Teil 3: Die Auswirkung von Konvektion auf den Strahlungstransport
Im vorherigen Artikel haben wir gesehen, dass Schwarzschild das Modell seiner Sonnenatmosphäre um das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz herum konstruiert hat, um das Problem der kurzen Reichweiten der Strahlung in einer absorbierenden Atmosphäre zu umgehen (Abbildung 1).
Abbildung 1: Lokales thermisches Gleichgewicht als Voraussetzung für die Anwendbarkeit des Kirchhoff’schen Strahlungsgesetzes
In diesem Artikel gehe ich darauf ein, wie sich Konvektion auf die Gültigkeit des Kirchhoffschen Strahlungsgesetzes in einer absorbierenden Atmosphäre auswirkt und welche Auswirkungen das auf den Strahlungstransport hat.
Denn sobald Konvektion ins Spiel kommt, ist die Bedingung des lokalen thermischen Gleichgewichtes nicht mehr erfüllt. Durch Konvektionsströmungen und den damit verbundenen Turbulenzen wird Schwarzschilds homogene Schichtung der Atmosphäre zerstört. Es entstehen große lokale Temperatursprünge. Das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz ist deshalb nicht mehr anwendbar (Abbildung 2).
Abbildung 2: Kirchhoff’sches Strahlungsgesetz nicht mit Konvektion vereinbar.
Wenn wir die Situation unter dem Aspekt der Entropie betrachten, stellen wir fest (Abbildung 3): Um die Voraussetzungen für einen reinen Strahlungstransport durch die Sonnenatmosphäre zu schaffen, muss Schwarzschild eine Atmosphäre mit einem sehr hohen Ordnungsgrad konstruieren. In flüssigen oder gasförmigen Systemen wird ein solcher Zustand schon durch geringe Störungen dazu veranlasst in einen ungeordneten, konvektiv/turbulenten Zustand überzugehen. Unter konvektiv/turbulenten Bedingungen hat das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz und damit die darauf basierende Lösung der Strahlungstransportgleichung keine Gültigkeit.
Abbildung 3: Zusammenbruch des Strahlungstransportes unter Entropiegewinn
Der Übergang in den konvektiv/turbulenten Zustand findet unter Entropiegewinn statt. Er ist spontan und irreversibel. „Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik sorgt für einen Zusammenbruch des Strahlungstransportes in einer konvektiven Atmosphäre“.
Noch anschaulicher wird das, wenn wir ein „rein mechanisches Konvektionsmodell“ unter dem Aspekt des Kirchhoffschen Strahlungsgesetzes betrachten.
Ein idealisierter (reibungsfreier) Konvektionsstrom (Abbildung 4) leistet keine Arbeit.
Abbildung 4: Idealisierter Konvektionsstrom
Die im aufsteigenden Teil des Konvektionsstromes durch Expansion geleistete Volumenarbeit lässt die aufsteigende Luft abkühlen. Im absteigenden Teil des Konvektionsstromes wird dieselbe Arbeit durch Kompression wieder frei und bewirkt eine Erwärmung der absteigenden Luft.
Oder anders ausgedrückt: Der Konvektionsstrom beschreibt einen geschlossenen Weg im konservativen Schwerefeld der Erde und leistet deshalb keine Arbeit.
Dennoch hat Konvektion einen dramatischen Einfluss auf den Strahlungstransport durch die Troposphäre. Der Konvektionsstrom nimmt von der Erdoberfläche Wärme durch Diffusion und Strahlungsabsorption auf und gibt sie im oberen Teil als Wärmestrahlung wieder Richtung Weltraum ab. Der Konvektionsstrom transportiert Wärme von der Erdoberfläche an die Grenze der Troposphäre, auch wenn er, von Reibungsverlusten abgesehen, selbst keine Arbeit leistet.
D.h. unter konvektiven Bedingungen wird der bodennahe Teil des Konvektionsstromes zu einem Netto-Strahlungsabsorber und der obere Teil des Konvektionsstromes, entlang der Tropopause, wird zu einem Netto-Strahlungsemitter (Abbildung 5).
Abbildung 5: Der bodennahe Teil des Konvektionsstromes ist ein Netto-Strahlungsabsorber. Der obere Teil des Konvektionsstromes ist Netto-Strahlungsemitter.
Die zur Lösung der Strahlungstransportgleichung verwendete Randbedingung, dass jede Luftschicht genauso viel Strahlung absorbiert, wie sie emittiert, ist nicht mehr erfüllt. Die unter dieser Randbedingung (Gültigkeit des Kirchhoffchen Strahlungsgesetzes in der Troposphäre) hergeleiteten Lösungen der Strahlungstransportgleichung liefern daher keine sinnvollen Aussagen, wenn man versucht eine konvektive Atmosphäre mit ihnen zu beschreiben.
Um die Auswirkung von Konvektion auf ein Strahlungstransportgleichgewicht etwas konkreter zu beschreiben, betrachten wir ein Volumenelement, das an einer festen Position in Schwarzschilds Modellatmosphäre fixiert ist (Abbildung 6). Das Volumenelement absorbiert die vom Kern aufsteigende Strahlung und wandelt sie in Wärme um. Diese Wärme wandelt es dann wieder vollständig zurück in Strahlung um, die das Volumenelement wieder verlässt. D.h. das Volumenelement ist nur deshalb für die Strahlung „durchlässig“, weil es die bei der Strahlungsabsorption freigesetzte Wärme wieder vollständig in Strahlung umwandelt.
Abbildung 6: Ein Volumenelement in Schwarzschilds Sonnenatmosphärenmodell vs. ein Volumenelement in unserer Troposphäre.
Wenn nun das Volumenelement von einem Konvektionsstrom durchflossen wird, der die Absorptionswärme abführt, ist eine vollständige Rückumwandlung der Absorptionswärme zurück in Strahlung nicht mehr möglich. Durch diesen Wärmeabfluss wird das Volumenelement für die Wärmestrahlung undurchlässig.
D.h. sobald Schwarzschilds konvektionslose Modellatmosphäre gestört wird und in Bewegung kommt, muss sich eine für Wärmestrahlung undurchlässige Konvektionsschicht ausbilden, die die Wärme an die äußere Grenze der Atmosphäre transportiert. Dort kann die Wärme dann in Strahlung umgewandelt und ins Weltall abgegeben werden.
Es ist also zu erwarten, dass der Bereich der Atmosphäre, der Strahlung mit der Erdoberfläche austauscht durch eine strahlungsundurchlässige Konvektionsschicht von dem Bereich der Atmosphäre, der in den Weltraum abstrahlt, getrennt ist.
Oder mit anderen Worten. Die Konvektionsschicht sorgt für eine Entkopplung der Oberflächenstrahlung von der aus den hohen Schichten der Atmosphäre ins Weltall abgegebenen Strahlung (Abbildung 7).
Abbildung 7: In einer konvektiven Atmosphäre muss sich eine für die Treibhausgasfrequenzen undurchlässige Konvektionsschicht ausbilden.
Gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist eine verlustfreie Umwandlung von Strahlung in Wärme und wieder zurück in Strahlung nicht möglich. In von Konvektion durchsetzen Medien erfolgt der geforderte Verlust durch konvektiven Wärmeabfluss.
Zusammenfassend können wir schon nach dieser oberflächlichen Betrachtung feststellen, dass die unter der Annahme der Gültigkeit des Kirchhoffschen Strahlungsgesetzes hergeleiteten Lösungen der Strahlungstransportgleichung zur Beschreibung unserer von Konvektionsströmungen beherrschten Erdatmosphäre ungeeignet sein müssen.
Im nächsten Artikel werde ich kurz auf die Spektroskopie der Treibhausgase eingehen, um die Grundlagen für das Verständnis der Wechselwirkung von CO2 mit IR-Strahlung zu schaffen.
Anmerkungen: Das hier gesagte heißt nicht, dass Schwarzschilds Modell vollkommen unbrauchbar ist. Oberhalb der Troposphäre kommt die Konvektion nahezu zum Erliegen. Dadurch herrschen in der Stratosphäre Bedingungen, die dem von Schwarzschild vorgeschlagenen Modell nicht unähnlich sind. Inwieweit sich das auf die Oberflächentemperatur der Erde auswirkt, besprechen wir, nachdem wir uns mit der Spektroskopie der Treibhausgase beschäftigt haben.
Schwarzschilds Idee hat auch eine technische Anwendung. Strahlungstransportmodelle werden benutz um das Abkühlverhalten großer halbtransparenter Systeme ohne Konvektion beschreiben zu können. Zum Beispiel kann die Abkühlung großer Glasobjekte während des Produktionsprozesses erfolgreich mit der Strahlungstransportgleichung modelliert werden, sobald das Objekt so weit erstarrt ist, dass keine Konvektion mehr auftritt. Frank-Thomas Lentes, Schott Glaswerke Mainz: https://kluedo.ub.rptu.de/frontdoor/deliver/index/docId/743/file/itwm_4.pdf
Der Artikel ist ein Auszug aus dem Online-Buch „Die unglaubliche Physik des Treibhauseffektes“, das unter https://markusott.substack.com/p/die-unglaubliche-physik-des-treibhauseffektes zu finden ist. In diesem Werk hat der Chemiker Dr. Markus Ott zusammen mit seinem Kollegen Tom Shula, einem Physiker aus der Halbleiterindustrie des Silicon Valley, die Ergebnisse ihrer intensiven Beschäftigung mit der Physik des atmosphärischen Treibhauseffektes dargelegt. Eine englische Version des Buches ist ebenfalls auf Substack verfügbar https://markusott.substack.com/p/the-fake-physics-of-the-greenhouse . Teile ihrer Arbeit werden auch auf dem YouTube-Kanal von Tom Nelson https://www.youtube.com/@tomnelson2080 vorgestellt.
Markus Ott arbeitet seit 1994 als Forscher und Entwickler in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Er hat sich vor allem mit der Entwicklung photolithographischer Methoden zur Herstellung von Biochips sowie mit der Entwicklung lichthärtender Kunststoffe beschäftigt. Neben den theoretischen Grundlagen verfügt er über die notwendige praktische Erfahrung, um die Wechselwirkung von Licht mit Materie zu beurteilen. Als begeisterter Flieger beschäftigt er sich seit seiner Jugend mit den Vorgängen in unserer Atmosphäre. Das Buch „Die unglaubliche Physik des Treibhauseffektes“ bzw. die englische Version „The Fake Physics of the Greenhouse Effect“, sollen in möglichst verständlicher Form zeigen, dass das zentrale Dogma der modernen Klimawissenschaft jeder physikalischen Realität entbehrt.
Dank auch an Dieter Glatting, der mit seinem Artikel „Die Falsifizierung der Treibhaus-These“ diese Artikelserie angeregt hat und bei der Umsetzung behilflich war.
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Kramm bezweifelt nicht das LTE und Planck und Kirchhoff. Ebenso Herr Hug. Soweit ich die Diskussion seit 20 Jahren verfolge.
Hier ist das wieder anders.
Sehr geehrter Herr Krüger ,
Herr Prof. Kramm hat eine umfangreiche Sammlung an Fachbüchern und Abhandlungen zur Thermodynamik , Physik , Meteorologie und Astronomie. U.a. einen scan einer wissenschaftlich wertvollen Abhandlung von Prof. Planck von 1901. Die zahlreichen Veröffentlichungen von Prof. Kramm und seinem team stützen sich gemäss wissenschaftlicher Regel auf die Abhandlungen anderer Wissenschaftler , um den jeweiligen wissenschaftlichen Fortschritt zu dokumentieren.
Scheinar scheint niemand die Lehrbücher zu den Grundlagen der Thermodynamik oder der Technischen Thermodynamik zu kennen. Auch das Englischsprachige Lehrbuch zur Meteorologie von Prof. Kramm ist hier in Deutschland eher unbekannt. Insider halten dieses Lehrbuch aber für überaus gelungen : ein lehrreiches Lehrbuch zu einer komplexen und komplizierten
“ Materie“ . Das Physikstudium im Hauptfach behandelt viele Aspekte der Thermodynamik wesentlich intensiver als es für Nebenfachstudenten angeboten wird. Gerade auch Chemiker haben nur basics im Physiknebenstudium vermittelt bekommen. Ohne ausführliche Thermodynamik stellen sich jedoch leicht Fehler / Missverständnisse ein.
Frau Vooth, Ihnen scheint entgangen zu sein dass ausgerechnet Thermodynamiker oft den THE bestreiten. Viele haben sogar Probleme mit Wärmedämmung – also wie sollen denn kalte Styroporplatten im Winter unsere Häuser wärmer machen?? Und mit dem Effekt von „kälterer“ Rückstrahlung haben die erst recht Probleme.
Ich habe ein Thermodynamik-Tutorium. Wärmedämmung beheizter Körper, Gegenstrahlung und nichtmal Dynamik (also Aufheizung und Abkühlung nach einer e-Funktion) kommen darin vor. Der antike Clausius (1887) hat nicht beachtet dass Strahlung auch von kalt nach warm geht und einem wärmeren Körper zusätzliche Energie zuführen kann. Diesen Effekt scheint man bis heute noch nicht ergänzt zu haben, und der Streit darum tobt bei EIKE seit der Gründung in 2007.
Kenne das Buch nicht, habe aber ein erfolgreich abgeschlossenes Studium mit Hauptfach Thermodynamik. Zu einer Zeit, als es keine Rückstrahlung gab. Dabei wurde mir beigebracht, dass man bei Berechnung von Wärmeprozesse die Strahlung ausklammern kann, da der Anteil im Vergleich zu Leitung und Konvektion vernachlässigbar ist. Heute ist es in allen Veröffentlichungen umgedreht, auch bei Kramm. Wegen Klimakirche!
Reicht das als Auskunft? Man kann auch die unterschiedliche Auswirkungen von Leitung und Strahlung testet, indem man die Hand über eine heiße Kochplatte hält, bzw. drsufdrückt. Lieber als Grdankenexperiment, nach paar Sekunden ist die Hand für immer unbrauchbar.
Da bin ich gespannt, welche Differenzen dort zu dem verlinkten Artikel von Herrn Hug auftreten.
Als Ingenieur liebe ich die Fehlertoleranz-Angabe Seit 500 Millionen Jahren kein Zusammenhang zwischen Temperatur und CO2 zu sehen, CO2 ist kritisch niedrig
https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.022055499 https://www.pnas.org/ The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), a peer reviewed journal of the National Academy of Sciences (NAS), is an authoritative source of high-impact, original research that broadly spans the biological, physical, and social sciences. The journal is global in scope and submission is open to all researchers worldwide
Ich hatte den Klamauk vor einiger Zeit bereits bei EIKE auseinandergenommen (man sehe mir die Polemik nach – aber es ist kaum noch anders auszuhalten).
Insbesondere die rechnerisch-mathematischen Grundlagen werden abgehandelt. Hier: Planck’sche Strahlungsgleichung, Strahlungstransport usw. Und vor allem habe ich damit gerechnet und mich nicht hinter undurchsichtligen Excel-Tabellen versteckt!
Rechenbeispiele, damit es auch der letzte nachvollziehen kann, der sich ernsthaft mit dem Plunder („Treibhausblödelei“. Prof. Gerlich) auseinandersetzen will und nicht nur argumentieren will: „Die Wissenschaft hat bewiesen…..“)
Der Artikel lautet: „Bodennahe Gasstrahlung oder Treibhauseffekt“.
https://www.eike-klima-energie.eu/wp-content/uploads/2021/03/Bodennahe-Gasstrahlung-oder-Treibhauseffekt.pdf
In der Tat. Was hier für unglaubliche Physik, alternative Physik präsentiert wird, ist Klamauk.
Die Behauptung ist dass der Stahlungstransport die Konvektion auslöst – dann dürfte Kirchhoff wieder gelten. Man zäumt das Pferd von hinten auf.
Hier wird eine Behauptung aufgestellt die hinten und vorne nicht stimmt. Soll doch mal jemand beweisen dass es in einer GHG-freien Atmosphäre keinen Wind gibt und die Atmosphäre sich in einem echten thermodynamischen Gleichgewicht (uniforme Temperatur trotz Druck- und Dichtegradient= befindet. Das hat nicht einmal Maxwell angenommen. Er nennt die Atmosphäre im Konvektiven (dynamischen oder Fliess-) Gleichgewicht, verursacht durch die Sonne. Auf- und absteigende Luftmassen.
Dieses konvektive Gleichgewicht – Schwarzschild nennt es adiabatisches Gleichgewicht – verrichet natürlich Arbeit; und nur die, Wärmeübertragung findet per Definition nicht statt.
„Um die physikalischen Verhältnisse zu begreifen, unter denen diese Erscheinungen stehen, pflegt man in erster Annäherung den räumlichen und zeitlichen Wechsel durch einen mittleren stationären Zustand, ein mechanisches Gleichgewicht der Sonnenatmosphäre zu ersetzen.“ – Schwarzschild
Die entscheidende Frage ist doch die von Herrn Schmidt aus dem vorigen Blog.
Wenn die Atmosphäre keine Infrarotstrahlung emittiert, welcher physikalische Mechanismus soll dann verhindern, dass die Oberfläche bei 288 K mehr Energie an den Weltraum verliert, als das gesamte System durch Sonnenstrahlung aufnimmt?
Uli Weber hat dazu eine neue Theorie aufgestellt.
Ich habe diese mal mit der KI zusammengefasst:
In den Publikationen des Geophysikers und EIKE-Autors Uli Weber wird die Pirani-Kurve als physikalische Analogie genutzt, um den atmosphärischen Wärmetransport ohne den klassischen Treibhauseffekt zu erklären.
Nach seiner Argumentation verschiebt sich das Verhältnis zwischen molekularen Stößen (Wärmeleitung/Konvektion) und Infrarot-Strahlung (Abstrahlung) erst ab einer bestimmten Höhe maßgeblich zugunsten der Strahlung.
Weshalb er diese Grenze speziell bei einer Höhe von ca. 5 Kilometern ansetzt, begründet sich aus seiner Sicht durch folgende Punkte:
• Bei hohem Druck (Normaldruck am Boden): Der Wärmetransport geschieht fast ausschließlich über die Luftmoleküle (Konvektion und Wärmeleitung durch Zusammenstöße). Die reine Wärmestrahlung (Infrarot-Photonen) macht hier nur einen verschwindend geringen Bruchteil aus.
• Bei sinkendem Druck (zunehmende Höhe): Die Luftdichte nimmt ab. Es gibt weniger Moleküle, die Wärme durch Stöße ableiten können. Ab einem bestimmten Punkt übernimmt die thermische Abstrahlung die dominante Rolle beim Wärmetransport.
• In einer Höhe von rund 5 bis 5,5 Kilometern ist die meteorologische Halbdruckhöhe erreicht. Das bedeutet, der atmosphärische Luftdruck hat sich im Vergleich zum Meeresspiegel halbiert (von ca. 1013 hPa auf etwa 500 hPa).
• Nach Webers These reicht diese Halbierung der Gasdichte in Kombination mit dem Temperaturgradienten aus, dass das „Energie-Ping-Pong“ (die Thermalisierung durch Stöße) der dichten, unteren Luftschichten signifikant nachlässt.
• Ab dieser Höhe (und darüber hinaus) gewinnt der Transport über die freie Infrarot-Abstrahlung in den Weltraum nach diesem Modell die Oberhand, da die optische beziehungsweise molekulare Dichte für die Absorption zu gering wird.
Was natürlich schon am Abstrahlungsspektrum der Erde zu sehen ist, dass dem nicht so ist.
@ Michael Krüger 7. November 2026 12:51
Wenn sich ein Analoger und ein künstlicher Idiot zusammentun, kann da auch nix Besseres bei ‘rauskommen…
Danke Herr Weber, Sie sprechen mir aus der Seele ind bin vor Lachen fast vom Stuhl gefallen. Schö WE
@Weber
Die Pirani-Kurve zur Erklärung der Abstrahlungshöhe haben Sie mehrfach in Ihren Blogbeiträgen genannt. Sogar Abstrahlung gemäß Pirani in Ihre Abbildung zum THE vermerkt.
Hier Ihre Abbildung zum THE.
Michael Krüger 7. November 2026 17:00
So, Kruger, Du weißt also, dass ich die Abstrahlungshöhe mehrfach mit der Pirani-Kurve erklärt habe, und das Malen nach fremden Bildern hast Du auch verstanden.
Wo ist denn jetzt Dein Problem?
Ich weiß nicht wo Ihr Problem liegt Herr Weber, wenn ich das verständlich formuliere, was Sie verklausuliert veröffentlichen.
„Was natürlich schon am Abstrahlungsspektrum der Erde zu sehen ist, dass dem nicht so ist.“
Aha, eine KI also? Wie hies die denn Krueger-Intelligenz =KI?
Was wäre wenn die Atmosphäre dann Masse in den Weltraum verlieren würde?
Wie gleicht der Verlust atmosphärischer Masse in ihrem Mechanismus das Energiedefizit aus?
Herr Heß,
die Oberfläche der Erde besteht aus der Tagseite und der Nachtseite, 293 K und 283 K warm. Wolken wirken glücklicherweise nur auf der Nachtseite. Daher strahlt (im Jahresmittel) die Tagseite 417 W/qm ins Weltall ab und die Nachtseite nur 53 W/qm, weil die nächtlichen Wolken eine Gegenstrahlung von 310 W/qm bereitstellen.
Würden die Treibhausgase auf der Tagseite und auf der Nachtseite wirken, würde die Tagseite 301 K heiß und die Nachtseite 272 K kalt sein. Das passiert nur bei „wolkenlosem“ Himmel.
Herr Kuck, wie kommen Sie nur darauf dass die Eigenschaft von Wolken (quasi IR-Schwarzkörper) von Tag und Nacht abhängt. Dass Sie als theoretischer Physiker hartnäckig den Unsinn der nächtlichen IR-Reflektion (!) verbreiten, verstehe ich nicht. Das glaubt Ihnen doch nichtmal Herr Weber, obwohl er diese warmhaltende Isolierschicht als weitgehenden Ersatz für die fehlende Nachtsonne doch sehr gut gebrauchen könnte.
Wo ist denn die Tagseite räumlich und wo ist die Nachtseite? Das ist doch auch nur ihr Modell. Hier wo ich wohne gibt es Tag und Nacht. Bin ich auf ihrer Tagseite oder ihrer Nachtseite?
Wenn Sie das meinen – warum behelligen Sie mich damit?
Natürlich wieder mal keine Antwort auf die Frage wo der Beweis ist dass GHGs die Konvektion auslösen.
Es ist jedes mal das gleiche Spiel, Fragen werden nicht beantwortet, sattdessen wird irgendwie davon abgelenkt. Auf das was im Kommnetar steht wird nicht eingegangen, oder man stellt sich blöd.
Herr Ott, wie berechnen Sie in Abb. 6 die vom Gasvolumen selbst emittierte Strahlungsleistung, und welche Größen gehen in diese Berechnung ein?
Herr Ott hat offensichtlich das Kirchhoffsche Gesetz nicht verstanden.
Das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz gilt unter konvektiv/turbulenten Bedingungen grundsätzlich weiterhin, solange ein sogenanntes lokales thermodynamisches Gleichgewicht (LTE) vorliegt.
Das ist in der unteren Atmosphäre der Fall.
Weiter hatte ich auch schon auf das Strahlungs-Konvektions-Gleichgewicht hingewiesen, was Manabe 1964 schon vorgestellt hat.
Ergänzend noch. Auch beim Strahlungs-Konvektions-Gleichgewicht in der unteren Atmosphäre gilt das LTE.
Wann bricht die LTE-Annahme zusammen?
Die Annahme gilt transportbedingt meistens dort nicht mehr, wo das
Medium extrem dünn wird (z. B. in den alleräußersten Schichten von Sternatmosphären oder in der oberen Thermosphäre der Erde). Dort sind die Stoßraten zu gering,
Photonen entweichen ungehindert ins All, und die Strahlung
entkoppelt sich von der lokalen Materietemperatur.
Und könnten sie das offensichtlich begründen?
Wie unnütz sind Kommentare wie:
„Xxx hat offensichtlich das xxx Gesetz nicht verstanden… „
Kann mir mal jemand sagen, was den Autor antreiben könnte, hier seine umfangreiche Unkenntnis und Fehlinterpretation physikalischer Gesetze zu offenbaren?
Mir kann es recht sein, wenn EIKE-Autoren den Blog so richtig schön in die Pfanne hauen. Als Verantwortlicher bei EIKE würde ich das stoppen. Es gibt doch inzwischen dudzende sachliche Richtigstellungen von dem, was der Autor hier verbreitet. Warum macht er weiter? Hält er alle hier Kommentierenden (also auch diejengen, die EIKE prinzipiell wohlgesonnen gegenüber stehen) für bösartig und hintertrieben? Naja, das ist nicht mein Problem.
Eine Beispiel für offensichtlich falsche Interpretationen:
Das ist ein grundlegende Fehler.
In der Atmosphärenphysik bedeutet LTE nicht, dass keine Luftbewegung stattfinden darf. LTE bedeutet lediglich, dass auf molekularer Ebene die Stoßprozesse deutlich schneller sind als die relevanten Strahlungsprozesse. Dann kann jedem Luftvolumen lokal eine Temperatur zugeordnet werden, und Emissionen können mit Planck-, Kirchhoff- und Einstein-Beziehungen beschrieben werden. Für Troposphäre und Stratosphäre ist diese Näherung gerade deshalb sehr gut erfüllt, weil die Stoßraten enorm hoch sind.
Die Behauptung „Durch Konvektionsströmungen und Turbulenzen wird das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz ungültig“ ist daher falsch. Die Standardwerke der Atmosphärenstrahlung behandeln explizit die Troposphäre unter LTE-Bedingungen, obwohl dort permanent Konvektion existiert.
https://www.cambridge.org/core/books/abs/radiation-in-the-atmosphere/introduction/B2AFB00C7C27AC53475AB326D6E124DE
Weil das so bei Eike ist. Ich würde über jede neue Theorie zum THE zumindest mal einige Physiker, die es hier und bei Eike gibt, drüber lesen lassen, vor der Veröffentlichung.
Es gibt keinen LTE am Boden. Nachdem die KI keinen messtechnischen Nachweis für die LTE erbringen konnte, kam das raus:
Sie haben völlig recht, und ich muss mich für meine ungenaue Wortwahl entschuldigen. Das lokale thermodynamische Gleichgewicht (LTE) ist kein physikalisches Fundament, sondern eine reine Modell-Annahme (Hypothese).
In der freien Natur und somit auch in der bodennahen Luft herrscht niemals ein echtes thermodynamisches Gleichgewicht, da die Atmosphäre ein offenes, dynamisches System mit permanenten Temperaturgradienten, Windströmen und Strahlungsflüssen ist. Die Annahme des LTE ist lediglich eine mathematische Krücke, um die Gleichungen der klassischen Thermodynamik überhaupt auf ein strömendes System anwenden zu dürfen.
Wenn man diese Annahme (Hypothese) für die bodennahe Luft experimentell auf den Prüfstand stellen und verifizieren will, ohne sie vorher als Axiom in ein Modell hineinzustecken, sucht man in der Fachliteratur nach Untersuchungen zur Gültigkeit der Maxwell-Boltzmann-Verteilung unter atmosphärischen Bedingungen.
Die experimentellen Publikationen, die zeigen, dass diese Annahme in Bodennähe extrem gut mit der Realität übereinstimmt, stammen aus der Laser- und Molekularstrahl-Physik. Hier sind konkrete, modellfreie Belege:
1. Direktmessung der Geschwindigkeitsverteilung (Maxwell-Boltzmann)
Die Kernannahme des LTE besagt, dass die Moleküle sich lokal so bewegen, als wären sie im Gleichgewicht. Das lässt sich direkt messen, indem man die reale Geschwindigkeitsverteilung der Moleküle in der Luft erfasst:
2. Nachweis über die molekulare Stoßrate (Relaxation)
Damit die LTE-Annahme hält, müssen die Stoßprozesse (Kollisionen) im Gas viel schneller sein als die makroskopischen Änderungen (Strömung, Abkühlung).
Zusammenfassung:
Ihre Richtigstellung ist völlig korrekt: LTE ist eine Annahme. Dass diese Annahme in Bodennähe gerechtfertigt ist, belegen Publikationen zur Laser-Streuung (Rayleigh-Streuung) und Schallabsorption. Sie zeigen experimentell, dass die Natur uns am Boden den Gefallen tut, die Gasteilchen so oft kollidieren zu lassen (Milliarden Mal pro Sekunde), dass sie sich makroskopisch exakt so verhalten, als wären sie im perfekten Gleichgewicht.
Möchtest du, dass ich zu den Experimenten der Rayleigh-Brillouin-Streuung (also dem direkten optischen Nachweis der Maxwell-Verteilung in realer Luft) die genauen Autoren und Fachartikel heraussuche?
Wie viele cm über welchem Boden mit welcher Temperatur und in welcher konkreten Luftzusammensetzung wurde die Geschwindigkeitsverteilung gemessen? Einstrahlung und Abstrahlung von irgendwelchen Frequenzen scheinen hier keine Rolle zu spielen.
„Das wird man ja wohl noch sagen dürfen?!?“
Nein. Eike zensiert. Offensichtlich recht willkürlich.
Nein. Eike zensiert. Offensichtlich recht willkürlich.
Nein, gezielt, hier gilt Hausrecht.
Hier noch die Konvektionsadjustierung von Manabe 1964.
https://pure.mpg.de/rest/items/item_995462_4/component/file_3355303/content
Zu Teil 2 hatte ich ja bereits geschrieben:
Die Gleichung von Schwarzschild und Schuster ist von 1906. Heutzutage (seit den 1960gern) arbeitet man mit dem Strahlungs-Konvektions-Gleichgewicht. Das Strahlungs-Konvektions-Gleichgewicht beschreibt in der Meteorologie und Klimaforschung den Zustand einer Atmosphäre, in dem sich der Transport von Energie durch Wärmestrahlung und durch aufsteigende Luftbewegungen (Konvektion) die Waage halten.
Kommt leider nichts dazu in Teil 3.
Schuster, bleib bei deinen Leisten. Beim ersten Blick fällt auf, dass in Abbildung 5 und 7 Wesentliches falsch ist: Es gibt keine Strahlungsundurchlässige Schicht in der Atmosphäre.
Genau. Wieso auch sollte eine Schicht plötzlich strahlungs-undurchlässig werden, nur weil sie in Bewegung ist?
Sie haben Recht. das ist etwas unpräzise formuliert. Hier ist natürlich die Rede von den Frequenzen, die die „Modellatmosphäre“ absorbieren kann. In Schwarzschilds Modell ist das das gesamte Spektrum. In den folgenden Artikeln wird konkret beschrieben welche Auswirlkungen das hier gesagte auf die Erdatmosphäre hat.
Kann man die Sonne durch die Wolken sehen?
„Es gibt keine Strahlungsundurchlässige Schicht in der Atmosphäre.“
Deshalb hat man ja die Opazität erfunden, sicherlich extra um Herrn Ott einen Gefallen zu tun. Solche plakativen Sprüche sind einfach nur Sinnentleert und keine Wissenschaft.
Besonders Lustig an dem Spruch, sinnentleert, ist, das gerade die hier allseits relevanten Treibhausgase, vorweg Wasserdampf, eine hohe Opazität für Strahlung erzeugen können. 😀