimawissenschaft, schafft es scheinbar nicht die richtigen Eingheiten und die richtigen Werte zu nehmen. Warum bemaengeln sie das nicht an Ihrer Quelle?
Sie sagen, das es den Treibhauseffekt nicht gibt.
Den hemisphaerischen Ansatz halten sie fuer unbrauchbar.
Meine Frage an sie weiter ist, was halten sie vom Kapitel 6.8.1 Radiation Balance of the Earth, in dem der Treibhauseffekt aus der Angabe der 340 W/m2 x 0.7 = 238 W/m2 mit der SB Gesetz abgeleitet wird mit der Angabe von -18 Grad C als Radiative Equilibrium Temperature.
Es sieht so aus als wenn ihnen ihre Quelle da wiederspricht. Wie vereinbart sich das mit Ihrer Aussage?
Wuerde ich gerne mal von Ihnen wissen.
@Schulz,
Sie schrieben:
„Meine Frage an sie weiter ist, was halten sie vom Kapitel 6.8.1 Radiation Balance of the Earth, in dem der Treibhauseffekt aus der Angabe der 340 W/m2 x 0.7 = 238 W/m2 mit der SB Gesetz abgeleitet wird mit der Angabe von -18 Grad C als Radiative Equilibrium Temperature.“
Das ist die alte Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur einer Erde ohne Atmosphaere. Diese Berechnung, die anscheinend auf Lenard (1936), „Deutsche Physik“, Bd. 2, zurueckgeht, setzt eine Gleichverteilung der Oberflaechentemperatur voraus, die ueberhaupt nicht existiert.
Gerlich & Tscheuschner (2007, 2009) haben schon nachgewiesen, dass diese Berechnung falsch ist.
Wenn Sie keine Ahnung von der Fachliteratur haben, dann hoeren Sie endlich mit Ihren absurden Einwendungen auf. Sie stehlen mir nur die Zeit.
Herr Kramm,
Kapitel 6.8.1 benutzt eindeutig die Berechnung der Effektiven Strahlungstemperatur fuer den Treibhauseffekt.
Wenn diese Rechnung nachweislich falsch ist, dann stimmt also die Angabe der Solaren Leistung mit einer Verteilung auf die gesamte Erdoberflaeche nicht.
Nicht anderes sagt uebrigens der Hemisphaerische Ansatz von Herrn Weber.
Ich frage mich ersthaft wie lange sie sich noch an dem Fakt vorbeidruecken wollen, das die Erde Solare Energie auf der Tagesseite erhaelt und somot die Rechnung von Herrn Weber nicht nur Statthaft ist, sondern physikalisch und Mathematisch richtig.
Wer die solare Strahlstaerke auf die gesamte Erdoberflaeche umlegt, rechnet mit einer Scheibenwelt.
@Schulz,
hoeren Sie auf, mir die Zeit mit Ihren falschen Behauptungen zu stehlen. Ich habe Besseres zu tun, als einem voellig lernresistenten Blogger Nachhilfeunterricht zu erteilen.
Herr Kramm,
ich wusste nicht, das die Erde eine Scheibe ist. Aber sie koenne weiter versuchen das „lernwilligen“ Leuten beizubringen.
Fakt ist, das der Hemisphaerische Ansatz korrekt ist.
Jedes Kind weiss das es in der Nacht Dunkel ist. Dafuer ist es aber woanders hell. Die Sonne scheint immer aber nicht immer ueberall.
Wenn sie die Leistung auf die gesamte Erdoberflaeche verteilen, tun sie so als wenn die Sonne immer und ueberall scheint.
Wenn sie das nicht verstehen, dann habe ich meine Zeit mit Ihnen verschwendet.
Sie scheint es nicht mal verstanden was sie mit der Rechnung fuer eine von 24 Stunden verschiedenen Zeit erreichen koennen. Oder sie wollen nicht.
Machen sie es gut. Man sieht sich!
@Schulz,
Sie verfuegen nicht ueber eine Spur von Fachwissen. Ich frage mich also, was Ihr Beitrag soll?
Dass Sie von Mathematik und Physik nichts verstehen, belegt Ihre Bemerkung:
„….ich wusste nicht, das die Erde eine Scheibe ist.“
Offensichtlich haben Sie bis heute nicht begriffen, was der Kosinus des Zenitwinkels der Sonne bewirkt. Mit solchen Bemerkungen dokumentieren Sie nur Ihre Inkompetenz.
Ihre Behauptung, dass der hemisphaerische Ansatz korrekt sei, ist erwiesenermassen falsch. Aber es ist vollkommen egal, was jemand wie Sie behauptet. Der vielbesungene Sanitaetsgefreite Neumann hatte wohl mehr Ahnung von Medizin als Sie von Geophysik.
Fazit: Die „Gretas“ vermehren sich wie die Fliegen.
Herr Kramm,
nichts fuer ungut, sie glauben daran, das man eine Strahlleistung ueber eine Flaeche mittlen darf, auf der diese Strahlung gar nicht ankommt und wahrscheinlich auch an den Weihnachtsmann.
Gerade von Ihnen sollte man erwaerten das sie das Argument Flache Erde verstehen, aber sie verstecken Ihre jahrelange Ignoranz und Ihre Unfaehigkeite einen Fehler einzugestehen hinter Ihren unzutreffenden Anschuldigungen.
Sie koennen aber immer noch beweisen, das sie mathematisch und physikalisch besser sind.
Rechnen sie doch mal die durchschnittliche Flaecheneinstrahlung fuer 13 Stunden aus und geben sie die gueltige Flaeche dafuer an.
Als Probe nehmen sie einfach die Energiemenge die der Querschnittsflaeche der Erde zugefuehrt wird.
Zumindestens bei dieser Zahl werden sie ja nicht diskutieren wollen.
@Schulz,
offensichtlich sind Sie unbelehrbar. Der sog. hemisphaerische Stefan-Boltzmann-Ansatz ist nicht nur so ueberfluessig wie ein Kropf, weil schon seit ueber 10 Jahren die exakte Loesung von Gerlich & Tscheuschner bekannt ist, sondern der hemisphaerische Stefan-Boltzmann-Ansatz liefert auch Ergebnisse, die sich in eklatantem Widerspruch zu den Beobachtungen befinden. Und das koennen Sie auch nicht mit weiteren absurden Behauptungen aendern.
Ihren neuerlichen Hinweis auf die 13 Stunden moechte ich mit einer Empfehlung begegnen.
Herr Kramm,
Der Ansatz stimmt mit Beobachtungen besser ueberein als die Annahme das man die Strahlstaerke ueber die geamte Oberflaeche mitteln darf.
Berechnen sie doch mal mit dem Cosinus die Solare Flaechebezogene Leistung an der Stelle wo die Sonne im Zenit steht. Fuer die gemittelten 240 W/m2 kommen sie da auf nicht mehr als 480 W/m2. Komisch nur das man diesen Wert schon in Deutschland messen kann, wo die Sonne niemals im Zenith steht.
Es geht hier um die Sonneneinstrahlung und die druchschnittliche Leistung und wenn sie die 13 Stunden nicht rechnen wollen, dann ebne nicht.
Diese Rechnung und die Messung der Solaren Einstrahlung schon in Deutschland beweist, das die Mittelung der Strahlleistung ueber die Oberflaeche Unsinn ist. Sie koennen gerne die Energie mitteln. Dann benutzen sie aber bitte die Einheit fuer die Energie und nicht die fuer die Strahlstaerke. Da kommt nur Unsinn bei raus.
Komisch das sie das nicht sehen. Die Solaranbieter sind an dieser Stelle echt schlauer.
@Schulz,
Ihre Behauptung,
„Der Ansatz stimmt mit Beobachtungen besser ueberein als die Annahme das man die Strahlstaerke ueber die geamte Oberflaeche mitteln darf.“
ist vollkommen falsch. Diese Behauptung belegt allerdings, dass Sie von der Materie nicht die Spiur einer Ahnung haben.
Fazit: Lernen Sie erst einmal die Grundlagen der Geophysik.
Hallo Herr Kramm,
Aber ist es nicht so, dass bei der Betrachtung der Erde zusammen mit der Atmosphäre als ein System nur die Energieflüsse am oberen Rand der Atmosphäre von Belang sind?
Das geht so nicht. In jeder Vorlesung zur Thermodynamik irreversibler Prozesse lernt man, was eine integrale Bilanzgleichung bedeutet. Diese lautet:
dE/dt = d/dt INT(V) rho e dV = – INT(A(V) F . n dA + INT(V) S d V
Hierin sind E der Energiegehalt im beliebigen zeitabhaengigen Volumen V, A(V) die Oberflaeche des Volumens, t die Zeit, rho die Dichte der Materie (im Falle der Atmosphaere dei Luftdichte), F represaentiert alle Energieflussdichten, die die Berandung des Volumens von Innen nach Aussen bzw. vice versa durchdringen, n ist der Normalenvektor des Flaechenelements dA und S repaesentiert Netto-Quellen bzw. -Senken von Energie im Volumen. Dabei bezeichnen INT(V) das Volumenintegral und INT(A(V)) das zugehoerige Oberflaechenintegral. Mit den Integraltheoremen von Gauss udn Leibnitz kann man dann die lokale Bilanzgleichung fuer die Energie herleiten
Da das Volumen beliebig ist, kann man dieses Prinzip auch auf die gesammte Atmosphaere anwenden, wobei die Atmosphaere in guter Naeherung als Kugelschale betrachtet werden kann, und zwar mit dem inneren Radius von 6371 km und einem aeusseren Radius von etwa 6500 km.
Im Falle der Gesamtenergie = innere Energie plus potentielle Energie plus kinetische Energie ist S = 0, was der Erhaltung der Gesamtenergie entspricht. Da z.B. kinetische Energie durch Dissipation in innere Energie umgewandelt wird, sind diese beiden Partialenergien keine Erhaltungsgroessen. Dass potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt wird, weiss jeder, der von schon von einer fallenden Kastanie getroffen wurde. Natuerlich kann auch kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt werden.
Wenn es also darum geht, die zeitliche Aenderung der Gesamtenergie der Atmosphaere zu bestimmen, dann sind alle Energieflussdichten zu beruecksichtigen, die zum Energieimport bzw. -export beitragen. Diese Energieflussdichten habe ich in meinem Beitrag aufgelistet, und zwar fuer den Oberrand der Atmosphaere, also der aesseren Berandung der Kugelschale, und der Grenzflaeche Erde-Atmosphare, der inneren Berandung der Kugelschale.
Man kann die Erde auch als „oblate spheroid“ betrachten, was ich schon vor einiger Zeit gerechnet habe.
Hallo Herr Kramm,
ich glaube, sie haben meine Frage nicht richtig verstanden.
Zitat: „ist es nicht so, dass bei der Betrachtung der Erde zusammen mit der Atmosphäre als ein System nur die Energieflüsse am oberen Rand der Atmosphäre von Belang sind?“
Es ging mir also nicht um die Energiebilanz der Atmosphäre, sondern von Atmosphäre und Erde (inklusive allen flüssigen Wassers) zusammengenommen.
Könnte man dann nicht, wie von ihnen beschrieben, eine Kugelfläche mit 6500 km Radius um den Erdmittelpunkt betrachten und diese als Grenze des Gesamtsystems Erde + Atmosphäre auffassen?
Und wäre die Betrachtung allein dieser Kugelfläche und der dort stattfindenden Energieflüsse nicht ausreichend, um die Energiebilanz des Gesamtsytems Erde + Atmosphäre zu bestimmen?
Sie schrieben:
„Und wäre die Betrachtung allein dieser Kugelfläche und der dort stattfindenden Energieflüsse nicht ausreichend, um die Energiebilanz des Gesamtsytems Erde + Atmosphäre zu bestimmen?“
Und was wollen Sie damit anfangen?
Der Gesamtenergie-Gehalt der Atmosphaere ist im Vergleich zu dem der Ozeane doch nur ein simples Rauschen.
Hallo Herr Kramm,
ich möchte nichts bezwecken, sondern einfach nur eine kurze und präzise Antwort auf meine Fragen.
Die erste Frage war, ob die Betrachtung der Energieflüsse durch die Kugelfläche mit 6500 km Radius um den Erdmittelpunkt allein ausreichen würde, um die Energiebilanz des Gesamtsystems Erde + Atmosphäre zu bestimmen.
Ein einfaches Ja oder Nein würde mir schon genügen. Falls sie keine Antwort wissen, wäre das aber kein Problem für mich.
Ihre Frage wurde beantwortet. Wenn Sie damit nichts anzufangen wissen, dann studieren Sie das Fachgebiet Geophysik, denn in Deutschand ist die Physik der Hochatmosphaere Teil der Geophysik.
Ich habe hier unmissverstaendlich dargelegt, was bei Betrachtungen zur Energetik der Atmosphaere zu beachten ist. Wenn Sie, was mittlerweile in Deutschland eine Art Volksseuche ist, alles besser wissen, dann hoeren Sie auf, mich mit Ihren merkwuerdigen Fragen zu belaestigen.
„Und was wollen Sie damit anfangen?“
Zunächst geht es mir nur um die Bestätigung meiner Annahme.
Die nächste Frage wäre dann:
Würde die Durchschnittstemperatur des Systems Erde + Atmosphäre
– gleich bleiben oder
– steigen oder
– fallen,
wenn die Summe der Energieflüsse durch die oben genannte Kugelfläche in Richtug von der Erde ins Weltall kleiner wäre, als die Summe der Energieflüsse von außen in Richtung Erde?
Ich kann mir natuerlich denken, worauf Sie hinaus wollen, naemlich auf die absurden Behauptungen zur radiativen Inbalance am Oberrand der Atmosphaere, an Hand der man eine Erhoehung der global gemittelten oberflaechennahen Lufttemperatur herleiten moechte, wobei noch der sog. Klimasensitivitaetsparameter (besser Klimaklamaukkonstante) eine Rolle spielen soll. Mit Verlaub gesagt, das ist aus physikalischer Sicht grober Unfug, denn die Grundlage fuer diese Behauptung bildet das globale Energiebilanzmodell von Schneider & Mass (1975), was aus physikalischen und mathematischen Gruenden zu verwerfen ist.
Hallo Herr Kramm,
wollen sie von meinen Fragen abenken? Ich kann mir kaum vorstellen, dass jemand, der so gut in Physik bewandert ist wie sie, diese nicht ohne Umschweife beantworten kann.
Was wollen Sie denn mit den Betrachtungen der Strahlungsbilanz am Oberrand der Atmosphaere bezwecken? Wenn Sie damit auf die global gemittelte Oberflaechentemperatur schliessen wollen, dann soltten Sie diesen Versuch wegschliessen, weil er untauglich ist. Nicht ein einziger Energiefluss im System Erde-Atmosphaere ist von einer globalen Mitteltemperatur abhaengig.
@Uli Weber
Ich wundere mich, dass es noch niemandem gelungen sein soll, Ihren „hemisphärische S-B Ansatz“ zu widerlegen. Ich tue es hiermit:
Gesucht ist die mittlere globale Temperatur der Erde ohne Treibhauseffekt.
Geliefert haben Sie mit Ihrem Ansatz die mittlere Temperatur der zur Sonne zugewandten Erdhalbkugel von 15°C. Über die abgewandte Halbkugel machen Sie keine Angaben.
Ich vervollständige:
Weil nach Ihrem Ansatz sämtliche eingestrahlte Leistung auf einer Halbkugel abgestrahlt wird, bleibt für die zweite Halbkugel keine Strahlungsleistung mehr übrig. Nach dem S-B-Gesetz resultieren aus 0 W/m^2 zwanghaft -273°C Oberflächentemperatur, und das wie Sie fordern auch im Strahlungsgleichgewicht.
Der Mittelwert beider Halbkugeln, d.h. die globale Mitteltemperatur beträgt nach Ihrem Ansatz also (15°C – 273°C) / 2 = -129°C und nicht +15°C, was Raum für einen hypothetischen Treibhauseffekt von 144 °C gibt. Damit haben Sie genau das Gegenteil Ihrer Absicht erreicht.
Ihr Beitrag enthielt jede Menge Steuerzeichen, die ich erst mühsam entfernen musste. Bitte anderen Texteditor verwenden.
Ob das jetzt eine Widerlegung ist, weiß ich nicht. Wichtig ist, dass das Denkmodell mit der Realität übereinstimmt, bevor man zu rechnen beginnt.
In der realen Welt strahlt die Sonne mit ihrer Globalstrahlung auf eine Seite der rotierenden Erde. Sie strahlt aber nur im Äquatorbereich zu Mittagszeit mit voller Kraft. weiter außen wird die Strahlung schwächer, weil sie im schrägen Winkel auftrifft. Im Endeffekt trifft die Sonnenstrahlung auf die Kreisscheibe des Erdschattens auf, der wiederum ein Viertel der Fläche einer Kugel ist.
Ca. 1370 W/m² treffen auf die Oberfläche der Erdatmosphäre als kurzwelligen Sonnenlicht auf. Ca. 370 W/m² werden davon reflektiert, ca. 1000 Watt davon treffen auf Materien in der Atmosphäre und auf dem Boden auf und erwärmen sie.
Abstrahlen tut die Erde über Oberseite der Atmosphäre aber in alle Richtungen tags und nachts.
Somit trifft die Sonnenstrahlung mit voller Kraft auf den Erdschatten = Kreisfläche der Erdatmosphäre auf und strahlt mit durchschnittlich nur einem Viertel dieser Leistung über die gesamte, vierfach so große Kugelgestalt der Oberfläche der Atmosphäre ab. Ansonsten gäbe es eine Überhitzung oder Abkühlung.
Bei Herrn Weber seiner Erde ist das etwas anders. Hier strahlt die Sonne gleichmäßig auf die Halbkugel der Erde, also die doppelte Fläche wie die des Erdschattens. Dazu müsste die Sonne als halbe Hohlkugel um die Erde herumliegen, wie ein Dönergrill.
(Jetzt wollte ich mal per Link zum ursprünglichen Artikel von Herrn Weber um mich zu vergewissern – aber ich lande auf der Verkaufsseite seines Buches. Nee, ich kaufs nicht, nein.)
Hier der Link seines ersten Artikels bei Eike:
https://www.eike-klima-energie.eu/2017/01/23/ueber-einen-vergeblichen-versuch-unsere-welt-vor-der-dekarbonisierung-zu-retten/
Da behauptet er ganz fest, dass die Rückseite der Erde nichts zu sagen, hat, weil dort gerade keine Sonne hinscheint.
Der Fehler ist der, dass er von einer reinen Einstrahlung auf der Tagseite ausgeht, und von einer reinen Ausstrahlung auf der Nachtseite.
In der richtigen Welt treten Sichtbare Lichtstrahlen mit einer Intensität von 1000 W/m2 in die Atmosphäre ein. Dieselbe Leistung strahlt als infrarote Wärmestrahlung andauernd im globalen Durchschnitt über die ganze vierfache Fläche verteilt, also mit 250 Watt aus der Oberseite der Atmosphäre wieder aus.
Die Erdoberfläche strahlt infrarot nur in einem sehr kleinen Atmosphärischen Fenster, also einer bestimmten Wellenlänge, direkt ins All. Der Rest der Energie wird zu einem großen Teil vom CO2 der Atmosphäre in ca 8000 m und höher abgestrahlt – bei Temperaturen um die -60 °C. Das genügt immer noch, weil die Hintergrundstrahlung des Weltalls bei -270°C liegt.
Einstrahlung ist kurzwelliges Sonnenlicht, Ausstrahlung langwelliges IR-Licht – und zwar auch in Richtung Sonne. Die beiden Strahlungen kennen sich nicht und stören oder beeinflussen sich auch nicht.
Der Denkfehler von Herrn Weber liegt erstens darin, dass bei ihm nur die Nachtseite der Erde abstrahlt.
Und zweitens, dass der Hauptteil der Abstrahlung bei ihm von der warmen Erdoberfläche ausgeht, und nicht wie in der Realität von der relativ kühlen Oberseite der Atmosphäre.
Der dritte Fehler liegt darin, dass er das Boltzmannsche Gesetz wie in einem geschlossenen Raum mit zwei sich gegenüberliegenden Strahlungsquellen anwenden will. Das ist hier nicht der Fall.
Mit dem Boltzmann kann man hier nur ausrechnen, bei wieviel Temperatur ein theoretischer Schwarzkörper mit wieviel Leistung strahlt.
Wolken, Erde und Wasser kommen einem Schwarzkörper recht nahe. Klimaaktive Gase wie Wasserdampf und CO2 haben eine geringere Emissivität und strahlen nur in bestimmten Wellenlängen und damit auch nur bei bestimmten Temperaturen.
Dass es innerhalb der Erdatmosphäre noch sehr viele Energieflüsse durch Stahlung, Konvektion und Wärmeleitung gibt, ist klar. Wichtig ist hier nur, dass das, was an Energie reinkommt, auch wieder rausgeht.
Ob das überhaupt noch einer liest? Aber das war mir nochmal wichtig, das hier klarzustellen.
@Johannes Herbst
„Ob das überhaupt noch einer liest? Aber das war mir nochmal wichtig, das hier klarzustellen.“
Ich habe es gelesen!
Machen Sie doch eine Strahlungsbilanz nur für 1 Stunde – von 12 bis 13 Uhr!
In dieser Stunde strahlt natürlich die ganze Erdoberfläche ab, aber nur eine halbe Erdoberfläche wird bestrahlt!
Sofort müssen Sie feststellen, da ist kein Platz für einen „Treibhausefekt“!
Unbenommen dessen, dass es natürlich Unsinn ist, die Erde nur als absorbierenden u. emittierenden Körper, anzusehen.!
Sie vernachlässigen total, die spezifischen Wärmen der Erdoberflächen. Im Frühjahr werden gewaltige Energiemengen benötigt, um allein die Nordhalbkugel wieder zu erwärmen.
Wenn Sie mit den S-B Formeln rechnen, müssen Sie doch wissen, diese gelten nur, unter den Bedingung, dass Energie nur über Strahlung transportiert wird.
Und so lange dieser Körper nicht in seiner ganzen Masse die gleiche Temperatur hat, findet immer ein Wärmetransport über Wärmeleitung ins innere des Körpers!
Somit können Sie niemals sagen, wir haben auf der Erde ein thermisches Gleichgewicht – schon gar nicht in der Strahlungsleistung, nur über Energiemenge, gerechnet über einen sehr langen Zeitraum (Jahre).
„Somit können Sie niemals sagen, wir haben auf der Erde ein thermisches Gleichgewicht – schon gar nicht in der Strahlungsleistung, nur über Energiemenge, gerechnet über einen sehr langen Zeitraum (Jahre).“
Spielverderber 😉
Sehr geehrter Herr Johannes Herbst,
Zitat: „[…]Ob das jetzt eine Widerlegung ist, weiß ich nicht. Wichtig ist, dass das Denkmodell mit der Realität übereinstimmt, bevor man zu rechnen beginnt. […].“
mit dieser Formulierung ist die Lösung schon erklärt.
Sie müssen schon gründlich suchen, bis Sie in der Stefan-Boltzmann Gleichung einen Hinweis auf Materie ,oder einfacher geschrieben, Masse finden.Und das hat seinen Grund.
Mit diesem Gesetz können Sie bestenfalls berechnen, mit welcher Strahlungsleistung ein beliebiger Lichtstrahl Ihre Netzhaut erreicht und ein elektrischen Impuls diverse Zellen in Ihrem Gehirn beeinflusst.
Vielleicht noch ein Hinweis in Bezug auf den menschlichen Körper.
Er ist ein fast Idealer Strahler, weil seine Eigentemperatur an der Außenhaut in der Regel größer als 15°C ist.Wohlgemerkt nur aus der Sicht der Strahlenphysik,damit sich ein Beobachter diesen Körper ansehen kann.Allerdings nur, wenn die Sonne scheint, oder eine adequate Lichtquelle genutzt wird.
Mit herzlichem Glückauf
Und wieder flüchten sich ALLE in die Welt der Mathematik und der Formeln. Nur zur Erinnerung…wir reden hier über das Klima…Klima als STATISTIK WERT….und was haben Statistiken an sich…besonders dann, wenn diese Statistiken „leben“….genau…ich kann da ALLES und NICHTS mit der Mathematik hinein interpretieren.
Wir sollten festhalten, was wir wissen….
1. Klima ist eine Statistischer Wert. Dieser Wert wird sich immer wieder ändern…von Anbeginn bis zum Tod des Planeten Erde.
2. Es gibt Klimazonen…von der Polar- über die gemäßigte bis hin zu den Tropischen und Subtropischen Zonen.
Und die Frage ob „Warm“ (Erwärmung) oder „Kalt“ (Abkühlung) ist immer auch eine Frage danach, warum gibt es überhaupt diese Klimazonen auf unseren Planeten?
Herr Ordowski,
es geht bei der Diskussion des sog. atmosphaerischen Treibhauseffekts um Esoterik, aber nicht um Physik. Dazu zaehlt, dass es eine Vielzahl von Definitionen und Beschreibungen dieses angeblich physikalischen Effekts existiert, die sich z.T. sogar widersprechen. In der Physik ist aber ein Effekt eindeutig definiert. Es ist eine Grundvoraussetzung, diesen Effekt reproduzieren zu koennen.
Klaus von Klitzing ist mit dem Nobelpreis in Physik fuer die Entdeckung des Quanten-Halleffekts ausgezeichnet worden. Eine solche Auszeichnung ware absurd, gaebe es davon eine Vielzahl von Definitionen und Beschreibungen.
Die sog. Klimaskeptiker werden von den Klimatologen gerne als „Klimaleugner“ bezeichnet. Ich kenne zwar keinen, der den Normalzustand, naemlich eine Variation des Klimas, leugnet. Aber ich kenne eine Vielzahl von Klimatologen, die die physikalischen Grundlagen der Physik leugnen.
@Dr. Kramm,
Sie schreiben:
es geht bei der Diskussion des sog. atmosphaerischen Treibhauseffekts um Esoterik, aber nicht um Physik“
Esoterik kann man nur mit Esoterik begegnen – niemals mit rationalen Argumenten!
Wieder jede Menge Steuerzeichen. Bitte anderen Texeditor verwenden.
@Admin
Ich habe die Zeile nur kopiert! Liegt nicht an meinem Editor!
Ist nicht das erste Mal, wo ich hier etwas hineinkopiere!
@ Werner Holtz,
von wann ist Ihre Ausgabe des Buches? Ich kenne nur die Ausgabe von 1991. Wenn Sie damit argumentieren wollen, dann machen Sie sich laecherlich.
Im Gegensatz zu Ihnen kenne ich die Arbeiten der Gruppe von Prof. Paige, dem Principal Investigator des Diviner Lunar Radiometer Experiment. Dazu gehoert auch die Arbeit
„Williams, J.P., Paige, D.A., Greenhagen, B.T. and Sefton-Nash, E. (2017) The Global Surface Temperatures of the Moon as Measured by the Diviner Lunar Radiometer Experiment. Icarus , 283, 300-325.“
die nicht auf der Diviner-Webseite aufgelistet ist. Bevor Sie also sich also wie wild gebaerden, sollten Sie diese Arbeit lesen.
Wie absurd Ihr Beitrag ist, belegt Ihre Behauptung
„3. Zitat – Hr. Kramm: … T(q) = ((1 – a)*F_S*cos (q)/(e*s))^0,25 …
Damit wollen Sie wirklich die Temperaturen von 400K auf der Mond-Oberfläche erklären – Prost Mahlzeit.“
Offensichtlich sind Sie unfaehig, einer Diskussion zu folgen, denn ich schrieb:
„Da bei hoher Einstrahlung die Wirkung des Bodenwaermeflusses vernachlaessigbar ist, kann man die Temperatur folgendermassen bestimmen:
T(q) = ((1 – a) F_S cos (q)/(e s))^0,25
worin s die Stefansche Konstante und F_s die solare Einstrahlung sind. Diese Gleichung beruht auf einer lokalen Strahlungsbilanz, wie sie von Gerlich & Tscheuschner (2009) betrachtet wurde. Herr Weber verwendete diesen Ansatz ebenfalls, wie die Abbildung 2 seines Gedankenexperiments veranschaulicht (https://www.eike-klima-energie.eu/2017/08/19/machen-wir-mal-ein-gedankenexperiment-es-gibt-gar-keine-erde/).“
Und damit koennen Sie in der Tat die Temperaturen an der Oberflaeche in Abhaengigkeit von der Breite berechnen, was ich in meinem Beitrag gezeigt habe. Rechnen Sie doch die Temperaturen nach. Oder sind Sie dazu nicht in der Lage?
Diese Formel wird auch in der o.a. Arbeit von Williams et al. (2017) herangezogen. Dazu heisst es auf Seite 304 dieser Arbeit:
„Daytime temperatures can therefore be approximated from the balance of incoming solar flux and outgoing thermal emission:“
Selbstverstaendlich haben wir nicht mit dieser Approximation gearbeitet, denn darin ist der Bodenwaermefluss nicht enthalten. Zudem waere es die stationaere Version der Energiebilanz, d.h. die zeitliche Aenderung der Temperatur ist nicht explizit enthalten. Wir haben aber mit einer instationaeren Version gearbeitet, die in der Literatur als „force-restore method“ bezeichnet wird. Da wir zudem ein vollstaendiges Bodenmodell verwendet haben, haben wird diese Kombination als „multilayer-force restore method“ bezeichnet. In der vollstaendigen Version, also einschliesslich der Fluesse von sensibler und latenter Waerme sowie der atmosphaerischen Gegenstrahlung und Vegetationseffekte, wird diese Art der „force-restore method“ in der Klimamodellierung verwendet (siehe z.B. ECHAM 6).
Was hat die Antwort Kramms mit Dietzes Kommentar zu tun?
„Selbstverstaendlich ist der 2. Hauptsatz der Thermodynamik auch heute noch gueltig.“ Das bestreitet doch kein Fachmann, aber da gilt nur für den ganzen Sachverhalt nicht für etwas willkürlich davon Herausgegriffenes wie die Gegenstrahlung (Clausius S. 315 lesen).
„Die an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere herrschende Temperatur als Funktion des Ortes und der Zeit wird von einer Energiebilanz gepraegt, aber nicht von einer Strahlungsbilanz.“
Das ist richtig. Aber woher kommen die Energien. Bei durchschnittlich 15°C Oberflächentemperatur ist nach Stefan-Boltzmann und Hölder die Abstrahlung von der Erdoberfläche mindestens 390 W/m² und dazu kommt die latente und sensible Wärmeabgabe von ca. 100 W/m². Wo kommen denn die mindestens 490 W/m² her? Natürlich Solarstrahlung plus Gegenstrahlung, wo Sie selbst geschrieben haben, diese gemessen zu haben.
Wie erklären Sie, Prof. Kramm, also diesen Sachverhalt (der in der wissenschaftlichen Temperatur Treibhauseffekt genannt wird), der Temperaturerhöhung an der Erdoberfläche von 221 K zu 288 K?
@Ebel,
offensichtlich fuehlen Sie sich getrieben, auch hier Ihren „Erkenntnisse“ zu verbreiten. Wie es um Ihr „Fachwissen“ bestellt ist, belegt Ihre folgende Behauptung:
„Ohne Atmosphaere wuerde der Druck fehlen, der z. B. Wasser auf der Erde haelt – und damit ggf. auch Oberflaecheneis.“
Wer solche „Erkenntnisse“ verbreitet, der sollte besser schweigen.
Nochmals fuer Sie zum mitschreiben: Die global gemittelte oberflaechennahe Lufttemperatur von 288 K hat nichts mit einem Treibhauseffekt zu tun, denn die Lufttemperaturen, die bei der Mittelung beruecksichtigt werden, werden durch Strahlungseffekte nicht wesentlich beeinflusst. Sie sollten endlich lernen, dass in der prognostischen Gleichung fuer die Temperatur die Strahlungsfluesse unter dem Divergenzzeichen erscheinen. Auch ist diese globale Mitteltemperatur aus physikalischen Gruenden eine wertlose Groesse, weil nicht ein einziger der im globalen Energiehaushalt des Systems Erde-Atmosphaere relevanten Energiefluesse von dieser globalen Temperatur abhaengt. Wenn Sie das Stefan-Boltzmann-Gesetz, was nur lokal gueltig ist, auf einen globalen Mittelwert anwenden wollen, dann ist das Ihr Problem, nicht meines. Ich beschaeftige mich nicht mit physikalischem Unsinn. Im uebrigen sollten auch Sie begreifen, dass nur die Nettostrahlung im Infrarotbereich in die globale Energiebilanz eingeht, wie das z.B. das Schema von Peixoto & Oort (1992) zum globalen Energiehaushalt des Systems Erde-Atmosphaere eingeht, was z.B. unter
http://www.meteor.iastate.edu/gccourse/hydro/aspects/images/image3.gif
zu finden ist.
Der Unterschied von 67 K zwischen den 288 K und einer global gemittelten Oberflaechentemperatur einer Erde ohne Atmosphaere von 221 K ist ein Sachverhalt, den auch Sie nicht mit Ihrem typischen Geschwafel wegwischen koennen. Wie dieser Unterschied zustandekommt, ist z.Zt. nicht bekannt, denn dazu muessen eine Vielzahl von Modellsimulationen mit GCMs durchgefuehrt werden. Die Ergebnisse der Modellrechnungen von Kondratyev & Moskalenko (1984), mit der der Unterschied zwischen 255 K und 288 K erklaert werden sollten, sind auf jeden Fall zu verwerfen, denn diese Ergebnisse gelten nur fuer eine wolkenlose Atmosphaere, die bekanntlich nicht existiert.
Es ist allerdings interessant festzustellen, wie Sie und Dietze gemeinsam versuchen, jede fachliche Diskussion mit ihren „Erkenntnissen“ zu begleiten. Was ich davon halte, habe ich Ihnen und Dietze bereits in einer Reihe von e-mails dargelegt. Das muss ich hier nicht wiederholen.
Herr Kramm, Sie haben S-B offenbar noch immer nicht richtig verstanden – und die Integration sowie die solare lokale Temperatur-Mittelwertbildung über die Erdoberflaeche ohne Gegenstrahlung sowie der Vergleich mit dem beobachteten Mittelwert sollen nichts mit dem TE zu tun haben? Das ist doch grotesk, denn gerade die Differenz ist doch der TE! Die Netto-Energiebilanz am Boden ist sogar Null – und dieser muesste nach Ihrer Aussage dann doch eigentlich 0 K haben…
Da bei Ihnen die Strahlungsfluesse nicht von der Bodentemperatur abhängen (!!) und auch die zusaetzliche Gegenstrahlung im Gleichgewicht im Mittel sowieso wieder re-emittiert wird, meinen Sie faelschlich, diese müsse wirkungslos sein, womit es natürlich auch keinen TE gibt. Unglaublich, dieser physikalische Unsinn!!
@Dietze,
lernen Sie erst einmal die physikalischen Gesetzmaessigkeiten. Dazu gehoert, dass das Stefan-Boltzmann-Gesetz nicht auf eine globale Mitteltemperatur angewendet werden darf. Dazu gehoert auch, dass zur Berechnung der Strahlungsfluesse in der Atmosphaere die Uebertragungsgleichung fuer monochromatische Strahlungsintensitaeten heranzuziehen ist, aber nicht das Stefan-Boltzmann-Gesetz. Und Sie sollten endlich lernen, dass in der prognostischen Gleichung fuer die Temperatur die Strahlungsfluesse unter dem Divergenzzeichen erscheinen.
Die Emission infraroter Strahlung durch die Atmosphaere haengt von deren Temperaturverteilung ab, aber nicht von der von den Wasser- und Landmassen nahe der Erdoberflaeche emittierten Strahlung.
Was Clausius auf Seite 315 seines Lehrbuchs von 1887 schrieb, lautet:
“Der von mir zum Beweise des zweiten Hauptsatzes aufgestellte Grundsatz, dass die Wärme nicht von selbst (oder ohne Compensation) aus einem kälteren in einen wärmeren Körper ühergehen kann, entspricht in einigen besonders einfachen Fällen des Wärmeaustausches der alltäglichen Erfahrung. Dahin gehört erstens die Wärmeleitung, welche immer in dem Sinne vor sich geht, dass die Wärme vom wärmeren Körper oder Körpertheile zum kälteren Körper oder Körpertheile strömt. Was ferner die in gewöhnlicher Weise stattfindende Wärmestrahlung anbetrifft, so ist es freilich bekannt, dass nicht nur der warme Körper dem kalten, sondern auch umgekehrt der kalte Körper dem warmen Wärme zustrahlt, aber das Gesammtresultat dieses gleichzeitig stattfindenden doppelten Wärmeaustausches besteht, wie man als erfahrungsmässig feststehend ansehen kann, immer darin, dass der kältere Körper auf Kosten des wärmeren einen Zuwachs an Wärme erfährt.”
Diesen Text habe ich Ihnen schon vor einigen Jahren zu lesen gegeben. Offensichtlich haben Sie ihn nicht verstanden.
Noch einen Hinweis zu der Hoelderschen Ungleichung. Offensichtlich glauben Sie, wenn Sie mit diesem Begriff hausieren gehen, besonders smart zu sein. Nur haben Sie bis heute nicht begriffen, dass man mit einer Ungleichung ueberhaupt nichts bestimmen kann.
Allerdings sollten Sie nicht auch noch missguenstig sein, denn es geht nicht um die Hoeldersche Ungleichung, sondern die von Gerlich & Tscheuschner (2009). Bis 2007 haben Sie wahrscheinlich die Hoeldersche Ungleichung ueberhaupt nicht gekannt, denn in den Schriften von Marx, Engels und Lenin kommt diese nicht vor.
Herr Berberich,
Sie schrieben:
———-
Herr Dr. Kramm,
ich begrüße es dass Sie nach Ihrem Ausflug zum Mond wieder zurück auf der Erde sind. Ihre obige Aussage interpretiere ich als Laie, dass die in Deutschland zu beobachtenden Klimaänderungen hauptsächlich durch geänderte Landnutzung verursacht worden sind.
———-
Ich habe ueber Landnutzungsaenderungen nichts geschrieben. Von daher ist Ihre Schlussfolgerung unverstaendlich.
Mit meinem „Ausflug zum Mond“ haben Sie offensichtlich Schwierigkeiten. Ich frage mich, was daran so schwer zu verstehen ist. Wie wollen Sie denn ein physikalisches Konzept, was auf einem Gedankenexperiment einer Erde ohne Atmosphaere beruht, denn bewerten?
Ich zitiere Richard Feynman:
„In general we look for a new law by the following process. First we guess it. Then we compute the consequences of the guess to see what would be implied if this law that we guessed is right. Then we compare the result of the computation to nature, with experiment or experience, compare it directly with observation, to see if it works. If it disagrees with experiment it is wrong. In that simple statement is the key to science. It does not make any difference how beautiful your guess is. It does not make any difference how smart you are, who made the guess, or what his name is – if it disagrees with experiment it is wrong. That is all there is to it.“
Es sollte auch fuer Sie verstaendlich sein, dass Beobachtungen zur einer Erde ohne Atmosphaere nicht existieren. Wollen Sie also diese – 18 °C, die sog. effektiven Strahlungstemperatur einer Erde ohne Atmosphaere, die staendig zur Quantifikation des sog. atmosphaerischen Treibhauseffekts von 33 K herangezogen werden, einfach akzeptieren, nur weil Fritz Moeller von der LMU Muenchen diesen Unsinn in die Welt gesetzt hat? Diese – 18 °C beruhen auf Annahmen, die bei weitem nicht erfuellt sind, wobei die Annahme einer Gleichverteilung der Oberflaechentemperatur wohl die unsinnigste ist.
Ich habe hier die Ergebnisse von Kondratyev & Moskalenko (1984) aufgelistet, die fuer die optisch aktiven Gasen Temperaturbeitraege berechnet hatten, um diese 33 K zu begruenden. Diese Temperaturbeitraege wurden auch von der Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphaere“ des 11. Deutschen Bundestages uebernommen. Eine Ueberpruefung der Eregebnisse fand nicht statt, obwohl fruehere Ergebnisse zur Verteilung der Oberflaechentemperatur auf dem Mond bereits darauf hinwiesen, dass die effektive Strahlungstemperatur von – 18 °C fuer eine Erde ohne Atmosphaere nicht mit der Realitaet zu tun hat. Einer der fuehrenden Mitglieder dieser Enquete-Kommission war der Moeller-Schueler Grassl.
Der Mond entspricht in nahezu perfekter Weise dem Gedankenexperiment einer Erde ohne Atmosphaere. Und es existieren genuegend Beobachtungsergebnisse, so dass man diese auch zur Bewertung der Simulationsergebnisse heranziehen kann, was wir im Sinne von Feynman selbstverstaendlich getan haben. Das Ergebnis ist eindeutig. Bei einer globalen Albedo im solaren Bereich von a = 0,178 und einem relativen Emissionsvermoegen von e = 0,98 betraegt die effektive Strahlungstemperatur des Mondes 266,4 K, die global gemittelte Oberflaechentemperatur jedoch nur 197,9 K. Dieser Unterschied von 68,5 K ist garantiert nicht vernachlaessigbar. Also ist die effektive Strahlungstemperatur im Falle des Mondes nachweislich eine wertlose Temperatur.
Nun betraegt die Winkelgeschwindigkeit der Erde etwa das 27,4-fache der des Mondes. Ausserdem ist die Schraegstellung der Erdachse mit Bezug auf die Normale der Ekliptikebene erheblich groesser als die des Mondes. Wenn man davon ausgeht, dass vor der Entstehung der Erdatmosphaere die Boeden von Mond und Erde aehnliche physikalische Eigenschaften besassen, worauf z.B. Budyko (1977), „Climatic Change“, hinwies, so ist es unabdingbar, zumindest die unterschiedlichen astronomischen Bedingungen bei der Berechnung der Verteilung der Oberflaechentemperatur im Falle einer Erde ohne Atmosphaere in einem numerischen Modell zu beruecksichtigen. Das haben wir getan. Unsere Modellsimulationen lieferten fuer eine Erde ohne Atmosphaere eine global gemittelte Oberflaechentemperatur von 220,7 K, was bedeutet, dass auch in diesem Falle die effektive Strahlungstemperatur eine wertlose Groesse ist. Folglich sind alle Ergebnisse von Modellrechnungen, die von einer effektiven Strahlungstemperatur von 255 K ausgehen, zu verwerfen. Dazu zaehlen auch die Ergebnisse von Kondratyev & Moskalenko (1984).
Wir haben zudem gezeigt, dass drastisch unterschiedliche Verteilungen der Oberflaechentemperatur mit ein und derselben globalen Energiebilanz vereinbar sind. Diese drastisch unterschiedlichen Verteilungen fuehren zu drastische unterschiedlichen global gemittelten Oberflaechentemperaturen. Folglich ist die global gemittelte oberflaechennahe Lufttemperatur von 15 °C keine physikalisch adaequate Groesse. Sie kann unter ein und demselben globalen Energiehaushalt variieren, denn keiner der relevanten Energiefluesse ist von dieser Temperatur abhaengig.
Bitte kürzer fassen!
Herr Dr. Kramm,
Ihre Expertise als Meteorologe ist geschätzt. Der Mond ist doch nur von akademischem Interesse, da wegen fehlender Atmosphäre kein natürliches Leben möglich ist. Sie verwenden als Oberflächentemperatur des Mondes die Strahlungstemperatur. Das ist die Temperatur einer Oberflächen-Schicht von etwa 2 mm Dicke. Lebewesen würden sich während der langen Mondnacht in den Boden bzw. in gut isolierte Häuser zurückziehen. Wie groß wäre die mittlere globale Temperatur des Mondes in 50 cm Tiefe?
Herr Berberich,
es soll Leute geben, die sich als besonders smart vorkommen, wenn sie Fakten ignorieren. Alles, was Sie geschrieben haben, belegt, dass Sie zu diesen Leuten gehoeren.
1) Sie haben noch nicht einmal begriffen, dass wir eben nicht die Strahlungstemperatur verwendet haben, denn diese waere auf der Nachtseite des Mondes gleich Null.
2) Sie haben auch nicht begriffen, dass wir eine Dicke des Mondregolith von 3,2 m beruecksichtigt haben, in dem der Waermetransport und der Bodentemperatur in Abhaengigkeit von der Tiefe und der Zeit berechnet wurde. Dazu gehoert auch die Temperatur in 50 cm Tiefe.
3) Und vor allem haben Sie nicht begriffen, dass die Simulationen dazu dienten, das Konzept der effektiven Strahlungstemperatur im Falle von Planeten und ihren natuerlichen Trabanten zu ueberpruefen. Das ist kein akademisches, sondern ein immens teures Problem, denn diese Temperatur dient dazu den sog. atmosphaerischen Treibhauseffekt zu quantifizieren. Dieses Konzept hat sich als voellig falsch erwiesen. Das bedeutet, dass in hunderten von Artikeln in Fachzeitschriften und in etlichen Lehrbuechern Falschaussagen zum sog. atmosphaerischen Treibhauseffekt existieren.
„Sie haben auch nicht begriffen, dass wir eine Dicke des Mondregolith von 3,2 m beruecksichtigt haben, in dem der Waermetransport und der Bodentemperatur in Abhaengigkeit von der Tiefe und der Zeit berechnet wurde. Dazu gehoert auch die Temperatur in 50 cm Tiefe.“
Herr Berberich,
die Abbildungen 4 und 5 bei Kramm et al. (2017) zeigen Ergebnisse einer elementaren Loesung (2.21), die nur fuer zeitlich und raeumlich konstanten Materialeigenschaften gelten. Fuer z = 0 erhaelt man die Randbedingung (2.20), also einer harmonischen Funktion. Wir haben damit dargelegt, wie sich unter solch idealen Verhaeltnissen die Temperaturwelle und die Welle des Waermefluss im Boden ausbreiten. Nur an Hand einer solchen elementaren Loesung, die selbstverstaendlich Gl. (2.19) erfuellt, kann man ein numerisches Schema testen. Erst dann, wenn ein numerisches Schema die Ergebnisse der elementaren Loesung im Rahmen der numerischen Genauigkeit reproduziert, ist das numerische Schema akzeptabel. In unseren Modellrechnungen wurde natuerlich das numerische Schema verwendet, weil ersten die Materialeigenschaften eben nicht raeumlich und zeitlich konstant sind und zweitens die Randbedingungen alles andere als harmonisch verlaeuft. Die Ergebnisse fuer die „multi-layer-force-restore method“ sind in den Abbildungen 17 – 21 veranschaulicht. Die Temperaturverteilungen in Abhaengigkeit vom Breitenkreis sind unter
http://html.scirp.org/file/3-8302911×692.png
sowie
http://html.scirp.org/file/3-8302911×693.png
zu finden. Die entsprechende Abbildung des Diviner Lunar Radiometer Experiment fuer die Nordhemisphaere ist unter
zu finden.
Fuer die emittierte Strahlung im Infrarotbereich ist die Regolithmasse nahe der Ondoberflaeche massgeblich, aber nicht die Masse in tieferen Schichten. Die Temperaturgradienten nahe der Oberflaeche sind gewaltig, was selbst die Ergebnisse der elementaren Loesung widerspiegeln.
Wenn Sie noch immer an den 33 K haengen, dann ist Ihnen nicht zu helfen, denn in die Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur geht weder der Boden noch eine Variation der Oberflaechentemperatur ein.
@Dr. Kramm
Herr Dr. Kramm,
vielleich finden Sie die Antwort auf meine Frage:
Dazu kurz mein Experiment:
– Drei Glasscheiben, ca 80x40x0.5 cm – 12 höhenverstellbare Stützen – ein Sommertag im Juni auf meiner Terrassse mit Betonfliesen (auf dem Rasen, überhaupt keine Wirkung an den Scheiben zu registrieren)- Uhrzeit von 11.00 Uhr bis 13 Uhr.
Die 3 Glasscheiben werden in unterschiedlichen Höhen positioniert:(absorbieren nicht die kurzwellige Sonnenstrahlung, haben die gleiche Temperatur, aus dem kühlen Keller geholt)
0.15 m, 1.2 m und 3.0 m
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Die, dem Boden am nächten liegende Scheibe erwärmt sich fast auf die Bodentemperatur.
Die 2. Scheide erwärmt sich nur marginal, fast nicht mehr meßbar.
Die höchste Scheibe erwärmt sich überhaupt nicht!
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Warum ist das so??
(Die Scheiben werden doch von oben (angeblicher THE) und von unten (angebliche starke Bodenstrahlung – nur die unterste Scheibe zeigt es), bestrahlt?
Ganz nebenbei, schon vor fast 30 Jahren fand ich es sehr witzig, den Wärmefluß der Erde nur unter dem Gesichtspunkt der Strahlungsleistung zu betrachten u. dabei noch mit den S-B Formeln herumzuspielen. Damals war ich der festen Überzeugung, die Wissenschaftler werden diese Irrbild bald korrigieren – ich habe mich granatenmäßig geirrt!
Dr. Gerhard Kramm:
Die 33 K sind nicht der Treibhaus-Effekt, sondern die erwartete Erhöhung der Temperatur des Mondbodens, wenn der Mond-Tag gleich dem Erd-Tag wäre. In meiner einfachen Simulation habe ich angenommen, dass sich die effektive Wärmekapazität des Bodens (c = 1*10^6 J/m^2/K) dabei nicht ändert. Das ist falsch. Wenn der Planet schneller rotiert verringert sich die Eindringtiefe der Temperaturwelle. Dies sollte proportional zur Wurzel von TE/TM sein. Mit c= 2*10^5 J/m^2/K verkürzt sich der Temperaturunterschied von 33 auf 31 K. Dies sind grobe Schätzungen, da die Schwerebeschleunigung auf der Erde viel größer ist als auf dem Mond. Dies beeinflusst die Packungsdichte und damit die thermischen Eigenschaften des lose gepackten Materials.
Herr Berberich, Sie schrieben:
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„Die 33 K sind nicht der Treibhaus-Effekt, sondern die erwartete Erhöhung der Temperatur des Mondbodens, wenn der Mond-Tag gleich dem Erd-Tag wäre. In meiner einfachen Simulation habe ich angenommen, dass sich die effektive Wärmekapazität des Bodens (c = 1*10^6 J/m^2/K) dabei nicht ändert. Das ist falsch. Wenn der Planet schneller rotiert verringert sich die Eindringtiefe der Temperaturwelle. Dies sollte proportional zur Wurzel von TE/TM sein. Mit c= 2*10^5 J/m^2/K verkürzt sich der Temperaturunterschied von 33 auf 31 K. Dies sind grobe Schätzungen, da die Schwerebeschleunigung auf der Erde viel größer ist als auf dem Mond. Dies beeinflusst die Packungsdichte und damit die thermischen Eigenschaften des lose gepackten Materials.“
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Erstens sind nicht nur die spezifische Waermekapazitaet, sondern auch die Waermeleitfaehigkeit und die Dichte des Regoliths zu betrachten. Zweitens wird die spezifische Waermekapazitaet in J/(kg K) ausgedrueckt. Dritten ergibt eine Multiplikation dieser beiden Groessen, was die „bulk“ Waermekapazitaet liefert, immer noch J/(K m^3). Wenn Sie nun auch noch die „bulk“ Waermekapazitaet mit der Dicke der betrachteten Schicht multiplizieren, dann erhalten Sie zwar J/(K m^2). Diese Groesse wird allerdings als thermischer Inertialkoeffizient („thermal inertia coefficient“) bezeichnet und bestimmt das dynamische Verhalten des betrachteten Systems. In der stationaeren Loesung der Energiegleichung, wie sie im Falle des Mondes von Wesselink (1948), Jaeger (1953), Cremers et al. (1971), Mitchell & de Pater (1994) sowie Vasavada et al . (1999, 2012) betrachtet wurde, tritt der thermische Inertialkoeffizient allerdings nicht auf. Deswegen haben wir ja mit der instationaeren Energiegleichung gearbeitet. Viertens ist gerade die Waermekapazitaet hochgradig temperaturabhaengig. Fuenftens aendert sich die Dichte des Materials, also Masse pro Bezugsvolumen nicht durch Gravitation. Sechstens betraegt nach unseren Simulationen der Unterschied in der global gemittelten Oberflaechentemperatur zwischen Erde ohne Atmosphaere und dem Mond etwa 23 K. Dabei wurden im Falle des Mondes 12 synodische Perioden (etwa 354 Tage) und im Falle der Erde 365 synodische Perioden bei der Mittelung beruecksichtigt.
Was Sie als Packungsdichte bezeichnen, kann sich nur aendern, wenn sich die Hohlraeume zwischen den Regolithkoernern veraendern und somit mehr (bzw. weniger) Masse pro Bezugsvolumen vorhanden sein kann. Aber auch das hat nichts mit der Gravitation zu tun, sondern nur mit einer Verschiebung der Grossenverteilung der Koernung hin zu kleineren (bzw. groesseren) Koernerdurchmessern. Eine solche Verschiebung der Groessenverteilung kann auf der Erde mit Atmosphaere durch physikalische und chemische Witterung erfolgen. Ist die Atmosphaere nicht vorhanden, dann bleiben nur noch Aenderungen durch Meteoriteneinschlaege und hochenergetischer kosmischer Strahlung uebrig.
Im Falle einer solchen Verschiebung in der Groessenverteilung der Koernung aendert sich die Dichte des Materials und aller Wahrscheinlichkeit nach auch die Waermeleitfaehigkeit. Ob sich die Temperaturabhaengigkeit der spezifischen Waermekapazitaet aendert, ist fragwuerdig. Dazu muesste sich naemlich die Zusammensetzung des Regolithmaterials aendern.
Im uebrigen sollten Sie nicht an Hand der elementaren Loesung diskutieren, denn diese ist nur vereinbar mit einer harmonischen Funktion als Randbedingung. Der Verlauf der Oberflaechentemperatur eines Mond-Tages ist alles andere als harmonisch. Das gilt auch im Falle einer Erde ohne Atmosphaere. Eine Verknuepfung der elementaren Loesung mit der Energiebilanzgleichung, wie sie z.B. von Ebel in seiner Arbeit „EnEV, Solarstrahlung und Boltzmannsche Emission“ von 2003 propagiert wurde, liefert sinnlose Ergebnisse. Das ist uebrigens Ebels einzige Arbeit in einer Fachzeitschrift (Bauphysik). Diese Arbeit, die schon damals weit hinter dem Stand in der Bauphysik hinterher hinkte, ist also nicht nur belanglos, sondern auch noch erheblich mit Fehlern behaftet.
weil in der Atmosphäre, mit einem Gewicht von ca 10 Tonnen je m2 Erdoberfläche, viele physikalische Vorgänge ablaufen die nach der noch viel antikeren Celsiusskala eben die gemessenen Werte ergeben.
Niemand leugnet den Einfluss der Atmosphäre in der wir leben.
Nur Modellierungen und Milchmädchenrechnungen die dem „antiken“ 2.HS d TD widersorechen sind nun einmal falsch.
Den Treibhauseffekt könnten Sie nicht einmal patentieren lassen, Patentämter lehnen Patente zu perpetua mobile der 2. Art prinzipiell ab.
Keine hemisphärische Rechnung welche die solare Dauer-Einstrahlung über eine Halbkugel verteilt, ergibt mit S-B +15 Grad. Es sind eher (gerechnet mit dem Verhältnis der Geometriefaktoren) 255*4.Wurzel(4/2)=303 K (+30 Grad).
Ich habe unseren Geophysiker Uli Weber, der nun schon zum 7. Mal hier veröffentlichen durfte, vergeblich aufgefordert, darzustellen wie sich die behaupteten +15 Grad ohne TE ergeben. Soweit ich den hemisphärisch-isothermen (!) Ansatz mit Strahlungsmittelwerten (den sonst niemand benutzt und den Prof. Kramm in seinem Kommentar auch kritisiert aber darauf besteht dass S-B nur lokal gültig ist) richtig verstanden habe, wird zwar mit Albedo aber ohne Treibhauseffekt und ohne Abstrahlung und Aufheizung der Nachtseite gerechnet.
Die Nachtseite wird völlig ausser Betracht gelassen, denn die stark schwankenden Bodenwärmeflüsse bei der Rotation über Tag/Nacht zu berücksichtigen, erscheint kaum möglich. Soll etwa die Nachtseite einfach nur 23% von dem Mittelwert der Tagseite abstrahlen? Das wäre zwar völlig unrealistisch, aber dann würden sich tatsächlich mit dem Geometriefaktor-Verhältnis
255*4.Wurzel(4/2,46)=288 K (+15 Grad) ergeben.
Herr Weber glaubt offenbar, weltweit der Einzige zu sein, der S-B bei der rotierenden Erde richtig anwendet, hat aber keinen Nachweis erbracht wie sich +15 Grad ohne TE mit der „Umgebungsgleichung des S-B-Gesetzes“ ergeben sollen. Wir müssen also davon ausgehen dass seine Behauptung, mit S-B den atmosphärischen Treibhauseffekt widerlegt und auch die gemessene Mitteltemperatur der Erde von etwa +15 Grad als die „natürliche“ Durchschnittstemperatur unserer Erde identifiziert zu haben, aus der Luft gegriffen ist.
@P. Dietze
Sie schreiben:
„Wir müssen also davon ausgehen dass seine Behauptung, mit S-B den atmosphärischen Treibhauseffekt widerlegt und auch die gemessene Mitteltemperatur der Erde von etwa +15 Grad als die „natürliche“ Durchschnittstemperatur unserer Erde identifiziert zu haben, aus der Luft gegriffen ist.“
Herr Dietze,
ich denke, dass Sie da völlig recht haben. Der Wert ist aus der Luft gegriffen, genau einen Meter über dem Erdboden.
Herr Dietze,
um es nochmals klarzustellen, der global gemittelte Wert der oberflaechennahen Lufttemperatur con 288 K beruht nicht auf einem sog. atmosphaerischen Treibhauseffekt. Jede der Vielzahl von Temperaturen, die zur Mittelwertbildung herangezogen werden, beruht auf einer Energiebilanz, aber auf keiner Strahlungsbilanz. Nicht ein einziger der im System Erde-Atmosphaere relevanten Energiefluesse ist von dieser globalen Temperatur abhaengig.
Es laesst sich an Hand der Bilanzgleichung fuer die Gesamtenergie leicht nachweisen, dass in der terrestrischen Atmosphaere keine Netto-Quellen bzw. Senken von Gesamtenergie (innere Energie plus potentielle Energie plus kinetische Energie) existieren. Ein sog. atmosphaerischer Treibhauseffekt tritt in dieser Gleichung nicht auf, auch nicht in der Bilanzgleichung fuer die innere Energie oder in der Bilanzgleichung fuer Enthalpie.
Der sog. atmosphaerische Treibhauseffekt ist zudem kein physikalischer Effekt, denn ein physikalischer Effekt ist eindeutig definiert. Vom sog. atmosphaerischen Treibhauseffekt existieren mittlerweile fast beliebig viele Definitionen und Beschreibungen, dass diese noch nicht einmal mehr der Esoterik zugeordnet werden koennen. Es ist ein Muster ohne Wert.
Den sog. atmosphaerischen Treibhauseffekt kann man noch am besten mit dem Begriff des „outhouse“ (https://en.wikipedia.org/wiki/Outhouse) in Verbindung bringen. Das waere dann ein sog. „outhouse effect“.
@Dr. Gerhard Kramm
Gehören für Sie die Ausführungen von Heinz Thieme auch zur Esoterik?
Er schreibt auch über einen thermodynamischen „Treibhauseffekt“ bzw. „Atmosphäreneffekt“ und begründet diesen mit physikalischen Gesetzen.
Mein Stand der Erkenntnis oder zumindest Glaube, zur Zeit:
– Das S-B Gesetzt ist in primitiver Form mit gemittelten Temperaturwerten nicht anwendbar.
– Der Treibhauseffekt ala IPCC widerspricht dem 2. HS d TD – er beschreibt ein pepetuum mobile der 2. Art
– Wärmeleitung und -konvektion spielen eine weit grössere Rolle als Strahlungsbilanzierungen,
– Klima ist ein örtliches Phänomen, es gibt kein Weltklima
– Spurengase mit 0,04% können keinen wesentlichen Einfluss auf Klimaeffekte haben
– die Thiemesche Erklärung mit adiabatischen Prozessen wirkt für mich plausibel – aber er argumentiert zum Teil auch mit dem S-B Gesetz auf gemittelten Werten aufbauend.
http://real-planet.eu/atmoseff.htm
– Gerlichs Ansatz, dass die Vorgänge viel zu komplex sind und zu viele Variablen vorhanden sind, dass eine realistische Modellierung auszuschliessen ist, erscheint für mich aber ebenso plausibel.
Die Schwierigkeit für besser gebildete Laien, zu denen ich mich zähle, sind die vielen Variationen der Erklärungen, alle von relativ spezialisierten Professoren die sich schon jahrzehntelang mit dieser Materie beschäftigen, alle von Universitäten, Physiker, Mathematiker, oder zumindest von diesen zitiert, und alle widersprechen sich…….
liebe Grüsse
Franz Jäger
Herr Jaeger,
sicherlich gehoeren die Ausfuehrungen des Herr Thieme zur Esoterik. Was Herr Thieme beschreibt, entspricht nicht dem physikalischen Sachverhalt. Wer mit global gemittelten Temperaturen die Energetik der Atmosphaere beschreiben will, hat einfach keine Ahnung.
Die Temperaturen von 255 K und 288 K sind aus physikalischer Sicht sinnlose Groessen. Und das haben sowohl Gerlich & Tscheuschner (2009) sowie meine Mitautoren und ich auf unterschiedliche Weise nachgewiesen. (Offenbar ist es viel einfacher, etwas voellig Falsches in die Fachliteratur einzufuehren als es selbst an Hand einer physikalischen Beweisfuehrung wieder zu entfernen.)
Warum das so ist, haben Bohren & Clothiaux in ihrem Lehrbuch „Fundamentals of Atmospheric Radiation“ von 2006 dargelegt:
“In general, energy (or power) is a more relevant physical quantity than temperature. Energies are additive, temperatures are not; energy is conserved, temperature is not. Energy fluxes drive atmospheric processes. But W m^(−2) is banned from American newspapers, both because it is an SI quantity and because it is much too scientific for readers of even the most pretentious newspapers in the land. Similarly, in-stead of energy fluxes we get the wind-chill temperature, which obscures the fact that energy fluxes, not temperatures, kill people by hypothermia.”
Ich habe dieses schon an anderer Stelle zitiert, aber offensichtlich wird dieser Sachverhalt nicht wahrgenommen. Diese Aussage von Bohren und Clothiaux ist korrekt; und der Sachverhalt ist schon seit ueber 100 Jahren bekannt. Es geht umm extensive Groessen, wozu die Energie zaehlt, und intensiven Groessen, wozu die Temperatur zaehlt. Mit diesem Unterschied kommen die meisten der Klimatologen nicht klar, weil sie die physikalischen Gesetzmaessigkeiten leugnen (daher „physics deniers“).
Um ein einfaches Beispiel zu schildern, betrachten wir ein Liter Wasser der Temperatur von 20 Grad C in einem Dewar-Gefaess. Wenn man nun vorsichtig ein halbes Liter Wasser abschoepft, dann hat sich die Energie in diesem Dewar-Gefaess fast halbiert, aber die Temperatur des Wassers betraegt immer noch 20 Grad C. Mit der Einschraenkung „fast“ wird beruecksichtigt, dass das abgeschoepfte Wasser in dem Dewar-Gefaess durch Luft ersetzt wird.
Wie absurd die Situation heute ist, habe ich durch Zufall auf der Webseite „Skeptical Science“ von John Cook, dem Vater des 97%-Konsens, entdeckt. Dort heisst es (https://skepticalscience.com/search.php?t=c&Search=climategate):
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KR at 00:14 AM on 20 June, 2015
A better discussion on this runs in a Comments section on the EIKE website (German climate denial group) where Harde’s paper was discussed, in particular the comments by Dr. Gerhard Kramm – an expert on climate modeling. From his first comment (translated, emphasis added):
Enough said.
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Offensichtlich hat hier einer ein absolut schlechtes Uebersetzungsprogramm verwendet, denn mein Kommentar lautete (tippfehler-bereinigt):
„Offenbar weiss Harde nicht, was er tut. Zum einen zitiert er nicht Arbeiten, die sich eingehend mit den zwei-Schichten-Modellen beschaeftigt haben, und natuerlich – im Gegensatz zu Liou (2002) – auch die Fluesse von sensibler und latenter Waerme enthielten (Frau Schavan laesst gruessen). Man kann mit diesen Modellen spielen und fast alle Ergebnisse erhalten, die man haben moechte. Zum anderen sind seine Modellgleichungen so ziemlich ungeeignet. Wer z.B. Waermefluesse mit flaechengemittelten Temperaturen von Klimazonen berechnet, der hat nach Trapattoni fertig. Die Fluesse von sensibler und latenter Waerme duerfen nur an Hand lokaler Temperatur- und Feuchteverteilungen berechnet werden. Alles anderer ist bluehender Unsinn.“
So kommt es, dass dann
„Die Fluesse von sensibler und latenter Waerme duerfen nur an Hand lokaler Temperatur- und Feuchteverteilungen berechnet werden.“
mit
„The rivers of sensible and latent heat may be charged only according to local temperature and humidity distributions.“
uebersetzt wird. Da vergeht einem das Lachen.
Herr Dr. Kramm,
ich begrüße es dass Sie nach Ihrem Ausflug zum Mond wieder zurück auf der Erde sind. Ihre obige Aussage interpretiere ich als Laie, dass die in Deutschland zu beobachtenden Klimaänderungen hauptsächlich durch geänderte Landnutzung verursacht worden sind.
sehr geehrter Herr Dr. Kramm,
danke für Ihre ausführliche Antwort.
Zusammnfassend heisst das für mich:
– einfache Atmosphärenmodelle mit Aussagekraft sind nicht möglich
– Simulationen mit Computern scheitern an der Vielzahl der Variablen und geben im Endeffekt nur die Fittings der Programmersteller zurück (G in G out)
– absurde Annahmen lassen sich allerdingse mit den Gesetzen der Physik widerlegen.
@Besso Keks,
Sie behaupten:
„Auch die Nebelstrahlung wird nur einen geringen Einfluß auf die zeitliche Änderung der Temperatur nehmen…“
Mit dieser Behauptung dokumentieren Sie nur, dass Sie die Gleichung fuer die Temperatur ueberhaupt nicht verstanden haben, denn auch im Falle der Absorption und Emission von Lichtquanten durch Wassertroepfchen und Eispartikeln gilt diese Gleichung, d.h. die Strahlungsfluesse erscheinen immer noch unter dem Divergenzzeichen.
Ihre Behauptungen zu den Nordlichtern, grenzen an Ignoranz. Beim Sonnenwind handelt es sich nicht um eine elektromagnetische Strahlung, sondern um einen Strom geladener Teilchen (Elektronen, Protonen, alpha-Teilchen). Diese treffen in der oberen Atmosphaere auf N- und O-Atome und ionisieren diese. Im Zuge der nachfolgenden Rekombination werden Lichtquanten emittiert.
Sie zitieren eine Wikipedia-Seite. Wissen Sie eigentlich nicht, wieviel Unsinn in der Wikipedia enthalten ist?
Haetten Sie aber diese zumindest gelesen, dann haette sich Ihre unsinnige Behauptung von selbst erledigt, denn darin heisst es:
„Die Ionisation erfordert Energiezufuhr, die vor allem durch hohe Temperaturen, Lichtquanten oder Stoßionisation durch andere Teilchen erfolgt. Damit sich begegnende geladene Teilchen rekombinieren können, muss diese Energie wieder abgegeben werden. Dies kann durch Emission von Photonen erfolgen (Lumineszenz, zum Beispiel bei Blitzen, Elektrometeoren oder Leuchtdioden), durch Energieübergang an andere Teilchen, durch Dissoziation in neutrale Teilchen oder in Form von Gitterschwingungen (akustische Phononen).“
Dr. Pierre-Marie Robitaille hat gar nichts bewiesen. Viele seiner Behauptungen beruhen auch auf Oberflaechlichkeit. Man kann z.B. die Plancksche Strahlungsfunktion auch ohne irgend eine Beruecksichtigung der Lichtquantelung herleiten, und zwar mit Hilfe der Dimensionsanalyse, was Kramm & Herbert (2006), „Heuristic derivation of blackbody radiation laws using principles of dimensional analysis“, J. Calcutta Math. Soc. 2 (2) 1-20 (siehe auch https://arxiv.org/abs/0801.2197) gezeigt haben. Darin ist dann die Plancksche Konstante nichts weiter als ein dimensionsbehafteter Parameter. Im uebrigen war diese Konstante, die Planck im Jahr 1899 zum erstenmal erwaehnte, zunaechst nichts weiter als ein Fitparameter. Das belegt dann auch die Arbeit von Planck ueber irreversible Strahlungsprozesse aus dem Jahr 1900, in der er das Wiensche Strahlungsgesetz theoretisch begruendete.
Die Quantelung laesst sich dann nur mit Hilfe von Versuchen wie z.B. dem Franck-Hertz-Experiment und dem Stern-Gerlach-Experiment belegen.
Sie behaupten ausserdem:
„Auch ist längst widerlegt, daß über den Grad der Rotverschiebung auf die Entfernungen im Universum geschlossen werden kann.
Will auch niemand wissen“
Was soll dieses Geschwafel? Spielt das irgend eine Rolle bei der Absorption und Emission von Lichtquanten durch Molekuele? Es ist das typischen Vorgehen von Leuten wie Ihnen, durch solche Behauptungen von der eigentlichen Diskussion abzulenken. Nur kenne ich den Witz von den Wuermern seit meiner Schulzeit.
Wenn die Formulierung eines hemisphärischen Ansatzes unter Anwendung des S.B Gesetzes unsinnig ist, dann ist die globale Anwendung unter Einbeziehung der Nachtseite doch wohl ein viel größerer Unsinn. Wenn dann die Ergebnisse einer solchen absurden Berechnung uns einen fiktiven Treibhauseffekt beschert haben,dessen gesellschaftliche Wirkung schon beeindruckend ist, was hat dann Kommissar Weber eigentlich falsch gemacht, indem er genau darauf mit Nachdruck hingewiesen hat.
„Wenn die Formulierung eines hemisphärischen Ansatzes unter Anwendung des S.B Gesetzes unsinnig ist, dann ist die globale Anwendung unter Einbeziehung der Nachtseite doch wohl ein viel größerer Unsinn“
Nein, Herr Bauernhirn, mein Argument mit der fehlenden Nachtseite haben Sie missverstanden. Diese muss für das Strahlungsgleichgewicht und den naeherungsweise richtigen Temperaturmittelwert der gesamten Erdoberflaeche selbstverständlich mit berücksichtigt werden – aber Herr Weber lässt sie beim hemisphärischen Ansatz einfach ausser Betracht.
Herr Dietze,
auf der Nachtseite eines Planeten ohne Atmosphaere oder unseres Mondes existiert kein Strahlungsgleichgewicht, sondern bestenfalls ein Energieflussgleichgewicht, was aus der emittierten Strahlung und dem Bodenwaermefluss besteht. Ohne die Beruecksichtigung des Bodenwaermeflusses wuerde die Temperatur der „Oberflaeche“ rechnerisch identisch gleich null sein.
besso keks schrieb am 30. NOVEMBER 2017 UM 11:02
Im referenzierten Artikel zu Polarlicht steht dann:
Da widerspricht sich Wikipedia anscheinend. Vielleicht sollten Sie da auf einen andere Quelle zurückgreifen, die das in sich konsistent erklärt …
„Da widerspricht sich Wikipedia anscheinend. Vielleicht sollten Sie da auf einen andere Quelle zurückgreifen, die das in sich konsistent erklärt …“
Im von mir genannten Link wird die Angelegenheit richtig gestellt und die Richtigstellung begründet.
71% der Erdoberfläche bedecken Ozeane. An der Oberfläche ist die Temperatur im Polarbereich mit etwa – 2 Grad C (dem Salzgehalt folgend) konstant, am Äquator gegnwärtig mit 30 Grad C nahezu konstant. (Vor 15000 Jahren lag diese Temperatur offenbar um einige Grad C tiefer.) Dazwischen ändern sich lokale Temperaturen im Jahresverlauf. – (Eine überlagerte jahreszeitliche Schwankung entsteht als Folge des ungleich zwischen Nord und Süd verteilten „störenden“ Festlandes.) Seit etwa 15000 Jahren stieg die Wassermenge um etwa 3% , seit 100 Jahren noch um etwa 0,005%.
Der Abfluss der Energie aus den Ozeanen kann nur deshalb den Zufluss von Solarenergie signifikant übersteigen, weil der Kreislauf der langwelliger Strahlung seine Energiebilanz ausgleicht und mit dem sog. „Treibhauseffekt“ den Durchlauf der Solarenergie zusätzlich verzögert.
Der Artikel und die Diskussion bestätigen einmal mehr, dass der Zustand der Atmosphäre nicht mathematisch dargestellt werden kann. (Eine besondere Lachnummer sind und bleiben die Versuche zu quantifizieren oder gar die Interaktion des CO2 mit dem Kreislauf langwelliger Strahlung zu „separieren“.)
Eine Frage eines Studierenden an die Gelehrten:
Das S-B Gesetz gilt nur für schwarze Körper. Bei „grauen Körpern“ ist Epsylon bzw Alpha zu berücksichtigen.
Flüssigkeiten bilden ja auch geschlossene Oberflächen – hier müsste man eigentlich auch mit dem S-B Gesetz rechnen können.
Wie ist das bei Gasen? Die haben ja gar keine Oberfläche die Strahlen könnte?
Wie kann man bei Gasen Strahlungsmodelle ansetzen?
Verstehe ich die Strahlung überhaupt richtig?:
Strahlung sind Photonen die durch Anhebung und wieder Absenkung von Elektronen auf höhere und zurück auf das niedrigere Energieniveau ausgesendet werden. Bei Oberflächen stelle ich mir vor, dass das nur die Moleküle bzw Atome an der Oberfläche betrifft. Denkbar wäre allerdings, dass das im Inneren der Körper auch geschieht und dass sich dieser Effekt im Inneren der Körper aufhebt, ähnlich oder analog dem Phänomen der Oberflächenspannung.
Weiters habe ich eine Frage zu IR Thermometern:
Wenn ich das Thermometer Richtung Himmel richte, zeigt es bei klarem Himmel zwischen minus 30 und minus 45 Grad an, bei Wolken null bis plus zehn Grad. woher kommen die Werte bei klarem Himmel? Sind das Fakewerte? Oder die Werte der oberen Tropospärenschichten, die ja in diesem Bereich plausibel wären?
Ich wäre für einfach formulierte Antworten dankbar – ich bin kein Meister der theoretischen Physik.
PS: ich will damit keine Atmosphärenberechnungen anstellen nach der eingehenden Lektüre von Gerlich ist mir die Widersinnigkeit solcher Berechnungen klar geworden.
@Jäger
„Strahlung sind Photonen die durch Anhebung und wieder Absenkung von Elektronen auf höhere und zurück auf das niedrigere Energieniveau ausgesendet werden.“
Im für den angeblichen Treibhauseffekt relevanten Fall kommt die Strahlung nicht aus dem Wechsel der Schale (zu energiereich) sondern aus der Änderung der Schwingung der Verbindungen zwischen den Atomen eines Moleküls.
„Wenn ich das Thermometer Richtung Himmel richte, zeigt es bei klarem Himmel zwischen minus 30 und minus 45 Grad an, bei Wolken null bis plus zehn Grad. woher kommen die Werte bei klarem Himmel? Sind das Fakewerte?“
Ihr Thermometer mißt keine Temperaturen, sondern eine einfallende Strahlungsleistung.
Diese wird unter der Annahme eines bestimmten fix eingestellten Emissionskoeffizienten nach der Schwarzkörperformel in eine Temperatur umgerechnet.
Da die Emissionsleistung von Gasen (diese strahlen nur in bestimmten Banden und nicht wie ein Schwarzkörper über das ganze Spektrum) mit dieser Formel nicht beschrieben werden kann, kann die einfallende Leistung mit Ihrem Thermometer auch nicht auf eine Temperatur umgerechnet werden.
Weil aber Gase in den unteren Atmospärenschichten eh nicht strahlen können ist davon auszugehen, daß Sie die Temperatur von Aerosolen messen.
Diese strahlen aber aus verschiedenen Höhen mit verschiedenen Temperaturen Richtung Boden, damit ist der gemessene Wert (der ja aufgrund einer Umrechnung von Strahlungsleistung in Temperatur zustande kommt) wenig aussagekräftig.
@Besso Keks,
ich empfehle Ihnen, sich damit zu beschaeftigen, was ein Thermometer misst. Mit einem Thermometer wird nicht die Strahlung, sondern die Lufttemperatur gemessen. Strahlungseinfluesse sind fernzuhalten. Und wenn das nicht geht, zumindest zu minimieren. Deswegen werden hochglanzpolierte konzentrisch angebrachte Huelsen zum Schutz gegen solare Strahlung sowie eine Ventilation verwendet, um den Effekt der infraroten Strahlung zu reduzieren.
@ Kramm:
Franz Jäger
30. NOVEMBER 2017 UM 9:58
„Weiters habe ich eine Frage zu IR Thermometern:“
Die Rede ist von IR-Thermometern…
Richtig. Nur was wollen Sie damit messen? Die aus der Atmosphaere stammende infrarote Strahlung sagt nichts darueber aus, aus welcher Hoehe diese Strahlung stammt. Also ist die Temperatur, die ein Strahlungsthermometer anzeigt, eine belanglose Groesse. Die Lufttemperatur als Funktion des Ortes koennen Sie damit nicht bestimmen.
Die TE-Modellierung der rotierenden waermespeichenden Erde mitsamt Geometriefaktor und Mittelwertbildung der Ein- und Abstrahlung über Tag und Nacht (letztere wird faelschlich immer wieder ausgeklammert) sowie die Nichtanwendbarkeit des 2.HS auf Gegenstrahlung mit Energietransport von kalt nach warm hat Herr Weber trotz zahlreicher Belehrungen immer noch nicht verstanden.
Und EIKE scheint gänzlich unbesorgt, sich in der Fachwelt zu blamieren wenn die Nichtexistenz des strahlungsphysikalisch, rechnerisch sowie messtechnisch nachweislich existenten TE mal wieder bestritten wird. Hinzuweisen ist auch auf die Tatsache dass Gegenstrahlung, welche die abstrahlungsbedingte Auskuehlung verringert, selbstverständlich zu einem höheren Temperaturmittelwert führt.
„Hinzuweisen ist auch auf die Tatsache dass Gegenstrahlung, welche die abstrahlungsbedingte Auskuehlung verringert, selbstverständlich zu einem höheren Temperaturmittelwert führt.“
Typisch inhaltsleeres Dietzegeschwafel.
Natürlich führt die Gegenstrahlung, z.B. aus Wolken zu höheren Temperaturmittelwerten.
Wer hier hat das je bestritten???
Darum geht es aber nicht,
es geht um eine angebliche Wirkung von CO2.
Und hierfür müßten Sie eine am Boden auftreffende und meßbare Gegenstrahlung aus CO (und NUR aus CO2) nachweisen.
Das können Sie nicht seit 1376, also sparen Sie sich halt endlich ihre CO2läßtdieWeltuntergehenPropagandabeiträge!
Oder liefern Sie einen Beweis – die Welt wartet darauf!
Herr Dietze,
Sie interpretieren den 2. Hauptsatz der Thermodynamik vollkommen falsch, weil Sie ihn bis heute nicht verstanden haben.
Ich zitiere nochmals fuer Sie aus dem Lehrbuch von Rudolf Clausius (1887), “ Die mechanische Waermetheorie“. Clausius, der Vater des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik, schrieb:
“Die Wärme kann nicht von selbst aus einem kälteren in einen wärmeren Körper übergehen.”
Clausius faehrt dann fort:
“Die hierin vorkommenden Worte „von selbst“, welche der Kürze wegen angewandt sind, bedürfen, um vollkommen verständlich zu sein, noch einer Erläuterung, welche ich in meinen Abhandlungen an verschiedenen Orten gegeben habe. Zunächst soll darin ausgedrückt sein, dass durch Leitung und Strahlung die Wärme sich nie in dem wärmeren Körper auf Kosten des kälteren noch mehr anhäufen kann. Dabei soll dasjenige, was in dieser Beziehung über die Strahlung schon früher bekannt war, auch auf solche Fälle ausgedehnt werden, wo durch Brechung oder Reflexion die Richtung der Strahlen irgend wie geändert, und dadurch eine Concentration derselben bewirkt wird.”
Nachdem er dann eine Vielzahl von Moeglichkeiten durchgespielt hat, fasst Clausius seine Ueberlegungen zusammen:
“Der von mir zum Beweise des zweiten Hauptsatzes aufgestellte Grundsatz, dass die Wärme nicht von selbst (oder ohne Compensation) aus einem kälteren in einen wärmeren Körper ühergehen kann, entspricht in einigen besonders einfachen Fällen des Wärmeaustausches der alltäglichen Erfahrung. Dahin gehört erstens die Wärmeleitung, welche immer in dem Sinne vor sich geht, dass die Wärme vom wärmeren Körper oder Körpertheile zum kälteren Körper oder Körpertheile strömt. Was ferner die in gewöhnlicher Weise stattfindende Wärmestrahlung anbetrifft, so ist es freilich bekannt, dass nicht nur der warme Körper dem kalten, sondern auch umgekehrt der kalte Körper dem warmen Wärme zustrahlt, aber das Gesammtresultat dieses gleichzeitig stattfindenden doppelten Wärmeaustausches besteht, wie man als erfahrungsmässig feststehend ansehen kann, immer darin, dass der kältere Körper auf Kosten des wärmeren einen Zuwachs an Wärme erfährt.”
Ihre Behauptungen, Herr Dietze, sind unvereinbar mit der Darstellung von Clausius. Sie sind auch unvereinbar mit den Beobachtungen, denn im globalen Mittel ist die von den Wasser- und Landmassen nahe der Erdoberflaeche emittierte infrarote Strahlung etwa 65 W/m^2 groesser als die absorbierte Gegenstrahlung. Das bedeutet, dass die Netto-Strahlung im Infrarotbereich von etwa 65 W/m^2 im Falle dieser Wasser- und Landmassen zu einem Verlust an Energie beitraegt, der der Atmosphaere zugutekommt.
An der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere existiert im allgemeinen keine Strahlungsbilanz, sondern, wenn ueberhaupt, nur eine Energiebilanz, denn die Fluesse von sensibler und latenter Waerme sind grundsaetzlich in die Betrachtungen einzubeziehen. Im globalen Mittel sind diese Fluesse in ihrer Summe erheblich groesser als die Netto-Strahlung im Infrarotbereich.
Es gibt aktuellere Nicht-Probleme als die Temperaturen auf dem Mond. In der SZ von heute findet man unter der Überschrift „28 deutschen Städten drohen Fahrverbote“. Darunter sieht man eine vierspurige Straße in einem herbstlichen Wald. Waldschäden sind keine zu erkennen.
http://www.sueddeutsche.de/wirtschaft/luftverschmutzung-die-richter-im-nacken-1.3767588
Herr Berberich,
die Untersuchung der Temperaturverteilung auf dem Mond ist eine wissenschaftliche Aufgabenstellung. Mit einem Problem oder Nicht-Problem hat diese Untersuchung nichts zu tun.
An Hand der Beobachtungen, die vom Mond existieren, lassen sich die Ergebnisse von Modellsimulationen bewerten. Wenn diese Modellergebnisse mit den Beobachtungen in ausreichender Genauigkeit uebereinstimmen, dann kann man diese numerischen Modelle auch auf eine Erde ohne Atmosphaere anwenden, um herauszufinden, wie sich die Atmosphaere auf die Temperaturverteilung in Oberflaechennaehe auswirkt. Dabei muessen selbstverstaendlich die unterschiedlichen astronomischen Gegebenheiten beachtet werden. Das haben meine Mitautoren und ich in unserer Arbeit „Using Earth’s Moon as a testbed for quantifying the effect of the terrestrial atmosphere. Natural Science, 9, 251-288.“ getan. Dabei stellte sich heraus, dass die globale Mitteltemperatur einer Erde ohne Atmosphaere, wenn man ueber ein Jahr mittelt, etwa 221 K betraegt. Gegenueber dem Wert der global gemittelten oberflaechennahen Lufttemperatur von 288 K, ist das ein Unterschied von 67 K, also das Zweifache von dem, was immer bei der Quantifikation des sog. atmosphaerischen Treibhauseffekts von 33 K genannt wird.
Da Kondratyev & Moskalenko (1984) fuer eine wolkenlose Atmosphaere folgende Ergebnisse ermittelten,
H2O-20.6 K; CO2-7.2 K; N2O-1.4 K; CH4-0.8 K; O3-2.4 K; NH3 + freons + NO2 + CCl4 + O2 + N2 -0.8 K,
mit denen die beiden Autoren den Unterschied von 33,2 K begruendeten und auf die sich auch die Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphaere“ des 11. deutschen Bundestages in ihrem 3. Bericht von 1990 bezog, dann darf man schlussfolgern, dass diese Ergebnisse vollkommen realitaetsfern und deswegen zu verwerfen sind.
Und nun kommen Sie und sprechen von dem Problem, dass in
„28 deutschen Städten Fahrverbote drohen“.
Diejenigen, die diese Forderungen stellen, berufen sich auf „wissenschaftliche Ergebnisse“, die genauso fragwuerdig sind wie die Ergebnisse von Kondratyev & Moskalenko (1984).
Ich habe einige Artikel zu diesem Thema gelesen, die in medizinischen Zeitschriften erschienen. Bei der medizinischen Bewertung halte ich mich raus, denn ich bin dafuer nicht qualifiziert. Aber die Erhebung der Konzentrationen und die statistischen Verarbeitung kann ich auf Grund meines Berufes bewerten. Und da liegt teilweise der Hase im Pfeffer.
Die Verteufelung des Dieselmotors bzw. Ottomotors ist doch rein politisch begruendet. Es geht nicht um „reinere“ Luft, sondern um die Einfuehrung des E-Autos, den damit verbundenen Subventionen sowie der Speicherung von elektrischer Energie aus Wind- und Solarparks in einer Vielzahl von Autobatterien. Letzteres soll wohl dazu dienen, die fehlende Speichermoeglichkeit der zufaellig anfallenden elektrischen Energie zu verschleiern.
Ich betrachte die Temperaturverteilung auf dem Mond als ein „Nicht-Problem“, weil diese Fragestellung gelöst ist. Siehe z.B.
„Vasavada 2012 Lunar equatorial surface temperatures and regolith properties from the Diviner Lunar Radiometer Experiment“
Dies betrachte ich auch als ein „Nicht-Problem“, weil die NO2-Emissionen seit Jahren rückläufig sind, die momentanen Grenzwerte nur etwa doppelt so groß sind wie die nicht verkehrsbedingten Emissionen und die MAK-Grenzwerte etwa einen Faktor 20 höher sind. Man kann die Forderung nach besserer Filter-Technik so weit treiben, dass KFZ-Filter die NO2-Konzentration im Freien reduzieren. Vielleicht hilft dies, das Aus für Verbrennungsmotoren und auch für Kohlekraftwerke in weitere Ferne zu verschieben.
Herr Berberich,
Vasavada et al. (2012) haben mit einer stationaeren Version der Energieflussbilanz gearbeitet. Damit war das Problem noch nicht geloest, denn im Falle eines erheblich schneller rotierenden Koerpers ist die Zeitabhaengigkeit zu beruecksichtigen. Im uebrigen haben Vasavada et al. nur die Variation der aequatorialen Oberflaechentemperatur betrachtet.
Die Filtertechnik existiert doch schon seit zig Jahren.
Viel interessanter finde ich folgende Betrachtung.
Die dunklen Objekte/Oberflächen auf dem Erdmond haben eine Albedo a von 0,07 – 0,24 und bei den Basalt-Oberflächen liegt sie bei 0,05 – 0,10. Die Albedo a der hellen Felsen und für das Hochland liegt bei 0,11 – 0,18.
Schaut man sich dazu die gemessenen Temperaturen der stern-zugewandten Hemisphäre (Tag-Hemisphäre) vom LRO und die daraus über das Stefan-Boltzmann-Gesetz zurückgerechnete empfangene Leistungsdichte an, wird man feststellen, dass diese Leistungsdichte über die Beziehung P(sun)*[1 – a]*sin(alpha) nicht bestimmt werden kann, wobei alpha der Winkel der Einstrahlung zur Flächennormalen entspricht.
Die gewichtete mittlere Temperatur der Nacht-Hemisphäre vom Erdmond wurde mit T(night) = -173°C (100K) und die gewichtete mittlere Temperatur der Tag-Hemisphäre T(day) = 107°C (380K) bestimmt. Der gewichtete mittlere Emissionsgrad der Nacht-Hemisphäre liegt bei e(s,night) = 0,96 und der der Tag-Hemisphäre bei e(s,day) = 0,92 (Werte von den Apollo-Missionen und dem Diviner Lunar Radiometer Experiment).
Damit würde sich folgende Energie-Aufnahme bzw. -Abgabe der Nacht- zur Tag-Hemisphäre ergeben:
P(in) = P(out) = sigma*[e(s,day)*T(day)^4 – e(s,night)*T(night)^4] = 5,67*10^-8*[0,92*380^4 – 0,96*100^4] = 1082 W/m^2.
Die Tag-Hemisphäre vom Erdmond muss also eine Leistungsdichte von 1082 W/m^2 aufnehmen, sonst würden sich diese gewichteten mittleren Temperaturen nicht ergeben.
Mfg
Werner Holtz
Herr Holtz,
die Temperaturen von etwa 100 K sowie etwa 380 K sind keine hemisphaerische Temperaturen, sondern lokale Temperaturen. Auch ist das relative Emissionsvermoegen von e = 0,92 zu niedrig; und die Albedo, a, im solaren Bereich ist im allgemeinen abhaengig von der Zenitdistanz der Sonne, q. Cremers et al. (1971) geben fuer Apollo 12 die Werte von e = 0,935 und a = 0,12 an.
Da bei hoher Einstrahlung die Wirkung des Bodenwaermeflusses vernachlaessigbar ist, kann man die Temperatur folgendermassen bestimmen:
T(q) = ((1 – a) F_S cos (q)/(e s))^0,25
worin s die Stefansche Konstante und F_s die solare Einstrahlung sind. Diese Gleichung beruht auf einer lokalen Strahlungsbilanz, wie sie von Gerlich & Tscheuschner (2009) betrachtet wurde. Herr Weber verwendete diesen Ansatz ebenfalls, wie die Abbildung 2 seines Gedankenexperiments veranschaulicht (https://www.eike-klima-energie.eu/2017/08/19/machen-wir-mal-ein-gedankenexperiment-es-gibt-gar-keine-erde/).
Fuer F_s = S = 1361 W/m^2, also dem Wert der Solarkonstanten, erhaelt man mit e = 0,98 sowie a = 0,12 fuer die Temperatur des subsolaren Punktes, wenn dieser mit dem Mondaequator zusammenfaellt: T = 383 K. Das ist also die maximale Temperatur. Fuer lokale Sonnenzenitdistanzen von q > 0 erhaelt man fuer die noerdlichen oder suedlichen Breiten geringere Temperaturen. Fuer q = 30° erhaelt man z.B. etwa 370 K, fuer q = 45° etwa 351 K und fuer q = 60° etwa 322 K. Folglich ist die ueber die hemisphaerische Temperatur erheblich niedriger als 383 K.
Kurz vor Sonnenuntergang macht sich die Wirkung des Bodens bemerkbar. Der Bodenwaermefluss aendert seine Richtung. Zeigte er vorher von aussen nach innen, so zeigt er nun von innen nach aussen. Er sorgt dann dafuer, dass nach Sonnenuntergang die emittierte Strahlung durch die herangefuehrte Waerme kompensiert wird. Kurz vor Sonnenaufgang ergibt sich dann das Temperaturminimum von – im allgemeinen – weniger als 100 K. Das Minimum ist wiederum abhaengig vom Breitenkreis.
@ Hr. Kramm
Nach ihren Ausführungen frage ich mich, was die NASA für Müll veröffentlicht. Da hätte ich mir auch den LRO Data Workshop sparen können.
1. Zitat – Hr. Kramm: … die Temperaturen von etwa 100 K sowie etwa 380 K sind keine hemisphaerische Temperaturen …
2. Zitat – Hr. Kramm: … Auch ist das relative Emissionsvermoegen von e = 0,92 zu niedrig …
Siehe: Lunar Sourcebook – A User’s Guide to the Moon, Cambridge University Press
Mean Surface Temperature (Day): 107°C (380K)
Mean Surface Temperature (Night): -153°C (120K)
Maximum Surface Temperature (Day): 123°C (396K)
Minimum Surface Temperature (Night): -233°C (40K)
Average Emissivity: 93% on the sunlit surface
Siehe: Diviner Level 2 Data Products – Jean-Pierre Williams (UCLA) – LRO Data User’s Workshop Houston, TX, March 15, 2015 – Part I/II/III
Zitat: „The mean surface temperature (day)/(night) for all measurements was approximately 380K +/- 2K (100K +/- 2K) a temperature very near the maximum temperature experienced by the samples on the lunar surface“
Der Maximalwert beträgt laut LRO auf der Tag-Hemisphäre 400K in der Fläche [an Krater-Rändern (Crater Rims) am Äquator sogar 410K] und der Minimalwert auf der Nacht-Hemisphäre 40K (in Pol-Nähe).
Siehe: The Sunlit Lunar Surface Part I/II – Albedo Studies and Full Moon Temperature Distribution, 1971
Siehe: The Infrared Moon, R. W. Shorthill, 1969
Laut Mr. Williams (UCLA) stimmt das cos(1/6)-Law (Fig. 16 – Part I) der Temperatur-Verteilung in der Fläche auf der stern-zugewandten Hemisphäre vom Erdmond sehr gut mit den LRO-Messwerten überein. Daraus lässt sich eine gewichtete mittlere Temperatur von 380K ableiten. Die mittlere Albedo liegt bei 0,1058 und der mittlere Emissionsgrad wurde mit 0,93 bestimmt.
Siehe: Diviner Lunar Radiometer Experiment – Daten – https://www.diviner.ucla.edu/
Hier sind für jeden Channel die Eigenschaften und Mess-Daten zu finden. Diese zeigen, dass der Emissionsgrad zwischen 0,87 <= e(theta,T) <= 0,982 liegt. Zudem können Sie über den Solar-Channel die Einstrahlungs-Leistungsdichte ermitteln, und für jeden Mess-Punkt gewichtete auf die Mond-Oberfläche berechnen (Wurde bisher nicht veröffentlicht!).
Siehe: Thermal Radiation Characteristics and Thermophysical Properties of Lunar Materials (0,92 <= e(theta,T) <= 0,972)
Der temperatur-abhängige (Gesamt-) Emissionsgrad wird mit folgender Gleichung beschrieben:
e(theta,T) = 0,9843 – 0,2307*10^-3*T + 0,1863*10^-5*T^2 – 0,6765*10^-8*T^3 + 0,6436*10^-11*T^4
Zitat: „Also shown are total emittance data obtained directly from Apollo 11 sample 10084. Over the expected temperature range on the moon, 90-400°K, the total emittance varies from approximately 0.972 to 0.927. The Apollo 11 measurements are for a bulk density of 1600 kg/m^3. Over the limited temperature range of these results the total emittance varied between 0.89 and 0.98 +/- 0.01.“
Die Temperatur-Werte aus den Apollo-Missionen, die mittlere Temperatur der Tag-Hemisphäre liegt bei 372K und der Nacht-Hemisphäre bei 105K. Damit würde sich folgende Energie-Aufnahme bzw. -Abgabe der Nacht- zur Tag-Hemisphäre ergeben:
P(in) = P(out) = sigma*[e(s,day)*T(day)^4 – e(s,night)*T(night)^4] = 5,67*10^-8*[0,92*372^4 – 0,96*105^4] = 992 W/m^2.
Die niedrigste mittlere Temperatur für die Tag- und Nacht-Hemisphäre die ich gefunden habe, betrug für die Tag-Hemisphäre 365K und für die Nacht-Hemisphäre 85K. Damit würde sich folgende Energie-Aufnahme bzw. -Abgabe der Nacht- zur Tag-Hemisphäre ergeben:
P(in) = P(out) = sigma*[e(s,day)*T(day)^4 – e(s,night)*T(night)^4] = 5,67*10^-8*[0,92*365^4 – 0,96*85^4] = 923 W/m^2.
Zitat: „Temperatures measured at depths greater than about 82 cm as part of the Heat Flow Experiment show no day/night variations, because of the low thermal conductivity of the soil. Temperatures measured a 100 cm depth were about 252°K (-21°C) at the Apollo 15 site and 255°K (-18°C) at the Apollo 17 site.“
Um diese Dämpfungstiefe von 82 cm bei der instationären Wärmeleitung zu erreichen, braucht man mindestens eine Temperaturamplitude über die Rotationsperiode von 276K bei den Boden-Eigenschaften des Mondes (Messungen: 384K/102K bzw. 389K/106K).
3. Zitat – Hr. Kramm: … T(q) = ((1 – a)*F_S*cos (q)/(e*s))^0,25 …
Damit wollen Sie wirklich die Temperaturen von 400K auf der Mond-Oberfläche erklären – Prost Mahlzeit.
@Hr. Kramm: Wenn Sie die gewichtete mittlere Temperatur für die Tag- und Nacht-Hemisphäre bestimmen sollten, welche Werte würden sie über Ihre Betrachtung für die Rotationsperiode von Erdmond erhalten?
Mfg
Werner Holtz
Letztmalig: Bitte kürzer fassen. In Zukunft werden solche Elaborate gesperrt.
Mit dem Stefan-Boltzmann Gesetz lässt sich abschätzen wieviel Energie von der Sonne gesamt auf einen Planeten im Mittel eingestrahlt wird .
Bei einer Solarkonstante von ca. 1370 W/m2 ist dies bei der Erde, je nach Ansatz des Albedos und dem Immissionsgrad, 1370*0,25*0,7= 240W/m2 bis maximal 1370*0,25=343 W/m2 im Mittel.
Wäre ein Planet ohne Atmosphäre im Strahlungsgleichgewicht mit der Sonne müsst er theoretisch eine mittlere Oberflächentemperatur von ca. 255 bis 280K haben.
Da alle Planeten mit Atmosphären davon wesentlich abweichende „Oberflächentemperaturen“ aufweisen, vermuten manche physikalisch nicht so sattelfesten dass dies mit einem Treibhauseffekt der Atmosphäre zusammen hängt.
Fakt ist, dass die Oberflächentemperatur der Erde tatsächlich von diesen Werten abweicht und sehr naheliegend und plausibel ist auch, dass dieser Umstand mit der vorhandenen Atmosphäre zusammenhängt – wobei sich die Frage stellt – wo liegt die Oberfläche der Erde? Die mittlere Temperatur der Troposphäre (-55 – 15°C im Mittel -20°C = 253K) entspricht ja ziemlich genau diesen berechneten Werten………..
Mehr lässt sich aus diesem sehr primitiven Modell seriöserweise nicht ableiten. Die Berechnungen auf genaue Gradangabe oder gar Zehntelgrade entbehren jeder Wissenschaftlichkeit.
Wenn man in Büchern über AthmosphärenPHYSIK nachliest wird man auch keine primitiven Treibhausmodellberechnungen finden. Alle seriösen PHYSIKER sind sich bewusst, dass die Atmosphäre als ganzes, mit allen Strahlungs-, Leitungs-, Konvektions- und Rotationseffekten, noch nicht im letzten Detail verstanden ist und viele bezweifeln mit guten Gründen eine genaue Berechenbarkeit. Wenn dort mit dem S-B Gesetz gerechnet wird, dann nur um Plausibilitätsüberlegungen a la Fermi anzustellen, keinesfalls um Temperaturerhöhungen im zehntel Grad Bereich zu berechnen.
Dass das S-B Gesetz im Prinzip auf die Erde zutrifft, kann jeder selbst nachrechnen:
Zenitaleinstrahlung mit Albedo ergibt 960W/m2 das sind ca 360K oder 88°C – auf ca. diese Temeperatur heizen sich schwarze Dachdeckungen im Sommer an manchen Tagen tatsächlich auf.
Die sogenannte „Rückstrahlung“ kann auch jeder selbst mit einem IR Thermometer um € 70 messen -40°C bei blauen Himmel waren es vorgestern. Dass kältere Atmospärenschichten den wärmeren Erdboden aufwärmen behauptet auch kein PHYSIKER allerdings bewirkt die Atmospärenstrahlung (die in beide Richtungen geht) eine geringere Auskühlung des Bodens.
Das ganze Thema lässt sich eigentlich ganz einfach und endgültig lösen:
Echte Wissenschaft stellt Fragen und ist sich der Grenzen ihrer Aussagen bewusst – nur Ideologen und religiöse wissen immer die richtige Antwort.
„Mit dem Stefan-Boltzmann Gesetz lässt sich abschätzen wieviel Energie von der Sonne gesamt auf einen Planeten im Mittel eingestrahlt wird .“
Echt???
„…allerdings bewirkt die Atmospärenstrahlung (die in beide Richtungen geht) eine geringere Auskühlung des Bodens.“
Woher (Substanz/Körper/Gas) kommt Ihrer Meinung nach eine „Atmophärenstrahlung“???
Ich nehme an von den Gasmolekülen in der Atmosphäre, wenn Sie es genauer wissen wollen empfehle ich Ihnen die Lektüre entsprechender Fachbücher, zB Atmospheric Radiation von Goody und Yung.
Dass es diese Wärmestrahlung gibt kann jeder selbst mit einem Infrarotthermometer messen – diese Instrumente messen nur die Infrarotstrahlung, ab 70 € in jedem Baumarkt erhältlich. In den letzten Tagen mass ich bei bedeckten Himmel -5 bis 0°C bei blauen Himmel -30 bis -40°C, das entspricht einer Strahlung von ca. 293W bis 180W, der Boden hatte 3 bis 5°C das ergibt eine Strahlung von ca 330W. Die Strahlung von oben wärmt unten natürlich NICHT auf – aber der Boden strahlt nur die Differenz der Strahlung aus, bei bedeckten Himmel eben weniger (ca. 37 bis 150W).
Jeder Autofahrer kennt den Unterschied von klarem und bedecktem Nachthimmel im Winter, bei klarem Himmel ist mehr Eis von der Windschutzscheibe abzukratzen.
Ich misstraue auch nicht prizipiell allen Veröffentlichungen der NASA – entsprechende Strahlungswerte werden auch von denen gemessen.
Sie finden auf der NASA Hompage mittlerweile Strahlungsdiagramme wo keine Gegenstrahlung mehr eingezeichnet ist:
https://pmm.nasa.gov/education/lesson-plans/global-energy-budget
Aber viel spannender finde ich Ihren Gegenstrahlungsgrill:
offensichtlich lässt sich Infrarot(flächen)strahlung mit Reflektoren oder Linsen nicht bündeln, das würde dem 2. HS der Thermodynamik widersprechen mit 100m2 180W könnten Sie dann ja 1 m2 mit 1800 W erreichen, von -35°C auf über 145 °C.
Nicht das Lehrbuch von Goody & Yung (1989) ist massgeblich, sondern folgende Arbeiten bzw. Lehrbuecher:
Einstein (1917), “Zur Quantentheorie der Strahlung”,
Einstein & Ehrenfest (1923), “Zur Quantentheorie des Strahlungsgleichgewichts”,
Dirac (1927), “The quantum theory of the emission and absorption of radiation”,
Milne (1928), “The effect of collisions on monochromatic radiative equilibrium”,
von Neuman (1932), „Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik“ (Lehrbuch),
Chandrasekhar (1960), “Radiative Transfer” (Lehrbuch).
„Ich nehme an von den Gasmolekülen in der Atmosphäre, wenn Sie es genauer wissen wollen“
Das Strahlungsvermögen von Gasen ist abhängig vom Druck.
Sehr schön zu sehen an der Unterkannte der Nordlichter:
Der zunehmende Druck läßt die Zahl der Stöße der Moleküle der Atmosphäre ansteigen, sodaß ab einer bestimmten Höhe die Anregungsenergie nicht mehr abgestrahlt werden kann, sondern per Stoß abgegeben wird.
Dito verhält es sich mit den IR-aktiven Gasen CO2 und H2O.
Bodennah können beide zwar absorbieren, eine Abstrahlung der Absorptionsenergie erfolgt jedoch nicht mehr, die Entspannung erfolgt per Stoß, die absorbierte Strahlungsenergie wird damit thermalisiert.
Eine Abstrahlung durch CO2 kann erst ab c.a. 4000 Höhenmetern erfolgen.
Der Boden ist für Strahlung aus dieser Höhe nicht mehr zu erreichen.
Daher gibt es weder mit CO2 noch mit H2O einen Treibhauseffekt.
Dieser Sachverhalt wird durch die Arbeit von Prandtl zur bodennahen atmosphärischen Grenzschicht bestätigt.
Messungen des Emissionsverhaltens eines Luft/CO2-Gemisches bei unterschiedlichen Konzentrationen und Drücken ergaben bei 1bar Druck und 0,04% CO2-Anteil einen Emissionskoeffizienten von 0.
Da strahlt also nix!
Das Gesagte gilt selbstverständlich nicht für Festkörper und Flüssigkeiten.
„Dass es diese Wärmestrahlung gibt kann jeder selbst mit einem Infrarotthermometer messen – diese Instrumente messen nur die Infrarotstrahlung, ab 70 € in jedem Baumarkt erhältlich. In den letzten Tagen mass ich bei bedeckten Himmel -5 bis 0°C bei blauen Himmel -30 bis -40°C, das entspricht einer Strahlung von ca. 293W bis 180W“
Lesen Sie die Ausführungen von Dr. Paul zum Thema Pyrometer hier auf EIKE.
Diese sind für den von Ihnen geschilderten Einsatz völlig ungeeignet.
„Jeder Autofahrer kennt den Unterschied von klarem und bedecktem Nachthimmel im Winter, bei klarem Himmel ist mehr Eis von der Windschutzscheibe abzukratzen.“
Richtig!
Allerdings stammt die Gegenstrahlung von Wolken (Flüssigkeit!)
„Sie finden auf der NASA Hompage mittlerweile Strahlungsdiagramme wo keine Gegenstrahlung mehr eingezeichnet ist“
s.o.
„Aber viel spannender finde ich Ihren Gegenstrahlungsgrill:“
Ich auch 😉
„offensichtlich lässt sich Infrarot(flächen)strahlung mit Reflektoren oder Linsen nicht bündeln, das würde dem 2. HS der Thermodynamik widersprechen mit 100m2 180W könnten Sie dann ja 1 m2 mit 1800 W erreichen, von -35°C auf über 145 °C.“
Infrarotstrahlung läßt sich selbstverständlich bündeln, sonst würde ein Brennglas nicht funktionieren.
Das Problem ist, daß es sich bei der Strahlung der Aoerosole der Atmophäre um diffuse Strahlung handelt, die nicht wie die parallel einfallende Sonnenstrahlung auf einen Punkt focussiert werden kann.
Für meinen Gegenstrahlungshähnchengrill (ebenso für den Mondlichtkugelgegenstrahlungshähnchengrill) genügt aber ein „Punkt“ in Hähnchengröße, d.h es wird keine perfekte Focussierung benötigt.
Für die thermischen Kraftwerksanlagen in Spanien wurden Rinnenspiegel entwickelt, die etwa 30% der einfallenden diffusen Strahlung auf ein Wärmetauscherrohr lenken können.
Nachdem angeblich 330W/qm Gegenstrahlung vom Himmel fallen (Tag wie Nacht),
brauche ich also 10 qm, um bei einem Wirkungsgrad von 30% eine Leistung von 1KW auf die Hähnchenoberfläche einzustrahlen. Der entsprechende Spiegeldurchmesser liegt dann bei etwa 3,6m.
Über die entstehenden Temperaturen möchte ich nicht spekulieren, mein kleiner Elektrogrill hat auch 1KW, die Hähnchen werden prima knusprig.
Der zweite Hauptsatz interessiert mich in diesem Zusammenhang herzlich wenig,
ich bringe 1KW Gegenstrahlungsleistung auf das Hähnchen.
Und 1KW ist 1KW, egal ob es aus der Steckdose kommt oder vom Himmel fällt.
Meinen Sie nicht auch?
Ach ja, wenn Sie glauben 1 KW reicht nicht für ein krosses Hähnchen:
Spiegel einfach größer machen…
Besso Keks,
in diesen Tagen erzaehlt man sich ja gerne Weihnachtsmaerchen. Aber Ihr Maerchen ist geradezu peinlich.
Bis in einer Hoehe von etwa 60 km ueber Meeresniveau ist die Annahme eines lokalen thermodynamischen Gleichgewicht (LTE) akzeptabel. Das bedeutet, dass die Quellfunktion in der Uebertragungsgleichung fuer monochromatische Strahlungsintensitaeten durch die Plancksche Strahlungsfunktion ersetzt werden darf. Diese ist bekanntlich nur von der Temperatur abhaengig, aber nicht vom Druck. Das ist z.B. in dem Lehrbuch von Subrahmanyan Chandrasekhar (1960), “Radiative Transfer” beschrieben.
Die Zulaessigkeit diese Substitution geht auf die Arbeiten von
Albert Einstein (1917), “Zur Quantentheorie der Strahlung”,
und
Edward Milne (1928), “The effect of collisions on monochromatic radiative equilibrium”,
zurueck. Die Einsteinsche Arbeit stammt aus der Zeit vor der Entwicklung der Quantenmechanik durch Werner Heisenberg, Max Born und Pascual Jordan, Erwin Schroedinger, etc. Von daher war es wichtig, die Einsteinsche Arbeit quantenmechanisch zu untermauern. Dieses wurde von Paul Dirac (1927),
“The quantum theory of the emission and absorption of radiation”,
geleistet. In seinem Lehrbuch „Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik“, eines der besten Lehrbuecher, die je verfasst wurden, bestaetigte John von Neumann die Ergebnisse von Einstein und Dirac. In seinem Unterkapitel 3.6 Lichttheorie schrie von Neumann:
„Die darzulegende Lichtheorie von Dirac ist ueberhaupt wohl eine der schoensten Leistungen auf quantenmechanischem Gebiet.“
In Milnes Arbeit ist dargelegt, unter welcher Bedingung die Einsteinschen Betrachtungen gueltig sind. Das gelang Milne, indem er Kollisionen der ersten und zweiten Art zwischen Molekuelen und anderen Teilchen einbezog. Entscheidend ist, die Dichte der Atmosphaere. Es muessen genuegend Teilchen vorhanden sein, damit diese beiden Kollisionsprozesse wirksam sind. Oberhalb dieses Hoehenniveaus von etwa 60 km ist dieses nicht mehr gewaehrleistet, denn die Teilchendichte nimmt mit zunehmender Hoehe drastisch ab. Bei extrem geringer Teilchenzahl finden praktisch keine Kollisionen mehr statt. Deswegen ist der Strahlungstransfer fuer nicht-LTE-Bedingungen zu beschreiben.
Nordlichter haben damit ueberhaupt nichts zu tun. Diese treten in der Magnetosphaere auf, wenn elektrisch geladene Teilchen (Elektronen und Protonen) des Sonnenwindes auf Sauerstoff- und Stickstoffatome auftreffen und diese ionisieren. Im Zuge der nachfolgenden Rekombination wird Licht emittiert.
Dass sowohl die solare Strahlung als auch die infrarote in der Prandtl-Schicht (oberflaechennahe Luftschicht) unberuecksichtigt bleibt, ist korrekt. Der Grund ist der, dass gemaess der Gleichung
dT/dt = – div (R_S + R_L +F_h)/(c_p {r}) + (d{p}/dt+ Q_P + {v“.grad p})/(c_p {r})
die Strahlungsfluesse im solaren (R_S) und infraroten Bereich (R_L) sowie der Enthalpiefluss (F_h) unter dem Divergenzzeichen erscheinen und deswegen der Einfluss der Strahlung und des Enthalpieflusses auf die individuelle zeitliche Aenderung der Temperatur (dT/dt) gering ist. Die uebrigen Symbole sind p der Luftdruck, c_p die spez. Waerme bei konstantem Druck, r die Luftdichte, und Q_P die Energierate pro Volumen, die beim Phasenuebergang freigesetzt wird, v ist der Windvektor und v“ dessen Fluktuation. Die Klammern {…} kennzeichnen das Reynoldssche Mittel. Alle uebrigen Variablen sind Mittelwerte im Sinne von Hesselberg.
Hallo, Herr Dr. Kramm,
Seit Jahrzehnten versucht man ja, den „Treibhauseffekt“ mit der Physik zu beweisen.
Dieses „Spielchen“ wird so weiter laufen – dafür erfinden manche ihre eigene,neue Physik.
Ich versuche es jetzt nur mit Logik.
1) Die Erde ist ein sich zyklisch abkühlender u. wieder erwärmender (Externe Energiequelle- die Sonne) Körper. Aus der zugeführten Energiemenge kann man nicht auf seine Temperatur schließen (weder gemittelt, noch absolut)
2) Auf der Erde exitiert zu keinem Zeitpunkt ein thermisches Gleichgewicht. Eine gemittelte Strahlungsleistungsberechnung hat überhaupt keine Aussagekraft. Eine solche Betrachtung kann man nur über einen längern Zeitraum anstellen – dann mit Energiemengen u. nie mit Leistungen.
3) Schon die Berechnung einer Energie-Bilanz (keine Leistungen) für einen kurzen Zeitraum, sagen wir , 2 Stunden, von 11 Uhr bis 13 Uhr, zeigt sofort, dass es keinen THE gibt. Die Erde strahlt über die ganze Kugelfläche ab, wird aber nur auf einer halben bestrahlt.
4)Sämtliche berechnungen mit den S-B Formeln sind , um es ganz banal zu sagen, Nonsens. Die Erde ist kein idealer, schwarzer Körper, die spezifischen Wärmen werden nicht berücksichtigt. (Welchen Energiemengen werden z.B. benötigt, um die Nordhalbkugel vom Winter zum Sommer aufzuwärmen? Tag-Nacht?)
5) Zur der Strahlung der Gase unter bodennahen Verhältnissen, muß ich hier auch nichts mehr sagen.
6) In jeder Begründung für den „THE“ kann man lesen, die Erde Strahlt bei 15 Grad C ca 390 W/m² ab, der „THE“ strahlt mit ca 333 W/m² zurück. 40 W/m² gehen sofort in den Weltraum, verbleiben 350 W/m². Hier aber könnten aber nur 50 % zurückgestrahlt werden = 175 W/m² ! Somit muß es in der Atmosphäre zu einer wunderbaren Energievermehrung kommen!
Somit komme ich zu dem Schluß, die Sonne schafft es ganz alleine, die Erde so zu erwärmen (die Atmosphäre verhindert ein Überhitzen), wie wir sie erleben.
Es gibt keinen „THE“, somit kann ich mir jegliche Berechnungen einer angeblichen Strahlung aus der Atmosphäre ersparen.
@Kramm
„in diesen Tagen erzaehlt man sich ja gerne Weihnachtsmaerchen. Aber Ihr Maerchen ist geradezu peinlich.“
Abwarten…
„Nordlichter haben damit ueberhaupt nichts zu tun. Diese treten in der Magnetosphaere auf, wenn elektrisch geladene Teilchen (Elektronen und Protonen) des Sonnenwindes auf Sauerstoff- und Stickstoffatome auftreffen und diese ionisieren. Im Zuge der nachfolgenden Rekombination wird Licht emittiert.“
Soso!
Hier der Wikipediaeintrag (https://de.wikipedia.org/wiki/Rekombination_(Physik) :
Strahlungsrekombination
{\displaystyle e^{(-)}+X^{(+)}\longrightarrow X+h\nu \,} ({\displaystyle h\nu \,} ist ein Photon)
ist dagegen ein sehr langsamer Prozess und kann in der Ionosphäre für die Bilanzierung ignoriert werden. Energiereichere Formen können als Übergang zu Sekundärstrahlungen gelten. Polarlicht ist keine Rekombinationsstrahlung, beruht auf Stoßanregung, nicht Stoßionisation.
Ah ja!
Interessant!
Wer erzählt hier also Märchen?
„Bis in einer Hoehe von etwa 60 km ueber Meeresniveau ist die Annahme eines lokalen thermodynamischen Gleichgewicht (LTE) akzeptabel. Das bedeutet, dass die Quellfunktion in der Uebertragungsgleichung fuer monochromatische Strahlungsintensitaeten durch die Plancksche Strahlungsfunktion ersetzt werden darf. Diese ist bekanntlich nur von der Temperatur abhaengig, aber nicht vom Druck. Das ist z.B. in dem Lehrbuch von Subrahmanyan Chandrasekhar (1960), “Radiative Transfer” beschrieben.“
@Kramm
„in diesen Tagen erzaehlt man sich ja gerne Weihnachtsmaerchen. Aber Ihr Maerchen ist geradezu peinlich.“
Abwarten…
„Nordlichter haben damit ueberhaupt nichts zu tun. Diese treten in der Magnetosphaere auf, wenn elektrisch geladene Teilchen (Elektronen und Protonen) des Sonnenwindes auf Sauerstoff- und Stickstoffatome auftreffen und diese ionisieren. Im Zuge der nachfolgenden Rekombination wird Licht emittiert.“
Soso!
Hier der Wikipediaeintrag (https://de.wikipedia.org/wiki/Rekombination_(Physik) :
Strahlungsrekombination
e^{{(-)}}+X^{{(+)}}\longrightarrow X+h\nu \, ( {\displaystyle h\nu \,} h\nu \, ist ein Photon) [sorry, wird nicht korrekt dargestellt]
ist dagegen ein sehr langsamer Prozess und kann in der Ionosphäre für die Bilanzierung ignoriert werden. Energiereichere Formen können als Übergang zu Sekundärstrahlungen gelten. Polarlicht ist keine Rekombinationsstrahlung, beruht auf Stoßanregung, nicht Stoßionisation.
Ah ja!
Interessant!
Wer erzählt hier also Märchen?
„Bis in einer Hoehe von etwa 60 km ueber Meeresniveau ist die Annahme eines lokalen thermodynamischen Gleichgewicht (LTE) akzeptabel. Das bedeutet, dass die Quellfunktion in der Uebertragungsgleichung fuer monochromatische Strahlungsintensitaeten durch die Plancksche Strahlungsfunktion ersetzt werden darf. Diese ist bekanntlich nur von der Temperatur abhaengig, aber nicht vom Druck. Das ist z.B. in dem Lehrbuch von Subrahmanyan Chandrasekhar (1960), “Radiative Transfer” beschrieben.“
Ich bezweifele die Anwendbarkeit dieser Gleichungen am Boden bzw. in einer Atmosphäre in einem Schwerefeld.
Warum?
Die in Berlin in den 30er Jahren durchgeführten Messungen zeigen einen druck- und konzentrationsabhängigen Emissionsfaktor.
Für 1bar und 0,04% CO2 wie gesagt 0.
Soll ich nun den Messungen oder irgendwelchen theoretischen Herleitungen Glauben schenken?
Zudem ist da noch der Tatbestand der Thermalisierung:
Nicht alle Strahlung, die in ein Raumvolumen eintritt, tritt wieder aus.
Für mich gut dadurch erklärbar, daß einem angeregten, im IR strahlungsfähigem Molekül neben der Abstrahlung noch die Abgabe per Stoß zur Verfügung steht.
Die Wahrscheinlichkeit hierfür wird umso größer, je höher der Druck ist.
Oder anders gesagt: die Thermalisierungswahrscheinlichkeit nimmt mit steigendem Druck zu.
Zu beachten ist dabei noch, daß die angestoßenen Moleküle die Energie direkt in Geschwindigkeit umsetzen, da sie zum überwiegenden Anteil IR-inaktiv sind.
Irgendwie erinnert mich das Ganze an Dr. Pierre-Marie Robitaille:
Er hat durch Messungen nachgewiesen, daß Kirchhoff falsch liegt (und über das „Ursache – Wirkungsprinzip“ auch gut begründet, wie ich meine).
Das will aber niemand wissen, alle rechnen weiter mit Kirchhoff.
Auch ist längst widerlegt, daß über den Grad der Rotverschiebung auf die Entfernungen im Universum geschlossen werden kann.
Will auch niemand wissen…
„Dass sowohl die solare Strahlung als auch die infrarote in der Prandtl-Schicht (oberflaechennahe Luftschicht) unberuecksichtigt bleibt, ist korrekt. Der Grund ist der, dass gemaess der Gleichung
dT/dt = – div (R_S + R_L +F_h)/(c_p {r}) + (d{p}/dt+ Q_P + {v“.grad p})/(c_p {r})
die Strahlungsfluesse im solaren (R_S) und infraroten Bereich (R_L) sowie der Enthalpiefluss (F_h) unter dem Divergenzzeichen erscheinen und deswegen der Einfluss der Strahlung und des Enthalpieflusses auf die individuelle zeitliche Aenderung der Temperatur (dT/dt) gering ist. Die uebrigen Symbole sind p der Luftdruck, c_p die spez. Waerme bei konstantem Druck, r die Luftdichte, und Q_P die Energierate pro Volumen, die beim Phasenuebergang freigesetzt wird, v ist der Windvektor und v“ dessen Fluktuation. Die Klammern {…} kennzeichnen das Reynoldssche Mittel. Alle uebrigen Variablen sind Mittelwerte im Sinne von Hesselberg.“
Auch die Nebelstrahlung wird nur einen geringen Einfluß auf die zeitliche Änderung der Temperatur nehmen…
MfG
Bitte in Zukunft kürzer fassen, sonst bitte privat austauschen.
Sie immer mit Ihrer Ingenieurswesen-affinen Ansicht auf (Grünsprech: dreiste Anmaßung über) die nackten Tatsachen /nicht-sarc
Sehr geehrter Herr Franz Jäger,
Sie sind wahrscheinlich neu hier im Forum, oder haben in der Vergangenheit schon mitgelesen um welchen Sachverhalt es geht.
Meine aktuelle Empfehlung , schauen Sie sich mal dieses Büchlein an.
http://tinyurl.com/y8e2tqny
Dazu folgender Hinweis;
Die Auflösung des Rätsels beginnt die mit der Seite 221.
Diese drei Arten der Wärmeausbreitung finden immer gleichzeitig statt.
Das kommt im Einzelfall auf die vorgegebene Umgebung an.
Zu dem Begriff Solarkonstante sei noch folgendes erwähnt:
Es handelt sich um eine errechnete Größe, die eine max. mögliche Leistung vor dem Eintritt in die Atmosphäre erwarten lässt.
Ob diese Leistung dann in Wärme, Licht oder el.Energie genutzt wird, ist auch immer von der aktuellen Situation innerhalb der Atmosphäre abhängig.
Entscheidend ist die Ausrichtung zum Lichtstrahl,die Masse und die Dichte des bestrahlten Körpers.
Die Oberfläche des Körpers spielt natürlich auch eine Rolle,aber so detailliert brauch man gar nicht einzusteigen.
Mit herzlichem Glückauf
Franz Jäger,
Ihre Behauptungen,
„Mit dem Stefan-Boltzmann Gesetz lässt sich abschätzen wieviel Energie von der Sonne gesamt auf einen Planeten im Mittel eingestrahlt wird .
Bei einer Solarkonstante von ca. 1370 W/m2 ist dies bei der Erde, je nach Ansatz des Albedos und dem Immissionsgrad, 1370*0,25*0,7= 240W/m2 bis maximal 1370*0,25=343 W/m2 im Mittel.
Wäre ein Planet ohne Atmosphäre im Strahlungsgleichgewicht mit der Sonne müsst er theoretisch eine mittlere Oberflächentemperatur von ca. 255 bis 280K haben.“
sind barer Unsinn. Haben Sie noch immer nicht begriffen, dass eine solche Anwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes unzulaessig ist.
Das Stefan-Boltzmann-Gesetz ist nur lokal gueltig, was man an Hand der Herleitung dieses physikalischen Gesetzes dokumentieren kann. Auf dieser Herleitung beruht auch der Wert der Stefanschen Konstanten von 5,669 x 10^(-8) W/(m^2 K^4). Lernen Sie doch erst einmal die Grundlagen der Strahlungsphysik.
Wenn man den Unsinn, den Sie und viele andere beschreiben, auf den Mond anwendet, dann erhaelt man mit realistischen Werten fuer die Solarkonstante von 1361 W/m^2 (Ihr Wert von 1370 W/m^2 ist falsch) und eine planetare Albedo von 0,178 sowie einem relativen Emissionsvermoegen (was Sie unsinnigerweise als Immissionsgrad bezeichnen) von 0,98 einen Temperaturwert von 266,4 K, der allgemein als effektive Strahlungstemperatur bezeichnet wird. Die zugehoerige global gemittelte Emission von infraroter Strahlung betraegt 279,8 W/m^2.
Die wahre Oberflaechentemperatur des Mondes betraegt nach unseren Modellrechnungen 197,9 K (siehe Kramm et al., 2017, Using Earth’s Moon as a testbed for quantifying the effect of the terrestrial atmosphere“, Natural Science, 9, 251-288,
http://www.scirp.org/Journal/PaperInformation.aspx?PaperID=78836). Unsere Modellrechnungen wurden an Hand der Beobachtungen des Diviner Lunar Radiometer (Williams et al., 2017, „The global surface temperatures of the Moon as measured by the Diviner Lunar Radiometer Experiment, Icarus, 283, 300-325, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103516304869?via%3Dihub) validiert.
Was sich gezeigt hat, ist die Tatsache, dass drastisch unterschiedliche Verteilungen der „Oberflaechentemperatur“ des Mondes, die zu voellig verschiedenen globalen Mitteltemperaturen fuehren, mit ein und derselben globalen Energiebilanz vereinbar sind. Die Verteilung der Oberflaechentemperatur des Mondes, die den globalen Mittelwert von 197,9 K liefert, bewirkt ebenfalls eine global gemittelte Emission von infraroter Strahlung von 279,8 W/m^2. Auch die nach Gerlich & Tscheuschner (2009) berechnete Verteilung der Oberflaechentemperatur des Mondes, die zu einem globalen Mittelwert von 148,4 K fuehrt, ist mit der global gemittelten Emission von infraroter Strahlung von 279,8 W/m^2 vereinbar. Wuerde man das Stefan-Boltzmann-Gesetz unsinnigerweise auf die globalen Mittelwerte von 197,9 K und 148,4 K anwenden, so ergaeben sich 85,2 W/m^2 sowie 26,9 W/m^2. Folglich ist die globale Mitteltemperatur eine Unsinnsgroesse, und 1,5-Grad- sowie 2-Grad-Ziele ebenso.
Warum das so ist, haben Bohren & Clothiaux in ihrem Lehrbuch „Fundamentals of Atmospheric Radiation“ von 2006 dargelegt:
“In general, energy (or power) is a more relevant physical quantity than temperature. Energies are additive, temperatures are not; energy is conserved, temperature is not. Energy fluxes drive atmospheric processes. But W m^(−2) is banned from American newspapers, both because it is an SI quantity and because it is much too scientific for readers of even the most pretentious newspapers in the land. Similarly, in-stead of energy fluxes we get the wind-chill temperature, which obscures the fact that energy fluxes, not temperatures, kill people by hypothermia.”
Diese Aussage ist korrekt. Sie ist seit ueber 100 Jahren bekannt, denn bereits Max Planck, Richard Tolman und andere haben auf diesen Sachverhalt hingewiesen. Energie, Leistung, Entropie etc. sind extensive Groessen, waehrend Druck, Temperatur etc intensive Groessen sind. Das lernt man normalerweise in den Vorlesungen zur theoretischen Meteorologie und theoretischen Physik.
sehr geehrter Herr Dr. Kramm,
ich danke Ihnen sehr für Ihre ausführliche Kritik und für die Literaturempfehlungen weiter obenstehend, ich werde mich eingenhender damit beschäftigen.
Ich bin sprachlos. Da behauptet jemand, er hätte vor einem Jahr recht gehabt. Und zwar ohne ohne allgemeinverständlich zu erklären, was er damals postuliert hat, ohne die Einwände dagegen zu erwähnen und ohne auf diese Einwände einzugehen.
Liebe Eike-Moderatoren, was wollt ihr damit erreichen? Herr Weber sollte sich endlich mal bemühen, seine Theorien allgemeinverständlich und auch kritisierbar dazustellen.
Ich denke auch, dass der Klimawandel völlig überzogen dargestellt ist und der menschengemachte Anteil recht gering ist, aber das, was Uli Weber bisher von sich gegeben hat, liegt jenseits von aller Realität. Zudem hat er auf berechtigte Einwände sich noch nie direkt bezogen. Seine Antworten lagen stets daneben und er hat seine Aussagen nie wirklich erklären können.
„Ich denke auch, dass der Klimawandel völlig überzogen dargestellt ist und der menschengemachte Anteil recht gering ist,…“
Wenn wir den Wärmeinseleffekt mal außen vorlassen, gilt:
„recht gering“ = 0
0= so ist es.
Ich habe hier ein anderes Problem. Ich habe den Versuch gemacht, die Oberflächentemperatur des Mondes geometrisch zu mitteln, weil die arithmetische Mittelung aufgrund des S-B Gesetzes halt ziemlich sinnlos ist.
Dazu brauche ich aber naturgemäß die realen Oberflächentemperaturen des Mondes. Diese entsprechen im Verlauf ziemlich exakt einer Sinuskurve aus der man die 4te Wurzel zieht. Wobei der Sinus die intensität der Sonneneinstrahlung und die 4te Wurzel eben dem SB Gesetz geschuldet ist. Dass die tatsächlichen Temperaturen dabei dem Sonnenstand etwas hinterherhinken, lässt sich aufgrund der Symetrie des Phänomens vernachlässigen.
Auch ist die Nachtseite des Mondes relativ irrelevant, weil nur ein minimaler Anteil der Emissionen auf diesen entfällt (<1% jedenfalls). Man kann also pauschal etwa 100K für diese Seite annehmen. Entscheidend bleibt, wie heiß die Tagesseite wird.
Wenn nun am Äquator maximal 390K erreicht werden (in Kratern werden aufgrund eines „Paraboleffekts“ über 400K erreicht, was aber als geographische Besonderheit irrelevant ist), dann lässt sich damit rechnen. Dann muss näherungsweise jeder Punkt eine Temperatur von sin(x)^0,25*390 haben, wobei x = 90° für die Sonne im Zenith wäre.
Durchgerechnet ergibt das dann 276,4K für die gesamte Mondoberfläche, bzw. 328K für die Sonnenseite. ((328^4 + 100^4)/2) ^0,25 = 276,4
Das heißt wir hätten auch auf dem Mond einen Treibhauseffekt von ca. 7 Grad K. Einen Treibhauseffekt den es natürlich gar nicht geben kann, weil ja keine Atmosphäre usw. Das Beispiel würde die prinzipielle Fehlerhaftigkeit der Bestimmung des Treibhauseffekts herausstreichen. Noch viel deutlich führt dieses Problem freilich der Saturnmond Enceladus vor Augen.
Der Knackpunkt ist darüber jedoch die exakte gemessene Oberflächentemperatur. Das Beispiel der Messungen der Apollo 15 Mission zeigt das Problem auf. Die Temperaturen dort sind nicht mit den 390K am Äquator in Übereinstimmung zu bringen. sin(90-26,13)^0,25*390 = 379,6K. Dort müsste die Oberfläche also fast 380K erreichen, deutlich mehr als die im anderen Artikel 90-95°C (also 363-368K).
https://www.eike-klima-energie.eu/2017/07/02/beweist-die-temperatur-des-mondes-den-hemisphaerischen-stefan-boltzmann-ansatz/
Auch macht es in dem Kontext einen großen Unterschied, ob es nun 90 oder 100°C wären.
Obige Formel passt denn auch perfekt zu dieser Graphik:
Nicht aber zu jener:
http://staff.diviner.ucla.edu/gallery/AbFab_Plot.png
Man beachte, dass die maximaltemperatur etwa bei 60°Nord/süd einmal mit 330K, einmal mit nur 310K ausgewiesen werden. Letzteres ist aber logisch nicht nachvollziehbar, weil sin(90-60)^0,25*390 = 328K.
Auch die Messung von Apollo 15 ist heikel. Ein Problem dürfte sein, dass die richtig heiße Oberfläche sehr dünn ist. Der Mondboden besteht aus Staub (bzw. Sand), und die Zwischenräume sind von keinem Gas gefüllt. Die Hitze wird sich also auf eine sehr dünne Schicht an der Oberfläche konzentrieren, und sehr schlecht in die Tiefe weitergegeben. Wenn man da ein Thermometer in den Boden steckt, dann steckt es im Prinzip schon zu tief.
Auf der anderen Seite haben auch Satellitenmessungen die bekannten Schwächen. Zur Temperaturbestimmung müssen entweder Annahmen ob des Emissionsgrades getroffen werden, oder aber man muss versuchen aus der Spektralanalyse Rückschlüsse zu ziehen. Beides ist fehleranfällig.
Das sind also die Unklarheiten. Trotzdem, wenn die 390K im Prinzip stimmen sollten, dann bin ich sehr optimistisch, dass wir tatsächlich einen falschen(!) Treibhauseffekt am Mond haben. Das ist auch logisch, weil der Emissionskoeffizient selbstverständlich nicht der latent angenommenen 1 entspricht.
Aber vielleicht hätte jemand validere Daten zur Verfügung, ich konnte sie bei meiner Recherche bisher nicht finden.
Ich kann es mir nicht verkneifen:
———————–Die Atmosphäre ———————-
—————————-eiskalt—————————–
——kann niemals eine warme Erde erwärmen——-
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
Wer diese Bild sieht, und das für eine wissenschaftlich Wahrheit hält, kann auch glauben, die Erde sei eine Scheibe!
https://www.facebook.com/groups/743464229025850/
@ Herrn U. Weber
Kleiner Nachtrag: Bei „Copy & Paste“ verloren gegangen.
Die dazu parallel gemessene TSI über den Solar-Channel betrug 1361,4 – 1362,3 W/m^2.
Mfg
Werner Holtz
@ Herrn U. Weber
Das Diviner Lunar Radiometer Experiment und die Apollo-Missionen haben den Erdmond relativ gut vermessen. Auf der stern-zugewandten Hemisphäre vom Erdmond wird an Krater-Rändern im Äquator-Bereich Temperaturen von 410K gemessen. Siehe: http://staff.diviner.ucla.edu/science.shtml
Auf Nachfrage beim Diviner Lunar Radiometer Experiment Team wurden mir für die Kraterrand-Messungen folgende Werte mitgeteilt, der Emissionsgrad lag bei e = 0,918 – 0,92 und die Albedo bei a = 0,0516 – 0,0512. Der Fehlerbereich für die Messungen über den Channel soll bei 0,3 – 0,7% gelegen haben, also relativ klein.
Jetzt ist die Frage, wie kommt man auf diese Temperatur von 410K nach Ihrem hemisphärischen Ansatz?
Mfg
Werner Holtz
Herr Holtz, in Beantwortung Ihrer Frage teile ich Ihnen mit: Gar nicht, da kann ich nur auf Shakespeare verweisen. Denn für die solare Strahlungsstärke in Erdentfernung beträgt die maximale S-B Gleichgewichtstemperatur 394 Grad Kelvin. Oder hatten Sie sich vielleicht auf die „cold trap“-Temperatur von -414 °F bezogen, die auf Ihrem Link ausgewiesen wird?
Allerdings: Auf diesem Link wird für den Mondäquator eine mittlere Temperatur von 390 °K zur Mittagszeit angegeben. Mit einer Albedo von 0,0512 liefert mein hemisphärischer Ansatz dort eine maximale Stefan-Boltzmann Gleichgewichtstemperatur von 389°K. Und bevor Sie sich bemühen nachzufragen, nein, dieses eine Grad Differenz kann ich nicht erklären.
Herr Weber,
vor dem Hintergrund meiner e-mail vom 14. Juli 2017 an Sie, in der ich Ihnen nachgewiesen habe, dass Ihre Berechnungen wertlos sind, sollten Sie aufhoeren, weiteren physikalischen Unsinn zu verbreiten.
Es ist schon wieder fast witzig zu lesen, wie man mit den S-B Gesetzen versucht, etwas zu beweisen, oder zu widerlegen!
Eine einzige Betrachtung der Erde als sich zyklisch abkühlender u. wieder erwämender
(Energiequelle extern – die Sonne), Körper, bringt doch das ganze Gebäude der These vom „Treibhauseffekt“ zum Einsturz! (Und sie ist nicht die Einzige!)
Der Fatalfehler ergibt sich, wenn man nur Strahlungsleistungen sieht, aber die Energiemengen ignotiert!
Auch bei den S-B Gesetzen spielt die Zeit, somit die Energiemenge eine gravierende Rolle!
Sehr geehrter Herr Ordowski,
wenn man die Lehre der Physik verstanden hat, bedarf es weniger Worte. Damit müssen Sie sich begnügen.
Wird daraus ein abendfüllender Vortrag, gehört diese Veranstaltung in die Rubrik Rhetorik. Und da ist überliefert, es sei die Kunst sich um Kopf und Kragen zu reden.
Mit viel Wohlwollen der Bestimmenden,so sagt die Überlieferung, wurde dem Vortragenden sein Leben verlängert.
Damit keine Missverständnisse aufkommen, habe ich die Ausführungen des Herrn Uli Weber so verstanden, den Ansatz über das S-B Gesetz den Treibhauszirkus als Absurdität in die öffentliche Diskussion zu bringen. Mit viel Erfolg !!
Mit herzlichem Glückauf
Sehr geehrter Herr Weber,
In Ihren früheren Abhandlungen hier bei Eike (sie gaben die Links an) schrieben Sie über die Temperatur an der Mondoberflache (Apollo 15 Landeplatz):
Mit welcher Art von Geometrie begründen Sie Ihre Abschätzung?
IMHO liegen Sie mehr als eine Größenordnung zu hoch mit der dem Beitrag der Rückstrahlung der Erde. Damit ist Ihre Modell der Strahlungstemperatur des Mondes nicht mehr valide. Wenn diese Einschätzung korrekt ist, dann kann man durchaus dem Statement von Dr. Kramm (erster Satz) folgen.
Herr Kertterer, Sie haben Recht, meine Abschätzung für die Rückstrahlung von der Erde zum Mond ist tatsächlich um eine Zehnerpotenz zu klein. Die Differenz zwischen der gemessenen und der berechneten Minimaltemperatur auf dem Mond muss also eine andere Ursache haben.
Erklären Sie mir aber bitte einmal, warum die „Resttemperatur“ des Mondes ein Argument gegen meinen hemisphärischen S-B Ansatz zur Berechnung der maximalen Gleichgewichtstemperatur sein soll. Der Unterschied zwischen den originären Meßwerten und meiner hemisphärischen Berechnung im nächtlichen Temperaturminimum auf dem Mond war ja bereits in den Abbildungen des zitierten Artikels öffentlich gemacht worden.
Herr Ketterer,
die gegenseitige Beeinflussung von Erde und Mond laesst sich mit dem Quadrat des Verhaeltnisses des jeweiligen Radius zum Abstand zwischen Erd- und Mondzentrum abschaetzen. Bei einem minimalen Abstand von 356600 km und einem mittleren Radius des Mondes von 1737 km ergibt das 2,37 x 10^(-5). Im Falle der Erde ergibt sich mit einem mittleren Radius von 6371 km einen Wert von 3,19 x 10^(-4). Wir haben das in unserer Arbeit von 2017 beschrieben. Die Effekte sind weitgehend vernachlaessigbar.
Das Problem ist, dass grundsaetzlich eine lokale Energiegleichung zu verwenden ist, in der natuerlich auch der Waermefluss des Regolith zu beruecksichtigen ist. Ohne diese Waermefluss wuerde sonst waehrend der jeweiligen Nacht die Temperatur der „Oberflaeche‘ auf 0 K (bzw. 2,7 K) absinken.
Das habe ich dem Herrn Weber alles schon in einer e-mail vom August 2017 mitgeteilt. Ich habe ihm sogar das Simulationsergebnis fuer den Landeplatz von Apollo 15 zugeschickt. Dabei wurde auch der Bodenwaermeflus beruecksichtigt. Ich kann Ihnen die Abbildung zusenden.
Sein jetziger Beitrag belegt, dass er ueberhaupt nicht daran interessiert ist, die Fakten wahrzunehmen. Das ist der Grund, warum ich mich ueberhaupt nochmals an der Diskussion beteiligt habe.
MfG
Die hierzulande maßgeblichen Klima-„Eliten“, von Schellnhuber bis Trittin und Hendricks, sind über die Feststellung, „…dass dieser hemisphärische S-B Ansatz in der öffentlichen Klimadiskussion gar nicht vorkommt…“ doch erhaben. Solche, in’s Detail gehenden Ansätze zu falsifizieren, ist diesen Leuten wegen ihrer längst auf politischem Wege erlangten Deutungshoheit schließlich auch nicht zuzumuten:
Jeder Religion oder Ideologie wohnt per se das Zurückweisen entgegenstehender Informationen inne. Dass ein Aufstand von Verfechtern der Aufklärung und der Freiheit der Wissenschaften leider auch „… gar nicht vorkommt…“ und mit dem Zustrom von Mohammedanern nach Europa eine regelrechte Renaissance von Glaubensgebäuden um sich greift, macht die Aussicht auf ein baldiges Ende des kollektiven Klimawahns – nicht nur hierzulande – eher unwahrscheinlich.
Zwei Dinge hielt Einstein für unendlich: Das Weltall und die menschliche Dummheit.
Herr Weber, Sie verbreiten nur absurdes Zeug.
Das Stefan-Boltzmann-Gesetz ist nur lokal gueltig. Es beruht auf zwei Integrationen.
Erstens die Integration der Plancksche Strahlungsfunktion ueber das gesamte Spektrum. Diese liefert die gesamte Strahlungsintensitaet. Das Verwenden der Planckschen Strahlungsfunktion ist nur zulaessig, wenn die Bedingung des thermischen Gleichgewichtes erfuellt ist. Diese Bedingung ist allenfalls lokal erfuellt.
Zweitens die Integration ueber den anliegenden Halbraum, was eine rein lokale Integration ist. Diese liefert dann die Strahlungsflussdichte, ausgedrueck in W/m^2.
Lernen Sie die Grundlagen der Strahlungsphysik.
Auf der Annahme einer lokalen Strahlungsbilanz beruht auch die Formel von Gerlich & Tscheuschner (2009),
{T} = 0.566 T_e
wobei {T} die global gemittelte Oberflaechentemperatur und T_e die effektive Strahlungstemperatur des Mondes ist. Fuer eine globale Albedo von 0,12 und ein relatives Emissionsvermoegen von eins, erhaelt man fuer den Mond T_e = 270 K und folglich {T} = 153 K, worauf Kramm & Dlugi (2011) schon hingewiesen haben.
Die wahre global gemittelte Oberflaechentemperatur des Mondes liegt jedoch bei etwa 197 K.
Im Falle einer Erde ohne Atmosphaere betraegt die global gemittelte Oberflaechentemperatur etwa 221 K.
Sehr geehrter Herr Dr. Kramm,
Sie schreiben:
„Erstens die Integration der Plancksche Strahlungsfunktion ueber das gesamte Spektrum. Diese liefert die gesamte Strahlungsintensitaet. Das Verwenden der Planckschen Strahlungsfunktion ist nur zulaessig, wenn die Bedingung des thermischen Gleichgewichtes erfuellt ist. Diese Bedingung ist allenfalls lokal erfuellt.
Zweitens die Integration über den anliegenden Halbraum, was eine rein lokale Integration ist. Diese liefert dann die Strahlungsflussdichte, ausgedrückt in W/m2.“
und beschreibt damit genau den hemisphärischen S-B Ansatz für die Tagseite der Erde, wie es U. Weber uns aufgezeigt hat.
MFG
Herr Bauernhirn,
Sie schrieben:
„und beschreibt damit genau den hemisphärischen S-B Ansatz für die Tagseite der Erde, wie es U. Weber uns aufgezeigt hat.“
Die Formulierung eines hemisphaerischen Ansatzes des Stefan-Boltzmann-Gesetzes ist ein genauso unsinnig wie der eines globalen Ansatzes.
Da haben wir nun eine Sensation von Prof. Kramm: Obwohl es wegen des antiken Clausius (1887) angeblich keinen Treibhauseffekt geben kann, erhöht die Atmosphäre – wohlgemerkt ohne eigene Energieerzeugung – die globale Bodentemperatur von 221 K nicht um 33, sondern sogar um 67 Grad!! Bitte, wie ist das denn nun möglich??
Herr Dietze,
lernen Sie die Grundlagen der Physik. Ihre Physikausbildung im Rahmen des Studiums der Elektrotechnik ist naemlich voellig unzureichend. Deswegen verstehen Sie auch nicht die Maxwellschen Gleichungen. Selbstverstaendlich ist der 2. Hauptsatz der Thermodynamik auch heute noch gueltig.
Sie haben noch immer nicht begriffen, dass die Bezeichnung „atmosphaerischer Treibhauseffekt“ voellig falsch ist. Die an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere herrschende Temperatur als Funktion des Ortes und der Zeit wird von einer Energiebilanz gepraegt, aber nicht von einer Strahlungsbilanz. Diese existiert im allgemeinen nicht.