von Hans Hofmann-Reinecke und Tichys Einblick
Auf unserem Planeten stellt sich eine Gleichgewichtstemperatur ein, die von seinen Bewohnern seit einigen Jahren allerdings besorgt beobachtet wird. Bevor wir uns aber den Kopf zerbrechen, wie viel Tausendstel Grad Erwärmung jedes zusätzliche CO2-Molekül in der Luft erzeugt, sollten wir erstmal die Frage beantworten: Wie kommt die Temperatur überhaupt zustande? Wir haben beim Physiker Dr. Hofmann-Reinicke nachgefragt: Warum haben gerade wir auf Erden die angenehme Durchschnittstemperatur von 15 Grad, und nicht 471 Grad wie die Schwester Venus oder minus 28 Grad wie der Bruder Mars – bei derselben Mutter Sonne? Wie heiß wird ein Blech, das man in die Sonne hält? Wie viel Energie bringt die Sonnenstrahlung auf die Erde? Und welche Rolle spielt der Mond?
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Ignorieren hilft, fällt aber manchmal schwer.
Normalerweise ist eine Diskussion ein Austausch von Argumenten – nicht von Beleidigungen und Schmähungen. In ihrem Betrag lese ich wieder mal kein einziges Argument, sondern ausschließlich letzteres. Wie jeder weiß: Hunde, die bellen, beißen nicht. Das kann man auch auf Diskussionen übertragen: Wer immer nur beleidigt, hat keine Argumente (besser: nicht den blassesten Schimmer). In diesem Sinne Herr Georgiev: Lesen Sie sich bitte nochmal die Hausregeln hier durch, vor allem Punkt 2, danke.
Sie können Ihren eigenen Blog aufmachen und dann persönlich entscheiden, wer was schreiben darf und wer nicht.
Herr Tengler
Ich habe das wahrgenomnen. Zur objektiv wahrnehmbaren Tatsache gehört auch, dass diese Veröffentlichungen in keiner anerkannten Fachpublikation erschienen sind, auf keiner wissrnschaftlich anerkannten Fachkonferenz vorgetragen wurden, dem seit Jahrzehnten kontrolliertem Lehrbuchwissen widerspricht und selbst von Physikern, die keine Klimatologen sind, als falsch erkannt werden und darüberhinaus auch die Fehler erklärt sind. Daher gibt es keinen rationalen Grund für Laien, diese „Alternativtheorien“ zu glauben.
Das alleine qualifiziert Sie nicht. Einige erfolgreich abgeschlossene Semester eines Physik-, Meteorologie-, oder Ozeanographiestudiums o.ä. sollten jedoch spielend ausreichen, zu erkennen, warum die
„Alternativtheorien“ solche sind. Ohne dem müssen Sie sich entsprechend tief in die Physik einarbeiten. Ihr Praxiskenntnisse sind hier keine signifikante Hilfe, im Gegenteil, es mag zuweilen verhindern, die Sachlage grundsätzlich zu verstehen. Einem Elektriker bekommen Sie auch nicht die Relativität von Strom und Spannung aufgrund der Lorentzkovarianz der elektromagnetischen Wechselwirkung beigebracht. Als Physiker versteht man, wie ein fundamentales Naturprinzip langatmige Spekulationen unter unzureichend und für praktische Zwecke ausgebildeten „Techniker“ „ersticken“ kann.
@Thomas Heinemann am 19. Februar 2022 um 20:00
Heinemann, kann es sein, dass Sie an übersteigerter Hybris leiden??? Meinen Sie wirklich, SIE allein hätten die Weisheit mit Löffeln gefressen???
Aber:
Alte Volksweisheit: Hochmut kommt vor dem Fall ….., wetten dass ….
Nanu, was haben Sie? Es ist doch ganz normal, dass Physiker mehr von Physik verstehen als Nichtphysiker.
Herr Heinemann,
Sie schweben anscheinend in höheren Sphären. Das ganze Kartenhaus des „CO2-gemachten Klimawandels“ ruht doch nur auf eine einzigen Säule: Der Behauptung, dass CO2 und Temperaturerhöhung nicht kurzfristige Korrelieren, sondern auch kausal zusammenhängen. Und das ist definitiv nicht der Fall, wie der hier veröffentlichte Beitrag
https://eike-klima-energie.eu/2022/02/12/die-co2-klimastory-des-ipcc-ein-koloss-auf-toenernen-fuessen/
klar aufzeigt. Sie mögen sehr gute Kenntnisse im Bereich hochwissenschaftlicher Theorien und Gleichungssysteme der Physik haben, aber Sie zeigen hier den typischen Hochmut des Theoretikers gegenüber dem Praktiker. Dabei ist gerade die messtechnische Erfassung des äusserst komplexen Geschehens im System Atmosphäre, Ozean und Pedosphäre so anspruchsvoll, dass sie mit den heute verfügbaren Möglichkeiten (finanziell, personell und materiell) nicht einmal annähernd bewältigt werden kann. Und wo keine ausreichend belastbare Datenbasis vorhanden ist – auch was die zeitliche Achse angeht -, da können auch keine validen Ergebnisse erzielt werden. So einfach ist das.
Herr Pirol, Herr Tengler,
die Frage wie so kein hochkomplexes System wie das Klima funktioniert ist nur mit anspruchvolken wissenschaftlichen Methoden zu beantworten. Das wird gemacht und wird seit Jahrzehnten in entsprechend qualifizierten Kreisen besprochen. Unabhängig davon kursieren – wie immer bei öffentlich interssanten Themen – auch jede Menge Laienvorstellungen.
Wenn Sie glauben, etwas Sinnvolles hier beizutragen, so hören Sie auf zu jammern, kommen endlich zur Sache und liefern Ihre Theorie ab: konkret, exakt, verifizierbar und quantitativ, sowie unter Verwendung der fachwissenschaftlich verwendeten Begriffe.
Herr Heinemann,
Sie verstecken sich hinter Ihrer angeblichen „Wissenschaftlichkeit“. Sie wollen nicht wahrhaben, dass trotz Ihres tollen Gewebes aus hochkomplexen Gleichungen ein – aus Ihrer Warte – „kindlicher“ Laie plötzlich feststellt: Der Kaiser ist ja nackt“.
Heinemann, was Sie schreiben hat mit anspruchsvolle Wissenschaft nicht zu tun! Es ist Zahlenspielerei unter Ausschluss der wichtigsten thermodynamischen Prozesse im System Erde/Atmosphäre.
Ich mache mal folgendes, auf nicht näher beschrieben Weise verringere ich die Konvektion der Luft (für Strahlenskrobaten: das Ansteigen der wärmeren Luft) auf der Erde. Was passiert: Die oberflächennahe Luft steigt weniger und erwärmt sich diese z.B. um 2 Grad auf der festgelegten Messhöhe von 2 Meter. Dafür kühlt sich die gleiche Menge Luft mehrere Meter Höhe um 2 Grad ab.
Es hat sich am Temperaturgleichgewicht nicht das Geringste geändert, aber man stellt eine externe Erwärmung um 2 Gead fest!
Wie erfasst Ihre SB Zahlenkasperei diese Änderung? Welche „Silltemperatur“ der Erde wird gem. SB festgelegt: 1mm, 1m, 2m oder 10m über Oberfläche? Oder die Oberflächentemperatur selbst, die mit dem Klima nichts zu tun hat, es geht ja immer um Lufttemperatur? Wenn Sie die Wärmebilanz wirklich erfassen wollen, müssen Sie nicht nur die abgestrahlte Energie exakt erfassen, sondern auch Durchschnittstemperaturen nicht nur an der Oberfläche, sondern der gesamten Atmosphäre und der Weltmeere in einer gewissen Tiefe einbeziehen. Wenn Sie damit fertig sind, können Sie schreiben, da werden wohl wir alle nicht mehr da sein!
@Thomas Heinemann am 20. Februar 2022 um 13:15
Meinen Sie wirklich, dass das so ist? Physik ist ein weites Feld und ein paar Semester davon habe ich auch genossen, allerdings habe ich auch „Physiker“ kennengelernt, die 10 linke Daumen an jeder Hand hatten und nicht mal einen Nagel in die Wand bekommen haben ……., also physikalische „Eunuchen“, die „wußten zwar wie es geht“, aber in der Praxis Totalversager …..
Herr Heinemann,
da sie so viel wissen, beantworten sie bitte die Frage, was passiert mit den mittleren Oberflaechentemperaturen, wenn die die Masse der Atmosphaere bei gleicher Zusammensetzung verdoppeln?
Steigen diese, bleiben sie gleich oder sinken sie sogar?
Danke
mfg Werner
Zu den Herren
Heinemann, Marvin und auch Kwass
gibt es nur zwei Möglichkeiten. Entweder sie sind Trolle, die hier absichtlich und mit Schadenfreude nichts anderes machen, als anderen absichtlich das Wort zu verdrehen und einen Unsinn nach dem anderen behaupten. Oder sie sind wirklich physikalisch so daneben, wie sie sich zu erkennen geben. In beiden Fällen ist eine ernsthafte Diskussion daher sinnlos, womit ich diesen Thread für mich hiermit beende. Gute Nacht! Meine Herren, geben sie ihre Prüfungszeugnisse in Physik zurück, wenn sie welche haben, sie sind vollkommen wertlose Makulatur!
Herr strasser,
nun ja, Ihr übliches Finale. M.a.W. Sie sind wieder mal durch Leute, die es einfach wissen, an die Wand gedrängt. So sollte es in einer aufgeklärten Gesellschaft auch laufen. Alles gut, die Dummen mögen dumm bleiben, der Rest zieht indessen weiter.
@Thomas Heinemann am 17. Februar 2022 um 10:31
Der Herr Georgiev hat für Leute wie Sie mal den Begriff „Strahlenakrobaten“ in einem früheren Faden mit ähnlich sinnlosen Auseinandersetzungen eingeführt. Das ist wohl sehr treffend. Wie Herr Georgiev halte ich die Problematik mit der Temperatur auch für wesentlich komplizierter und umfassender, weil zuviele Aspekte und Einflüsse einfach ignoriert werden. Für mich als Thermometrie-Fachmann geht das Dilemma allerdings schon bei der Messung der Temperaturen los …..
Herr Tengler
dieses zeigt doch nur, dass kein Interesse an einer sachlichen Diskussion besteht. Es ist schließlich Fakt (man nehme als beispielhaften Beleg das KT Diagramm), dass die Temperatur auf der Erdoberfläche nicht alleine von der Strahlenbilanz am Boden abhängt. Andererseits ist physikalisch klar, dass der Boden und die Atmosphäre gemäß Temperatur und ihren Eigenschaften Wärmestrahlung abgeben und dies zwangsläufig Berücksichtigung finden muss. Daher sind solche Zuschreibungen wie „Strahlenakrobaten“ nur ein Beleg dafür, dass man sich mit den Leute, die die Wirklichkeit beschreiben und dafür zuweilen auch explizit vereinfachte Beispiele zur Erklärung der Grundlagen dafür nennen, nicht auseinandersetzten will. Offenkundig wird dieser Unwille ja auch allein darin, dass offenbar auch eine Furcht besteht, sich auf eine quantitative Diskussion auf Basis mathematisch explizit ausformulieren Zusammenhängen wohldefinierter physikalischer Größen einzulassen.
Wie erklären Sie es sich, dass niemand von den Gegnern von THE-Physik und der übrigen Lehrbuchphysik seine „Alternativtheorie“ quantitativ und damit überprüfbar ausformuliert hat und stattdessen systematisch die Diskussion von einer konkreten physikalischen Sachfrage zu fundamentalistischen Grundsatzfragen abseits der originalen Frage ablenkt ? Der Grund für das Vermeiden ist offensichtlich.
Herr Heinemann,
ist schoen das sie an einer Sachdiskussion interessiert sind.
Koennen sie die Frage beantworten, was passiert mit den durchschnittlichen Oberflaechentemerpaturen, wenn sie die Masse der Atmopshaere bei gleicher Zusammensetzung verdoppeln?
Danke
Werner
@Thomas Heinemann am 18. Februar 2022 um 12:06
Ich habe derzeit leider nicht die Zeit, mich mit Ihnen darüber auseinanderzusetzten. Allerdings scheinen Sie ein riesiges Wahrnehmungsproblem zu haben, denn das, was Sie im Zitat bemängeln, die sog „Alternativtheorien“, die können Sie hier doch auch bei Eike im Forum und anderen hier beworbenen Veröffentlichungen und anderswo zu Hauf finden.
Wenn ich es allein von meinem „Spezialgebiet Temperaturmessung“ her betrachte und dann hier in manchem Faden beim Wetter / Klima von Leuten Ihres Schlages mit mK schwadroniert wird, wo doch allein die Messunsicherheit bei Gesamtbetrachtung bei Wettermessungen schon im K-Bereich liegt, da kann man nur noch die Schulter zucken ob der zu vermutenden praktischen MINT-Kenntnisse. Das ganze Erderwärmungs- und Klimagedöns hat für mich schon lange nichts mehr mit fachlicher Auseinandersetzung zu tun, sondern nur noch mit irgendwelchen politischen rot- grünen Agenden, die nur der Panikmache beim gemeinen Volk und dem Abschöpfen gigantischer „Fördermittel“ in die Taschen bestimmter Leute dienen. Wenn Sie sich dafür hergeben, ist das Ihre Sache, dass Sie zu den „Profiteuren“ gehören, das schließe ich weitestgehend aus, Sie sind aber sehr nützlich auf Ihre Weise für diese Strukturen …..
Der Anteil der kinetischen Energie in der Gesamtenergie der Atmosphäre beträgt ca. 5%. Wie man aus dem Physikunterricht weiß, muss man Arbeit gegen Kräfte aufwenden, um Gegenständen z.B. eine kinetische Energie zu liefern. Entweder Sie zählen die Joule Arbeit, die bei der Umwandlung von Energieformen aufgewandt wird oder die Joule der dabei entstehenden Energieform, aber doppelt zählen ist falsch.
Die kinetische Energie ist Teil des Klimasystems und zählt mit zur Energiemenge des Klimasystems. Da wir sowieso das Gesamtsystem betrachten, ist Ortswechsel auf der Erde egal, denn das wird erfaßt.
Nun ist die kinetische Energie Teil der Energiewandelprozesse, die ständig stattfinden. So löst sich z.B. ein Sturm auf und dissipiert die in der Struktur des Sturmgebietes vorhandene kinetische Energie in andere Energieformen, letztlich jedoch in Wärme (z.B. Reibungswärme oder Deformationswärme). Es bilden sich jedoch wieder neue Bewegungssysteme aus zugeführte Energie oder aus dem Reservoir des Klimasystems. Im klimatologischen Mittel erhalten sich so langfristig die 5%.
Ich habe es nicht richtig verfolgt, der Sinn ist mir nicht klar was es da zu streiten gibt. Ich habe bei Ihnen keinen Fehler entdeckt, frage mich aber, warum herr strasser so einen Zirkus ums Kürzen macht. Ws=J fertig. Ich glaube, die Ursache für sein Problem liegt an einer falschen Vorstellung vom 1. HS. Strasser glaubt vielleicht, der Energierhaltungssatz würde besagen, dass der Leistungsstrom dann zeitlich konstant ist, was natürlich falsch wäre. Irgendwie hat er ein Problem damit, Energie als das Zeitintegral der Leistung zu sehen und das diese Energie woanders in der gleichen Zeit verloren ging.
Heinemann
„Irgendwie hat er ein Problem damit, Energie als das Zeitintegral der Leistung zu sehen und das diese Energie woanders in der gleichen Zeit verloren ging.“
Machen sie keine absurden Behauptungen gegen das Nachlesbare! Das genaue Gegenteil ist der Fall!
Ich sehe in Ws=J Energie, also eine zeitbehaftete Größe. Genau das streitet Hr. Müller aber ab! Er behauptet J/s sei zeitbehaftet und J ohne Zeitbezug (15. Februar 2022 um 15:31)
Thomas Heinemann schrieb am 16. Februar 2022 um 14:56
Ausgangspunkt war die Aussage von Herrn Strasser „Es geht bei der Erde … um Wärme, also um Joule oder Wattsekunden, … Wärme allerdings kommt in der SB-Formel nicht vor!“ gefolgt von „Die sog. Stefan-Boltzmann Konstante hat die „Konversionsdimension“ = [W/m²K⁴]! Von einem Zeitbezug ist also keine Rede! Energie ist jedoch [Ws], enthält also eine Zeitkomponente!“
Wenn in der Stefan-Boltzmann-Gleichung keine Energie enthalten wäre, wäre die Verwendung natürlich falsch. Daher klammert er sich anscheinend so daran fest …
Ein Photon trägt nicht mehr Informationen als seine physikalischen Kennzahlen hergeben. Die sind Frequenz (gleichwertig Wellenlänge) und Helizität. Zudem gilt bei Quanten noch zusätzlich die Unbestimmtheitsrelation, d.h. ist die Frequenz exakt bekannt, ist ihr Ort völlig unbestimmt, bzw. ist der Ort lokalisierbarer, so wird die Frequnz unbestimmter (Heisenberg).
Aber inbesondere glaubt kein Physiker heute an ein teleologisches Prinzip wie Sie es propagieren, dass das Photon im Prinzip mit einem Zweck oder Auftrag unterwegs ist. Die Wirkung eines Photons beim Empfänger hängt auch von den Eigenschaften des Empfängers ab.
Sie wollen hier den 2. HS „retten“, indem Sie die Energie der Photonen aus dem Eiswürfel ignorieren. Wo lassen denn die Eiswürfelphotonen ihre Energie oder wo bleiben die? Emittiert der Eiswürfel erst gar keine, wenn der Eiswürfel den Scheinwerfer neben sich „spürt“, oder verschwinden die Eiswürfelphotonen irgendwo im Nichts? Oder was?
Sie liegen doppelt falsch: 1. retten Sie durch Ihr Postulat den 2. HS nicht, denn der wird hier gar nicht verletzt. 2. „Opfern“ Sie, indem Sie die Eiswürfelphotonen mit ihrer Energie unter den Tisch fallen lassen, dafür den 1. HS (Energieerhaltungssatz).
Von Leuten, die den 2. HS nicht verstanden haben, hört man hin und wieder eine Aussage wie: „ein Photon „weiß“ nicht, woher es kommt“ oder so ähnlich.
Das ist natürlich absoluter Unsinn von Zeitgenossen, die sich Photonen wie durch die Luft fliegende Glühwürmchen vorstellen! Jedes Photon „weiß“ ganz genau zu welchem Prozeß es gehört und welche Wirkung es erzielt bzw. erzielen muß. Das ist im Wesen der Physik begründet.
Wenn man sich z. B. einen Scheinwerfer vorstellt, dann sendet er Photonen aus, die elektromagnetische Information enthalten, die bestrahlte Fläche in ein bestimmtes Licht zu tauchen, sie also optisch zu erhellen. Lege ich neben den Scheinwerfer einen Eiswürfel, dann sendet der natürlich auch elektromagnetische Strahlung in Form von Photonen aus, trotzdem wird dadurch das Licht des Scheinwerfers nicht heller, obwohl die Photonen des Eiswürfels dazugekommen sind und zusätzlich auf die vom Scheinwerfer bestrahlte Fläche treffen.
Die beiden Photonenstromleistungen zu addieren wäre eben physikalischer Schwachsinn, weil im Widerspruch zum 2. HS. Alle, die von einer Rückerwärmung der Erde per Gegenstrahlung durch CO2 schwafeln, haben diesen Sachverhalt noch nicht begriffen.
Anscheinend gehören fast alle Klimatologen dazu, und auch einige, die hier im Forum posten …
Nun ja, das wesentliche beim 2. HS ist, dass er nur makroskopisch bezogen auf ein Ensemble von Teilchen gilt, vergleichbar mit den Gesetzen der Statistik. Den 2. HS auf ein einzelnes Teilchen zu beziehen, ist so unsinnig, wie einem einzelnen Teilchen eine Temperatur zuzuordnen.
In diesem Sinne ist die Aussage „ein Photon „weiß“ nicht, woher es kommt“ oder wohin es strahlen soll, so zu verstehen:
Mikroskopisch ist die Richtung eines thermischen Teilchens (Gasteilchen oder Photonen der Wärmestrahlung) gleichverteilt (jede Richtung gleichwahrscheinlich), aber trotzdem kommt makroskopisch in Summe eine Vorzugsrichtung heraus. Beispiel: Diffusion.
Ein gewisser Rahmstorf sagt im Internet: „Manche Skeptiker behaupten, der Treibhauseffekt könne gar nicht funktionieren, da (nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik) keine Strahlungsenergie von kälteren Körpern (der Atmosphäre) zu wärmeren Körpern (der Oberfläche) übertragen werden könne. Doch der 2. Hauptsatz ist durch den Treibhauseffekt natürlich nicht verletzt, da bei dem Strahlungsaustausch in beide Richtungen netto die Energie von warm nach kalt fließt.“
Damit zeigt er öffentlich und ohne rot zu werden, daß er die Zusammenhänge offensichtlich selbst nicht verstanden hat. Er addiert hier die Rückstrahlungsleistung vom CO2 zur Sonnenstrahlungsleistung dazu!? Und so einer tut so, als verstünde er etwas von Physik …
„Er addiert hier die Rückstrahlungsleistung vom CO2 zur Sonnenstrahlungsleistung dazu!? Und so einer tut so, als verstünde er etwas von Physik …“
Die Frage der Addierbarkeit von Strahlungsleistung beantwortet der Gegenstrahlungshähnchengrill:
Bezogen auf die Temperatur eines zu erwärmenden Körpers muß die zugefügte Strahlung aus einer wärmeren Quelle stammen. Strebt man beim zu erwärmenden Körper eine bestimmte Zieltemperatur an, so muß die Temperatur der zustrahlenden Körper gleich oder höher der Zieltemperatur sein.
Aber das ist für überzeugte AGW’ler ein absolutes Nogo, da deren Religion damit ad absurdum geführt wird
Nun, ich hatte geschrieben, dass diese Rechnung das Prinzip verdeutlicht. Es ist damit klar, wie es auf den Fall des Klimasystems anzuwenden ist, das KT Diagramm liefert die Zahlen der im Klimasystem relevanten Energieflüsse, die das DGL System ergänzen.
Im übrigen argumentieren Sie ja auch unter stsrk vereinfachten und idealisierten Bedingungen. Das ist nicht schlecht, nur darf man über den Rahmen der Annahmen hinaus keine Schlusfolgerungen ziehen. Achten Sie das nächste Mal bei sich darauf.
Heinemann, 14. Februar 2022 um 15:03
Die „Gleichgewichtstemperatur“ ist jene Temperatur, die sich integral einstellt, wenn zugestrahlte Energie minus geleisteter Arbeit = abgestrahlte Energie.
Die Behauptung, jede Arbeit resultiert letztlich zu 100% in Wärme, ist falsch, weil viele Kubikkilometer Wasser ja tatsächlich reisen, sie sind danach ganz woanders, die Energie zum Ortswechsel ist in Arbeit aufgegangen! Daraus erfolgt keine Wärmeabstrahlung mehr!
Wäre es nämlich anders, wäre der Begriff „Arbeit“ vollkommen unnötig und sinnlos! Arbeit ist eben gem. Energieerhaltung eine wichtige Möglichkeit, eine ausgeglichene Energiebilanz zu erzeugen. Auch bei ihnen hapert es offenbar an Grundlagenverständnis …
Ich habe einen Wintergarten und ein kleines Gewächshaus. Kann man auch Treibhäuser nennen. Bin ich jetzt ein schlechter Beobachter oder gelten physikalische Gesetze bei mir nicht? Soeben viel Sonne, draußen +5°C im Gewächshaus +35°. Dringend lüften. Dabei ist die Erde feucht und kalt, die Glasscheiben kalt, die Blätter der Pflanzen noch kühl . Die vorherrschende Meinung ist hier in der Runde, dass die Wärme immer aus dem Boden käme. Wer meine Beobachtung nicht glaubt, kann einen ixbeliebigen Gärtner fragen, teils wird sogar der Boden von Treibhäusern beheizt. Packung Pferdemist erzeugt Kompostierungswärme. Im Wintergarten nicht anders, 28° und die Fliesen sehr kalt, Hausschuhe unbedingt anziehen.
Anderes Beispiel: Windstille Sonne, geschlossene Schneedecke und 5-8°+ . Hat jeder schon erlebt. Wie geht das? Schnee, Eis, Schmelzwasser drauf — kann nie mehr als 0°C haben.
Muß die heilige Kuh, die da heisst ALLE WÄRME KOMMT IMMER NUR AUS DEM BODEN ins Schlachthaus?
Ein Teil der Erwärmung der Luft muss augenscheinlich direkt durch Interaktion der Strahlung mit den Luftmolekülen, welchen auch immer, zwar unterschiedlich aber mit allen, stattfinden.
Was Feststoffen und Flüssigkeiten an Eigenschaften zugestanden wird, muss auch für Gase gelten. Wegen der sehr viel geringen Moleküldichte extrem weniger, aber absprechen kann man diese Eigenschaften den Gasen nicht. Noch kurioser ist es , wenn nur einem oder wenigen Gasen wie dem CO2 ein Alleinstellungsmerkmal zugeordnet wird. Es gibt nur eine Ausnahme, das ist das NICHTS. Im Gegensatz zu politischen Gesetzen gelten Naturgesetze für alle.
Eine Wärmeübertragung an Luft geht entweder über Kontaktflächen thermodynamisch oder über Strahlung an infrarotsensitive Gasmoleküle.
Wasserdampf hat sehr viele Bandenbereiche zwischen ca. 0,8 µm bis ca. 3 µm, alles im direkten infraroten Sonnenspektrum enthalten. Also Luft mit Wasserdampf kann durch Sonnenstrahlung direkt erwärmt werden. Ob das allerdings für +35°C reicht, hängt von der Zeit ab, die die Energie wirken kann. Nach der Theorie erwärmt sich der Wasserdampf so lange, bis er ein thermisches Gleichgewicht erreicht hat. Bei dieser Temperatur bleibt es stehen.
Herr Müller, im Studium der Thermodynamik lern man, dass die Wärmeenergie-Übertragung überwiegend durch Konvektion und Leitung stattfindet, die Strahlung dagegen bei den meisten Prozessberechnungen vernachlässigt werden kann.
Die jetzt schon gut hoch stehende Sonne erwärmt deutlich den Boden, der sofort die Wärme per Leitung der Luft übergibt. Durch Konvektion steigt die warme Luft nach oben und der Boden erwärmt ständig neue kalte Luft. Das Gewächshaus unterbricht die Konvektion und daher wird es drin deutlich wärmer, 30 Grad Unterschied ist normal.
Die zugeführte Energie ist natürlich Strahlung. Aber die folgende Prozesse, ob unter freien Himmel kalt wird oder im Gewächshaus warm, haben mit Strahlung nichts mehr zu tun. Und der Himmel ist kein Glasdach.
Die Strahlenphysiker tun sich mit Ihren Zahlen nur wichtig!
Wer mit „umgedrehter Stefan-Boltzmann Gleichnug“ die Temperatur eines Körpers ausrechen will, zeigt nur, wenig von Physik zu verstehen!
Warum? Temperatur ist die Wirkung von Wärme und Wärme ist Energie! Die Ursache für Temperatur ist also Energie, und zwar jene Energie, die der zugeführten und auch gespeicherten Energie des Körpers entspricht. Energie [Joule] kommt aber in der Stefan-Boltzman Rechnung nicht vor, daher kann man sie diesbezüglich auch nicht verwenden!
Die Erde wird im 24 Stundenrhythmus mit 1368 W/qm minus ca. 30% Albedo beschienen, das sind rund 955 W/qm senkrecht. Und diese 955 W/qm multipliziert mit dem Sinus des Auftreffwinkels laden über die Zeit den Energiespeicher Erdoberfläche zyklisch wiederholend mit Wärme(!) auf, nicht mit Temperatur!
Das kann man besonders gut an den Ozeanen beobachten, deren Wassertemperatur zwischen Tag und Nacht sich örtlich kaum ändert. An Land ist es ähnlich, die Bodentemperatur schwank relativ zu Null K kaum.
Eine richtige Rechnung muß also über die Energie und das tatsächliche Speicherverhalten der Erde geführt werden. Macht man das, verschwindet jeglicher Treibhauseffekt spurlos ganz von selbst!
Jede Messung realer Zustände folgt nicht der Stefan-Boltzmann Rechnung, sondern dem soeben dargelegten Modell. Nach Stefan-Boltzmann müßte die Nachtseite der Erde nämlich zyklisch nahe zum absoluten Nullpunkt abkühlen …
Die Anwendung des „umgedrehten Stefan-Boltzmann“ ist DER Kardinalfehler der Klimatologie!
Bei der richtigen Anwendung zur Berechnung der Strahlungsleistung P aufgrund der Temperatur spielt hingegen die Energie keine Rolle, weil eben egal ist, woher die Temperatur kommt.
In einem anderen Thread schrieb ich: „Wer mit Stefan-Boltzmann eine Temperatur berechnen will, ist ein Schildbürger!“
Darauf Prof. Kramm in seiner typischen Art: „Ich frage mich, ob Ihre Aussage nicht als Verunglimpfung der Schildbuerger aufgefasst werden kann.“
Übrigens: Die sog. Stefan-Boltzmann Konstante hat die „Konversionsdimension“ = [W/m²K⁴]! Von einem Zeitbezug ist also keine Rede! Energie ist jedoch [Ws], enthält also eine Zeitkomponente! Genau deswegen, Hr. Müller, wird auf der Stromrechnung nicht nach kW abgerechnet, sondern nach kWh!
Eine weitere oft gehörte Behauptung ist, die abgestrahlte Energie muß betragsgleich mit der zugeführten sein. Das ist ganz offensichtlich falsch!
Warum? Weil ein Teil der zugeführten Energie in Arbeit umgeformt wird, die bewirkt, permanent große Wasser- und Luftmassen in Form von Strömungen anzutreiben. Aus diesem Arbeitsergebnis, wird keine gleichwertige Energie abgestrahlt, weil die Massen ja tatsächlich beträchtlichen physikalischen Ortswechseln unterworfen sind. Auch das ist ein Kardinalfehler der Klimatologie!
Eine energetische Gleichsetzung von Zustrahlung und Abstrahlung ist nur für Himmelskörper zulässig, die weder Atmosphäre haben (Winde), noch Ozeane (Wasser oder andere Flüssigkeiten)!
Zitat: Die Erde wird im 24 Stundenrhythmus mit 1368 W/qm minus ca. 30% Albedo beschienen, das sind rund 955 W/qm senkrecht.
Das ist Quatsch. Die Erde wird im 24 Stundenrhythmus, also im täglichen Mittel mit 955 W/m² bestrahlt. Das „senkrecht“ ist hier völlig fehl am Platz. Die planetare (sphärische) Albedo bezieht sich auf die rotierende Erde.
Mfg
Werner Holtz
Holtz, was genau soll Quatsch sein?
Ich meinte, die Sonnenstrahlung ist quasiparallel. Daher trifft sie in der Äquatorgegend quasi senkrecht auf die Erde. Je nördlicher oder südlicher bis hin zu 100% Streiflicht wird der Sinus der Wirkkomponente von 1 beginnend immer kleiner bis hin zu Null. Also dort, wo die Strahlung sehr flach auftrifft, ist die Wirkkomponente sehr gering, was sich in der geringer werdenden Energiezufuhr in diesen Gegenden äußert.
Daß es an den Polen im polaren Winter bei Dauerfinsternis trotzdem nicht weiter abkühlt als beobachtbar, ist einerseits dem Luftdruck geschuldet und andererseits Luftströmungen aus wärmeren Gebieten.
Was also ist Quatsch?
Zitat: Ich meinte, die Sonnenstrahlung ist quasiparallel.
Warum? Weil die Strahlungsquelle (Sonne) einen größeren Durchmesser als der Körper (Erde) hat, kann man einen (fast) parallelen Strahlengang auf die Hemisphäre voraussetzen. Korrekt ist der Strahlengang aber ein Kegelstumpf. Deshalb gibt es auch im sichtbaren Spektralbereich einen Kernschatten (Umbra), Halbschatten (Penumbra) und den Ringschatten (Antumbra).
Look here: https://www.timeanddate.de/finsternis/schatten
Zitat: Daher trifft sie in der Äquatorgegend quasi senkrecht auf die Erde. Je nördlicher oder südlicher bis hin zu 100% Streiflicht wird der Sinus der Wirkkomponente von 1 beginnend immer kleiner bis hin zu Null.
Dann schreiben Sie das auch bitte so. Außerdem ist es nicht der Sinus, sondern der Kosinus, nach dem Lambertschen Kosinus-Satz j(θ) = jn*cos(θ).
Man kann auch die Zenitdistanz (π/2-θ) benutzen, dann wäre es der Sinus, mit j(θ) = jn*cos(θ) = jn*sin(π/2-θ).
Mfg
Werner Holtz
Holtz, 12:02
Der Sinus von 90° ist 1 und der Sinus von 0° ist 0. Senkrechte Strahlung trifft unter 90° auf, ist also mit 1 zu multiplizieren, Streiflicht wirkt unter einem Winkel von 0° ist also mit 0 zu multiplizieren. Beim Cos ist es genau umgekehrt. Mit Cosinus wäre die senkrechte Wirkung der Sonne Null und die Streiflichtwirkung 100%, was Unsinn ist.
Daher rechne ich mit Sinus!
Müller (10:56), was schreiben sie für Unsinn!?
Die Formel lautet normiert auf 1 m²: P = Sigma x T⁴, wobei P die abgestrahlte Leistung in W ist, Sigma ist eine Boltzmannkonstante mit Wert 5,67 x 10⁻⁸ und mit auch auf 1 m² normierter „Konversionsdimension“ [W/K⁴] und T ist die Temperatur der Oberfläche in Kelvin [K], die aufgrund ihrer Temperatur die Leistung P abstrahlt.
In dieser Formel kommt keine Energie vor, also weder Wattsekunden noch Joule. Es kommt Leistung vor und Temperatur, sonst nichts. Und sie dient lediglich dazu, die grobe Leistung abzuschätzen die eine Oberfläche aufgrund ihrer Momentantemperatur abstrahlt.
Löst man die Formel auf, dann entsteht ein Ausdruck W = W/K⁴ x K⁴, womit sich also K⁴ kürzt und W = W überbleibt, was de facto ergibt 1W=1W oder 5W=5W, usw. Multipliziert man nun beide Seiten mit Sekunden, dann stehen auf beiden Seiten Ws, was dann bedeutet, 1 Ws = 1 Ws, oder 5 Ws = 5 Ws! Was würde damit berechnet?
Es würde berechnet, daß eine Fläche mit Temperetur T über eine Sekunde eine Energie in Ws abstrahlt. Was sie aber nicht sagt, und das ist entscheidend, wie sich die Temperatur durch diese Abstrahlung in dieser Sekunde verändert. Genau deswegen lautet die Formel genau so, wie sie lautet, und ist nicht erweitert auf Energie! Weil dieser Zeitbezug hängt nur von der Wärmekapazität bzw. der Masse des Strahlers ab. Und genau die kommt in der Originalformel nicht vor, daher ist die umgekehrte Anwendung der Klimatologie, eine Temperatur aufgrund der Leistung zu berechnen, falsch! Weil dabei kommt es fast nur auf die zu erwärmende Masse an, siehe Ozeane!
Dazu benötigt man kein Studium, es genügt Menschenverstand!
Und die Frage zur Arbeit haben sie wohl nicht verstanden, da empfehle ich Training im sinnerfassenden Lesen! Ich meinte: Zustrahlenergie – umgesetzte Arbeit = Abstrahlenergie.
stefan strasser schrieb am 13. Februar 2022 um 13:35
Manchmal reicht eben gesunder Menschenverstand nicht, sondern man muss einen Blick in ein Tafelwerk werfen. Und dort findet man halt die von mir angegebenen Beziehungen zwischen Arbeit/Energie/Wärme in Joule und Leistung/Wärmestrom in W = J/s. Eigentlich relativ einfache, triviale Fakten, über die man eigentlich nicht zu diskutieren braucht.
Müller
Nochmals, ganz langsam für Begriffstutzige:
Wenn man J/s bildet, kürzt man aus den Joule, die eine Zeitkomponente enthalten, diese wieder heraus. Damit entstehen wieder Watt! Und nur Watt kommen in Stefan Boltzmann vor, Joule und Ws aber nicht!
Hier geht es um die Frage, kann man durch Anwendung der Stefan-Boltzmann Gleichung die Temperatur eines Körpers berechnen! Und genau dazu habe ich im Basisthread (11. Februar 2022 um 19:09) negativ Stellung genommen. Und sie haben Widerspruch eingelegt. Also nahm ich an, sie befürworten diese Art der Rechnung. Offenbar tun sie das aber doch nicht (14. Februar 2022 um 9:55).
Daher nochmals, was wollen sie hier eigentlich mitteilen? Oder wollen sie nur gekünstelt obergescheit sein?
stefan strasser schrieb am 14. Februar 2022 um 11:12
Jetzt haben Sie es langsam hingeschrieben, aber immer noch nicht gemerkt, dass Sie einen Zeitbezug hinzufügen, wenn Sie durch die Zeit teilen. Wenn Sie einem Körper 500 Joule entziehen, haben Sie keine Aussage über die Zeit. Das kann in einer Sekunde passieren, in einer Stunde oder in einem Tag – es ist einfach nur eine Energiemenge. Wenn Sie aber die temperaturabhängige Abstrahlung betrachten, dann ist die in W = J/s – beschreibt also, wieviel Energie pro Sekunde abfliesst. Sie können dann bestimmen, wieviel Energie in 10 Sekunden abgeflossen ist, oder in 10 Tagen oder in einem Jahr (wenn sich die Temperatur in dem Zeitraum nicht ändert). Aber das geht nur, weil da ein Zeitbezug drin ist. Sie könnten sonst nie mit einer Zeit multiplizieren, um auf einen Energiebetrag zu kommen …
Ich möchte Sie auf Ihre Irrtümer aufmerksam machen. Z. B. Erwecken Ihre Texte immer wieder den Eindruck, also würde das SB-Gesetz auf die Einstrahlung angewendet und daraus eine Temperatur bestimmt, siehe z.B. Ihren Kommentar vom 13. Februar 2022 um 23:07 und meine Antwort darauf. Das ist einfach nicht der Fall. Stellen Sie das einfach richtig dar und schon gibt es keinen Kommentar von mir.
Müller, 11:12
“ … dass Sie einen Zeitbezug hinzufügen, wenn Sie durch die Zeit teilen“
Ich geb’s auf! Wenn man einen Wert Ws/s bildet = J/s, fügt man keinen Zeitbezug hinzu, sondern man kürzt ihn heraus! Dieser Ausdruck enthält keine Zeitkomponente mehr, auch wenn im Nenner ein s steht, weil es sich eben herauskürzt oder der Multiplikation mit 1 entspricht! Die Bedeutung ist Watt, ohne jede Zeit, ganz direkt! Ist das so schwer zu verstehen oder stellen sie sich nur blöd?
Merke: man kann einen echten Zeitbezug nicht dadurch herbeiführen, indem man einen Wert mit einer Zeit multipliziert und ihn gleich wieder durch die selbe Zeit dividiert!
Nebenbei müßte man auf beiden Seiten einer Gleichung mit dem selben Wert erweitern. Auch dann kürzt er sich aber wieder heraus. Ihnen fehlen offenbar die primitivsten Grundlagen!
stefan strasser schrieb am 15. Februar 2022 um 9:29
Bitte genauer lesen:
Und wenn im Nenner ein s steht, dann ist das nunmal pro Sekunde.
Wenn Ihnen jemand sagt, dass ein Wärmestrom von 30W = 30 J/s per Wärmeleitung durch eine Wand fliesst, und Sie fragt, wieviel Energie da in 60 Sekunden abfliessen, werden Sie doch sicherlich 30J/s * 60s = 1800J rechnen, oder?
Wenn Ihnen jemand sagt, dass ein idealer schwarzer Körper mit einer Fläche von 1m² und einer Temperatur vom 255K Energie über Strahlung abgibt und sie fragt, wieviel Energie der in 60 Sekunden abgibt, sagen sie „in der SB-Formel taucht keine Energie auf, ich kann das nicht rechnen“ statt zu sehen, dass sie einfach nur sigma J/(s*m²*K⁴) * 1m² * 300⁴K⁴ * 60s = x Joule rechnen müssen? (Auch gerne in Watt: sigma W/(m²*K⁴) * 1m² * 300⁴K⁴ * 60s = x Ws)
Das ist … seltsam …
Müller, 15. Februar 2022 um 15:31
„Joule ist Energie mit der Einheit J – kein Zeitbezug“
Wenn sie das so sehen, ist natürlich Hopfen und Malz verloren!
Weil Joule sind nun mal „Watt mal Sekunden“ [Ws], was in meinen Augen klar ein Zeitbezug ist.
Wenn sie das nun durch Sekunden [s] dividieren, fällt der in Joule enthaltene Zeitbezug wieder heraus und es bleiben wieder nur Watt [W] über! Also ohne jeden Zeitbezug!
Habe sie eigentlich je in ihrem Leben Physikunterricht genossen? Gebe sie ihre Zeugnisse zurück! Sie sind nichts wert!
stefan strasser schrieb am 15. Februar 2022 um 23:15
Sie lassen sich durch die separate Einheit für Leistung in die Irre führen. Falls auch in Ihren Augen Leistung gleich Arbeit pro Zeit ist, dann sollte eigentlich klar sein, dass bei einer Multiplikation mit Zeit die Zeit wieder wegfällt. Das gleiche gilt für Energie …
Oder übertragen auf einen ähnlichen Sachverhalt: Geschwindigkeit ist Weg durch Zeit und hat die Einheit m/s. Wenn Sie das mit einer Zeit multiplizieren, erhalten Sie wieder einen Weg. Folgt man Ihrer Argumentation, wäre der Weg – die reine Strecke – zeitbehaftet. Das wollen Sie nicht wirklich sagen, oder?
Ja, und ich habe ihn nicht nur verschlafen … Vielleicht können Sie ja mal jemand anderen fragen, ob Ihre Sicht korrekt ist. Normalerweise gibt es genug Kommentatoren hier im Kommentarbereich, die freudig jeden Fehler meinerseits aufgreifen. Es ist „erstaunlich“ ruhig aus der Ecke …
stefan strasser schrieb am 12. Februar 2022 um 10:11
Scheitert es jetzt sogar an Einheiten? Die Einheit für Energie ist Joule, eine andere Einheit für Energie ist Ws, weil 1 W = 1 J/s ist und bei der Multiplikation eines Watt-Betrages mit einer Zeit die Zeit gekürzt wird und Joule übrigbleibt (J/s * s = J). In der Stefan-Boltzmann-Konstante ist W und damit J/s enthalten, also sehr wohl ein Zeitbezug (pro Sekunde).
Es ist also genau umgekehrt, als Sie es schreiben. Energie hat keinen Zeitbezug (ist nur Joule), die SB-Konstante hat einen Zeitbezug (J/(s*m²*K⁴)), den man erst durch eine Multiplikation mit einer Zeit entfernen muss.
Wollen Sie wirklich sagen, dass Energie, die Arbeit verrichtet, verschwindet?
Werter Müller (20:49),
wenn ich jetzt schreiben würde, sie betreiben Baumschulphysik, wäre das eine Geringschätzung der Baumschulbetreiber bzw. Gärtner. Offenbar haben sie bereits die Basis nicht verstanden, daß es intensive und extensive Größen gibt (stest 12. Februar 2022 um 16:13)?
Nach ihrer Vorstellung wäre das Temperaturergebnis nach z. B. 10 Sekunden offenbar identisch, wenn ich einmal eine 1 m² große 0,2 mm dicke graue Alufolie 10 s lang mit 500 W bestrahle oder einen massiven Eisenblock mit 1 m Kantenlänge und identischer Farbe? Stefan-Boltzmann kennt hier, verkehrt herum angewendet, keinen Unterschied.
Jede Hausfrau am Herd weiß aber, daß man zum Kochen die Information benötigt, welche Menge soll erwärmt werden, wie schnell und wie lange soll sie erwärmt werden und welche Eigenschaften hat das Kochgut.
Wenn man also Erwärmungen von Materie berechnen will, benötigt man die Information, welche Menge an Material (Masse) soll erwärmt werden, welche Energie steht zur Verfügung und wie lange muß die Energie wirken, was ist die Zieltemperatur? Mindestens, weil in Wirklichkeit ist noch erforderlich, welche Wärmekapazität hat das Material und wie gut ist die Wärmeübertragung von der Quelle zur Senke, wie entwickelt sich die Kühlleistung und einiges mehr. Kaum eine dieser Informationen kommt im Stefan-Boltzmann Gesetz vor, und sie wollen damit Erwärmungen berechnen?
Kein Mensch bestreitet, daß die Beziehung W = J/s richtig ist. Energie ist aber Ws = J/s x s also Ws = Joule. In Stefan-Boltzmann kommen aber weder Joule noch Ws vor! Und das aus gutem Grund, wie ich in meinem Thread (13. Februar 2022 um 13:35) nachgewiesen habe.
Also was wollen sie eigentlich beweisen?
stefan strasser schrieb am 13. Februar 2022 um 23:07
Ich habe es gefühlt schon 100 mal geschreiben, aber es scheint nicht anzukommen. Das SB-Gesetz beschreibt einen Zusammenhang zwischen Temperatur und Abstrahlung, also dem Vorgang, über den ein Körper Energie abgibt, damit seine innere Energie verringert und sich potentiell abkühlt. Eine Bestrahlung mit 500 Joule pro Sekunde hat damit nichts zu tun, die führt dem Körper Energie zu. Warum unterstellen Sie mir immer diese unsinnigen Dinge?
Mit dem Stefan-Boltzmann Gesetz können Sie bestimmen, wie gross die Kühlleistung über Wärmestrahlung ist, mehr nicht. Sie können bestimmen, wieviel Joule pro Sekunde der Körper an seine Umgebung abgibt.
Da Watt Joule pro Sekunde ist, die Stefan-Boltzman-Konstante W/(m²*K⁴) = J/(s*m²*K⁴) ist, dann würde eingentlich jeder sagen, dass da Joule vorkommt. Da wird ein Energiestrom beschrieben – also wieviel Joule pro Sekunde werden von einem Körper über Wärmestrahlung abgegeben …
Beweisen? Nichts. Ich möchte nur versuchen, ein paar Irrtümer auszuräumen…
Ihre Argumentation ist falsch. Ihre Frage ist, wodurch die Temperatur der Erde bzw. genauer des Erdbodens gegeben ist.
In Ihrer Antwort geht es aber um die Faktoren, die die Erwärmungsrate bestimmen. Klar, dass die Wärmekapazität da wichtig ist. Aber die Erwärmungsrate hat mit Ihre Frage nach der Gleichgewichtstemperatur nichts zu tun, also falsche Antwort. Offensichtlich kapieren Sie die unter Physikern gerne dargestellte Rechnung zum Gleichgewicht im stationären Zustand nicht. Geht aber auch so, wenn Sie nur in Erwärmung und Abkühlung denken können:
Pro Sekunde absorbiert 1 qm der Erdoberfläche e_s [J] = I_s (t) [W/qm] × 1 s × 1 qm Sonnenenergie in Joule (= Ws). Die in 24 Stunden aufgelaufene absorbierte Sonnenenergie E_s (in Joule) ist die Summe der 86400 Einzelwerte zu jeder einzelnen der 86400 Sekunden in 24 Std.: E_s = summe e_s (Nachts sind diese Werte null, die Summe liefert nur tags von null verschiedene Werte). I_s (t) ist die zum Zeitpunkt t am Boden absorbierte Sonnenstrahlungsleistungsdichte.
Annahme 1: Wäre E_s die einzige Energieänderung im System, so würde die Temperatur in den 24 Std. um DT = Es/C steigen, C Wärmekapazität der erwärmenden Erdoberfläche in J/K. DT in K bzw. °C
Aber die Annahme 1 trifft nicht zu, denn in der gleichen Zeit gibt die Erdoberfläche Energie als Strahlung gemäß SB und i.a. noch weiteren Energieformen wieder ab.
Abstrahlungsleistungsdichte nach SB: F [W/qm] = A×sigma×T^4, damit gibt jeder qm in einer Sekunde die Wärmestrahlungsenergie e_l [J] = A×sigma×T^4 [W/qm] × 1 s × 1 qm ab.
Es sind hier dieselben Zeitpunkte und derselbe qm wie bei der Zufuhr oben.
Annahme 2: Wäre E_l die einzige Energieänderung im System sein, so würde die Temperatur in den 24 Std. um DT = – E_l/C fallen, C Wärmekapazität der erwärmenden Erdoberfläche in J/K.
Annahme 2 stimmt auch nicht, denn sonst wäre die Erde bereits abgekühlt.
Eine nackte Erde hat in 24 Std. zumindest aber Energiezufuhr durch absorbierte Sonnenstrshlung und Energieabfuhr durch Abstrahlung nach SB von Wärmestrahlung aufgrund seiner Temperatur.
Der hier interessierende Zustand der Stationarität ergibt sich daraus, dass im gleichen Zeitraum (hier 24 Std.) und am gleichen Ort, der 1 qm, die Temperaturzunahme DT durch Zufuhr von Sonnenenergie und die Temperaturabkühlung DT durch Abstrahlung sich exakt aufheben!
Wie Sie sehen, taucht die Wärmekapazität nach der gegenseitigen exakten Aufhebung von Erwärmung und Abkühlung mehr auf!
Was ebenfalls zu sehen ist, ist, dass die Temperatur, für die sich Erwärmung und Abkühlung exakt aufheben, via SB von der absorbierten Sonneneinstrahlung E_s determiniert wird (neben A). Physiker überblicken dies schneller, daher die konzentrierte Lehrbuchdarstellung.
Herr Heinemann,
wie sieht eigentlich die konzentrierte Lehrbuchdarstellung fuer die Frage aus, was passiert, wenn die Erde die doppelte atmosphaerische Masse bei gleicher Zusammensetzung haette?
Laut ihnen bleibt die Temperatur der Oberflaeche gleich, sinkt oder steigt?
Nehmen sie einfach 400 ppm fuer die CO2 Konzentation an!
mfg
Werner
Das ist physikalischer Unsinn Heinemann!
Nicht die Temperaturzunahme durch Sonnenenergie und die Temperaturabkühlung durch Strahlung muss sich aufheben, sondern die Summe von zugeführte, angeführte und verbliebene Energie muss Null sein. Ist die Zuführung mehr als die Abführung steigt die Temperatur, umgedreht sinkt sie, und zwar in Abhängigkeit der spez. Wärme.
Der zweite Unsinn ist, dass man nicht nur Strahlung, sondern alle Energietauschprozesse einbezihen muss. Durch Strömungen werden erhebliche Wärmeenergietauschprozesse statt, die die Temperatur verändern.
Damit kommen Strahlen-Berechner, die ausser der SB Gleichung nichts anwenden können in Bezug auf Temperaturberechnung nicht klar.
Wieso kühlt sich die Erde nachts deutlich ab und das Meereswasser nicht? Wärmekapazität in erster Linie! Gemäß SB strahlen sie zu Beginn identisch ab! Hatte ich schon geschrieben, ignorieren Sie, sind Sie damit überfordert?
„Wieso kühlt sich die Erde nachts deutlich ab und das Meereswasser nicht? Wärmekapazität in erster Linie!“
Herr Georgiev,
man darf auch nicht vergessen, daß kälteres Wasser absinken und dann durch wärmeres ersetzt werden kann.
Es gibt also Konvektion im Wasser, welche in der Nacht aktiviert wird. Am festen Boden kann Wärme nur durch Leitung ersetzt werden, daher die schnelle Abkühlung.
Nebenbei bemerkt ist Wasser ein schlechter Wärmeleiter (siehe Schichtspeicherkessel)
Nun, wie Sie wissen, gibt SB die Abstrahlungsleistungsdichte an, nicht die Abkühlungsrate. Damit haben Sie keinen Grund, sich zu wundern,…
Natürlich ist klar, dass beides zusammenhängt. Ein Körper mit Wärmeinhalt Q (in Joule), Oberfläche O, Absorptionsgrad A und Temperatur T kühlt im Vakuum wie folgt ab: dQ/dt (in W) = – O×F.
SB Gesetz zwischen Körpertemperatur T und Abstrahlungsleistungsdichte F = A×sigma×T^4.
Wenn die Wärmemenge linear von der Temperatur abhängt, also der Körper eine konstante Wärmekapazität C hat (in J/K), so ergibt sich mit Q=C×T die Differenzialgleichung für die Abkühlung T(t):
dT/dt (in K/s) = – O×A/C×sigma×T^4, bzw. nach Trennung der Varablen die trivial lösbare DGL: dT/T^4 = – O×A×sigma×dt/C. Man sieht an der Gl., dass erwartungsgemäß die Temperatur schneller fällt, je höher die Temperatur ist, je größer die Oberfläche und je geringer die Wärmekapazität des Körpers ist. Das erklärt Ihre Strandbeobachtung.
Herr Heinemann, die Erdoberfläche steht aber nicht mitten im Vakuum, daher können Sie alle Ihre diesbezügliche Formeln sparen.
Eine gewisse Rückstrahlung von Energie vom System Erde/Atmosphäre gibt einzig der Schätzwert Albedo her, die örtlich und zeitlich immer zwischen 0 und 1 schwankt. Darüber hinaus wird manchmal der Wert an der Oberfläche, manchmal der Wolken angenommen. Also kann man die Albedo auch würfeln.
Für eine tragfähige Oberflächentemperaturberechnung müssen Sie Energiebilanzen der der Weltmeere und der Troposphäre und die Wechselwirkungen, incl. Wolken berücksichtigen. das geht nicht.
Ihre Zahlen sind wertlose Spielerei!
„Ein Körper mit Wärmeinhalt Q (in Joule), Oberfläche O, Absorptionsgrad A und Temperatur T kühlt im Vakuum wie folgt ab: dQ/dt (in W) = – O×F.
SB Gesetz zwischen Körpertemperatur T und Abstrahlungsleistungsdichte F = A×sigma×T^4.“
Sie setzen einen Körper mit unendlich großer interner Wärmeleitfähigkeit voraus – worauf Planck ja auch hingewiesen hat
Doch, für die stationäre Bedingung schon. Denn Energien werden dann ja nur durchs Klimasystem geschleußt ohne an denen Menge etwas zu ändern. Das ist so wie ein Fluß mit konstantem Wasserpegel, der Volumenstrom ist konstant und damit der Pegelstand, aber das Wasser ist ständig neu.
Das passiert, aber jede in Arbeit gesteckte Energie wird irgendwann als nutzlose Wärme abgegeben, im stationären Fall gibt das Meer /Luft genausoviel Leistung aus der Dissipation von kinetischer Energie ab, als Sie aufnimmt. Was glauben Sie denn, wo die Bewegungseenergie eines Sturm letztlich landet?
Was soll das Wort „gleichwertig“ hier bedeuten? 1Joule Arbeit ist energetisch exakt gleichwertig wie 1 Joule Strahlungsenergie. Der Energieerhaltungssatz besagt, dass das 1 Joule Arbeitsenergie auch nicht verschwinden kann, sondern sich irgendwo hin verteilen oder ansammeln muß, und dabei ggf. in anderen Energieformen umgewandelt wird, aber so, dass das 1 Joule Arbeit in Summe 1 Joule andere Energien ergibt.
Herr Heinemann,
sie sagen:
Das kann man so nicht ganz stehen lassen.
Arbeit und Waerme haben beide die Einheit Joule.
Da Abstrahlung aber nicht unbedingt gleich Waermeverlust ist, ist ihre Aussage so nur bei bestimmten Bedingungen richtig.
Diese Feinheit sollte ihnen gelauefig sein, weil wir in der Atmosphaere beim Strahlentransport, oder einfach nur bei der Waermeuebertragung durch Strahlung Waerme nicht mit der Abstrahlung gleichsetzen koennen ohne die Einstrahlung zu beruecksichtigen.
WErner Schulz am 14. Februar
Richtig, und das ist das einzig relevante, wenn man Energiemengen vergleicht und Qualität, auf die sich der Energieerhaltungssatz getieht.
Das ist ein logischer Fehlschluß, denn der Wärmeverlust durch Abstrahlung war gar nicht das Thema dieses Textes. Ihre Frage ist keine der Energieerhaltung oder der Einheit Joule für die Energie, sondern der Energieflüsse, die in einem konkreten Fall vorliegen.
Herr Heinemann,
achten sie bitte auf den Zusammenhang.
Energiemengen sind nicht unbedingt gleich Waerme und Arbeit, auch wenn die Einheit Joule ist!
Waerme und Arbeit sind immer Energiemengen.
Jetzt verstanden?
Noch nicht?
Ok, der Ofen hat eine Temperatur von 20 Grad C. Wieviel Waerme gibt er an den Raum ab? Welche Angaben brauchen sie noch?
Im Uebrigen haben sie es oben selbst richtig benannt:
Na geht doch. Und Ihr Beisspiel bezieht sich aufs Vakuum.
Und Herr Georgiev, weisst richtig darauf hin, das die Oberflaeche nicht nur ins Vakuum strahlt.
Was passiert also bei Verdoppelung der atm. Masse?
Im Uebrigen haben sie es oben selbst richtig benannt:
Na geht doch. Und Ihr Beisspiel bezieht sich aufs Vakuum.
Und Herr Georgiev, weisst richtig darauf hin, das die Oberflaeche nicht nur ins Vakuum strahlt.
Was passiert also bei Verdoppelung der atm. Masse?
Die Temperatur des Strahlers wird, zusätzlich zum Strahlungsaustausch, durch weitere Effekte wie spezifische Wärme, Verdunstungskühlung, Kühlung durch Niederschläge, Konvektion und geringfügig durch die klassische Wärmeleitung der Luft beeinflusst. Dennoch gibt es dank SB eine klare Beziehung zwischen der Temperatur des Strahlers und der abgestrahlten Energie. Voraussetzung: Absorptions- und Emissionsvermögen müssen bekannt sein.
Richtig, ohne die Kühlung durch Verdunstung und Wärmestrom wäre die Erdoberfläche noch wärmer…
… dementsprechend wäre die Energieagabe des Bodens durch Abstrahlung noch höher.
Einfaches Beispiel: Die Körper-Temperatur kann man mit einem Pyrometer (Strahlungs-Temperatur-Messgerät). Bei einer genauen Messung hält man das Gerät an das Ohr. Dies ist ein Hohlraum. Man kann also in guter Näherung Emissivität= 1 annehmen. Diese Messung sagt überhaupt nichts darüber wie der warme Körper die Temperatur erzeugt bzw. reguliert.
Ergänzend sei angemerkt, es gibt bei den physikalischen Größen intensive (Temperatur) und extensive (Wärme)! Das muß erst einmal verstanden werden, vorher erübrigt sich jede weitere Diskussion.
Eine Rechnung der folgenden Art ist mir von Klimatologen noch nie untergekommen: Wasser hat z. B. eine Wärmekapazität von 4,18 kJ, was bedeutet, daß man 4,18 kJ Energie benötigt, um ein 1 l/kg Wasser um 1 K zu erwärmen. Möchte man also z. B. 10 l Wasser von z. B. 20°C auf 80°C erwärmen, ist eine Energiezufuhr(!) von (m · ∆T · 4,18 kJ) = 10·60·4,18=2508 kJ entspr. Ws erforderlich, oder auch durch 3600 ca. 0,7 kWh!
Diese Art der Kalkulation ist erforderlich, um Temperaturberechnungen massebehafteter und daher mit Wärmekapazität ausgestatteter Materie durchzuführen. Natürlich ist das bei einem Planeten aufgrund der inhomogenen Beschaffenheit und wegen der gleichzeitig stattfindenden Kühlung durch Abstrahlung eine komplexe Sache, aber nur so geht es. Auf der Erde vollzieht sich die Energiezufuhr, die Aufladung mit Wärme bewirkt, mit einer Periodizität von 24 Stunden, jeweils mit der vollen wirksamen Strahlungsleistung, und die Kühlung gehorcht dem richtig herum angewendeten Stefan-Boltzmann Gesetz aufgrund der erzielten Isttemperaturen. Die Logik ist also ganz einfach …
Das wurde Ihnen bereits erklärt. Ich hatte Ihnen vorgerechnet, wie im instationären Zustand das Zeitverhalten der Temperatur dT/dt von der Wärmekapazität abhängt.
In dem von uns meistens betrachteten stationären Zuständen, die die Temperatur determinieren, spielt die Wärmekapazität dementsprechend keine Rolle, denn diese ändert sich nicht.
Kurzum, Sie sollten das alles schon kennen, wenn Sie es jetzt selbst „neu entdecken“, so heißt das nur, dass Sie zumindest damals keinen Durchblick hatten.
„In dem von uns meistens betrachteten stationären Zuständen, die die Temperatur determinieren, spielt die Wärmekapazität dementsprechend keine Rolle, denn diese ändert sich nicht.“ Um die Jahreszeiten zu beschreiben genügt die stationäre Betrachtung nicht. Praktische Folge: Sie müssen im Winter in unseren Breitengraden heizen, weil die Temperatur weniger als 15°C beträgt. In welchem Paradies wohnen Sie denn?
Herr Heinemann,
sie sagen:
Das stimmt nicht.
Die Waermekapazitaet andert sich in der Atmosphaere in der Hoehe, da sie massenabhaengig ist. Wenn sie also Betrachtungen zur Atmosphaere machen, sollten sie das beruecksichtigen.
Beachten sie auch das die spezifische Waermekapazitaet eine wichtige Rolle bei der Lapserate hat.
stefan strasser schrieb am 12. Februar 2022 um 16:13
Genau diese Logik hat Roy Spencer in einem Excel-File umgesetzt. Und siehe da, die sich ergebende Temperatur ist tiefer als -18°C. Der Artikel dazu ist hier zu finden: „A Simple “No Greenhouse Effect” Model of Day/Night Temperatures at Different Latitudes„. Die sich dabei ergebenden Temperaturverläufe für die verschiedenen Breitengrade sehen wir folgt aus:
Ah, der beruehmte Excel File.
Einfach mal ein bisschen mehr Bodendicke angeben und voila die Temperaturen stimmen.
(Dritter Anlauf, etwas zu Werners Anmerkung zu sagen. Falls ich dazu nichts sagen soll, wäre ein Hinweis nett, dann brauche ich nicht technische Probleme vermuten und den Kommentar immer wieder neu einreichen …)
WErner Schulz am 13. Februar 2022 um 14:09
Falls man von vorherein vermeiden will, dem gleichen Irrtum wie Werner zu unterliegen, kann man in den Spalten AA9 bis AI9 die initialen Temperaturen der Schicht von 300K auf z.B. 100K heruntersetzen. Das ändert bei einer Schicht von 0,1m überhaupt nichts am Ergebnis. Man sieht aber bei einer dickeren Schicht, ob das Modell auch lange genug läuft (es läuft nur 46 Tage), um den Gleichgewichtszustand zu erreichen. Spencer weist in seinem Text indirekt darauf hin (If I assume the surface layer responding to heating is 0.1 m deep, … and run the model for 46 days, the model reaches very nearly a steady-state energy equilibrium no matter what temperature I initialize it at (say, 100K or 300 K)). In der dritten Grafik, die im Excel-Sheet enthalten ist, sieht man den kompletten Verlauf der Temperturänderung und kann sich auch optisch davon überzeugen, ob die Temperaturen immer noch steigen bzw. fallen oder nur noch der Tag/Nacht-Zyklus zu sehen ist …
Danke Herr Mueller fuer ihre Muehe auf meinen Beitrag zu antworten.
Die Frage ist, warum man nur 0.1 m beruecksichtigen soll? Die Durchmischungszone im Meer ist allein schon groesser und demzufolge sollte man vermeiden grossartige Schluesse aus falschen Annahmen zu ziehen.
Koennen sie die Frage beantworten, wie es aussieht, wenn die Erde eine Atmosphaere mit der doppelten Masse und gleicher Zusammensetzung haette? Wie verhalten sich die Oberflaechentemperaturen? Was sagt das Model von Spencer dazu?
Danke
mfg Werner
Werner Schulz am 14. Februar 2022 um 12:59
Sie können auch mehr berücksichtigen. Aber dann müssen Sie (unter anderem) das Modell länger laufen lassen, um ein Ergebnis zu bekommen. Der „großartige Schluss“, der hier „aus falschen Annahmen“ gezogen wird, ist Ihr „eine größere Schichtdicke führt zu Temperaturen, wie wir sie beobachten“. Dieser Schluss wird sofort falsifiziert, wenn man mit 100K statt 300K anfängt
Ich habe eine Vorstellung davon, aber ich sehe keinen Sinn darin, die zu diskutieren, wenn die prinzipiellen Vorgänge bei unserer aktuellen Atmosphäre noch strittig sind
Lesen Sie einfach den Artikel zum Modell nochmal (gründlich). Dann beantwortet sich diese Frage von selbst.
Danke Herr Mueller,
die Tauglickkeit des Excel-Files von Spencer kann man an der Aussage ablesen, das man einfach mit 100 K anfangen soll und laenger laufen lassen muss.
Es scheint das Ergebnis ist auch abhaenging von wie lange das Model laeuft. ob dabei 15 min x 60 Sekunden ausreichen oder ob man einen Tag oder ein Jahr nehmen sollte? Das Model spuckt fuer jeden die gewuenschte Zahl aus.
Sachlich ist es jedoch so, das mehr als nur eine 10 cm Schicht, die Temperaturen der Erde beinflussen.
Ich waere sehr interessiert an ihrer Antwort auf meine Frage. Da es keine komplexe Frage ist, sollten sie mit einer einfachen Antwort und kleiner Begruendung auskommen. Wie lautet also die Antwort?
Und welche prinzipiellen Vorgaenge in der Atmosphaere haben sie noch nicht verstanden? Vielleicht kann ich ihnen da weiterhelfen.
mfg Werner
Werner Schulz am 14. Februar 2022 um 17:02
Ich mag Ihren Humor …
Moegen sie auch die andere Frage zu beantworten?
Ist doch eigentlich eine einfache Frage!
Diese Simplifikationen sind nicht gut. Wozu 1.4KW behaupten, wenn es doch eher 1368W/m2 sind? Wozu den Reflexionsgrad (Albedo) im kurzwelligen Bereich berücksichtigen, wenn man ihn im langwelligen Bereich vergisst? Ist sind gerade diese Ungenauigkeiten, die die Klimaforschung zur Pseudowissenschaft machen. Und wenn man sich kritisch damit beschäftigen will, dann sollte man eben jene Genauigkeit beisteuern. Mehr braucht es nicht um „die Erde zu retten“.
Der hemisphärische spektrale Reflexionsgrad von Wasser beträgt 0.934 im KW-, und 0.908 im LW Bereich (s.u.). Wir können von daher bestimmen, dass die Wasseroberfläche eine Temperatur von 280.7K annehmen würde.
(342 * (0.934 / 0.908) / 5.67e-8)^0.25 = 280.7K
Wir haben nur unzulängliche Daten ob der sehr heterogenen festen Oberfläche. Allerdings gleichen sich hier die Reflexionsgrade tendenziell über KW und LW tendenziell aus. Da Wasser jedenfalls die dominante Oberflächenform ist, können wir approximativ 280K schätzen. Das heißt ohne Atmosphäre, jedoch mit gegebener Konvektion, würde die Erde ca. 8K kälter sein. Das sind übrigens nicht die selben 280K die im Video genannt werden. Denn hier werden realite Werte für Sonneneinstrahlung und das Verhältnis Absorptions/Emissionsgrad verwendet.
Die Auswirkungen sind erheblich. Zum einen Wissen wir nun, dass die Oberfläche mit einem Emissionsgrad von ca. 0.91 eben nicht 390W/m2 emittiert, sondern bloß 355W/m2. Der THE, also die Dämpfung der Emissionen rein im LW-Bereich, beträgt daher nur 115W/m2 (355-240).
Die Atmosphäre fügt dem System aber nicht nur jenen THE von 115W/m2 zu, sondern trägt auch den Großteil der Albedo bei. Dabei sind LW und KW Effekte schlecht voneinander zu trennen, und nicht unabhängig. Auch sind die jeweiligen Effekte der einzelnen Komponenten (Wolken, THGe..) stark überlagert.
Es mag zwar so sein, dass Wolken dem THE 30W/m2 „zufügen“, wenn man den Anteil der THGe als gegeben betrachtet. Das greift aber viel zu kurz. Der Großteil des THEs von Wolken ist mit THGen überlagert, etwa im 1:2,5. Die 30 W/m2 sind nur der exklusive Anteil, gesamt beträgt er ca. 75W/m2. Diese Relation findet sich übrigens auch in Schmidt et al 2010 (man beachte die Unterscheidung „single factor addition“ und „single factor removal).
Gleichsam beträgt der von THGen am THE brutto 85W/m2, da aber eben 45W/m2 mit Wolken überlagert sind, bleiben netto nur ca. 40W/m2 übrig. Nur dieser Anteil ist überhaupt sensitiv gegenüber Änderungen von THG Konzentrationen, wobei auch hier wiederum dämpfende Überlagerungen existieren (zB. zwischen CO2 und Wasserdampf).
Nun übersteigt der THE von Wolken brutto nicht nur ihren Albedoeffekt, weshalb Wolken insgesamt wärmend wirken(!!! – was sich empirisch auch gut belegen lässt), sie sind für sich genommen auch das wichtigste Treibhaus“gas“. Jedenfalls aber sind LW und KW Effekte von Wolken nicht unabhängig, und können nicht getrennt voneinander vorkommen.
Ein ähnliches Problem hat Wasserdampf, dessen Anteil am THE weit überschätzt wird. Wasserdampf transportiert zwangsläufig latente Wärme von der Oberfläche in höhere, abstrahlende Atmosphärenschichten. Diese latente Wärme wirkt somit kühlend und reduziert gleichsam den atmosphärischen Wärmegradienten (siehe „lapse rate feedback“(sic!)). Und da der Effekt der latenten Wärme den THE von Wasserdampf übersteigt, ist dieser in Summe letztlich ein „Antitreibhausgas“.
Allein schon mit den Erkenntnissen, dass Wolken wärmend, Wasserdampf jedoch kühlend wirkt, ist praktisch die gesamte „Klimawissenschaft“ auf den Kopf gestellt. Wirkliches Erwärmungspotential haben eigentlich nur nicht-kondensierende THGe (ja, wie CO2 oder Methan), aber auch Wolken, insbesondere Eiswolken wie etwa Kondensstreifen.
https://greenhousedefect.com/basic-greenhouse-defects/the-tiny-atmosphere-effect
„Nun übersteigt der THE von Wolken brutto nicht nur ihren Albedoeffekt, weshalb Wolken insgesamt wärmend wirken(!!! – was sich empirisch auch gut belegen lässt)“
Eine komplett mit Wolken bedeckte Erde wird nicht wärmer, sie kühlt aus!
Wetten?
Und noch zum Titelbild: So sieht also die personifizierte, skrupellose Panikstiftung samt Schädigung der Menschheit aus mit dem eigens erfundenen Klimawahn! Das Konterfei eines apokalyptische Reiters, der mit dem Klima-Weltuntergang Panik stiftet. Offensichtlich auch, weil es einträglich ist – für ihn und sein Alarm-Institut.
Skrupel und Gewissen sind ihm unbekannt, sonst würden ihn fortwährend Alpträume plagen, was er der Menschheit antut. Erfunden von „alten weißen Männern“, die unermesslichen Schaden anrichten. Die Klima-Verdummten haben es noch nicht begriffen…
Schöner Physik-Grundkurs, der auch auf die Themen hinführen dürfte, die hier immer wieder diskutiert werden. Und die schöne einfache Beziehung für die Wellenlänge bei maximaler Abstrahlung, die auch im letzten Beitrag des Autors benutzt wurde, habe ich dort teilweise zu Unrecht beanstandet – mea culpa…:
Lambda = 2900 Mikrometer / T (Kelvin)
Damit die Dimensionen stimmen, müssen im Zähler allerdings (Mikrometer x Kelvin) stehen. Dennoch, Physiker sollte man halt nie unterschätzen! Es sei denn, sie sind Alarm-Physiker am Potsdam-Institut oder heißen Lesch oder Quaschning…